Изменчивость выхода сортиментов в древостоях изучена недостаточно. По Ф.П. Моисеенко (1936, 1940), для основных сортиментов хвойных и лиственных пород она не выходит за пределы 40 %. Согласно В.К. Захарову (1957), в спелых сосняках выход пиловочника варьирует в пределах 16…38 %, шпального кряжа – 47 %, рудстойки – 34 %. По материалам П.М. Верхунова (1959), в липняках изменчивость выхода пиловочника равна 12…17 %, стройбревна – 18…30 %, подтоварника

– 23…43 %. По данным А.И. Кондратьева (1934), в сосняках изменчивость выхода деловой древесины составляет 46 %. В березняках (Анучин, 1933) она равна 20 %.

Проявляется тесная зависимость величины погрешности в учете сортиментов от доли их участия в общем запасе насаждения. В ходе исследований ЦНИИЛХ (1940) установлена следующая шкала зависимостей этих параметров (табл. 9.1).

Таблица 9.1 - Погрешности учета сортиментов в зависимости от их участия в запасе древостоя

РM	100	80	60		40	20	10
K	1,00	1,28	1,50		1,87	3,02	5,06
Следовательно,
		Qсорт PM K ,					(9.15)

где K – коэффициент погрешности в определении запаса сортимента; РМ – участие сортиментов в общем запасе древостоя, %.

На основе этого свойства в настоящее время в практике лесного хозяйства принята следующая относительная шкала точности таксации выхода сортиментов Рдоп в зависимости от их представленности РM в запасе леса, %:

РM	51 и более	50…31	30…16	15…6	до 5
Рдоп	± 10	15	20	30	50

В связи с периодическим пересмотром существующих ГОСТов на лесоматериалы при рубке и обмере модельных и учетных деревьев следует тщательно описывать в полевых условиях пороки древесины, высоту прикрепления кроны, характеристику длины деловой части, расположение мертвых сучьев и т.д.

9.5. Сортиментация по таблицам объема и сбега стволов по разрядам высот

Теоретической основой метода является закономерное распределение стволов древостоя по ступеням толщины и по коэффициентам фор-

229

мы q2, позволяющее использовать среднее значение q2 на основе кривой нормального распределения их в древостоях.

На таксационном участке проводят обычный перечет деревьев по ступеням толщины и категориям качества. Измеряются их высоты для построения графика высот и установления разряда таблиц объема и сбега, а также высоты до начала толстых сучьев или основания кроны как длины деловой части ствола. В случае необходимости выбираются модельные деревья в средних ступенях толщины. Строятся графики высот и длины деловой части стволов древостоя в зависимости от d1,3.

В камеральный период по таблицам объема и сбега и значениям длины деловой части стволов проводится расчет выхода сортиментов. Диаметр верхнего отреза устанавливается по таблицам сбега, а объемы сортиментов – по таблицам ГОСТ 2708-75 (по длине и dв/о).

Таблицы сбега служат дополнением к объемным таблицам по разрядам высот и классам формы стволов. Их строят по этим же группировкам.

Достоинствами метода являются устранение субъективной оценки размера сортиментов, простота и наглядность, гибкость в перерасчете выхода сортиментов в конкретных рыночных условиях.

Недостатками метода выступают субъективность оценки длины деловой части стволов, влияние квалификации исполнителей работ на конечные результаты. Метод не применим в лиственных и перестойных хвойных насаждениях.

9.6. Определение товарной структуры древостоя по сортиментным таблицам и математическим моделям на ПК

Сортиментными называются таблицы, в которых по ступеням толщины каждого разряда высот дается разделение объема ствола на отдельные лесоматериалы в м3 и процентах для деловых и дровяных стволов. В них обычно отражаются категории крупности, сортность древесины, промышленные сортименты, техсырье, дрова топливные и отходы.

Объектом учета сортиментных таблиц является отдельный древостой элемента (поколения) леса, единицей наблюдения – совокупность стволов данной ступени толщины определенного разряда высот.

Существуют следующие виды сортиментных таблиц: а) по области применения – общие и региональные;

б) по объектам таксации – для обычных насаждений и древостоев, вышедших из подсочки;

230

в) по методике составления – на основе таблиц сбега и натурной раскряжевки на пробных площадях;

г) по плану построения – упрощенные, показывающие выход сортиментов лишь по категориям крупности; размерно-целевые; сортимент- но-сортные.

За последнее время появились таблицы, демонстрирующие сортность лесоматериалов в пределах категорий крупности.

Основные требования к современным сортиментным и товарным таблицам при таксации древостоев утверждены Гослесхозом СССР в 1980 году и Рослесхозом – 1993 году. Суть их сводится к следующим положениям.

