Способ анализа кроны и места произрастания березы на склоне оврага



Способ анализа кроны и места произрастания березы на склоне оврага
Способ анализа кроны и места произрастания березы на склоне оврага
Способ анализа кроны и места произрастания березы на склоне оврага
Способ анализа кроны и места произрастания березы на склоне оврага
Способ анализа кроны и места произрастания березы на склоне оврага
Способ анализа кроны и места произрастания березы на склоне оврага

 


Владельцы патента RU 2525262:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" (RU)

Изобретение относится к дендрометрии и может быть использовано для разработки экологических и климатических технологий, а также при дендроэкологическом мониторинге за развитием овражной сети и рационализации землепользования. Способ анализа включает выбор поперек склона пробной полосы леса с расположенными вдоль нее деревьями. У каждой березы на пробной полосе вдоль склона измеряют высоту кроны и угол местного склона поперек общего склона у комля дерева. Для анализа роста и развития высоты кроны березы, произрастающей на склоне, по множеству измеренных параметров высоты кроны берез и угла местного склона места их произрастания статистическим моделированием выявляют взаимосвязь между высотой кроны березы и углом местного склона места ее произрастания. Такая технология позволит обеспечить защиту земельных участков около оврагов и холмов от водной эрозии. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к дендрометрии при изучении влияния склона оврагов и холмов на рост и развитие кроны березовых деревьев с учетом места произрастания каждой березы на этом склоне, разработке мероприятий по защите земельных участков около оврагов и холмов от водной эрозии и может быть использовано для разработки экологических и климатических технологий, а также при дендроэкологическом мониторинге за развитием овражной сети и рационализации землепользования с учетом изменений высоты кроны растущих на склоне оврага или холма березовых деревьев.

Известен способ анализа древесного ствола по патенту №2254707, включающий разметку ствола на секции кратной или некратной длины в зависимости от расположения неровностей ствола с измерением соответствующих расстояний от корневой шейки, секции некратной длины размечают на неровностях комлевой части ствола, по крайней мере, дважды в трех точках неровности, а измерения вдоль и поперек ствола по секциям выполняют гибкой мерной лентой, причем поперек ствола измеряют гибкой мерной лентой периметр сечения ствола.

Недостатком является то, что измерения выполняют у деревьев, растущих на ровной местности. При этом известный способ не позволяет учитывать влияние комля ниже корневой шейки деревьев. Кроме того, в анализе ствола не учитывается крона деревьев. Причем березы могут произрастать на склоне оврага, сильно изменяя угол местного склона и пытаясь поднять крону выше за счет формирования небольшого холмика на общем склоне оврага или холма, а также общего склона берега малой реки или озера.

Известен также способ анализа комля растущего дерева для определения поперечного профиля оврага по патенту №2416193 РФ, характеризующийся тем, что поперек оврага выбирают пробную полосу леса с расположенными вдоль нее деревьями, измеряют расстояния и общий угол склона в поперечном сечении оврага между серединами диаметров корневой шейки смежных вдоль пробной полосы деревьев.

Недостатком является отсутствие измерений высоты кроны растущего дерева, что не позволяет изучать влияние размера кроны на место произрастания в виде угла местного склона каждого дерева на общем склоне оврага или холма. Кроме того, в дендрометрии до сих пор не выделены те лимитирующие факторы дерева, которые влияют на параметры места произрастания отдельного дерева или популяции деревьев на пробной площади.

Технический результат - расширение функциональных возможностей анализа параметров деревьев березы, произрастающих на склоне оврага или холма, в частности при сопоставлении высоты кроны с углом местного склона на общем склоне оврага, холма или иного ландшафтного объекта. По другим породам деревьев нужны другие научные исследования.

Этот технический результат достигается тем, что способ анализа кроны и места произрастания березы на склоне оврага, характеризующийся тем, что поперек оврага выбирают пробную полосу леса с расположенными вдоль нее деревьями, измеряют расстояния и общий угол склона в поперечном сечении оврага между серединами диаметров корневой шейки смежных вдоль пробной полосы деревьев, отличающийся тем, что у каждой березы на пробной полосе вдоль оврага дополнительно измеряют высоту кроны и угол местного склона поперек общего склона у комля, а по множеству измеренных берез выполняют статистическое моделирование идентификацией многочленной однофакторной математической модели.

По множеству измеренных высот кроны берез и угла склона мест их произрастания выполняют статистическое моделирование идентификацией многочленной однофакторной математической модели вида:

,

ϕ 1 = a 1 exp ( a 2 H к р а 3 ) ,

ϕ 2 = a 4 H к р а 5 exp ( a 6 H к р а 7 ) ,

y i = b 1 i H к р b 2 i exp ( b 3 i H к р b 4 i ) cos ( π Н к р / ( b 5 i + b 6 i H к р b 7 i ) b 8 i ) ,

где φ - угол местного склона для места произрастания, град;

φ1 - первая детерминированная составляющая модели в виде устойчивого закона экспоненциального роста угла местного склона в зависимости от высоты кроны у множества измеренных берез, град;

φ2 - вторая детерминированная составляющая модели в виде устойчивого биотехнического закона, показывающего стрессовое возбуждение мест произрастания популяции берез (по-видимому, при адаптации этого места произрастания к водной эрозии почвы на склоне оврага или холма) по ускоренному увеличению угла местного склона на каком-то интервале изменения высоты кроны деревьев в популяции берез, град;

yi - волновые составляющие модели, показывающие колебательное возмущение места произрастания по углу местного склона в зависимости от изменения высоты кроны деревьев в популяции берез, град;

i - номер волновой составляющей в виде асимметричного вейвлет-сигнала о колебательном взаимодействии кроны у популяции берез с местами их произрастания, шт.;

m - общее количество волновых функций, зависящее от вычислительной возможности программной среды (CyrveExpert дает только две дополнительные составляющие, то есть только до 19 параметров модели) и погрешности измерений (измерение угла в один градус и высоты в один метр дали возможность получить четырехчленную модель с коэффициентом корреляции более 0,9;

Нкр - высота кроны дерева, м;

а1…а7, 61…68 - параметры статистической модели, численные значения которых выявляются в программной среде при обработке конкретных массивов данных измерений (высота кроны и угол местного склона места произрастания) по всем березам из каждой популяции.

