Объем ствола растущего дерева нельзя определить методами, применимыми к срубленным деревьям.
В начале прошлого столетия немецким лесоводом Паульсеном было предложено объем древесного ствола сравнивать с объемом цилиндра. Таким образом, было введено в таксацию понятие видового числа.
Видовым числом называется отношение объема ствола к объему цилиндра, имеющего одинаковую высоту со стволом и площадь основания, равную площади сечения ствола на 1,3 м, высоте груди.
Такой цилиндр называется одномерным со стволом. т. е. видовое число - это отношение объема ствола к объему одномерного ему цилиндра.
f =Vств / Vц
Видовое число показывает, какую часть составляет объем ствола от объема цилиндра.
Чем большей величины достигает видовое число, тем ближе ствол приближается к цилиндрической форме и тем он полнодревеснее.
Исходя из формулы можно определить объем ствола
Vств= Vц f
или
Vств =g1.3 h f
Видовое число, найденное по формуле f =Vств/Vц получило в лесной таксации название старого видового числа.
Старые видовые числа сильно варьируют (изменяются) в зависимости от высоты: чем выше дерево, тем видовое число меньше и наоборот. Старое видовое число не отражает формы древесного ствола.
Позже были выведены нормальные видовые числа. Они более постоянны, не изменяются, отражают форму древесного ствола.
Однако получение таких видовых чисел в практике связано с большими трудностями, так как на стволе необходимо отыскивать 1/20 его высоты и в этом месте измерять диаметр. Из-за указанного недостатка нормальные видовые числа в широкую лесотаксационную практику не вошли, а только для научных работ при составлении соответствующих таблиц.
С целью облегчения нахождения видового числа было предложено брать за основание ствола и цилиндра площ адь сечения ствола на высоте 1,3 м от шейки корня. При этом высота ствола и цилиндра уменьшалась на 1,3 м. Такие видовые числа стали называть абсолютными видовыми числами.
Абсолютные видовые числа не зависят от высоты и для стволов определенной формы они являются постоянными величинами.
Видовое число, служащее для определения объема ствола растущего дерева, непосредственно определить трудно, так как формула f =Vств/Vц требует величины объема ствола.
Видовое число связано с коэффициентом формы, причем эта связь позволяет определитьвидовоечисло.
Коэффициентом формы называется отношение диаметра на доле высоты к диаметру на высоте 1,3 м. Чаще всего для определения коэффициентов формы берут диаметр у шейки корня Do и диаметры на высотах, кратных 1/4 высоты ствола (D1/4H, D1/2H, D3/4Н), для краткости записи диаметры обозначают так D0, D1, D2, D3.
Коэффициенты формы соответственно определяются по формулам:
q0 = d0/d1,3;
q1 = d1/4h/d1,3;
q2 = d1/2h/d1,3;
q3 = d3/4h/d1,3,
где d0, d1/4h, d1/2h, d3/4h -диаметры, соответственно, у основания (на нуле), на 1/4, 1/2 и 3/4 высоты ствола.
Коэффициенты формы, как и видовые числа, с увеличением высоты и возраста дерева уменьшаются и наоборот. Они характеризуют сбежистость ствола. Чем коэффициенты формы больше по абсолютной величине, тем меньше сбег ствола, а следовательно выше его полнодревесность.
f =Vств/Vц= d21/2h/d21.3h=g22
Таким образом, видовое число равно квадрату коэффициента формы g22.
Видовое число также можно определить по формуле
f=q2-C
где С - коэффициент, зависящий от породы.
Коэффициент С по существу представляет собой разницу между коэффициентом формы q2 и видовым числом. Величина С вычислена для разных пород и составляет: для сосны 0,20; ели и липы 0,21; бука 0,22-0,23; ольхи черной и березы 0,22; осины 0,24.
Приведенные выше формулы позволяют определить видовое число с невысокой точностью, так как они не учитывают связи видового числа с высотой ствола. Связь между видовым числом, коэффициентом формы и высотой ствола носит сложный характер, выражающийся в общем виде уравнением гиперболы.
Австрийский лесовод А. Шиффель нашел, что для ели, сосны это уравнение имеет вид
f=0,66q22+ [0,32/(q2H)] +0,14,
где Н - высота ствола, м.
По этой же формуле можно определять видовые числа и для других пород. Ошибка при этом не превышает ± 3 %.
Проф. Б. А. Шустов предложил формулу для определения видового числа по высоте и коэффициенту формы:
f=0,6q2+ 1,04/(q2Н)
Проф. М. Е. Ткаченко, исследуя связь между видовым числом, коэффициентом формы и высотой, пришел к выводу, что стволы хвойных и лиственных пород, растущих в насаждениях при любых естественноисторических условиях подчиняются единому закону:
При равной высоте и равных отношениях диаметра на половине высоты дерева к диаметру на высоте 1,3 м ствола деревья всех пород имеют близко равные видовые числа.
На основе этого закона проф. М. Е. Ткаченко составил таблицу видовых чисел. Видовые числа в таблице даются в зависимости от высоты ствола и коэффициента формы g2 поэтому она рекомендована автором, как всеобщая.
Малосбежистые и среднесбежистые растут в высокополнотных насаждениях, а сильносбежистые в сильно изреженных древостоях с низкой полнотой.
По древесным породам значение q2 для мало-, средне- и сильносбежистых стволов по древесным породам составляют: у сосны 0,71, 0,65 и 0,59, у ели – 0,80, 0,70, 0,60, у березы – 0,75, 0,60 и 0,57.
В среднем коэффициенты формы стволов q2 равны: сосны – 0,65; ели, пихты и осины – 0,70; дуба – 0,68; березы – 0,66; ольхи черной – 0,68. Для стволов малосбежистых (q2=0,75-0,80), среднесбежистых (q2=0,60-0,70) и сильносбежистых (q2=0,55-0,60).