Лесная таксация и бонитировка

Изучение структуры древостоев является ключевым моментом в оценке роли деревьев в депонировании углерода. Информация о пространственной структуре напочвенного покрова на верхней границе леса, особенно чувствительной к изменениям климата, представлена в современных исследованиях недостаточно. Детальное дистанционное зондирование может стать источником данных, которые помогут понять свойства и динамику растительности в этих условиях. Проверена применимость наземного мобильного лазерного сканирования местности и аэрофотосъемки для быстрой и высокоточной оценки показателей насаждений в лесотундровом экотоне. При помощи этого метода получены цифровые модели лесного полога, дополненные впоследствии материалами аэросъемки исследовательского полигона на юго-восточном склоне Хибинских гор. На основе данных моделей определены границы крон деревьев. Для каждого из них найдены высота и площадь проекции кроны. Для верификации первый показатель, полученный лазерным сканированием, сопоставлен с высотами этих же деревьев, оцененными натурными измерениями. Сравнение выявило, что данные лазерного сканирования позволяют устанавливать значения высот, наиболее близкие к данным натурных измерений, если высоты определяются по максимальным по- казателям яркости пикселей цифровых моделей лесного полога c ручной корректировкой значений при обнаружении выбросов (R2 = 0,84). Поскольку ручная корректировка требует большого времени, предложен способ автоматизации измерений путем определения высот деревьев по сумме среднего значения яркости пикселей и стандартного отклонения, умноженного на 2,5 (R2 = 0,79). Площадные характеристики древостоев, определенные лазерным сканированием, были сопоставлены с данными фотосъемки с беспилотного летательного аппарата. Исследования дали подробную информацию о пространственном расположении и размерах 4424 деревьев на площади около 10 га и позволили сравнить результаты измерения характеристик деревьев, полученных разными методами. Также выявлено, что с увеличением высоты от 290 до 425 м над ур. м. на изученном склоне средняя высота древостоев снижается постепенно от 4,5–5,0 до 1,1–1,6 м с небольшими флуктуациями (0,2–0,4 м), в то время как сомкну- тость древостоев изменяется от 4620–5860 до 145 м2/га нелинейным образом. Для цитирования: Низаметдинов Н.Ф., Моисеев П.А., Воробьев И.Б. Лазерное сканирование и аэрофотосъемка с БПЛА в исследовании структуры лесотундровых древостоев Хибин // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 4. С. 9–22. DOI: 10.37482/0536-1036-2021- 4-9-22 Финансирование: Сбор и анализ данных выполнен за счет средств гранта Российского научного фонда № 17-14-01112, подготовка текста и рисунков – за счет средств гранта Российского научного фонда № 21-14-00137.
Studying the structure of stands is a key point in assessing the role of trees in carbon deposition. Information on the spatial structure of ground vegetation at the upper treeline is still insufficiently presented in modern studies. High resolution remote sensing can provide important data to understand the properties and dynamics of vegetation in these conditions. We test the applicability of ground-based mobile laser scanning of the terrain and aerial photography for the rapid and high-precision assessment of the characteristics of tree stands in the forest-tundra ecotone. We obtained canopy height models (CHMs) of the forest and supplemented them with aerial photographs of the research area on the southeastern slope of the Khibiny Mountains. Using CHMs we have delineated boundaries of tree crowns. The height and projection area welaser scanning was compared to the heights of the same trees estimated by field measurements. This was done for the purposes of verification. The comparison revealed that laser scanning data allow to set heights closest to field measurements in case the heights are determined by the maximum values of brightness of pixels of CHMs with manual correction of values when outliers are detected (R2 = 0.84). Since manual