Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса 10
2. Программа, методика исследования и объем выполненных работ
2.1. Программа работ 28
2.2. Методика исследований 28
2.3. Объем и характеристика экспериментального материала 33
3. Методика энтропийно-информационного анализа количественных и качественных характеристик подроста на пробных площадях 38
3.1. Теоретическое обоснование оценки количественных и качественных характеристик подроста на пробных площадях 38
3.2. Алгоритм учёта и оценки лесовозобновления на пробных площадях 51
3.3. Автоматизация учёта и оценки лесовозобновления на пробных площадях с использованием АИС «Подрост» 55
3.3.1. Блок-схема оценки лесовозобновления на пробной площади 55
3.3.2. Пример оценки лесовозобновления на пробной площади в среде АИС «Подрост» 57
4. Методика назначения способов лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве 64
4.1. Нормативно-правовое обеспечение воспроизводства лесов 64
4.2. Обоснование балльной оценки перспективности лесокультурного производства 68
4.3. Анализ факторов, влияющих на естественное лесовосстановление 70
4.4. Балльная оценка факторов, влияющих на способы лесовозобновления
4.4.1 . Балльная оценка перспективности назначения мероприятий по содействию естественному возобновлению 81
4.4.2. Влияние относительной полноты вырубаемого древостоя на принятие решения о способе лесовосстановления 83
4.4.3. Влияние состава древесных пород на последующее лесовосстановление 85
4.4.4. Влияние типа лесорастительных условий на способ лесовосстановления 88
4.4.5. Продуктивность древостоев и способы лесовосстановления 90
4.4.6. Влияние типа леса на выбор способа лесовосстановления 91
4.4.7. Влияние транспортной доступности на выбор способа лесовосстановления 94
4.4.8. Влияние густоты подлеска и возраста древостоя на выбор способа лесовосстановления 95
4.4.9. Влияние экспозиции и уклона местности на выбор способа лесовосстановления 96
4.5. Методика обоснования способа лесовосстановления и хозяйственной части по способу рубки на таксационном выделе 98
5. Апробация назначения способа лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве 109
5.1. Характеристика опытного объекта 109
5.2. Апробация методики обоснования и выбора способа лесовосстановления на лесном участке 110
5.3. Обсуждение результатов апробации методики обоснования и выбора способа лесовосстановления на лесном участке 117
Заключение 123
Список используемой литературы 128
- Методика исследований
- Автоматизация учёта и оценки лесовозобновления на пробных площадях с использованием АИС «Подрост»
- . Балльная оценка перспективности назначения мероприятий по содействию естественному возобновлению
- Апробация методики обоснования и выбора способа лесовосстановления на лесном участке
Введение к работе
Актуальность работы обосновывается необходимостью оптимального использования всех имеющихся средств и инструментов для восстановления лесов при переходе на интенсивное ведение лесного хозяйства на территории хвойно-широколиственных лесов Среднего Поволжья. Соотношение методов искусственного и естественного восстановления лесов регламентируется законодательством, но не в полной мере применяется на практике из-за неопределённости решения данного вопроса в уникальных условиях конкретной местности. При использовании лесов в условиях рыночных отношений появляется необходимость оптимизации воспроизводства лесов с минимальными материальными и трудовыми затратами, за счёт учёта и создания благоприятных условий для естественного возобновления лесов ценными хозяйственно целесообразными древесными породами.
Цель исследований - разработка алгоритма и методики энтропийно-информационного анализа количественных и качественных показателей подроста на пробных площадях, а также методики назначения способов лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве.
Задачи исследований. Для достижения поставленной цели исследований последовательно решались следующие задачи:
разработать программу и методику исследований;
усовершенствовать методику полевых исследований для оценки количественных и качественных характеристик подроста;
осуществить сбор и камеральную обработку экспериментального материала;
разработать методику энтропийно-информационного анализа количественных и качественных характеристик подроста на пробных площадях;
разработать методику назначения способов лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве;
разработать автоматизированную подсистему обработки лесоустроительной информации для назначения способов лесовосстановления.