1.Таблицы по представляемой породе являются составной частью единой для страны системы общих и региональных нормативов для таксации леса и служат для определения объемов стволов и запасов древостоев, выхода деловой древесины по крупности, сортам и сортиментам, сырья для технологической переработки, дров топливных и объемов коры при оценке лесосечного фонда, пробных площадей и отдельных деревьев.

2.Точность определения объемов стволов, запасов древостоев по таблицам при перечислительной таксации должна быть не ниже ± 4 %, а по выходу отдельных категорий крупности, сортов и сортиментов – не ниже этой точности, умноженной на определенные коэффициенты в зависимости от доли участия их в общем запасе леса (табл. 24).

3.Деловая древесина разделяется на следующие категории крупности в зависимости от диаметров в верхнем отрезе, см:

Категория крупности	Диаметр, см
Крупная	25,1 и более
Средняя-1	18,1…25,0
Средняя-2	13,6…18,0
Мелкая	6,1…13,5

Деловая древесина подразделяется на три сорта.

4. В зависимости от назначения составляют три варианта сортиментных таблиц:

вариант 1 – с указанием для деловых стволов в процентах категорий крупности и сортности деловой древесины, техсырья, дров топливных и отходов. Предназначен для использования при углубленной оценке качества лесопродукции на лесосеках, связанной с лесными торгами, аукционами, конкурсами и иными целями лесопользования;

вариант 2 – с указанием в процентах для деловых стволов категорий крупности деловой древесины, промышленных сортиментов, техсырья,

231

дров топливных и отходов; для дровяных стволов – техсырья, дров топливных и отходов. Предназначен для использования при таксации лесосечного и лесного фондов круговыми реласкопическими площадками и материалами лесоустройства в многолесных районах;

вариант 3 – те же показатели, выраженные в м3. Используется при таксации лесосек сплошных и несплошных способов рубок (пробных площадей) со сплошным и ленточным перечетом деревьев на них в малолесной зоне страны.

Методы составления сортиментных таблиц подразделяются следующим образом:

1)по результатам массовой разделки стволов на лесосеках;

2)по длине деловой части стволов и очередности выхода промышленных сортиментов или удельному их весу в отраслях экономики по таблицам сбега;

3)по соотношению процентов длины и объемов комлевых отрезов стволов (упрощенный способ);

4)по процентам выхода сортиментов в ступенях толщины и объемным таблицам;

5)по математическим моделям образующей древесного ствола и фаутности древостоев.

Рассмотрим основные положения этих методов.

Составление таблиц по результатам массовой разделки стволов на лесосеках было предложено проф. Н.В. Третьяковым. По его мнению, сортиментные таблицы, построенные по таблицам сбега, имеют ряд методических недостатков:

а) не улавливают различия в форме и размерах деревьев, входящих в одну ступень толщины;

б) невозможно передать все многообразие выхода сортиментов по качеству, получающееся при сплошной разделке стволов данной ступени толщины;

в) в производственных условиях объемы сортиментов устанавливают по диаметру в верхнем отрубе и длине, а в сортиментных таблицах они определены по объемам 2-метровых отрубков на основании таблиц сбега стволов, что ведет к разнобою в учете лесопродукции.

По описываемой методике все деревья в древостое срубаются и разделываются на сортименты. Объемы стволов находятся по 2-метровым отрубкам, а сортиментов – по таблицам ГОСТ 2708-75. Объемы полученных сортиментов данной ступени толщины выражаются в процентах от запаса всех деревьев этой же ступени. Полученные показатели под-

232

вергаются графическому выравниванию с получением итоговых сортиментных таблиц.

Как отмечают В.К. Захаров и Н.П. Анучин, при массовом учете лесопродукции влияние размеров и форм стволов в пределах ступеней толщины нивелируется и результаты оказываются близкими к данным таблиц, построенным по сбегу стволов.

Вто же время по методике Н.В. Третьякова наиболее полно учитывается влияние пороков древесины на выход сортиментов по сортам.

Составление таблиц по длине деловой части стволов и очередности выхода сортиментов из них основывается на выводе проф.

Н.П. Анучина о том, что относительная длина деловой части, выраженная в долях от высоты ствола, в отдельных ступенях толщины древостоя оказывается почти одинаковой. Поэтому исследование выхода сортиментов можно вести лишь в основных ступенях данного древостоя.

Разделкой стволов на лесосеках по разрядам высот по каждой ступени толщины устанавливается среднее протяжение деловой части стволов как сумма длин заготовленных сортиментов. При этом точность результатов принимается не менее ± 3 %, а число наблюдений обусловливается изменчивостью длины деловой части стволов в древостоях.