Сущность технического решения заключается в том, что наиболее часто на склонах оврагов в лесостепной зоне России произрастают березы естественного происхождения. Они закрепляют овраги от водной эрозии, и происходит симбиоз между березняком и почвой на склоне оврага: березы своими корнями защищают почву от смыва, а почва наращивает свое плодородие, позволяя расти березам продуктивно без потери питательных веществ.

Сущность технического решения заключается также в том, что именно береза обладает замечательным свойством стать древесным растением для климатических и экологических технологий по изменению местного климата лесостепной зоны (стабилизируя температуру и водный баланс в почве в течение года) на земельных участках, подверженных водной эрозии, и предотвращает дальнейшее развитие овражной сети.

Сущность технического решения заключается также и в том, что в некоторых природно-антропогенных условиях частично восстанавливается полноводность и регулярность водотока в течение года на дне оврага.

Сущность технического решения заключается также и в том, что факторный анализ множества измеренных параметров берез и места каждой березы по углу местного склона на общем склоне оврага показал наибольшую тесноту факторной связи между углом местного склона места произрастания каждой из 30 измеренных берез и высотой кроны этих же берез.

Положительный эффект достигается тем, что выявление среднестатистической закономерности изменения угла местного склона места произрастания берез на пробной площади, заложенной на склоне оврага или холма, в зависимости от высоты кроны, позволяет проводить экологический мониторинг за состоянием и развитием самого оврага на участке с изучаемым березняком. Это позволит даже дистанционно следить за укреплением склонов оврагов и холмов от водной эрозии в ходе роста и развития посаженных берез.

Такой мониторинг, по мере накопления опыта и данных измерений, даст возможность рекомендовать экологические и климатические технологии вначале на территориях лесостепной зоны России, а затем и в степной зоне. Это, по опыту США (с 1960 года) и Китая (с 1970 года), значительно повысит урожайность зерновых культур на полях около оврагов и холмов, а также повысит продуктивность травяного покрова пойменных лугов на склонах оврагов со ставшими полноводными от влияния водных потоков ручейками, а также на склонах холмов и берегов малых рек и их притоков.

Новизна технического решения заключается в том, что впервые измерения проводят ниже корневой шейки ствола растущего дерева по углу местного склона места произрастания дерева, что позволит в будущем подойти к поиску научно-технических решений и по изучению изменений формы кроны дерева и ее влияния на параметры места произрастания. Кроме того, научная новизна заключается в том, что впервые получена математическая закономерность влияния высоты кроны у берез на изменение угла местного склона на месте произрастания каждой березы.

Предлагаемое техническое решение обладает существенными признаками, новизной и значительным положительным эффектом. Материалов, порочащих новизну технического решения, нами не обнаружено. Поэтому предлагаемое изобретение становится обоснованным научно-техническим решением, полученным на основе выявления фундаментальной закономерности влияния параметра кроны березы на параметр места ее произрастания.

На фиг.1 приведена схема измерения высоты кроны и места произрастания березы: φ - угол местного склона для места произрастания; Н - высота кроны, измеряемая крономером, эклиметром или другими известными дендрометрическими приборами; на фиг.2 показан график детерминированной модели φ=f(Нкр) с двумя устойчивыми законами; на фиг.3 показан график третьей составляющей математической модели в виде волновой функции; на фиг.4 - то же на фиг.3 четвертой составляющей; на фиг.5 дан график общей математической (статистической) модели φ=f(Нкр) с четырьмя составляющими; на фиг.6 показан график остатков, то есть абсолютных погрешностей, после модели φ=f(Нкр) с четырьмя составляющими.

Способ анализа кроны и места произрастания березы на склоне оврага выполняется следующими действиями.

Вначале выбирают по прототипу пробную площадь с березами, в виде полосы на склоне вдоль оврага, а также холма, малой реки, озера или другого элемента рельефа или ландшафта. На этой полосе выбирают учетные деревья для измерений. Для измерений высоты кроны и угла местного склона в простейшем случае применяют крономер (или эклиметр) и транспортир с отвесом на гибкой нитке.