Научная новизна работы. Обобщены знания о лесотипологических
закономерностях появления и встречаемости подроста на покрытых лесом землях в
различных лесорастительных условиях для хвойно-широколиственных лесов Среднего
Поволжья. Впервые предложены энтропийно-информационный анализ количественных
и качественных характеристик подроста на пробных площадях и методика
лесоводственно-статистического обоснования потенциального способа
лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные в ходе исследований результаты расширяют современные знания о количественных и качественных характеристиках подроста на лесном участке.
По выявленным закономерностям разработан алгоритм учёта характеристик лесовозобновления при закладке пробных площадей. Предложен алгоритм и разработана методика назначения способов лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве. Решена важная задача по автоматизации оценки лесоводственных факторов и обоснованию назначения способа лесовосстановления с последующим формированием хозяйств по способу рубок на территории объекта лесоустройства.
Объект исследований - хвойно-широколиственные леса Среднего Поволжья.
Предмет исследований - закономерности лесовосстановления и оптимизация процесса назначения лесовосстановления по способам на лесном участке.
Методы исследования – метод пробных площадей, методы математического моделирования, математической статистики и вычислительный эксперимент.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
алгоритм и методика энтропийно-информационного анализа количественных и качественных характеристик подроста на пробных площадях;
-
методика назначения способов лесовосстановления в лесном фонде при лесоустройстве;
-
автоматизированное многовариантное предпроектное назначение способов лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве.
Достоверность и обоснованность полученных выводов и рекомендаций в диссертационной работе подтверждается теоретическими и экспериментальными данными, полученными в ходе исследования. Они базируются на достаточно большом объёме экспериментального материала (44 пробных площади, 1584 учётных площадок), обработанного с использованием современных методов математической статистики и статистического моделирования, отраслевого программного обеспечения для ПК.
Для решения задачи по разработке алгоритма назначения способов
лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве были дополнительно использованы материалы массовой таксации. База данных таксационных выделов по лесничествам Республики Марий Эл составила 50538 шт.
Личный вклад соискателя. Непосредственно автором и под его руководством осуществлены: сбор полевого материала, его обработка, проведение экспериментов, анализ результатов и выводов.
Апробация работы. Основные научные результаты диссертационного
исследования представлены автором и получили положительную оценку на V
Всероссийской конференции с международным участием, посвящённой памяти
выдающихся ученых-лесоводов В. И. Сухих и Г. Н. Коровина «Аэрокосмические методы
и геоинформационные технологии в лесоведении и лесном хозяйстве» (Москва, 2013),
16-м Международном научно-промышленном форуме «Великие реки 2014», XV
Международной конференции молодых учёных «Леса Евразии – Большой Алтай»,
Всероссийской научно-практической конференции «Лесовосстановление в Поволжье:
состояние и задачи по совершенствованию» (Йошкар-Ола, 2013), на ежегодно
проводимых в Поволжском государственном технологическом университете
международных конференциях «Научному прогрессу – творчество молодых» (2011-2015), а также на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ПГТУ (2010-2016).
Работа проводилась в рамках выполнения государственного контракта №р/23606 от 5 декабря 2013 г., № госрегистрации 01201460666 и в рамках соглашения о предоставлении субсидии №14.586.21.0020 от 11.11.2015 (проект RFMEFI58615X0020).
По материалам исследований опубликовано 17 научных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, и 2 монографии (в соавторстве), а также авторское свидетельство на программу для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и заключения. Работа изложена на 224 машинописных страницах включая: 32 таблицы, 24 рисунка; список использованной литературы – 196 отечественных и 19 зарубежных источников; приложения на 84 страницах.
Методика исследований
Методика исследований для оценки лесовозобновления базируется на современных методах познания, теоретических положениях лесной таксации, изложенных в трудах А.А.Крюденер [64], А.В. Побединского [113,114], И.С. Мелехова [78-81], Н.П. Анучина [6], С.В. Белова [9], Ф.В. Аглиуллина [3], А. В. Грязькина [29-31], А.Н Мартынов [76,77], С.А. Денисова [41-43] и др.
В работе учтены основные положения системного анализа, широко использованы вероятностно-статистические методы, применены математическое моделирование и расчеты на персональном компьютере Н.П. Анучин [6], С.В. Белов [9], П.А. Соколов [138], В.Л. Черных [170], В. П. Боровиков [16]. При учёте естественного возобновления леса предпочтение отдаётся выборочно-перечислительным методам.