correction of outliers is time-consuming, we proposed a way to automate the measurements by determining tree heights using the sum of the average value of pixel brightness and the standard deviation multiplied by 2.5 (R2 = = 0.79). We compared the area characteristics of the stands obtained by laser scanning and the unmanned aerial vehicle (UAV) photography. Thus, we obtained detailed information on the spatial location and size of 4424 trees in an area of about 10 ha and compared the results of measuring tree characteristics obtained by different methods. It was also found that with increasing height from 290 to 425 m above sea level on the studied slope, the average height of stands decreases gradually from 4.5–5.0 to 1.1–1.6 m with small fluctuations (0.2–0.4 m), while the density of stands changes from 4620–5860 to 145 m2/ha in a non-linear way. For citation: Nisametdinow N.F., Moiseev P.A., Vorobiev I.B. Laser Scanning and Aerial Photography with UAV in Studying the Structure of Forest-Tundra Stands in the Khibiny Mountains. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 4, pp. 9–22. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-9-22 Funding: Data collection and analysis were funded by the Russian Science Foundation, grant No. 17-14-01112; preparation of the text and figures was funded by the Russian Science Foundation, grant No. 21-14-00137.re determined for each tree. The first characteristic obtained by

The physical and mechanical properties of standing wood are not constant along the tree height and diameter. They also differ depending on the tree species and conditions of its growth. So, the research purpose is to identify patterns of change and interrelations between the parameters of density, compressive strength and sound propagation velocity along the wood fibers inside the stem of a birch tree growing in the forests of the Middle Volga region of Russia, where such research had never been conducted before. The work was carried out on two sampling areas laid out by standard methods in birch forests of natural origin with average productive capacity on the territory of the Scientific-Experimental Forest District of the Volga State University of Technology in the Mari El Republic. The average age of the birch trees is about 70 yrs, breast height diameter is 30 cm, and height is 28.5 m; 14 sample trees were studied; 0.5 m long chucks were cut out from their stems at a height of 1.3 m from the butt end and at relative heights of 0.25H, 0.5H, and 0.75H. Experimental work was carried out in a laboratory environment with modern technical facilities using standard procedures. Mathematical models describing the changes in the parameters stated above and the interrelations between them with regard to the stem diameter at relative heights were obtained. The research results generally confirmed the findings of other researchers on densitograms and other physical and mechanical properties of wood within the tree stem. However, the features listed above were revealed for birch trees growing under such conditions; in particular, it concerns the ratio of strength and density, as well as the wood strength and the velocity of sound propagation through the fibers. The results obtained have both scientific and practical value as a basis for the development of a non-destructive method for predicting technical properties of standing wood as well as timber for producing assortments for special purposes. For citation: Fedyukov V.I., Chernov V.Yu., Chernova M.S., Tsoy O.V. Interrelations of Wood Physical and Mechanical Properties and Patterns of Their Change within the Birch Stem. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 6, pp. 150–159. DOI: 10.37482/0536- 1036-2021-6-150-159. Funding: The research was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Grant No. 075-15-2021-674) and the Core Facility Centre “Ecology, Biotechnology, and Processes for Producing Environmentally Friendly Energy Carriers” of the Volga State University of Technology, Yoshkar-Ola.