По множеству измеренных высот кроны берез и угла склона мест их произрастания выполняют статистическое моделирование идентификацией многочленной однофакторной математической модели вида:

,

ϕ 1 = a 1 exp ( a 2 H к р а 3 ) ,

ϕ 2 = a 4 H к р а 5 exp ( a 6 H к р а 7 ) ,

y i = b 1 i H к р b 2 i exp ( b 3 i H к р b 4 i ) cos ( π Н к р / ( b 5 i + b 6 i H к р b 7 i ) b 8 i ) ,

где φ - угол местного склона для места произрастания, град;

φ1 - первая детерминированная составляющая модели в виде устойчивого закона экспоненциального роста угла местного склона в зависимости от высоты кроны у множества измеренных берез, град;

φ1 - вторая детерминированная составляющая модели в виде устойчивого биотехнического закона, показывающего стрессовое возбуждение мест произрастания популяции берез (по-видимому, при адаптации этого места произрастания к водной эрозии почвы на склоне оврага или холма) по ускоренному увеличению угла местного склона на каком-то интервале изменения высоты кроны деревьев в популяции берез, град;

yi - волновые составляющие модели, показывающие колебательное возмущение места произрастания по углу местного склона в зависимости от изменения высоты кроны деревьев в популяции берез, град;

i - номер волновой составляющей в виде асимметричного вейвлет-сигнала о колебательном взаимодействии кроны у популяции берез с местами их произрастания, шт.;

m - общее количество волновых функций, зависящее от вычислительной возможности программной среды (CyrveExpert дает только две дополнительные составляющие, то есть только до 19 параметров модели) и погрешности измерений (измерение угла в один градус и высоты в один метр дали возможность получить четырехчленную модель с коэффициентом корреляции более 0,9;

Н - высота кроны дерева, м;

a1…a7, b1…b8 - параметры статистической модели, численные значения которых выявляются в программной среде при обработке конкретных массивов данных измерений (высота кроны и угол местного склона места произрастания) по всем березам из каждой популяции.

Способ анализа кроны и места произрастания березы на склоне оврага, например, с ручейком на дне оврага, имеющего на склоне березняк естественного происхождения, реализуется следующим образом.

У каждой березы на пробной полосе вдоль оврага дополнительно измеряют высоту кроны и угол местного склона, а по множеству измеренных берез выполняют статистическое моделирование идентификацией многочленной однофакторной математической модели.

По множеству крон измеренных берез и мест их произрастания по углу местного склона выполняют статистическое моделирование по формуле:

,

ϕ 1 = a 1 exp ( a 2 H к р а 3 ) ,

ϕ 2 = a 4 H к р а 5 exp ( a 6 H к р а 7 ) ,

y i = b 1 i H к р b 2 i exp ( b 3 i H к р b 4 i ) cos ( π Н к р / ( b 5 i + b 6 i H к р b 7 i ) b 8 i ) ,

где φ - угол местного склона для места произрастания, град;

φ1 - первая детерминированная составляющая модели в виде устойчивого закона экспоненциального роста угла местного склона в зависимости от высоты кроны у множества измеренных берез, град;

φ2 - вторая детерминированная составляющая модели в виде устойчивого биотехнического закона, показывающего стрессовое возбуждение мест произрастания популяции берез (по-видимому, при адаптации этого места произрастания к водной эрозии почвы на склоне оврага или холма) по ускоренному увеличению угла местного склона на каком-то интервале изменения высоты кроны деревьев в популяции берез, град;

yi - волновые составляющие модели, показывающие колебательное возмущение места произрастания по углу местного склона в зависимости от изменения высоты кроны деревьев в популяции берез, град;

i - номер волновой составляющей в виде асимметричного вейвлет-сигнала о колебательном взаимодействии кроны у популяции берез с местами их произрастания, шт.;

m - общее количество волновых функций, зависящее от вычислительной возможности программной среды (CyrveExpert дает только две дополнительные составляющие, то есть только до 19 параметров модели) и погрешности измерений (измерение угла в один градус и высоты в один метр дали возможность получить четырехчленную модель с коэффициентом корреляции более 0,9;

Н - высота кроны дерева, м;

a1…a7, b1…b8 - параметры статистической модели, численные значения которых выявляются в программной среде при обработке конкретных массивов данных измерений (высота кроны и угол местного склона места произрастания) по всем березам из каждой популяции.

Пример. Для снижения линейной эрозии почвы оврагами применяют растения. Цель исследования - изучение формы комля деревьев, растущих в овраге, для выявления закономерностей взаимодействия между древесными растениями и склоном. Объектом исследования был лесной овраг около деревни Ямолино Горномарийского района Республики Марий Эл. Эксперименты были проведены летом 2011 года.

Методика измерения дерева выполняется следующим образом (фиг.1).

Сначала определяли участок оврага по методике, изложенной в патенте №2416193 РФ по прототипу, на склоне которого растут деревья. Выбрали учетные деревья для измерений в количестве 30 штук. Для измерений применяли гибкую мерную ленту и транспортир с отвесом.

После факторного анализа 14 измеренных параметров комля и места произрастания берез оказалось, что имеются сильная факторная связь влияния высоты кроны на угол местного склона места произрастания деревьев. При этом обратное влияние угла местного склона на высоту кроны березы по коэффициенту корреляции составляет менее 0,3. Поэтому прямое влияние φ=f(Нкр) является высокоадекватным.

По принципу «от простого к сложному» можно предложить (табл.1) «кирпичики» для построения, по ходу структурно-параметрической идентификации биотехнического закона, любой статистической модели.