По данным Денисова С.А. и В.М. Егорова [43], впервые Л.И. Яшновым и М.В. Колпиковым для обследования гарей территории Среднего Поволжья был применён глазомерный метод учёта естественного возобновления. В основу этого метода была положена глазомерная оценка покрытия исследуемых площадей подростом. Характеристика наличия подроста выполнялась по квартилям (табл. 2.1). Поэтому точность оценки густоты и встречаемости подроста на лесотаксационном выделе ограничивалась значением квартили.
Выборочно-перечислительный метод даёт статистическую выборку, по которой оценивают генеральную совокупность. Следовательно, при изучении процесса лесовозобновления необходимо соблюдать основы математической статистики. Отметим, что для достоверной и точной оценки статистик лесовозобновления при заданном уровне вероятности, в первую очередь, рассчитывается необходимое число наблюдений. Разработке этого метода посвящены работы российских лесоводов И.С. Мелехова [79], А.В. Побединского [113], С.В. Белова [9], Ф.В. Аглиуллина [3], А.В. Грязькина [29,30].
Закладка пробных площадей по учёту лесовозобновления на покрытых лесом площадях проводилась по следующей схеме. 1. Выбор объекта исследования – покрытая лесом площадь. 2. Первичная единица учёта – учётная площадка размером 1, 4, 10, 25 или 100 м2. зо 3. Схема размещения учётных площадок – квадротомическое дерево. На местности учётные площадки отмечаются вешками и имеют свой индивидуальный номер. 4. Заполнение карточки пробной площади – таксационная характеристика выдела (рис. 2.1). КАРТОЧКА ОБСЛЕДОВАНИЯЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ № КВАРТАЛ Лесничество 12 34 Номер выдела Площ. выд., га Катег. земель Долг. польз. О З У Н, у.м. Экспо- Крути-зиция зна Эрозия Вид Степень Степеньзадернения Почвы микрорельеф S уч. площадки Сумма обсл. S % Факторы Цел. пор м2 Преобл. порода Класс бонит. Тип леса Т Л У Год вырубки Пни (шт/га) Д пней, см Тип вырубки Всего Сосны Захлам., 1 га/м3 В т.ч. ликвид Сухостой, 1 га/м3 10 Ярус Состав А, лет Н, м Д, см Класс товар. Про-исх. Р. относ. G Зап. 1 га/м3 Коэф. Порода 31 Кол. тыс.шт Н, м А, лет К Пор К Пор К По р Оц. 32 Густ ота Породы 2 мдс мдс 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 Рис. 2.1. Карточка обследования лесовосстановления на пробной площади 5. Производство измерений на учётной площадке (рис. 2.2). На каждую учётную площадку заполняется карточка. Подрост учитывается по породам и категориям высот: мелкий (до 0,5 м), средний (0,51...1,50 м), крупный ( 1,5 м), с распределением по возрасту и жизнеспособности1. Количество всходов и самосев определяются на 1 м2. Подлесок учитывается по породам и группам высот. Для живого напочвенного покрова определяется проективное покрытие.
В настоящее время методы описательной статистики, которые дают оценку параметров известных гипотез о случайных величинах, при анализе больших объёмов разнородных данных выполниться не могут. Поэтому наука и производство сегодня для получения новых знаний о процессах и явлениях нуждаются в разработке таких требований, совершенствовании и использовании новых алгоритмов и методов обработки анализа данных.
В настоящее время широкое применение для анализа больших объемов данных получила технология «DataMining» или «Интеллектуальный анализ данных». Это направление базируется на реализации алгоритмов «Дерево решений» поиска закономерностей в статистической выборке. В свою очередь, «Деревья решений» – это статистический метод классификации, который позволяет определить принадлежность изучаемого процесса или явления к конкретному классу качественной или количественной переменной. Другими словами, «Деревья решений» позволяют определить значение зависимой переменной от конкретных значений независимых переменных.
