Методы изучения городских лесов
Статья посвящена обоснованию возможности использования для мониторинга насаждений в лесопарках математико-статистических методов, на которых базируется государственная инвентаризация лесов. С использованием материалов последнего лесоустройства по Единой схеме стратификации лесов Российской Федерации в лесопарках города выделены 29 лесных страт. Установлено, что на долю четырёх основных лесных страт (4, 10, 11 и 37) приходится более 62 % от общей площади лесопарков. Лесные страты существенно различаются по средней продуктивности и в меньшей степени – по изменчивости запасов. Согласно имеющимся в специальной литературе критериям выделенные в лесопарках лесные страты по запасам древесины относятся к однородным и очень однородным лесным массивам. Исследуемые лесопарки отличаются между собой как по средней продуктивности отдельно взятых страт, так и по изменчивости запасов их насаждений. Для выделенных страт по методике государственной инвентаризации лесов определено необходимое количество пробных площадей для организации в них оценочных и мониторинговых исследований. В соответствии с алгоритмом расчёта итоговое количество пробных площадей по отдельным стратам зависит от их однородности по запасам. Поэтому страты из-за разницы в площадях существенно различаются по плотности территориального размещения пробных площадей. Корректное распределение общего количества пробных площадей страты по отдельным лесопаркам возможно на основе удельного веса лесопарков по площади данной страты. Сделан вывод, что для лесопарков актуальна более дифференцированная стратификация насаждений. Выделяемые по Единой схеме страты в лесопарках необходимо разделить на более однородные части (подстраты) с учётом показателей, определяющих жизненное состояние и экологические функции насаждений. Такими показателями, безусловно, являются полнота, возраст и порода (преобладающая порода).
1. Методические рекомендации по проведению государственной инвентаризации лесов. Утверждены приказом Рослесхоза от 10.11.2011 № 472. [Электронный ресурс]. URL: http://www.rosleshoz.gov.ru/docs/leshoz/199 (дата обращения: 01.06.2021).
2. Алексеев А.С. Статистическая инвентаризация лесов в России и современная государственная инвентаризация лесов // Лесной журнал. 2013. № 4. С. 122–124.
3. Красиков И.И. Закономерности структуры лесных массивов восточного склона Западного Саяна: автореф. дис. … канд. сельхоз. наук. Красноярск, 2010. 22 с.
4. Черных В.Л., Вдовин Е.С., Ворожцов Д.М. Совершенствование методики выборочной таксации запаса древостоев на примере Учебно-опытного лесничества республики Марий Эл // Вестник МарГТУ. 2011. № 1. С. 3–10.
5. Метелев Д.В. Структура и динамика городских лесов муниципального образования «город Екатеринбург» и совершенствование организации и ведения хозяйства в них: автореф. дис. … канд. сельхоз. наук. Екатеринбург, 2020. 20 с.
Лесопарки муниципального образования (МО) «город Екатеринбург» – важнейшая часть экологического каркаса города. Они, выполняя разнообразные экологические и социальные функции, формируют условия жизни человека в мегаполисе. Полезные функции лесных насаждений определяются их количественными и качественными характеристиками. Поэтому эффективность ведения хозяйства в лесопарках города во многом зависит от степени изученности лесоводственно-таксационных и ландшафтных показателей насаждений, их устойчивости и жизненного состояния.
В нашей стране основные сведения о лесах получают при лесоустройстве, которое проводится с периодичностью 10 и более лет. Городские леса находятся под постоянным влиянием различных антропогенных факторов, которые определяют специфические особенности роста, ухудшают состояние, снижают устойчивость насаждений. Поэтому здесь материалы лесоустройства, получаемые с определенной периодичностью и характеризующиеся невысокой точностью, не могут являться надежной основой для осуществления лесохозяйственных и лесопарковых мероприятий.