Таблица 1
Математические конструкты для построения статистической модели
Фрагменты без предыстории изучаемого явления или процесса Фрагменты с предысторией изучаемого явления или процесса
у=ax - закон линейного роста или спада (при отрицательном знаке перед правой стороной приведенной формулы) у=а - закон не влияния принятой переменной на показатель, который имеет предысторию значений
у=axb - закон показательного роста (закон показательной гибели y=ax-b не является устойчивым, из-за бесконечности при нулевом значении объясняющей переменной у=аехр(±cx) - закон Лапласа (Ципфа в биологии, Парето в экономике, Мандельброта в физике) экспоненциального роста или гибели, относительно которого создан метод операторных исчислений
y=axbexp(-cx) - биотехнический закон в упрощенной форме у=aexp(±cxd) - закон экспоненциального роста или гибели, - по автору статьи
у=axbexp(-cxd) - биотехнический закон, предложенный проф. П.М.Мазуркиным

В таблице 1 показаны все «нормальные» фрагменты, у которых впереди могут быть расположены оперативные константы, в виде знаков «+» или «-». Все шесть устойчивых законов распределения являются частными случаями биотехнического закона, показанного внизу таблицы 1.

Как известно из классической математической статистики, грубая классификация уровней коэффициента корреляции следующая:

а) до 0,3 - нет связи между факторами (то есть можно не учитывать эти связи, хотя они в других условиях проявления могут оказаться даже сильными по факторной связи);

б) от 0,3 до 0,7 - есть связь между двумя факторами, но она считается достаточно слабой, чтобы ее учитывать в практических выводах, однако дополнение волновыми возмущениями может перевести в сильные связи;

в) выше 0,7 - имеется сильная связь между переменными факторами даже при не волновых биотехнических закономерностях.

По множеству крон измеренных берез по их высоте и мест их произрастания по углу местного склона выполнили статистическое моделирование идентификацией многочленной математической модели общего вида:

,

ϕ 1 = a 1 exp ( a 2 H к р а 3 ) ,

ϕ 2 = a 4 H к р а 5 exp ( a 6 H к р а 7 ) ,

y i = b 1 i H к р b 2 i exp ( b 3 i H к р b 4 i ) cos ( π Н к р / ( b 5 i + b 6 i H к р b 7 i ) b 8 i ) ,

где φ - угол местного склона для места произрастания, град;

φ1 - первая детерминированная составляющая модели в виде устойчивого закона экспоненциального роста угла местного склона в зависимости от высоты кроны у множества измеренных берез, град;

φ2 - вторая детерминированная составляющая модели в виде устойчивого биотехнического закона, показывающего стрессовое возбуждение мест произрастания популяции берез (по-видимому, при адаптации этого места произрастания к водной эрозии почвы на склоне оврага или холма) по ускоренному увеличению угла местного склона на каком-то интервале изменения высоты кроны деревьев в популяции берез, град;

yi - волновые составляющие модели, показывающие колебательное возмущение места произрастания по углу местного склона в зависимости от изменения высоты кроны деревьев в популяции берез, град;

i - номер волновой составляющей в виде асимметричного вейвлет-сигнала о колебательном взаимодействии кроны у популяции берез с местами их произрастания, шт.;

m - общее количество волновых функций, зависящее от вычислительной возможности программной среды (CyrveExpert дает только две дополнительные составляющие, то есть только до 19 параметров модели) и погрешности измерений (измерение угла в один градус и высоты в один метр дали возможность получить четырехчленную модель с коэффициентом корреляции более 0,9;

Нкр - высота кроны дерева, м;

а1…а7, b1…b8 - параметры статистической модели, численные значения которых выявляются в программной среде при обработке конкретных массивов данных измерений (высота кроны и угол местного склона места произрастания) по всем березам из каждой популяции.

Исходные данные для моделирования приведены в таблице 2.

Таблица 2
Результаты измерений комля и места произрастания берез
№ березы Высота кроны Нкр, м Угол φ, град № березы Высота кроны Нкр, м Угол φ, град № березы Высота кроны Нкр, м Угол φ, град
1 20,0 20 11 8,2 15 21 8,0 15
2 14,5 18 12 10,0 20 22 6,0 20
3 12,5 15 13 15,0 20 23 7,0 15
4 17,0 15 14 10,0 20 24 6,0 15
5 19,0 15 15 7,0 15 25 8,0 15
6 16,0 30 16 9,0 20 26 8,0 15
7 10,0 20 17 8,0 20 27 8,0 15
8 11,5 30 18 6,0 20 28 10,0 20
9 14,0 20 19 6,0 20 29 9,0 15
10 9,0 15 20 8,0 15 30 9,0 15
Примечание. Береза №6 резко отклоняется по значению угла местного склона, поэтому она была исключена из статистической выборки для моделирования.

Вначале получили тренд, то есть тенденцию (фиг.2), с детерминированными составляющими в виде формулы

ϕ = 16,43825 exp ( 8,94563 10 6 Н к р 3,05565 ) + + 6,84873 10 130 Н к р 168,44551 exp ( 2,43554 Н к р 1,56371 )

Затем наращиванием этой статистической модели дополнительно получили две волновые составляющие (фиг.3 и фиг.4), а после их объединения получилась конкретная четырехчленная модель (фиг.5) вида:

φ=φ1234,

ϕ 1 = 16,30066 exp ( 1,30789 10 7 Н к р 4,03577 ) ,

ϕ 2 = 3,61885 10 130 Н к р 168,42923 exp ( 2,44759 Н к р 1,55864 ) ,

φ3=A1cos(πНкр1-4,14127),

A 1 = 1,49326 exp ( 1,87393 10 5 Н к р 3,76098 ) ,

p 1 = 1,61867 + 0,029031 Н к р 0,98269 ,

φ4=A2cos(πНкр/p2-4,68308),

A 2 = 0,00055948 exp ( 6,02167 Н к р 0,14597 ) ,

p 2 = 0,0055948 + 0,23737 Н к р 0,48312 ) ,

где А1, А2 - амплитуды (половина) первого и второго колебательного возмущения угла местного склона на рост кроны дерева по высоте, град,

p1, p2 - полупериоды колебательного возмущения угла местного склона в зависимости от высоты кроны березы, м.

