Модель естественного развития насаждения

Модель естественного развития насаждения состоит из четырех субмоделей: “Свет”, “Прирост”, “Изреживание” и “Естественное возобновление”.

Модель имитирует существенные процессы, протекающие в лесных насаждениях: прирост, т.е. изменение основных характеристик древесных пород, спонтанное изреживание и естественное возобновление древостоя. В ходе моделирования прогнозируется изменение средних таксационных характеристик насаждений (высоты, диаметра, возраста, запаса и др.), изменение породного и возрастного состава. Шаг работы модели составляет 5 лет.

Субмодель “Свет”

Каждый шаг моделирования начинается с того, что блок “Свет” определяет прозрачность каждой ячейки с учетом параметров крон деревьев, находящихся в ней, а затем рассчитывает доступную ФАР. Интегральное значение ФАР в каждой ячейке пространства рассчитывается с учетом самозатенения и светопропускных характеристик соседних ячеек по формуле.

Определение прозрачности ячеек.
Условные обозначения: Н - средняя высота когорты; Ht - высота теневого конуса; Нк - высота кроны; Су - цилиндрическая часть кроны; Со - коническая часть кроны, Kt - коэффициент пропускания света i-й ячейкой.

Субмодель “Прирост”

С помощью этой модели вычисляется текущий прирост (по диаметру и высоте). Приросты рассчитываются отдельно для каждой когорты каждого элемента. Расчеты базируются на данных справочной базы о ходе роста древесных пород. Важно отметить, что при этом учитываются конкретные значения доступной ФАР, полученные в субмодели “Свет” для каждой ячейки каждого элемента для данного шага. Значение доступной ФАР определяется свойствами соседних ячеек. В модели принято, что значение доступной ФАР в зоне активного роста кроны дерева является основным фактором, определяющим темпы прироста. Другие существенные для этого процесса факторы (такие, как влагообеспеченность и плодородие почвы) учитываются в модели через справочную базу потенциальных бонитетов вида.

Значения зависимости прироста от доступной ФАР собраны в справочной базе для каждой из когорт. Характерные точки кривой - световой минимум (Cmin), световой оптимум (Copt), значение прироста при условиях оптимальной ФАР, значение прироста при 100-процентной освещенности. В справочной базе приведены значения всех характерных точек кривой для каждого вида, онтогенетического состояния. Расчет текущего прироста осуществляется согласно данным этой справочной базы, и потенциальным бонитетом, который может достичь данная когорта в данном пространственном элементе. При расчете учитывается доступная ФАР в зоне активного роста деревьев конкретной когорты.

Пример расчета текущего прироста сосны 40-летнего возраста в типе условий местопроизрастания (ТУМ) СЗ при освещенности 37%.
По таблице потенциальных бонитетов определяется значение потенциального бонитета сосны в типе условий местопроизрастания СЗ, далее по таблицам хода роста определяется прирост сосны заданного бонитета, который наблюдается при оптимальной освещенности. По кривой зависимости прироста от освещенности (ФАР) определяется прирост сосны при заданном значении освещенности.

Условные обозначения: С - освещенность (процент полной), Cmin - световой минимум, Copt - световой оптимум, Hорt - значение прироста при условиях оптимальной ФАР, Н100 - значение прироста при 100-процентной освещенности.

Субмодель “Изреживание”

Моделирование эндогенного изреживания основано на учете следующих процессов:
1)    когорта отмирает, если доставшееся ей световое довольствие меньше значения ее светового минимума (Cmin);
2)    когорта отмирает, если текущий прирост уменьшается до уровня 10% потенциально возможного;
3)    численность когорты снижается в результате конкуренции за пространство; в этом случае в субмодели предусмотрены разные варианты расчета, отдельно для одноярусных одновидовых, многоярусных одновидовых и многоярусных многовидовых насаждений.

После моделирования изреживания перерасчитывается световое довольствие каждой ячейки каждого элемента с одновременным изменением данных о высоте прикрепления кроны для особей каждой когорты элемента.

Субмодель “Естественное возобновление”

Расчеты проводятся отдельно для когорт, состоящих из особей семенного и порослевого происхождения. Видовой состав и количество появившихся всходов зависит от возможностей заноса семян и освещенности нижней ячейки элемента.

Модель естественного развития формирует характеристики по породному и возрастному составу древостоя и его биометрическим показателям. Для каждой древесной породы рассчитываются число стволов, возраст и онтогенетическое состояние, бонитет, средние значения параметров: высота дерева, высота прикрепления кроны, диаметр ствола, площадь проекции и определяется форма кроны. Вычисляется запас и полнота насаждения. Эти данные - основа для работы модели экзогенных воздействий и сервисных программ.