При реализации метода «Деревья решений» главными алгоритмами являются алгоритмы ID3, C4.5 и CART, которые широко описаны в [83]. Для решения задач классификации таксационных показателей насаждений, древостоев и подроста в большей степени подходит алгоритм CART (Classification and regression trees). Алгоритм используется для построения бинарных деревьев решений. В этом случае каждый узел дерева решений имеет два потомка. На каждом шаге построения дерева правило, формируемое в узле, делит заданное множество данных на две части: часть, в которой выполняется правило (потомок – правый), и часть, в которой правило не выполняется (потомок – левый) [83, 205]. Для выбора оптимального правила используется функция оценки качества разбиения, например, показатели энтропии, количество классов, коэффициент регрессии и др.
Автоматизация учёта и оценки лесовозобновления на пробных площадях с использованием АИС «Подрост»
Правильное назначение мероприятия по лесовосстановлению невозможно без информации о подросте на лесотаксационном выделе. В зависимости от количества и состояния подроста на вырубке, гари, прогалине, планируемой лесосеке выбирается способ лесовозобновления с учётом целевого использования лесов.
В нашей стране накоплен значительный опыт учета лесовосстановления, который описан в классических трудах А.А. Крюденера [64], Г.Ф. Морозова [86], В.Н. Сукачева [142], М.Е. Ткаченко [152], И.С. Мелехова [78-81], и многих других учёных лесоводов [38,42,52,60,82,90,93,129,131,159,165,187,188]. Современное состояние этого вопроса также отражено во многих публикациях: например, с 2005 по 2014 год в нашей стране было опубликовано более 1500 работ по проблеме лесовозобновления и лесовосстановления. Это ещё раз подтверждает актуальность рассматриваемой проблемы. Методическим вопросам обследования и учёта лесовозобновления посвящены работы А.А. Крюденера [64], Н.В. Побединского [113], И.С. Мелехова [79], С.В. Белова [10], А.В. Грязькина [29], А.Н. Мартынова [77], С.А. Денисова [42] и многих других исследователей [10, 29, 42, 64, 77]. Особенно подробно приведены методические описания по обследованию естественного лесовозобновления и лесных культур в лесоустроительных инструкциях разных лет (1946, 1951, 1964, 1985, 1994, 2008, 2011 гг.), в отраслевом стандарте «Площади пробные лесоустроительные…»3, в правилах ОСТ 56-69-83. Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки. Москва: Изд. ЦБНТИлесхоз, 1984. 60 лесовосстановления4 и руководствах по проведению лесовосстановительных работ в различных лесных районах страны [127], а также в учебнике «Лесоустройство» [144] и «Лесная таксация» [6].
Все вышеперечисленные публикации и нормативно-правовые документы направлены на определение количественных и качественных показателей подроста, являющиеся основой назначения способа лесовосстановления.
Главным качественным показателем подроста является жизнеспособность, определяемая по таким признакам, как густота и цвет кроны; выраженность мутовчатости; форма кроны, равномерность прироста по высоте стволика за 3-5 последних лет роста, поверхность коры стволика, прямолинейность стволика, отсутствие многовершинности4. Для твердолиственных пород жизнеспобность подроста характеризуется нормальным облиствением кроны, пропорционально развитыми по высоте и диаметру стволиками [42]. В большинстве случаев при учёте подроста жизнеспособность определяется как «благонадёжный» и «неблагонадежный». Тип пространственного распределения подроста на площади также можно считать качественным показателем.
После определения качества подроста определяются количественные показатели «благонадежного» подроста древесных пород: густота на 1 га, высота, возраст, прирост по высоте, встречаемость, состав, доля неблагонадежного подроста, количество всходов и самосева.
Следует констатировать, что во всех работах в качестве основного результата обследования подроста были приняты жизнеспособность и густота, необходимая для формирования нового устойчивого лесного насаждения.
Подробный анализ существующих инструкций, методик, рекомендаций и указаний по учёту и обследованию подроста с целью назначения лесовосстановления позволил выявить следующие методические недостатки: 1) определение типа распределения подроста по площади производится только по наличию подроста на учётных площадках; Правила лесовосстановления: Утверждены Приказом МПР России от 16.07.2007 №183. Москва, 2007. 28 с. 2) отсутствует анализ показателей изменчивости густоты подроста; 3) недостаточно полно приведена последовательность работ по обследованию естественного лесовозобновления под пологом насаждений, для назначения комбинированного лесовосстановления; 4) рекомендации по выбору способа лесовосстановления и лесовозобновления носят неопределённый, субъективный характер вследствие очень большой изменчивости густоты подроста; 5) выходная информация не формализована, отсутствует единая форма представления результатов обследования подроста; 6) весь цикл работ по учёту подроста на пробных площадях слабо обоснован методически, этап камеральной обработки результатов измерений не автоматизирован. Исходя из вышеизложенного и с учётом необходимости перехода ведения лесного хозяйства на интенсивную модель хозяйствования, можно утверждать, что вопросы по оценке лесовозобновления являются важным элементом цикла воспроизводства лесных ресурсов. От точности и адекватности оценки показателей подроста на обследуемой площади зависят качество проектных решений при лесоустройстве и организации ведения лесного хозяйства.