Для анализа наглядней запись в матричной форме как обобщенной волновой функции. В этом случае детерминированные составляющие являются амплитудами больших волн, у которых полупериод намного превышает диапазон (интервал) изменения влияющего фактора по оси абсцисс. Тогда получается, что две составляющие детерминированной модели имеют полупериоды колебательного возмущения намного более 20 м (максимальной высоты кроны из 30 берез).

В таблице 3 дана матричная запись всех четырех составляющих.

Таблица 3
Параметры общей математической модели
Номер i Вейвлет y i = a 1 i x a 2 i exp ( a 3 i x a 4 i ) cos ( π x / ( a 5 i + a 6 i x a 7 i ) a 8 i ) Коэфф. коррел. r
амплитуда (половина) колебания полупериод колебания сдвиг
a1i a2i a3i a4i a5i a6i a7i a8i
1 16,30066 0 -1,30789е-7 4,03577 0 0 0 0 0,9006
2 3,61885е-130 168,42923 2,44759 1,55864 0 0 0 0
3 1,49326 0 -1,87393е-5 3,76098 1,61867 0,029031 0,98269 4,14127
4 -0,00055948 0 -6,02167 0,14597 0,0055948 0,23737 0,48312 4,68308
Примечание. Функция для матричной записи параметров модели дана наверху таблицы.

Абсолютная погрешность (остатки) четырехчленной модели показывает, что в начале статистического ряда образовались три пары точек, противоположно расположенных относительно оси абсцисс, и они мешают дальнейшей идентификации волновой функции по остаткам. Этот факт указывает на то, что нужно повысить точность измерений высоты кроны от погрешности в ±0,5 м до погрешности ±0,1 м.

Анализ показывает, что по первой детерминированной составляющей с увеличением высоты кроны березы происходит экспоненциальный рост угла местного склона места ее произрастания. По таблице 2 этот процесс является кризисным (отрицательный знак перед параметром a3i). При благоприятных условиях произрастания комли деревья стараются выравнивать склон до горизонтального уровня, формируя листовым аппаратом кроны поднятие комля над общим склоном оврага или холма.

Вторая детерминированная составляющая показывает стрессовое возбуждение комлевой части берез на ускоренный прирост угла местного склона на некотором интервале изменения высоты кроны.

Первая волна возмущения имеет рост по амплитуде колебания. На фиг.3 также видно, что при значительной высоте кроны график сильно раскачивается, что указывает на потерю влияния кроны на место произрастания на склоне оврага при выходе кроны за кромки оврага. Но при этом полупериод колебания нарастает, и процесс адаптации места произрастания в зависимости от высоты кроны успокаивается. В итоге частота колебательного возмущения уменьшается с ростом высоты кроны березы.

Вторая волна на фиг.4 показывает спокойное влияние высоты кроны на формирование места произрастания.

Из общей модели в данном примере можно заключить, что, осматривая кроны берез на склоне оврага или холма, вполне визуально можно оценить по их высоте качество березняка: чем выше высота кроны у каждой березы, тем качественнее формирование ею своего места произрастания.

Таким образом, предлагаемое техническое решение основано на результатах фундаментальных исследований взаимного влияния высоты кроны лесных деревьев, произрастающих как единая популяция и как микрогеотехническая система, десятилетиями на склоне оврага или холма.

Поэтому предлагаемый способ может быть применен в индикации не только лесного рельефа, но и фитоиндикации тех мест произрастания берез, расположенных на склонах оврагов и холмов, берегов малых рек и озер. Минимальное количество деревьев на одной пробной площади в виде полосы вдоль склона определяется возможностью идентификации биотехнических закономерностей и при этом количество учетных деревьев должно быть не менее 30 штук.

1. Способ анализа роста и развития высоты кроны березы, произрастающей на склоне, включающий выбор поперек склона пробной полосы леса с расположенными вдоль нее деревьями, отличающийся тем, что у каждой березы на пробной полосе вдоль склона измеряют высоту кроны и угол местного склона поперек общего склона у комля дерева, а для анализа роста и развития высоты кроны березы, произрастающей на склоне, по множеству измеренных параметров высоты кроны берез и угла местного склона места их произрастания статистическим моделированием выявляют взаимосвязь между высотой кроны березы и углом местного склона места ее произрастания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что статистическое моделирование выполняют идентификацией многочленной однофакторной математической модели вида:
,
,
,
,
где φ - угол местного склона для места произрастания, град;
φ1 - первая детерминированная составляющая модели в виде устойчивого закона экспоненциального роста угла местного склона в зависимости от высоты кроны у множества измеренных берез, град;
φ2 - вторая детерминированная составляющая модели в виде устойчивого биотехнического закона, показывающего стрессовое возбуждение мест произрастания популяции берез по ускоренному увеличению угла местного склона на каком-то интервале изменения высоты кроны деревьев в популяции берез, град;
yi - волновые составляющие модели, показывающие колебательное возмущение места произрастания по углу местного склона в зависимости от изменения высоты кроны деревьев в популяции берез, град;
i - номер волновой составляющей в виде асимметричного вейвлет-сигнала о колебательном взаимодействии кроны у популяции берез с местами их произрастания, шт.;
m - общее количество волновых функций, зависящее от вычислительной возможности программной среды и погрешности измерений.
Нкр - высота кроны дерева, м;
А,…а7, b1…b8 - параметры статистической модели, численные значения которых выявляются в программной среде при обработке конкретных массивов данных измерений высоты кроны и угла местного склона места произрастания по всем березам из каждой популяции.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам фитомелиорации опустыненных земель. В способе закрепляют пески путем посадки крупномерных саженцев терескена с использованием кулис из камышитовых плит.