Вкамеральный период найденную длину деловой части ствола по таблицам сбега расчленяют на наиболее ходовые, ведущие сортименты стандартной длины. Остатки деловой части или переводят в дрова, или же удлиняют длины лесоматериалов. Объемы намеченных сортиментов находят по таблицам объема и сбега стволов путем суммирования объемов 2-метровых отрезков каждого сортимента.

Таким способом составлены сортиментные таблицы Анучина 1936 и 1949 гг. В качестве ведущих сортиментов в них приняты: по хвойным породам – пиловочник, рудстойка, балансы; по березе – фанерный кряж; осине – спичечный кряж.

Вариант составления таблиц по удельному весу лесоматериалов в отраслях экономики отличается лишь методикой камерального разделения длины деловой части по таблицам сбега на сортименты.

В1954 году Н.П. Анучин, исследуя характер потребления лесоматериалов в народном хозяйстве, пришел к выводу, что удельный вес отдельных сортиментов по годам стабилен и сортиментные таблицы должны быть построены применительно к этому соотношению лесопродукции. Такие таблицы были составлены им для 9 древесных пород

в1954 году и переизданы в 1963 и 1981 гг.

С течением времени характер потребления древесины в отраслях экономики может меняться, что требует систематического пересмотра

233

сортиментных и товарных таблиц. Поскольку большинство сортиментов по техническим условиям является взаимозаменяемым, могут быть установлены особые качественные коэффициенты, характеризующие максимальные выходы сортиментов в тех или иных ступенях толщины, для такого условного случая, если бы из данного древостоя заготовлялся только один сортимент.

Исследованиями А.В. Вагина (1958) такие коэффициенты взаимозаменяемости сортиментов, зависящие от возраста древостоя и размера ступеней толщины, установлены для еловых древостоев европейской части страны. Так, например, в возрасте 100 лет они определились в ступени толщины 32 см: шпальник – 0,56; судостройлес – 0,61; пиловочник – 0,91; столбы связи – 0,90; стройлес – 0,92; тарный кряж – 0,95; балансы – 0,63; рудстойка – 0,73; всего деловой – 0,97.

Выход сортиментов в ступенях толщины в этом случае определяется по формуле

					Mi	сорт
M		K						M		,	(9.16)
	сорт		сорт						дел
					M дел

где Мсорт – выход заданного сортимента, м3;

Kсорт – коэффициент максимального выхода этого сортимента;Miсорт – выход сортиментов, предшествующих по качеству

заданному, м3; Мдел – запас деловых стволов данной ступени толщины без коры, м3.

В.М. Иванюта (1954) качественные коэффициенты сортиментов для хвойных лесов европейской части страны установил в целом для всего лесосечного фонда:

Крупные и средние деловые сортименты	K
Высококачественная древесина	0,10
Пиловочник II – III с	0,90
Шпальник	0,70
Судостройлес	0,40
Стройбревно	0,76
Рудстойка	0,77
Балансы	0,84
Пропсы	0,48
Тарный кряж	0,90
Столбы связи	0,76

Расчет выхода сортиментов здесь проводится по формуле
Mсорт Kn Kn 1 Mдел ,	(9.17)

где Мсорт – выход рассчитываемого сортимента, м3;

234

Kn – качественный коэффициент этого сортимента;

Kn-1 – качественный коэффициент более ценного, вышестоящего по качеству сортимента;

Мдел – общее количество деловой древесины данной категории, м3.

Упрощенный способ составления таблиц по соотношению длины и объемов комлевых отрезков стволов предложен проф. М.Л. Дво-

рецким (1941). По исследованиям автора, независимо от породы, ступеней толщины и разряда высот удельный вес объема комлевого отрезка стволов изменяется прямо пропорционально проценту его длины, вычисленному от всей высоты ствола (табл. 9.2).

Таблица 9.2 - Соотношение длин и объемов комлевых отрезов стволов

Коэффици-			При % длины комлевого отреза
ент формы	10	20	30	40	50	60		70		80
q2		его объем в коре составляет от объема ствола, %
0,57…0,64	27	45	61	73	83		91		95		98
0,65…0,78	19	37	53	66	78		88		94		98
0,79…0,80	18	35	50	64	75		85		93		97

Учитывая эту закономерность, Дворецкий предлагает следующий способ составления сортиментных таблиц, позволяющий избавиться от обмера диаметров моделей по секциям и последующего вычисления объемов.