Физико-механические свойства древесины у растущих деревьев варьируют по высоте и диаметру дерева, а также различаются в зависимости от породы дерева и условий его произрастания. Целью исследования было выявление закономерностей изменения плотности, прочности на сжатие и скорости распространения звука вдоль волокон древесины и взаимосвязей между этими признаками внутри ствола березы, произрастающей в лесах Среднего Поволжья России, где подобные исследования раньше не проводились. Работа выполнена на двух пробных площадях, заложенных стандартными методами в березовых лесах естественного происхождения со средней продуктивностью на территории учебно-опытного лесхоза Поволжского государственного технологического университета в Республике Марий Эл. Средний возраст берез – около 70 лет, диаметр – 30 см, высота – 28,5 м. Отобрано 14 модельных деревьев. Из их стволов на высоте 1,3 м от торца и на относительных высотах 0,25H; 0,5H; 0,75Н вырезаны чураки длиной по 0,5 м. Экспериментальные работы проведены в лабораторных условиях с помощью современных технических средств при использовании стандартных процедур. Получены математические модели, характеризующие изменения изучаемых параметров и взаимосвязи между ними с учетом диаметра ствола на относительных высотах. Результаты подтвердили выводы исследователей о характере денситограмм и других физико-механических свойствах древесины внутри ствола дерева. Однако для березы, произрастающей в описанных выше условиях, выявлены особенности соотношения прочности и плотности, а также прочности древесины и скорости распространения звука по волокнам. Полученные данные имеют научную и практическую ценность как основа для разработки неразрушающего метода прогнозирования технических свойств древесины на корню, а также древесины для получения сортиментов специального назначения. Для цитирования: Fedyukov V.I., Chernov V.Yu., Chernova M.S., Tsoy O.V. Interrelations of Wood Physical and Mechanical Properties and Patterns of Their Change within the Birch Stem // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 6. С. 150–159. DOI: 10.37482/0536-1036-2021- 6-150-159 Финансирование: Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (грант № 075-15-2021-674) и ЦКП «Экология, биотехнологии и процессы получения экологически чистых энергоносителей» Поволжского государственного технологического университета в г. Йошкар-Ола.

Adaptive management is a basic concept of managing forest ecosystems in the face of increased risks such as climate change. Therefore, there is a need to develop key theories and information on which adaptive forest management is based on. This paper deals with the overview of basic information on adaptive forest management, with particular reference to its importance in relation to examples of sessile oak forests drying and climate change in the Republic of Srpska, Bosnia and Herzegovina. Silviculture of sessile oak forests affected by acute and chronic drying of the trees should be based on the preservation of the complete set of stands and miscibility with black pine on shallow serpentinite and peridotite soils. The paper deals with the possibilities of adaptive management of sessile oak forests and concludes with a description of adaptive management activities. For citation: Govedar Z., Medarević M. Adaptive Forest Management: Case Study of Sessile Oak (Quercus petraea (Matt.) Leibl.) Forests on Ozren Mountain of the Republic of Srpska. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 3, pp. 93–105. DOI: 10.37482/0536- 1036-2020-3-93-105
Адаптивное управление является основной концепцией управления лесными экосистемами в условиях постоянно изменяющего климата. В связи с этим, необходимо найти информацию и разработать основные теории, на которых основано адаптивное управление лесным хозяйством. Данная работа дает общее представление об адаптивном лесопользовании в контексте усыхания дубовых лесов и изменения климата в Республике Сербской (Босния и Герцеговина). Разведение лесов скального дуба, подверженных острому и хроническому усыханию, должно основываться на сохранении всех древостоев и способности к произврастанию совместно с черной сосной на неглубоких серпентинитовых и перидотитовых почвах. В статье рассматриваются возможности адаптивного управления лесами скального дуба и дается характеристика мероприятий по адаптивному управлению. Для цитирования: Govedar Z., Medarević M. Adaptive Forest Management: Case Study of Sessile Oak (Quercus petraea (Matt.) Leibl.) Forests on Ozren Mountain of the Republic of Srpska // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 3. С. 93–105. DOI: 10.37482/0536-1036-2020- 3-93-105