Способ включает обработку почвы под посадку деревьев с определенным шагом в местах непосредственного расположения рядов высаживаемых в лесополосе деревьев на ширину, величина которой зависит от необходимой площади питания различных пород деревьев и определяется по формуле: B=πD2/4L, где B - ширина зоны обрабатываемой почвы под посадку рядов деревьев в лесополосе; D - диаметр площади питания дерева и разрастания его корневой системы при вспашке почвы по всей ширине лесополосы с включением междурядий и закраек; L - длина зоны площади питания дерева и разрастания его корневой системы при обработке почвы непосредственно в местах расположения рядов растений, адекватная зоне площади питания при вспашке почвы по всей ширине лесополосы. При обработке почвы и посадке лесных полос образуют, а при агротехнических уходах поддерживают форму поперечного профиля поверхности почвы лесополосы: в рядах деревьев - вогнутую влагонакопительную, в виде углублений, а в междурядьях - выпуклую стокообразующую, в виде вала, форму которых определяют по следующим формулам: - вогнутая h i y = h max y ⋅ sin { π [ x − L м ( n − 1 ) ] L y }     - выпуклая h i в = h max в ⋅ sin { π [ x − L y − L м ( n − 1 ) ] L м − L у }     где hiу - текущее значение величины углубления в ряду лесополосы; hmaxу - максимальная величина углубления в ряду лесополосы; Lу - ширина углубления в ряду; hiв - текущее значение высоты вала в междурядье лесополосы; hmaxв - максимальная высота вала в междурядье; Lм - ширина междурядья; Lм-Lу - ширина вала в междурядье лесополосы; x - текущее значение проекций координат углубления и вала на ось x; n - номер ветви синусоиды, зависящий от количества рядов в лесополосе, может быть n=1, 2, 3…. Способ создания лесных полос со специальным поперечным профилем поверхности почвы обеспечит направленный сбор в лунках рядов растений лесополос: зимой - сухих осадков в виде снега, в теплый период - дополнительный сток с наклонных поверхностей междурядий, что улучшит влагообеспечение деревьев, их лучший рост и развитие.

Устройство относится к области лесного хозяйства и предназначено для уничтожения малоценных пород лиственных деревьев при проведении рубок ухода. Устройство содержит раму, выполненную в виде прямоугольной пластины с боковым пазом для дерева.

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к рубкам, в том числе и к специализированному виду рубок. Способ включает цикл рубок.

Изобретение относится к машине, перевозящей грузы, в частности к форвардеру бревен. Машина включает узел решетки переднего борта, соединенный с рамой машины.

Изобретение относится к области рекреации, в частности к способам выявления признаков природных катастроф, и может найти применение при оценке опасности поражения территорий.

Изобретение относится к области экологии, в частности к способам выявления признаков природных катастроф, и может найти применение при оценке опасности поражения территорий.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложен способ восстановления численности популяций тиса ягодного, основанный на прививке черенков в приклад или копулировкой, при этом в крону мужских двудомных видов древесных растений прививают черенки женских двудомных видов древесных растений.
Изобретение относится к области биотехнологии растений, в частности к микроклональному размножению in vitro. В способе культивируют каллусные культуры из стерильных эксплантов стеблевых сегментов, листьев, листовых черешков.

Способ совместного выращивания дубово-хвойных пород с качественной древесиной включает полосную обработку почвы глубоким рыхлением и высаживание рядами главных пород с чередованием кустарника и сопутствующих пород.

Изобретение относится к способу ультразвукового испытания технической древесины в виде чураков, например специальных сортиментов в виде резонансных чураков, и может быть использовано при сертификации древесины в условиях лесозаготовок, лесного хозяйства и деревообработки при контроле качества чураков при различных условиях их хранения, а также в инженерной экологии при оценке экологического качества территории по значениям скорости ультразвука древесины чураков, заготовленных на данной территории. Способ включает хранение технической древесины в виде чураков с естественной сушкой в штабелях до достижения устойчивой влажности, нанесение на торцы чурака радиальных линий с метками, установление датчиков ультразвукового прибора относительно меток на торцы, измерение ультразвуковых параметров древесины вдоль чурака по меткам. Непосредственно в штабеле на торцы испытуемого чурака дополнительно к радиальным линиям с метками наносят по две линии в виде концентрических окружностей, отмечающие присердцевинную, спелодревесную и заболонную зоны. Относительно примерно симметричных меток на торцах чурака устанавливают датчики ультразвукового прибора. После проведения измерений выявляют закономерности изменения ультразвуковых параметров древесины вдоль чурака. Способ обеспечивает упрощение процесса и снижение трудоемкости ультразвукового испытания и сертификации технической древесины в виде чураков и короткомерных спецсортиментов в штабеле, а также расширение функциональных возможностей метода ультразвукового испытания на заболонной и спелодревесной зонах сечения круглых лесоматериалов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл., 1 пр.
Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к агролесомелиорации, и может быть использовано при облесении засушливых, например, меловых склонов, имеющих почвенный покров. Способ включает разметку лесокультурной площади, рытье канав в рядах поперек склона глубиной, превышающей почвенный слой, укладку вырытой почвы в канавы, а остального грунта рядом с канавами вниз по склону, посадку древесных растений. Почвогрунт откосов и дна вырытых канав уплотняют. В междурядьях срезают часть почвенного слоя и заполняют им канавы с образованием валика. Оставшуюся в междурядьях почву уплотняют. В образованный валик весной высаживают древесные растения. Почвогрунт в канавах и почву в междурядьях уплотняют до плотности, обеспечивающей максимальную водоудерживающую способность. Почву в междурядьях уплотняют в течение вегетационных периодов до смыкания крон в междурядьях. Способ обеспечивает улучшение приживаемости и роста древесных растений путем улучшения их влагообеспеченности, пищевого и светового режимов. 2 табл.