Впределах разряда высот по моделям для каждой ступени толщины устанавливается средняя длина деловой части стволов, наименование, длина и очередность сортиментов, процент коры.

Впределах ступеней толщины длина каждого сортимента выражается в процентах от высоты ступени, взятой из таблиц объемов стволов. Процент выхода каждого сортимента берется по данным, приведенным

втабл. 25. С помощью этих процентов табличный объем ствола данного разряда высот разносится на отдельные сортименты с получением конечных результатов в виде сортиментных таблиц.

Составление таблиц по процентам выхода сортиментов и объем-

ным таблицам является наиболее распространенным в таксации леса способом. Этим методом составлено большинство современных сортиментных таблиц.

Методика построения нормативов включает следующие положения. Прежде всего, определяются лесотаксационные районы для составления таблиц по различиям в них выхода деловой древесины, категорий крупности и сортов не менее 5…6 %. Этот критерий соответствует различию

вэксплуатационных лесах основных лесообразующих пород, по данным

235

В.В. Успенского, А.Д. Лозового (1999), в среднем возрасте – более 20 лет, средней полноте – 0,25, бонитете – два класса, составе – 3…4 ед.

На основании данных срубленных учетных (модельных) деревьев из категории деловых стволов по 20…25 шт. на пробной площади по разрядам высот определяются объемы получающихся сортиментов в ступенях толщины древостоев (по крупности, сортности, промышленным сортиментам, выходу техсырья, дров топливных, отходов) и всего ствола по сложной формуле срединных сечений с выражением их в процентах от объема ствола по каждой модели в отдельности.

Далее устанавливаются средние проценты выхода каждого сортимента по ступеням толщины с графическим или аналитическим их выравниванием. По выравненным процентам выхода сортиментов в таблицах объемов стволов соответствующего разряда высот в последующем находится выход сортиментов в м3.

При составлении нормативов предпочтителен способ выравнивания относительных показателей сортиментов (Верхунов, 1997), при котором последовательно за 100 % принимаются общий объем ствола с определением в нем процентов выхода общей деловой древесины, общей дровяной и отходов; далее – общей деловой с разделением ее по категориям крупности и промышленным сортиментам; затем – деловой по каждой категории крупности с разграничением ее по сортам; в завершении – общей дровяной с разделением на техсырье и дрова топливные.

В настоящее время все камеральные работы по обработке данных пробных площадей выполняются по специальным программам на ПК (Черных, 2001, и др.) с использованием сплайн-функций.

Разработанные разными исполнителями работ сортиментные таблицы для Северо-Запада, Северо-Востока, Центральных и Южных районов европейской части России, Поволжья, равнинных и горных лесов Урала, Северного Кавказа, Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока официально утверждены Федеральным агентством лесного хозяйства России в период 1988-2002 гг.

Метод математических моделей составления таблиц предложен проф. А.Г. Мошкалевым (1982) и детально разработан А.С. Михайло-

вым (1996), В.Л. Черных (1997, 2002) и др.

Суть метода сводится к следующему. На основе большого объема экспериментального материала для породы составляются две математические модели: образующей ствола и качественного состава древесины по длине ствола в зависимости от природных факторов (средний возраст древостоя, тип леса, полнота, состав древостоя).

236

Так, по материалам В.Л. Черных и др., последовательность разработки математических моделей сортиментных таблиц заключается в следующем.

1. Рассчитываются соотношения d1,3 и h деревьев по устанавливаемым шкалам разрядов высот:

h = a Чd	a2	й		щ	Rh- t	,	(9.18)
		Ч1-	exp - a Чd ЧK
1 1,3		к	(	3 1,3 )ъ
		л		ы

где t – номер среднего (базового) разряда высот; Rh – разряды высот древостоев, ед.;

K – коэффициент различия высот между соседними разрядами высот, ед.;

d1,3 – диаметр дерева на высоте 1,3 м, см; h – высота дерева, м.

2. Закономерности изменения коэффициента формы q2 стволов описываются формулой

		a Чd a2	+ a Чha4
q2	=	1 1,3		3	.	(9.19)
			a	a
		a Чh 6		Чd 7
		5		1,3

3. Модель видовых чисел имеет вид

f = a +	a1	+	a2	+ a Чq		.	(9.20)
					2
0	d1,3		h	3

4. Объемы стволов по ступеням толщины и разрядам высот рассчитываются по формуле

V =	10- 4 Чπ Чd 2		ЧhЧf .	(9.21)
	4	1,3

5. Расчеты параметров выхода деловой древесины, техсырья, дров топливных и отходов в процентах от объема ствола имеют вид

й

a

щ3

a Ч1- exp(-a Чh)

c2

P =

1

л

2

ы

- c Чh

;

(9.22)

b

дел

й

1

щ3

b Ч1- exp -b Чd

1

к

( 2

1,3 )ъ

л

ы

Pт.с = 100- (Pдел + Pотх + Pдр.т );

(9.23)

Pдр.т = a1

+

a2

;

(9.24)

(a

+ h)a4

3

Pотх = a1 +

a2

+

a5

.