Поэтому разработка единого подхода к учёту и оценке подроста с позиции полноты сбора и обработки результатов измерений на пробных площадях является весьма актуальной.
Для разработки алгоритма энтропийно-информационного анализа количественных и качественных показателей подроста на пробных площадях необходимо решить следующие задачи: - повысить информативность и точность оценки процессов лесовозобновления путём конструирования модели данных измерений показателей подроста; - выявить количественные приёмы и показатели для оценки пространственной структуры подроста; - разработать алгоритм и методику энтропийно-информационного анализа результатов измерений на пробной площади. Теоретической основой решения перечисленных задач для оценки естественного и искусственного возобновления леса может служить энтропийно-информационный подход и квадротомическая модель пространственных данных о подросте. Исходным материалом для обоснования методики учёта и оценки подроста послужили публикации, в которых обобщён труд многих исследователей в области оценки процессов лесовозобновления, теории информации, геоинформационных систем, теории баз данных. Для тестирования методики учёта и оценки подроста привлекались материалы 35 пробных площадей, заложенных в полевой период 2012-2015 гг. на территории Республики Марий Эл. На пробных площадях, заложенных на территории Нолькинского лесного участка Учебно-опытного участкового лесничества Куярского лесничества Республики Марий Эл выполнялось тестирование опытного образца электронной мерной вилки (ЭМВ-Л, заводской № 001) [1] Первоначально были прописаны GPS координаты контрольных навигационных точек по углам исследуемого периметра пробной площади. Результаты позиционирования сравнивались с двумя контрольными портативными GPS навигаторами.
Исследуемый периметр пробной площади разбивался на квадраты размером 10 м2. В каждом квадрате проводились замеры диаметров деревьев с указанием типа дерева и его состояния. Это делалось в автоматизированном режиме (с мерной вилкой) и ручном режиме (текстолитовой вилкой с записью в журнале) для последующего сравнения результатов и оценки точности электронной мерной вилки. Результаты измерений географических координат объекта измерений записываются на SD-карту в формате .CSV Microsoft Excel.
Все полученные данные из файла на SD карте в формате Exel поступали в дальнейшую камеральную обработку. Экспериментальное тестирование ЭМВ-Л показало, что точность измерения диаметров деревьев не выходит за пределы ±1%.
Применение ЭМВ-Л при закладке пробных площадей позволяет сократить затраты на измерение диаметров и составлении перечётных ведомостей
Лесовозобновление - это сложный процесс жизни лесной экосистемы, который очень трудно представить в виде вещественной модели. При этом модель должна наиболее полно отражать все свойства лесовозобновления. Поэтому, используя метод генерализации и абстракции, можно свести множество данных о подросте к конечной репрезентативной форме исходных данных, которые подвергаются оценке и анализу. Надо выбрать такую модель, которая сохраняла бы основные свойства объектов исследования и содержала бы объективные и однозначные показатели. Таким образом, созданию основы для разработки алгоритма оценки лесовосстановления предшествует обоснование выбора модели данных предметной области.
. Балльная оценка перспективности назначения мероприятий по содействию естественному возобновлению
Наиболее полно такую информацию можно получить путём измерения входных показателей на пробной площади, используя выборочно-статистический метод учёта и оценки лесовозобновления.
Для повышения точности и достоверности оценки характеристик подроста на лесотаксационном выделе нами предложен новый подход для сбора, обработки данных и интерпретации полученных результатов о подросте, который базируется на квадротомической модели данных и анализе энтропии пространственной густоты молодого поколения леса. жизнеспособного Все вышеизложенное приведено в систему, что позволило разработать представленный ниже алгоритм расчёта по результатам измерений показателей подроста на пробной площади. где «,- - количество жизнеспособного подроста нау-ой учётной площадке; N - общее количество подроста на пробной площади, шт.; к - количество учётных площадок на пробной площади, шт.