Изобретение относится к дендрометрии при изучении относительного сбега комля в ходе роста и развития деревьев, преимущественно берез, и может быть использовано при фитоиндикации качества территорий и разработке мероприятий по защите земельных участков от водной эрозии, а также в дендроэкологическом мониторинге за развитием овражной сети с учетом изменений относительной формы комля растущих березовых деревьев. Способ анализа относительного сбега комля в ходе роста и развития березы, произрастающей на склоне оврага, характеризуется тем, что поперек оврага выбирают пробную площадь с деревьями, затем выбирают на пробной площади учетные деревья, измеряют высоту кроны и полную высоту учетных деревьев. У каждого учетного дерева на стандартной высоте 1,3 м измеряют диаметр и одновременно периметр поперечного сечения ствола. Комель дерева принимают в виде симметричной геометрической фигуры, расположенной вдоль вертикальной оси ствола учетного дерева. Высоту комля у каждого учетного дерева измеряют от поперечного сечения комля на корневой шейке до точки пересечения вертикальной оси с поверхностью почвы. Затем от этой точки до периферии комля на нижней стороне по склону измеряют полупериметр нижнего поперечного сечения комля. После этого с учетом местного угла склона у каждого учетного дерева дополнительно измеряют максимальную высоту комля от корневой шейки ствола до поверхности почвы на нижней стороне по склону у комля. По множеству измеренных берез выполняют расчеты относительных показателей в виде коэффициента формы поперечного сечения ствола дерева на стандартной высоте 1,3 м, относительного сбега поперечного сечения ствола дерева от корневой шейки до стандартной высоты 1,3 м, относительного сбега комля дерева от сечения на высоте комля до стандартной высоты над корневой шейкой дерева. Затем статистическим моделированием выявляют связь между параметрами относительного сбега комля берез, произрастающих на склоне оврага, относительно поперечного сечения на стандартной высоте и угла склона. Способ обеспечивает расширение функциональных возможностей анализа по относительному сбегу комлевой части деревьев, произрастающих на склоне оврага или холма, а также повышение точности измерений березы ниже корневой шейки, начиная от стандартной высоты ствола в 1,3 м над корневой шейкой дерева до поверхности склона оврага или холма. 5 з.п. ф-лы, 12 ил., 11 табл., 1 пр.

Изобретение относится к дендрометрии. Способ включает выбор пробной полосы леса поперек оврага или холма с расположенными вдоль нее деревьями. У каждой березы на пробной полосе измеряют максимальную высоту комля от корневой шейки ствола до поверхности почвы на нижней стороне по склону оврага или холма и угол местного склона поперек общего склона места произрастания дерева. Для анализа роста и развития берез, произрастающих на склоне, по множеству измеренных параметров высоты комля берез и угла местного склона мест их произрастания статистическим моделированием выявляют взаимосвязь между высотой комля берез и углом местного склона мест их произрастания. Такая технология позволит расширить функциональные возможности при борьбе с водной эрозией. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл.

Изобретение относится к дендрометрии при изучении роста и развития комля деревьев, преимущественно берез, и может быть использовано при фитоиндикации территорий и разработке мероприятий по защите земельных участков от водной эрозии, экологических и климатических технологий, а также в дендроэкологическом мониторинге за развитием овражной сети и рационализации землепользования с учетом изменений формы комля растущих, в частности, березовых деревьев. Cпособ включает выбор пробной площади с учетными деревьями, измерение высоты кроны и полной высоты всех учетных деревьев. Форму комля как симметричную геометрическую фигуру учитывают от поперечного сечения комля на пересечении с поверхность почвы до стандартной высоты 1,3 м. Проводят измерения периметров комля не менее чем в трех поперечных сечениях комля каждого учетного дерева ниже корневой шейки ствола, а по измеренным данным, дополнительно с учетом периметров корневой шейки и сечения ствола на стандартной высоте 1,3 м, выявляют математическую закономерность симметричной формы комля по единой общей формуле. По параметрам выявленной единой математической закономерности формы комля выявляют рейтинг учетных деревьев для оценки качества формы комля, после чего выявляют закономерности с волновыми возмущениями влияния параметров учетных деревьев и их комлей на параметры в общем виде у математического уравнения формы комля. Для оценки качества места произрастания выделяют закономерности с волновыми возмущениями с сильной теснотой коррелятивной вариации для последующего выделения лимитирующих факторов комля и самого учетного дерева. Способ обеспечивает расширение функциональных возможностей анализа формы комля деревьев, прежде всего берез, произрастающих на ровной местности или на склоне оврага, а также повышение точности измерений деревьев ниже корневой шейки, начиная от стандартной высоты ствола в 1,3 м над корневой шейкой дерева до поверхности почвы. 5 з.п. ф-лы, 14 ил., 8 табл., 1 пр.