(9.25)

d1,3

(a + h)a4

Чh

3

6. Для характеристики выхода крупной деловой древесины и ее сортности наиболее подходит функция Митчерлиха:

237

K a	d a2	1 exp -a	3	d	.	(9.26)
1	1,3			1,3

7. Для описания относительного выхода средней-1, средней-2, мелкой деловой древесины и их сортности предлагается использовать логи-

	стическую функцию	a1 a2 a3 exp -a2 d1,3
	P		.	(9.27)
	d	1 a3 exp -a2 d1,3

Авторы метода разработали для эксплуатационных древостоев в возрасте рубки модели связи процентов объемов древесины по сортообразующим порокам в пределах категорий крупности деловой древесины. Наличие таких моделей позволяет получить расчетные значения объемов деловой древесины без сучьев и других пороков, а также с гнилью, кривизной и сучьями по категориям крупности в древостоях с последующим выражением их по сортности лесоматериалов.

Метод позволяет решать задачу многовариантной сортиментации запаса леса на основе динамического программирования схемы раскряжевки стволов при помощи системы ограничений показателей качественного состава запаса древостоев.

Наличие математических моделей распространенности пороков древесины на стволах древостоев позволяет проводить актуализацию сортиментных (товарных) таблиц при изменениях требований ГОСТов на круглые лесоматериалы.

Особого рассмотрения требуют вопросы сортиментации заподсоченных сосновых древостоев.

Во многих районах страны запрещена рубка сосновых лесов без их предварительной подсочки. При длительной эксплуатации древостоев это ведет к сильной деформации стволов в зоне подсочки. На каррах изза удаления камбиального слоя прирост по диаметру отсутствует, а на ремнях, наоборот, происходит усиленный прирост древесины ствола. Ошибки в запасе древостоя достигают при измерениях диаметров стволов по каррам до –40 %, а по ремням до +23 %.

Для таких древостоев сосны составлены специальные объемные и сортиментно-сортные таблицы по разрядам высот для ряда районов страны: проф. Ф.П. Моисеенко, В.И. Зерновым (1962) – для лесов Белоруссии; проф. А.Г. Мошкалевым и др. (1987) – для Северо-Запада европейской части СССР; А.Е. Тетенькиным и др. (1991) – для Западной и Восточной Сибири; В.Л. Черных, П.М. Верхуновым и др. (2000) – для лесов Урала.

При их построении изучаются закономерные связи между d1,3 и d6,5(5,0) деревьев в незаподсоченных древостоях: d1,3 = f (d6,5; 5,0). Связь

238

эта оценивается как очень высокая: R = 0,96. Далее устанавливаются соотношения между диаметрами на высоте 1,3 м незаподсоченных деревьев и диаметрами ремней для заподсоченных: dрем = f (d1,3).

Полученные коррективы диаметров заподсоченных стволов вносятся в график соотношений диаметров и высот деревьев по разрядам высот обычных древостоев (рис. 9.1). В итоге строится новая шкала высот по разрядам с показом диаметров по ремням и высот стволов.

Рис. 9.1. Шкала разрядов высот для заподсоченных древостоев

В дальнейшем устанавливаются эмпирические уравнения связи между q2, f и диаметрами ремней, высотами этих стволов.

Так, в заподсоченных сосняках Урала определились следующие уравнения регрессии:

d1,3m = 0,093+ 0,929Чd1,3 p ,

R = 0,999;

(9.28)

й

жd

цщ

- 0,112

к

з

1,3 p

чъ

Rh- t

h = 31,638Чd

Чarctg з

ч ЧK

,

(9.29)

1,3 p

к

з

ъ

ч

к

з14,65ч

и

шъ

л

ы

(t = 4;

K = 0,91; Rh = 1, 2, 3 … 9),

R = 0,999;

q

= 0,377 + d- 0,190 Чh- 0,105

- 0,041Чn ,

R = 0,890

(9.30)

2подс

1,3 p

k

f

подс

= 49,733 + 0,579Чq

- 0,0222Чn

,

(9.31)

d1,3 p Чh

2подс

k

где d1,3 т – диаметр незаподсоченных деревьев на высоте 1,3 м;

239