№ 1 (61) (2024)
Колонка главного редактора
5-5
Лесное хозяйство
Государственная инвентаризация лесов в Российской Федерации: изменчивость и точность определения запаса древесины
Аннотация
Введение. Устойчивое управление лесным сектором в каждой стране невозможно без актуальных и достоверных данных о лесах. В настоящее время одним из методов учёта лесных ресурсов является государственная инвентаризация лесов (ГИЛ) на основе точечных оценок данных постоянных пробных площадей (ППП). Первый цикл ГИЛ в России завершился в 2020 году. Большой объём данных о запасах древесины, полученных выборочным методом, требует глубокого их анализа. Цель работы – оценка изменчивости и точности средних значений относительной полноты, запаса древостоев по материалам ППП, выявление причин расхождения относительных полнот и запасов, полученных по данным государственного лесного реестра (ГЛР), и материалами первого цикла ГИЛ 69 субъектов Российской Федерации. Объекты и методы. Объектом исследования послужили леса Российской Федерации (РФ). Исследования базируются на материалах ГЛР по состоянию на 01.01.2023 и результатах измерений 57,5 тыс. ППП, заложенных по методике ГИЛ. Анализ выборочных данных проводился с использованием критерия Аббе, правила Томпсона, t-распределения, кумуляты, регрессионных моделей. Результаты. Выполнены испытания на однородность таксационных показателей ППП ГИЛ, а также проверка гипотезы о равенстве средних значений относительных полнот, вычисленных по материалам ГИЛ и ГЛР по t-критерию существенности различия на уровне значимости 0,05. Обоснованы причины расхождения запасов, полученных по данным ГЛР и ГИЛ. Выводы. В целом по обобщённым совокупностям средневзвешенных относительных полнот по площади в 69 субъектах РФ изменчивость принимает значение 47,5 % (21,6–103,9 %) по материалам ГИЛ и 27,1 % (2,4–30,9 %) по данным ГЛР. Относительные полноты ГИЛ и ГЛР в 30 регионах существенно не различаются на уровне значимости α = 0.05, а в остальных 39 субъектах РФ такие различия статистически доказаны. Определена точность оценки относительных полнот по субъектам РФ, которая по материалам ППП ГИЛ находится в пределах от 0,2 до 3,6 %, и по данным ГЛР от 0,1 до 1,0 %. В целом для РФ по данным ГИЛ точность определения запаса древостоев равна 0,25 % и относительной полноты 0,20 %.
6-29
Оценка алгоритма «Случайный лес» машинного обучения для классификации фитомассы лесов
Аннотация
Введение. Леса играют решающую роль в смягчении последствий изменения климата, защите биоразнообразия и обеспечении других экосистемных услуг, как чистый воздух и вода. Оценка и мониторинг наземной фитомассы лесов являются важными для понимания углеродного баланса, изменений их состояния и продуктивности с течением времени. Цель исследования – оценка алгоритма «Случайный лес» машинного обучения для классификации пространственного распределения надземной фитомассы по данным спутникового снимка Sentinel-2 на примере заказника «Сосновоборский» Пензенской области. Объекты и методы. Объектом исследования явились лесные насаждения заказника. На исследуемой территории, по данным лесоустройства и полевых работ, заложены 110 тестовых участков. Для моделирования пространственного распределения фитомассы использован ансамблевый метод машинного обучения «Случайный лес». Входными данными для модели были 12 спектральных каналов спутника Sentinel-2 и 7 вегетационных индексов. Для подбора значений оптимальных параметров модели «Случайный лес» использовалась программа GridSearchCV. Моделирование распределения фитомассы лесного насаждения по алгоритму «Случайный лес» проводилось с помощью интерактивной веб-среды с открытым исходным кодом Jupyter Notebook. Результаты. При использовании выбранных параметров алгоритма «Случайный лес» была получена оптимальная модель (R2=0,60) распределения фитомассы по территории заказника. Плотность остатков прогнозируемых значений вокруг нуля и их близость к нормальному распределению свидетельствуют об её адекватности. Максимальную связь с фитомассой лесов показали 11 (SWIR), b5, b3, b12, b2 и b7 спектральные каналы снимка Sentinel-2. В итоге получена карта пространственного распределения фитомассы лесов по территории заказника. Выводы. Результаты показывают, что сочетание спектральных каналов Sentinel-2 и вегетационных индексов повышают точность оценки фитомассы лесных насаждений с использованием алгоритма машинного обучения «Случайный лес». Разработанный алгоритм может быть рекомендован для определения пространственного распределения надземной фитомассы в лесных экосистемах Пензенской области.