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано для подготовки лесной почвы к естественному лесовозобновлению. Устройство содержит раму прямоугольного сечения, полый цилиндр, вал, храповые механизмы с гидроцилиндрами. На боковой поверхности полого цилиндра выполнены ниши с установленными в них пластинами с рабочими органами. Рабочие органы выполнены в виде сошников и установлены между собой на расстоянии от 5 до 15 см. Пластины монтируются с возможностью изменения положения в нишах для обеспечения обработки почвы на глубину от 2,5 до 5 см. Таким конструктивным решением обеспечивается повышение качества обработки поверхности лесной почвы и всхожести семян при естественном лесовозобновлении. 3 ил.

Изобретение относятся к лесной отрасли и может быть использовано при сертификации древесины непосредственно на корню, например в ходе лесозаготовительных работ различными видами рубок, при выполнении лесосечных и лесоскладских работ, а также при сертификации древесного сырья и полуфабрикатов на деревообрабатывающих производствах и хранении круглых, колотых и пиленых лесоматериалов. Изобретение может быть использовано также и в экологическом древесиноведении и инженерной экологии при оценке экологического состояния и режима территорий по свойствам древесины растущих деревьев. Способ включает взятие спилов в виде кружков от модельного дерева с отметками о геодезических направлениях для изучения свойств древесины вдоль волокон и по радиусу ствола, и вырезание цилиндрических образцов. Вначале поверхность спила в виде кружка размечают метками по центрам продольных осей будущих цилиндрических образцов. Затем на спил в виде кружка вертикально по меткам устанавливают группу цилиндрических резцов режущей частью вниз. После этого вырезание цилиндрических образцов из спила в виде кружка выполняют одновременно группой цилиндрических резцов. Устройство характеризуется тем, что содержит группу цилиндрических резцов. Каждый резец выполнен из инструментальной стали в виде втулки с внутренним диаметром, равным диаметру вырезаемого цилиндрического образца. Один конец втулки выполнен в виде резца с односторонней заточкой с внешней стороны втулки, а второй конец - с опорной фаской для взаимодействия с кондуктором. Способ и устройство для изготовления образцов древесины обеспечат повышение производительности изготовления цилиндрических образцов на одном спиле в виде кружка древесины и точность их взаимной ориентации относительно годичных слоев древесины на спиле. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области лесного хозяйства, в частности к агролесомелиорации, и может быть использовано при создании полезащитных лесных полос, обладающих непрерывным мелиоративным эффектом. В способе осуществляют посадку быстрорастущих древесных пород рядами, проводят агротехнические и лесоводственные уходы, рубку деревьев и удаление пней с лесокультурной площади, при этом сначала осуществляют подготовку почвы и посадку первого ряда древесных пород, а по достижении им 4 класса возраста осуществляют подготовку почвы и посадку второго ряда, при этом по достижении последним 4 класса возраста проводят полную рубку первого ряда древесных пород, а на освобожденное место после корчевки и удаления пней с площади высаживают третий ряд, причем по достижении третьим рядом 4 класса возраста операции повторяют. Способ обеспечивает улучшение мелиоративных свойств лесных полос. 1 табл.

Изобретение относится к области лесоводства и ландшафтоведения и может быть использовано при биотехнической и биохимической оценке травяного покрова на прирусловых пойменных заливных и незаливных лугах и луговинах лесов. Способ включает выделение в пределах водоохраной зоны визуально по карте или натурно участка луга с испытуемым травяным покровом. Затем на этом участке по течению реки или ее притока размечают группы пробных площадок вдоль и поперек береговой линии. При разметке учитывают постоянное расстояние между центрами пробных площадок вдоль и поперек реки, а после срезки пробы травы подвергают взвешиванию и выявляют закономерности влияния расстояний от берега реки и вдоль него на изменение массы проб свежесрезанной травы. Выделяют ровный по рельефу участок луга с испытуемым травяным покровом между параллельными друг другу дорогой и береговой кромкой малой реки или ее притока. Причем при наличии между дорогой и берегом реки лесного древостоя сбоку участка измеряют расстояние от края участка до кромки леса. На участке испытуемого травяного покрова координатная сетка пробных площадок принимается равномерной в обоих направлениях вдоль и поперек малой реки. Причем расположение пробных площадок принимается по продольным и поперечным по отношению к берегу малой реки или ее притока линиям с равными расстояниями. При этом расстояние от кромки берега до первой продольной линии пробных площадок принимается не менее промежутка между линиями координатной сетки, а за дополнительные линии расположения виртуальных пробных площадок с нулевой массой проб принимают берег реки и кромку дороги со стороны координатной сетки участка луга с испытуемым травяным покровом. Способ позволяет расширить функциональные возможности испытания травяного покрова, в частности прирусловых лугов и лесных луговин, повысить точность измерений и анализа распределений зеленой массы проб травы на пробных площадках, а также выявлять сложные закономерности влияния расстояний от реки, дороги и леса до центров пробных площадок на урожайность луговой травы. 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области лесного хозяйства и лесной биогеоценологии. Способ включает полевую таксацию насаждений и камеральные вычисления. В способе определения полноты древостоев ярусов, насаждения в целом производят дифференцированно с учетом степени использования лесной территории каждым из участвующих в насаждении древостоем элемента леса для получения интегрированной, комплексной оценки относительной полноты древостоя насаждения через частные относительные полноты элементов леса независимо от числа древесных пород, количества древесных ярусов и степени сложности возрастной структуры. Способ позволит повысить точность определения полноты древостоев. 2 табл.
Наверх