Лесные экосистемы играют большую роль в стабилизации климата, и непрерывный мониторинг их биомассы имеет первостепенное значение. Технология бортового лазерного сканирования получила широкое распространение при оценке биомассы деревьев за счет дистанционной регистрации таких таксационных показателей деревьев и древостоев, как ширина и площадь проекции кроны, высота дерева и древостоя. В работе использована авторская база эмпирических данных 1550 модельных деревьев ели Picea L. и 535 пихты Abies L. Евразии. База данных содержит сведения о высоте дерева, ширине и длине кроны, биомассе ствола, листвы, ветвей и корней. Выявлено, что наибольшую информативность имеют 2-факторные аллометрические модели компонентов биомассы, включающие в качестве независимых переменных ширину кроны и высоту дерева. Для всех компонентов биомассы установлена положительная связь с шириной кроны и высотой дерева. На статистически достоверном уровне биомасса компонентов одинаковых по размеру деревьев пихты на 45–71 % больше, чем у ели. Это можно объяснить тем, что при одной и той же высоте дерева ширина кроны у пихты на 11 % меньше по сравнению с елью. Оценен вклад зимних температур и осадков в изменчивость компонентов биомассы. Биомасса всех компонентов равновеликих деревьев описывается пропеллерообразной 3D-зависимостью. В теплых регионах при повышении количества осадков биомасса увеличивается, по мере перехода к холодным регионам зависимость характеризуется противоположным или нейтральным трендом. С ростом температуры во влажных регионах биомасса становится больше, по мере перехода в сухие условия – меньше. Включение в аллометрическую модель длины кроны как дополнительной независимой переменной практически не улучшило ее прогностическую способность. Вклад таксационных показателей деревьев, их видовой принадлежности и климатических переменных в объяснение изменчивости компонентов биомассы составляет соответственно 72,9; 13,5 и 13,6 %. Климатические переменные в наибольшей степени объясняют изменчивость биомассы стволов и надземной биомассы (от 18 до 20 %), в наименьшей степени – хвои и ветвей (от 8 до 9 %). Полученные результаты могут быть полезны при лазерном мониторинге биомассы лесов и прогнозировании возможных изменений структуры биомассы деревьев в случае климатических отклонений

В целях повышения точности лесотаксационных работ созданы таблицы объема стволов по разрядам высот ивы древовидной северотаежного района европейской части Российской Федерации. Лесотаксационные нормативы для данного вида в северотаежном районе ранее не разрабатывались. При составлении разрядных объемных таблиц использовали предложенный И.И. Гусевым в 1971 г. для ельников европейского севера аналитический метод. В дальнейшем он нашел применение и при характеристике других древесных пород. Измерены диаметры и высоты деревьев на 41 пробной площади, заложенной в Верхнетоемском и Архангельском лесничествах Архангельской области, отобраны 105 модельных деревьев. В большинстве случаев пробные площади закладывали в смешанных насаждениях с преобладанием ивы. Полученные на пробных площадях данные служили для определения параметров раз- рядной шкалы. Источником сведений об объеме ствола ивы древовидной ранее были таблицы объема стволов осины. Проведен сравнительный анализ таблиц, составленных для стволов ивы древовидной, с таблицами по осине, взятыми из Лесотаксационного справочника по северо-востоку европейской части Российской Федерации. Показано значительное расхождение в шкалах для ивы и осины. Применение объемных разрядных таблиц осины при характеристике ивы приводит к систематическому завышению объемов древесины. Таблицы объемов стволов по разрядам высот ивы древовидной используются для определения запаса древостоя с применением данных перечета по 4-сантиметровым ступеням толщины. Разработанные таблицы отвечают требованиям производства. Объемные таблицы по разрядам высот используют для расчета запаса древесины при закладке пробных площадей, для установления размера ущерба при повреждении насаждений и других практических целей. Для цитирования: Парамонов А.А., Третьяков С.В., Коптев С.В., Богданов А.П., Цветков И.В. Таблицы объемов стволов по разрядам высот ивы древовидной северотаежного района европейской части Российской Федерации // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 6. С. 69–78. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-69-78. Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания Рослесхоза 2018–2019 гг. «Разработка лесотаксационных нормативов для таксации чистых и смешанных насаждений ивы древовидной и рекомендаций по ведению в них хозяйства», регистрационный № НИОКР АААА -А18-118030290042-6.