30-43
Моделирование доли коры в фитомассе ветвей сосны обыкновенной в степной зоне
Аннотация
Введение. Количество стволовой древесины надлежащего качества для промышленности постоянно сокращается, и возникает необходимость эффективного использования ветвей деревьев в производстве технологической щепы, целлюлозы, плитных материалов. Поскольку базисная плотность коры ветвей существенно меньше, чем в древесине, доля коры в массе ветвей влияет на качество продукции, изготовляемой из ветвей деревьев. С другой стороны, кора деревьев, наряду с защитными функциями, выполняет важные физиологические функции, связанные, в частности, с влагопроводимостью внутренней части коры и влагоёмкостью её внешней части, и в последнее время интерес к этим экогидрологическим процессам в древесном пологе непрерывно растёт. Цель исследования. В настоящем исследовании предпринята первая попытка разработки моделей процентного содержания коры в массе ветвей сосны обыкновенной и сравнительного анализа содержания коры в массе ветвей естественных сосняков и культур. Объекты и методы. Объектом исследования послужили чистые сосняки естественного и искусственного происхождения островных боров в степной зоне Тургайского прогиба. Всего в анализе использовано 482 модельных дерева, взятых на 48 пробных площадях. Результаты. Анализ зависимости доли коры в массе ветвей от возраста и диаметра ствола на высоте 1,3 м показал, что названные переменные объясняют в естественных сосняках и культурах соответственно 71 и 91 % её изменчивости. Установлено различное соотношение доли коры в естественных сосняках и культурах в связи как с возрастом деревьев, так и с диаметром ствола. Вывод. Разработанные регрессионные модели зависимости доли коры в массе ветвей от дендрометрических показателей деревьев в естественных сосняках и культурах показали наличие разного её соотношения в зависимости от происхождения древостоев и в связи с дендрометрическими показателями деревьев.
44-54
Введение в культуру in vitro зелёных неодревесневших черенков дуба черешчатого (Quercus robur L.) разных возрастных групп
Аннотация
Введение. Дуб черешчатый – основная лесообразующая порода дубрав. Малая эффективность традиционного размножения дуба черешчатого на фоне снижения общей продуктивности дубрав является проблемой для всего мира и России в частности. Решить проблему можно благодаря применению современных методов культуры ткани in vitro. Цель исследования – разработать методику получения первичных эксплантов дуба на основе зелёных черенков. Задачи работы – 1) оценить влияние минерального состава питательной среды и обработки эксплантов аскорбиновой кислотой на эффективность введения эксплантов дуба разных возрастных групп; 2) определить воздействие питательной среды и режима стерилизации на экспланты дуба на ювенильной, имматурной и генеративной стадиях развития. Материалы и методы исследования. Объектами исследования были выбраны черенки дуба черешчатого Quercus robur L. разных возрастных групп – ювенильной, имматурной и генеративной. Методы исследования были основаны на общепринятых классических приёмах работы с культурами изолированных тканей и органов растений, в результате которых были получены жизнеспособные экспланты дуба черешчатого, а также проведены корреляционно-регрессионный и дисперсионный анализ. Результаты. Большое количество жизнеспособных ювенильных эксплантов было получено на питательной среде по прописи WPM – от 96,43 до 100 %. Наибольшая доля не жизнеспособных ювенильных эксплантов приходится на вариант опыта с питательной средой по прописи MS – 22,22 %. Наибольшее количество жизнеспособных стерильных эксплантов на генеративной фазе было получено на питательной среде по прописи WPM – от 70,59 до 100 %. При этом наибольшее число жизнеспособных стерильных эксплантов получено при использовании экспозиции в стерилизующем средстве от 4 мин. 30 сек. Выводы. Наибольшее количество жизнеспособных стерильных эксплантов на ювенильной фазе было получено на питательной среде по прописи WPM – от 96,43 до 100 %, в то время как по прописи MS – 77,78 %. Таким образом, среда WPM является лучшим выбором при введении в культуру зелёных черенков дуба черешчатого при выбранном режиме стерилизации. Наибольшее количество жизнеспособных стерильных эксплантов на генеративной фазе было получено на питательной среде по прописи WPM – от 70,59 до 100 % по сравнению с 50 % на питательной среде по прописи MS. Значительное влияние на количество жизнеспособных стерильных эксплантов оказал режим стерилизации и оптимальная экспозиция зелёных черенков дуба черешчатого в генеративной фазе в 3 % растворе Лизоформина 3000 начинается от 4,5 мин. с показателями жизнеспособности эксплантов от 87,5 до 100 %. Полученные результаты можно использовать для разработки технологии размножения и выращивания дуба черешчатого in vitro.
55-65
Технологии и машины лесного дела
Обоснование технологии лесосечных работ в горельниках с содействием естественному восстановлению сосны
Аннотация
Введение. Исследования естественного возобновления леса на гарях 1921 и 1972 годов показали, что подрост сосны появляется не только за счёт налёта семян из крон сохранившихся живых деревьев, но также из шишек погибших от огня деревьев. Количественные и качественные параметры семян сосны после огневого воздействия были установлены экспериментально и подтверждены при обследовании горельников 2021 года. Совмещение заготовки древесины сосны в горельниках с использованием потенциала естественного возобновления сосны требует технологического решения. Цель исследования – обоснование технологии заготовки лесоматериалов в товарных горельниках сосны и оценка её по времени выполнения технологических элементов. Объектами являются процессы лесосечных работ с содействием естественному возобновлению сосны в товарных горельниках. Методами исследования являются анализ и синтез технологий машинной заготовки лесоматериалов в товарных сосновых горельниках и статистическая обработка результатов хронометражных наблюдений. Результаты. Проведённый анализ позволил выявить новые технологические приёмы заготовки лесоматериалов, использующие первичный постпирогенный лесовосстановительный потенциал сосны для её естественного возобновления. В результате синтеза получено новое техническое решение – способ заготовки сортиментов машинами манипуляторного типа в товарных горельниках сосны с обеспечением естественного возобновления сосны. Выводы. Предложенный способ рубки леса обеспечивает заготовку сортиментов в товарных горельниках сосны с сохранением семенного материала на вырубке. Увеличение среднего времени цикла обработки одного дерева по предлагаемому способу не существенно и не приводит к значительному снижению производительности харвестера.