Применение квадротомической модели данных при учёте подроста позволит облегчить полевые работы на пробных площадях, повысить точность оценки количественных показателей густоты исследуемых растений, а также уменьшить изменчивость густоты. Алгоритм расчёта количественных и качественных показателей подроста является основой камеральных работ по оценке лесовозобновления на лесотаксационном выделе.
Опираясь на результаты теоретического обоснования оценки количественных и качественных характеристик подроста на пробных площадях, а также подробный алгоритм расчёта таких оценок, нами разработана блок-схема оценки лесовозобновления (рис. 3.5). Предлагаемая блок-схема является основой для разработки автоматизированной информационной системы «Подрост».
Логическая схема описывает последовательность всех операций для получения результатов о количественных и качественных показателях подроста на конкретном лесном выделе. Приведены условия для ввода результатов измерений на пробной площади в зависимости от схемы расположения учётных площадок на местности. Рис. 3.5. Блок-схема оценки лесовозобновления на пробной площади Дальнейшая обработка результатов измерений зависит от принятой схемы расположения и размера учетных площадок. Процесс обработки и представление результатов расчётов ограничивается количеством пробных площадей, входящих в пакет обработки.
Результаты обработки по пробным площадям записываются в файлы в формате MS Word и MS Excel. АИС «Подрост» реализована на языке программирования SQL (Structured Query Language). Язык программирования SQL используется для управления реляционных баз данных. Преимущество этого языка заключается в стандартизированном способе извлечения и управления данными, которые хранятся в реляционной базе данных. Для решения задачи по автоматизации расчётов используются: операционная система WINDOWS; система управления базами данных Microsoft SQL Server 2012. Функционирование АИС «Подрост» может быть обеспечено при наличии у пользователя ПК семейства IBM PС и совместимых с ними.
Интерфейс программы приведён на рисунке 3.6, имеющий понятные графические обозначения: добавить, удалить, изменить, получить ведомости.
Заполнение карточки таксации пробной площади в среде АИС «Подрост» происходит после добавления вкладки «Основная информация о пробной площади» (рис. 3.7). Пользователю необходимо выбрать размер учётной площадки (квадрата) и их количество.
Апробация методики обоснования и выбора способа лесовосстановления на лесном участке
В существующей практике объемы по способам лесовосстановления в плановой документации и в таксационных материалах могут сильно варьироваться по участковым лесничествам в рамках одного лесохозяйственного регламента районного лесничества по причине различной структуры лесов по целевому назначению, различий по возрасту и по породному составу.
Это усложняет контроль за выполнением мероприятий по воспроизводству лесов на уровне районного лесничества. Рассмотрим сложившуюся ситуацию на примере анализируемого объекта – Таирского участкового лесничества и приведем пример проектирования и назначения мероприятий по лесовосстановлению, так как при изменении целевых показателей необходимо вносить изменения и в повыдельную базу данных (таксационное описание, тематические карты, соответствующие разделы проекта освоения лесов). Рассмотрим несколько возможных сценариев такого целевого показателя, как площадь ежегодно восстанавливаемых лесосек предстоящего периода по способам. Автоматизированно переназначим соответствующие лесоводственные мероприятия, согласно разработанной методике для каждого предполагаемого сценария. На контроле остается первоначальная таксационная база данных с первоначальным назначением мероприятий.
Общая площадь лесосек ревизионного периода исследуемого лесного участка составляет 871 га спелых и перестойных насаждений эксплуатационных лесов, для которых требуется предварительное назначение способа лесовосстановления. Предложено восемь сценариев лесовосстановления для Таирского лесничества, которые имеют следующие интерпретацию и результаты (табл. 5.5, прил. 5).