In order to improve the accuracy of forest inventory works, tables of stem volume by height classes of willow trees in the northern taiga region of the European part of the Russian Federation were created. Forest inventory standards have not previously been developed for this species in the northern taiga region. The analytical technique proposed by I.I. Gusev in 1971 for spruce forests of the European North was used in compiling the height class volume tables. It was later adopted for the description of other tree species as well. Diameters and heights of trees were measured at 41 sample plots laid out in the Verkhnyaya Toyma and Arkhangelsk forestries of the Arkhangelsk region; 105 model trees were sampled. In most cases, sample plots were laid out in mixed plantations with the predominance of willow. The data obtained on the sample plots served to determine the parameters of the height class scale. The information source for stem volume of willow trees used to be the stem volume tables for aspen trees. A comparative analysis of the tables compiled for willow trees stems with the tables for aspen taken from the Forest Valuation Handbook for the Northeast of the European part of the Russian Federation was carried out. The analysis shows significant discrepancy in the scales for willow and aspen. The use of aspen height class volume tables for willow leads to a systematic overestimation of wood volumes. Tables of stem volumes by height classes of willow trees are used to determine stand stock with the enumeration data by 4-centimeter diameter classes. The developed tables meet the forest practice requirements. The volume tables by height classes are used to calculate timber reserves when laying out sample plots; to determine the damage level in case of stand damage; and for other practical purposes. For citation: Paramonov A.A., Tretyakov S.V., Koptev S.V., Bogdanov A.P., Tsvetkov I.V. Stem Volume Tables by Height Classes of Willow Trees in the Northern Taiga Region of the European Part of the Russian Federation. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 6, pp. 69–78. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-69-78 Funding: The work is carried out within the state assignment of the Federal Forestry Agency for 2018–2019 “Development of Forest Inventory Standards for the Inventory of Pure and Mixed Willow Stands and Recommendations for Their Management”, Registration No. AAA-A18-118030290042-6.

Формирование урожая семян сосны кедровой сибирской (имеющих и пищевую ценность) предопределяет целесообразность ее интродукции. Изменчивость семенной продуктивности сосны кедровой сибирской выражена на географическом и индивидуальном уровнях, а также обусловлена внешними факторами (например, неоднородностью погодных условий по годам генерации урожая). Исследования проведены в целях выявления индивидуальной изменчивости сосны кедровой сибирской по урожайности шишек в условиях интродукции. Наблюдения за семеношением осуществлены в Чагринской кедровой роще, расположенной в Грязовецком районе Вологодской области. Для оценки урожая шишек на объекте исследований у модельных деревьев (отобранных пропорционально представленности по ступеням толщины их стволов) при помощи бинокля подсчитывалось количество шишек в кроне дерева. Семеносящие деревья сосны кедровой сибирской на этом объекте в среднем ежегодно продуцируют от 131 до 214 шишек. Исследования показали наличие существенного (Fф = 7,09 > F05 = 1,94) влияния индивидуальной изменчивости деревьев на урожай шишек, который на 63 % зависит от этого параметра. В значительно меньшей степе-ни выражена вариабельность урожайности шишек по годам наблюдений (η2 = 0,10), обусловленная погодными условиями в период формирования, роста и созревания макростробил (Fф = 5,18 > F05 = 2,83). Отдельные биотипы сосны кедровой сибирской отличаются высоким и стабильным по годам урожаем шишек. Количество образующихся шишек в наибольшей степени (r = –0,75±0,11) зависит от коэффициента формы кроны деревьев (отношения ее ширины к длине). При проведении селекционной работы по отбору высокоурожайных биотипов рекомендуется учитывать этот показатель в качестве коррелятивного признака.