66-75
Программа по оптимизации схем раскроя древесного хлыста породы сосна на пиловочные брёвна
Аннотация
Введение. Процесс раскряжёвки древесного хлыста на сортименты является одной из основных технологических операций на лесозаготовках, определяющей объём и качество получаемой продукции из имеющегося древесного сырья на разрабатываемой лесосеке. Раскряжёвка хлыста на сортименты может выполняться как на лесосеке (сортиментная технология), так и на лесном складе (хлыстовая технология). Раскрой хлыста по первой технологии предполагает одноразовое получение ограниченного числа сортиментов из-за трудностей в их сборе, сортировке и транспортировке на лесосеке. Для хлыстовой технологии, при раскряжёвке хлыста в стационарных условиях, постоянное количество типоразмеров сортиментов приводит к изменению круглых сортиментов в сортиментном плане предприятия. Цель – разработать метод оптимизации раскряжёвки стволов сосны на сортименты, реализовать метод на языке программирования MATLAB для создания интерфейса программы, а также произвести имитационное моделирование процесса раскряжёвки для проверки адекватности модели. Объект и методы. Для исследования работы программы и анализа результатов было проведено имитационное моделирование раскроя 20 хлыстов с заранее обозначенным количеством выпиливаемых сортиментов. Результаты. Разработан метод оптимизации раскряжёвки древесного хлыста, основанный на критериях значимости сортимента в зависимости от диаметра в верхнем отрубе и длины сортимента, приведён интерфейс программы и рассмотрен порядок работы с программой. Обозначены необходимые исходные данные и режимы работы при взаимодействии с программой. Выводы. Оптимизация раскряжёвки хлыстов по определённым оценочным критериям, как показало данное исследование и опыт применения подобных программ на лесозаготовительных машинах, позволяет значительно повысить выход готовой продукции по ценностным и объёмным показателям. В то же время, для результативного использования программ оптимизации раскряжёвки необходимо получение подробной информации о форме и качестве отдельных деревьев древостоя и взаимодействие в работе с другими программными комплексами по управлению работой отдельных машин и технологического процесса лесозаготовок в целом. Эффективное использование отечественного оборудования лесной отрасли неразрывно связано с разработкой соответствующего программного обеспечения автоматического управления.
76-84
Проблемы экологии и рационального природопользования
Оценка таксационных показателей пихты киликийской в заповеднике «Пихта и Кедр» в Сирии
Аннотация
Введение. Средиземноморские леса обеспечивают местному населению широкий спектр социальных и экономических преимуществ. В частности, это справедливо в отношении лесов Сирии, находящихся под воздействием кризиса, от которого пострадала страна. В связи с этим существует потребность в более точных технологиях инвентаризации и мониторинга лесов для устойчивого управления лесами. Цель исследования – определение продуктивности и характеристик роста деревьев пихты киликийской (Abies cilicica), произрастающих в заповеднике «Пихта и Кедр» провинции Латакия в Сирии. Объект исследования – лес Шух, расположенный в северной части Сирийского прибрежного горного массива, на западном склоне горы Джебель ан-Наби Матта. Методы исследования. В ходе исследования были использованы технологии дистанционного зондирования и обработки снимков Sentinel с целью оценки некоторых факторов роста леса, для чего были составлены карты, определяющие факторы роста на основе множественного регрессионного анализа связи между переменными исследуемых участков и соответствующими значениями пикселей для всех используемых соотношений и показателей. Результаты и выводы. Все изученные переменные показали значимую корреляцию R, превышающую 0,75 по запасу древесины, при низкой реакции по плотности, не превышающей 0,33 несмотря на статистическую значимость. Карты рядов коэффициентов роста были составлены с использованием полученного уравнения регрессии для каждого показателя. Самая высокая точность оценки запаса древостоя составила 77 и 72 % для средней высоты. Что касается оценки точности модели, то среднее значение отклонения расчётных значений коэффициентов от полученных в ходе натурных измерений составило 6,08; 9,1; 9,6 и 8–12 % для моделей, оценивающих среднюю высоту, средний диаметр, запас древостоя и прикорневую зону, соответственно.
85-96
Даты. События. Комментарии
Рекомендации парламентских слушаний по теме «Лесное семеноводство как основа интенсификации воспроизводства лесов»
97-100