В лесопарках актуальной задачей является организация постоянного мониторинга за ростом и состоянием насаждений. На наш взгляд, перспективным подходом при выполнении этой задачи может являться применение математико-статистическим методов, на которых базируется государственная инвентаризация лесов (ГИЛ) [1].
В настоящее время при проведении ГИЛ в России используется метод случайного размещения пробных площадей, что, по работам некоторых исследователей, является неоптимальным. Преимущества регулярного размещения постоянных кластеров по территории заключаются в более полном покрытии территории [2]. Применение математико-статистических методов при изучении лесов и организации мониторинга требует специальных исследований.
Цель исследования: оценка возможности применения методических рекомендаций по проведению ГИЛ для организации мониторинга насаждений в лесопарках, формирование (выделение) лесных страт и определение количества пробных площадей в них с соблюдением требований к случайной выборке.
Непрерывный мониторинг за лесными насаждениями лесопарков в первую очередь необходим для своевременного выявления и прогнозирования развития процессов, негативно воздействующих на лесные экосистемы и оценки изменений состояния лесов под воздействием антропогенных факторов.
Материалы и методы исследования
В основу исследований положены методические рекомендации по проведению ГИЛ [1]. В основе ГИЛ лежат математико-статистические методы исследования, основанные на теории вероятностей и законах математической статистики [3, 4]. При этом под генеральной совокупностью понимают все леса, расположенные на территории объекта исследований, а под выборочной – статистически репрезентативную часть генеральной совокупности, при оценке которой получают необходимую информацию обо всей генеральной совокупности. Метод основан на рациональном сочетании случайной и систематической выборок.
Выборочную совокупность представляют пробные площади. Для получения статистически достоверных результатов по генеральной совокупности с заданной точностью они закладываются с учётом специальных требований к объему выборочной совокупности, случайности ее формирования и репрезентативности.
При проведении ГИЛ для уменьшения количества закладываемых пробных площадей производится стратификация исследуемой территории путем группировки лесных насаждений в более однородные группы (лесные страты). При этом исходят из того, что в выделяемых стратах изменчивость запасов должна быть достоверно ниже, чем в генеральной совокупности. Для стратификации используются таксационные характеристики выделов последнего лесоустройства. При выделении страт применяется Единая схема стратификации лесов Российской Федерации. Лесные страты формируются с учётом следующих характеристик (критериев стратификации): породы (группы пород), группы возраста и уровня производительности (классов бонитета) насаждений. В зависимости от этих характеристик Методическими рекомендациями предусмотрено выделение 49 страт [1].
В методических рекомендациях по проведению ГИЛ предусмотрено определение количества пробных площадей по объекту работ на основе изменчивости запасов и установленной целевой точности определения общего запаса по данному объекту с использованием следующего уравнения:
(1)
где N – количество пробных площадей по страте в пределах лесопарков, шт.;
s2 – дисперсия запасов древесины;
t – значение критерия Стьюдента (1,96 с вероятностью 0,95);
х – среднее значение запаса древесины, м3/га;
Среднее значение (x) рассчитывается по формуле
где хi – запас выдела на гектаре, м3/га;
Дисперсия запасов (s2) при простой выборке определяется по формуле
s2 = 1 / n – 1* Σ (хi – х)2 * wi, (3)
где n – количество выделов;
Вес выдела (wi) устанавливается по соотношению площадей выделов по формуле
В нашей работе количество пробных площадей определялось дифференцированно по выделенным стратам.
Объектом исследований явились насаждения 15 лесопарков, находящихся в областной собственности. Они представляют собой так называемое «зелёное кольцо» города и занимают площадь 12094,8 га. Лесопарки существенно различаются по площади, таксационной структуре произрастающих на их территории лесных насаждений и уровню техногенных нагрузок [5].
Результаты исследования и их обсуждение
В основу исследований положены материалы лесоустройства 2008 г. Площади всех 15 лесопарков по данным лесоустройства приведены в табл. 1.
Площади лесопарков МО «город Екатеринбург»
Источник