Новый метод оценки естественного возобновления

Естественное возобновление является одним из наиболее перспективных методов лесовосстановления. В ряде стран Центральной и Западной Европы естественное возобновление является основным методом, позволяющим сохранить генетический потенциал местных видов и использовать их устойчивость к погодноклиматическим особенностям данного региона, местным вредителям и болезням.

Использование естественного возобновления в значительной степени снимает проблему сохранения биологического разнообразия на внутривидовом уровне и обеспечивает стабильность развития для местных древесных пород и сопутствующей второстепенной древеснокустарниковой растительности.

Особое значение имеют процессы естественного возобновления в ценных рекреационных лесах Карельского перешейка. К настоящему времени отсутствуют методики оценки эффективности естественного возобновления, основанные на использовании современных математико-статистических моделях в условиях неопределенных вероятностей. Данное исследование направлено на разработку методов математико-статистического моделирования процессов естественного возобновления с учетом неопределенности распределения подроста по территории вырубки.

Детальное описание фитоценозов проводилось по методике комплексных геоботанических исследований. Сущность метода заключается в закладке круговых учетных площадок размером 10 м² (радиус 1,78 м) равномерно по участку без предварительной разметки маршрутных ходов и центров учетных площадок [Пат. 2084129 Способ учета подроста]

Предварительная разметка учетных ходов и центров учетных площадок не проводилась, так как количество учетных площадок обеспечивало требуемую точность работ и достоверность получаемых результатов.

По состоянию подрост делили на четыре категории: жизнеспособный, нежизнеспособный, переходный и сухой, а по высоте на три общепринятые группы.

Одновременно с описанием подроста на тех же учетных площадках описывали подлесок, живой напочвенный покров.

Лесной массив Линдуловского лесничества, использованный в качестве опытного полигона, был зарегистрирован в системе географических координат «широта-долгота» при помощи GPS-навигатора Garmin-38. В качестве опорных точек были выбраны пересечения рек, дорог и квартальных просек.

Результаты геопривязки были использованы для регистрации лесных карт, геометрической коррекции и привязки цветных спектрозональных аэрофотоснимков масштаба 1: 10000 (рис. 1).

Детально исследовано 2 вырубки общей площадью 3,8 га. Заложено 6 учетных ходов (по 3 хода на выдел) с 227 учетными площадками по 10 м² каждая. Измерено 279 модельных экземпляров подроста. Порода модельных деревьев − сосна. Таким образом, учетные работы проведены на 2 270 м², в т. ч. и описание живого напочвенного покрова, в составе которого выделено 30 видов растений.

Полекамеральная обработка производилась в соответствии с рекомендациями кафедры лесоводства СПбГЛТА [Мартынов и др., 1994].

Данные исследования были преобразованы в электронную форму. Составлены электронные таблицы в виде Excel и dbf-IV файлов, оформленные как база атрибутивных данных Mapinfo-6_rus. Часть исходных материалов была преобразована в совокупность файлов IDRISI для Windows c расширением doc. Эти материалы были использованы для обработки по программе Fuzzy-set analysis.

Все полевые материалы использованы для создания баз картографических и атрибутивных данных с последующей математико-статистической и геостатистической обработкой.

Fuzzy analysis − это математико-статистический метод исследования совокупностей с неявно выраженными границами разрядов. Такое распределение является типичным при исследовании закономерностей естественного возобновления на сплошных вырубках, где рубка проводилась с сохранением подроста. Использование данного метода позволяет выявить закономерности, скрытые из-за присутствия других однокачественных совокупностей (подпологового подроста и т. п.).

Такого рода анализы могут быть выполнены последовательным расчетом совокупности статистических показателей для совокупностей учетных площадок с 1 по 5, со 2 по 6, с 3 по 7 и т. п. на каждой учетной линии с последующим усреднением результатов и выделением совокупности площадок с максимально близкими показателями.

При использовании геоинформационных систем результаты расчетов визуализируются в виде картографических произведений. На картах или материалах дистанционных съемок, зарегистрированных в системах географических или геодезических координат, выделяются зоны, характеризующиеся близкими статистическими показателями исследуемых совокупностей.

Одной из программных оболочек профессиональных ГИС, аналитический модуль которых способен выполнять Fuzzy-set analysis, является IDRISI for Windows. Оболочка ГИС разработана Лабораторией географических анализов Университета Кларка (Массачуссет, США) и предназначена как для решения практических задач, так и для научных исследований.

В связи со сложностью математического аппарата, используемого при такого рода анализах, программный модуль ГИС дает возможность прямого получения картографического произведения с минимумом статистик (качественная оценка пространственно определенных процессов).

Исследуемая карта с базой атрибутивных данных (обычно − сопряженных таблиц, трансформированных в файлы IDRISI для Windows) регистрируется в среде ГИС с помощью стандартной процедуры.

Оценка особенностей распределения исследуемого показателя производится вдоль всех ходовых учетных линий (рис. 2).

Исходные данные, используемые для расчета, преобразуются в доли единицы и инвертируются для исключения необходимости использования степенных и показательных функций, гипербол и т. п. Максимальное упрощение вида исходных данных производится также для того, чтобы использовать предоставляемые ГИС возможности векторной алгебры.

В данном случае на рис. 5 и 6 приведены границы зон вырубки с примерно одинаковыми значениями плотности распределения количества подроста. Цвета линий соответствуют: наибольшей плотности − зеленый, средним значениям встречаемо­сти − желтый и наименьшим показателям − красный.

Результаты исследования показывают, что предложенный метод может быть использован для количественной оценки процессов естественного возобновления и решения других задач строения и динамики лесных экосистем.

Достоверность и точность результатов анализа зависят не столько от количества учетных площадок, сколько от количества ходов − именно они являются опорными линиями для построения системы изолиний и последующего зонирования всей площади вырубки.

При небольшой площади вырубок и наличии семенников естественное возобновление хвойных пород идет успешно. Из нашего исследования можно сделать вывод о том, что в данном типе леса можно порекомендовать естественное возобновление как способ воссоздания лесных ресурсов.

Структура подроста по высоте и возрасту характеризуется линейной зависимостью. Задержка в росте не установлена, поврежденных заморозками и энтомофауной экземпляров − незначительное количество.

Применение ГИС-технологий при оценке успешности лесовозобновления дает наглядное представление не только об особенностях состава и структуры молодняков, но и о характере распределения подроста по площади вырубок.

Использованный метод моделирования статики и динамики подроста в пространстве и времени с учетом неопределенности границ классификационных категорий дает возможность достоверно оценить эффективность естественного возобновления на сплошных вырубках.

И. В. НОСЕНКО, Санкт-Петербургская Государственная Лесотехническая Академия