1) Сценарий «Лесохозяйственный регламент». Из 2995 га лесосек сплошных рубок предстоящего ревизионного периода в лесохозяйственном регламенте Кокшайского районного лесничества на лесовосстановление искусственным методом предусмотрено 787 га, что составляет 26,3 % от площади запроектированных сплошных рубок. Комбинированное лесовосстановление ЛХР не предусмотрено. Объемы остальных способов лесовосстановления определяются аналогичным способом (табл. 5.5, прил. 5). Срок действия данного регламента 10 лет. Так как по существующему законодательству проект освоения лесов должен соответствовать лесохозяйственному регламенту, при таксации части лесничества все целевые показатели необходимо уточнять при подготовительных работах.
2) «Согласно лесоустроительным материалам». По данным материалов таксации, на анализируемом лесном участке восстановлению лесосек предстоящего ревизионного периода подлежит 871 га, из которых на искусственное лесовосстановлению определено 389,5 га, что составляет 44,7%. Данное расхождение обуславливается различными площадями спелых и перестойных эксплуатационных лесов. Обоснованию объемов освоения лесов как в лесохозяйственном регламенте, так и в нормативной документации, не уделяется никакого внимания.
3) «Принцип неистощительности». Одним из основополагающих принципов лесоводства при эксплуатации лесного фонда является принцип неистощительности. Так как категория земель «насаждение из подроста» таксационных выделов с преобладанием хвойных пород отсутствует, можно принять модель отношения вырубаемых лесов с преобладанием целевой породы (за целевую породу принята порода сосна, 370 га) и созданием искусственных насаждений, с учетом процента погибших лесных культур в лесничестве. Данный ключевой показатель отображается в Лесном плане Республики Марий Эл12 площадью списанных лесных культур исследуемого районного лесничества (30,2%).
4) «Модель интенсивного ведения лесного хозяйства» является приоритетным направлением в развитии всей лесной отрасли. Для достижения данной цели могут использоваться высокопродуктивные типы лесорастительных условий. По данным того же Лесного плана10 таких площадей в Кокшайском лесничестве 37531,5 га, а по данным материалов лесоустройства на исследуемом лесном участке 16083,7 га, из которых под сплошную рубку на ревизионный период запроектировано 755 га. Соответствующее распределение по способам лесовосстановления исходя из принципов интенсификации ведения лесного хозяйства в Республике Марий Эл отображено в таблице 5.5.
5) «Согласно правилам лесовосстановления». Исходя из правил лесовосстановления и имеющегося количества подроста под пологом запроектированных под рубку насаждений, при учете сохранения подроста не менее 80 % возможность назначения естественного лесовосстановления присутствует только на 76,8 га. Очевидно, что при рубках с сохранением подроста и последующей минерализацией в анализируемом таксационном описании отводится важнейшая роль, а именно: 359 га (41,2%) запроектировано восстановить с помощью вновь появившегося подроста после минерализации почв из 871 га. Нормативы при назначении минерализации отсутствуют, существуют только расчетно-техническое карты, где указаны типы лесорастительных условий.
6) «Принцип минимального воздействия». Максимальный эффект от несплошных рубок и содействия естественному лесовосстановлению путем минерализации почв (392,5 га лесного фонда в сухих и свежих борах и свежих суборях, не имеющих подрост). Также сохранением предварительной регенерации, путем сохранения подроста после сплошных рубок (151,6 га с имеющимся подростом не менее 2 т.шт. на га) получаем площадь в 544,1 га, на которой можно назначить естественное лесовосстановление. При этом методе снижается единовременная заготовка древесины и увеличиваются издержки на её заготовку, тем не менее, при использовании двух приёмных постепенных рубок в эксплуатационных лесах имеется возможность выхода на запроектированные заготавливаемые объемы в течение ревизионного периода с минимальным воздействием на экосистему и постепенным вмешательством в процессы лесовосстановления на эксплуатируемой площади.
7) «Экстенсивная модель ведения лесного хозяйства» с использованием преимущественно естественных способов лесовосстановления.
8) Разработанный нами алгоритм обоснования и назначения лесохозяйственных мероприятий реализуется в «Лесоводственно-статистическом» сценарии (рис. 5.4, табл. 5.4, табл. 5.5). При приведении лесов в известность, необходимо принимать решения о стратегии ведения лесного хозяйства без учета предыдущего опыта. В решении подобной задачи необходимо использовать весь спектр информации об объекте исходя из всех лесоводственных факторов. Например, проведение факторного анализа таксационных показателей близлежащих лесов той же лесной зоны.