В статье выявлены и проанализированы наиболее значимые факторы, влияющие на сохранение площадей, занятых лесными насаждениями. Рассчитан баланс между вы-бытием и восстановлением лесов. Констатируется, что с каждым годом происходит выбытие площадей, занятых лесными насаждениями. С точки зрения определения баланса между выбытием и восстановлением леса на примере Иркутской области рас-смотрен период с 1946 по 2016 гг.; выявлены его особенности; проанализированы наиболее значимые факторы, влияющие на сохранение площадей, занятых лесными насаждениями. Установлен факт сокращения площадей, занятых лесными насаждени-ями. Получен прогноз среднегодовых площадей вырубок и лесовосстановления, поз-воляющий обоснованно применять управленческие решения по определению необхо-димого объема лесовосстановительных работ на планируемый период. Рассчитано соотношение фонда и площадей лесовосстановления, дающее возможность уточнять баланс между ними. Показано, что в Иркутской области за исследуемый период наблюдались не только обезлесивание, но и деградация лесов, т. е. ухудшение пород-ного состава, снижение запасов древостоя, гибель подроста, уменьшение биологиче-ской продуктивности, сокращение видового разнообразия лесных экосистем и упро-щение их структуры. В регионе, как и в России в целом, сохраняется традиционная политика хозяйствования, при которой государство активно стимулирует инвестиции в сельское хозяйство, промышленность, тем самым уничтожая лесные территории. Накопившиеся площади обезлесивания требуют кардинального изменения отношения к проблеме лесовосстановления. Для сохранения баланса между выбытием и восста-новлением лесов предложено планировать объем лесовосстановительных работ на следующий период исходя из площадей вырубок и пройденных пожарами в отчетном периоде, т. е. с учетом временного лага. Полученные нами данные позволяют сделать вывод о необходимости увеличения объемов искусственного лесовосстановления в лесах Иркутской области в целях улучшения качества лесов и выравнивания балан-са между выбытием и восстановлением лесных площадей.

В статье описываются роль, место и содержание отраслевой экономической дисциплины «лесная экономика» в системе лесоуправления, как в теории, так и на практике, с учетом применяемой в стране модели экономики и динамики взглядов на экономическую теорию в системе управления жизнеобеспечением людей и общества в целом. При этом особое внимание уделяется необходимости учета в лесной экономике главных отраслевых особенностей лесного хозяйства, связанных с долгосрочным периодом лесовыращивания, многоцелевым значением лесов как объекта управления и требованием организации и планирования системы мероприятий по использованию и воспроизводству лесов на зонально-типологической основе с учетом их целевого назначения. Все эти вопросы рассматриваются в историческом аспекте на основе трудов предшественников и имевших место дискуссий между сторонниками земельной и лесной ренты. Дается трактовка экономической природы затрат в лесном хозяйстве, платежей за ресурсы леса, их целесообразного распределения по финансовым потокам для создания баланса экономических интересов основных субъектов лесных отношений

В настоящее время отмечается ежегодный рост числа современных лесозаготовительных машин на лесозаготовительных предприятиях РФ и зарубеж- ных стран. При этом парк лесозаготовительных машин становится все более разнообразным и многофункциональным, а их производители, борясь за рынки сбыта продукции, оказываются заинтересованы в постоянной модернизации существующих и развитии новых конструктивных и технологических решений. Цель исследования – поиск нового технического решения, которое позволит наряду с заготовкой качественных сортиментов выполнять их частичную окорку без существенного снижения скорости обработки. Эффективный результат достигается тем, что предложенный нами новый способ обработки стволов деревьев, предусматривающий, как и в традиционном варианте функционирования харвестерной (процессорной) головки, раскряжевку ствола пильным механизмом и очистку от сучьев сучкорезными ножами, дает возможность пролыски лесоматериалов – снятия коры поваленного дерева полосами по всей его длине – а также удаления луба (частично или полностью). Это ускоряет естественную сушку древесины при ее хранении на складах, значительно повышает плавучесть хвойных тонкомерных сортиментов при их дальнейшем лесосплаве. Внедрение предложенных варианта заготовки на лесосеке окоренных лесоматериалов и рабочего органа харвестеров (процессоров) для осуществления такой заготовки повысит долю отходов лесосечных работ на лесосеке. Конструкция новой харвестерной (процессорной) головки не предусматривает значительных финансовых затрат на модернизацию и позволяет осуществить пролыску лесоматериалов продольными полосами по всей длине выпиливаемых бревен без наличия дополнительного привода рабочих механизмов. Это даст возможность реализовать грубую окорку с минимальными финансовыми затратами уже на стадии лесосечных работ и повысит эффективность деятельности лесозаготовительных и лесообрабатывающих предприятий.