Kopsavilkums

AS „LATVIJAS VALSTS MEŽI” pasūtītā pētījuma

Augšanas gaitas modeļu pilnveidošana

3. etapa starpatskaite

Izpildītājs: Latvijas Valsts mežzinātnes institūts „Silava”

Projekta vadītājs: J. Donis

Pārējie galvenie izpildītāji: G. Šņepsts, L. Zdors.

Atbilstoši metodikai 3.etapā paredzēti sekojoši darba uzdevumi:

1.darba uzdevums Augšanas gaitas modeļiem nepieciešamo datu sagatavošana no 2016. gada MSI mērījumu datiem.

Meža statistiskās inventarizācijas (MSI) parauglaukumu datu bāzē atlasīti un MS Excel datorprogrammā ievadīti dati par 1380 atkārtoti 2014.-2016. gadā pārmērītajiem parauglaukumiem, kas tālāk izmantojami gan meža elementu, gan arī atsevišķu koku augšanas gaitas prognožu modeļu izstrādē.

2.darba uzdevums Augšanas gaitas vienādojumu koeficientu aprēķini balstot uz 3. MSI cikla 3 gadu datiem (meža elementi), t.sk. arī kopšanas ciršu efekta atspoguļojošo modeļu pilnveidošana.

Pārbaudīti 2016. gadā izstrādātie atsevišķa meža elementa vidējā augstuma, vidējā caurmēra un šķērslaukuma aktualizācijas modeļi, kā arī šiem modeļiem, balstoties uz garāku pārmērījumu periodu, aproksimētas jaunas koeficientu vērtības. Veikts vienādojumu statistisks izvērtējums.

3.darba uzdevums Audžu modālo (biežāk sastopamo) šķērslaukuma vērtību noteikšana relatīvi ilgi neapsaimniekotām audzēm.

Balstoties uz MSI parauglaukumu, kuros nav konstatēta saimnieciskā darbība nevienā no MSI cikliem, datiem, aprēķināts mediānais šķērslaukums pa valdošajām sugām un augstuma grupām. Izstrādāts vienādojums kokaudzes I stāva mediānā šķērslaukuma aprēķināšanai, kas izmantojams neapsaimniekotu audžu šķērslaukuma modelēšanai.

4.darba uzdevums Pieauguma, atmiruma un krājas diferences prognožu modeļu pilnveidošana un statistisko rādītāju izvērtēšana, aprēķinus balstot uz 3. MSI cikla 3 gadu datiem.

Balstoties uz 10 gadu pārmērījuma datiem, aproksimētas jaunas koeficientu vērtības kokaudzes I stāva un kokaudzes tekošā vidēji periodiskā krājas pieauguma aprēķināšanai. Tekošais vidēji periodiskais krājas pieaugums ir aproksimēts atkarībā no I stāva valdošās koku sugas krūšaugstuma vecuma, Orlova bonitātes un mežaudzes attiecīgā šķērslaukuma visām koku sugām.

Kokaudzes I stāva un kokaudzes tekošā vidēji periodiskā krājas atmiruma aprēķināšanai ieteikts izmantot sakarības, kas atkarīgas no kokaudzes valdošās koku sugas vecuma un kokaudzes kopējā šķērslaukuma.

Mežaudzes krājas diference aprēķināma algebriski no faktiskās audzes krājas pieauguma atņemot dabisko atmirumu un izcirsto krāju.

5.darba uzdevums Augšanas gaitas modeļu novērtēšanai, ar 2. un 4. punktā minētajiem vienādojumiem aprēķināt krājas pieaugumu uz LVM MSI datiem (“pilnajiem” parauglaukumiem) un salīdzināt ar MSI noteikto krājas diferenci (pēc MSI 3. cikla 10 gadu pārmērījumiem) šādās audžu grupās: pa valdošās sugām, mistrotām un tīraudzēm, dažādu biezību audzēm , dažādu vecuma audzēm.

Ar izstrādātajiem vienādojumiem 488 MSI parauglaukumu, kuros starpinventarizācijas periodā nav veikta kopšana, meža elementiem aprēķinātas prognozētās krājas pēc 10 gadiem, kā sākotnējo stāvokli ņemot 1.cikla taksācijas datus. Visiem datu analīzē iekļautajiem 1.stāva meža elementiem prognožu un reālo pārmērījumu vidējā procentuālā novirze ir mazāka par 10%, tomēr konstatēts, ka prognozētais krājas pieaugums ir lielāks nekā uzmērītais.

6.darba uzdevums Metodikas izstrāde individuālu koku augšanas gaita modeļu izstrādei.

Izveidota vienādojumu sistēma kokaudzes I stāva, II stāva koku augstuma, caurmēra pieauguma aprēķināšanai, kā arī atmiršanas varbūtības aprēķināšanai. Metodika balstīta uz Somijā un Zviedrijā izstrādāto individuālu koku augšanas gaitas modeļu pamatprincipiem, paredzot tos pielāgot Latvijā izmantotajiem taksācijas rādītājiem un meža tipoloģijai, kā arī klimatiskajiem apstākļiem.

7.darba uzdevums Dažādvecuma audžu augšanas gaitas modeļu izstrādei nepieciešamo iepriekš ierīkoto parauglaukumu pārmērīšana (10 objekti).

Audzes telpiskās struktūras raksturošanai 2017. gadā pārmērīti desmit 2006.-2012. gadā iekārtotie objekti, kuros izlases vai pakāpeniskās cirtes pirmais paņēmiens veikts laika periodā no 2001. līdz 2007. gadam.

8.darba uzdevums Dažādvecuma audžu augšanas gaitas modeļu izstrāde, izmantojot 2017.gadā un iepriekšējos gados ievāktos datus.

Izstrādāta vienādojumu sistēma, kas pamatā balstīta uz matricu modeļiem. Koeficientu vērtības aprēķinātas balstoties uz pārmērīto parauglaukumu precizētajiem pieaugumu datiem. Atjaunošanās modelēta balstoties uz pārmērīto parauglaukumu datiem. Modelis ļauj prognozēt pieaugumu un atmirumu pēc izlases cirtēm. Atjaunošanās/ ieaugšanās modelis ir deterministisks.

9.darba uzdevums Mākslīgās atjaunošanas ietekmes (selekcijas efekta) noteikšana parastai priedei un parastai eglei, balstoties uz katras sugas 5 selekcijas izmēģinājumu objektu pārmērījumu datiem (pārmērīšana notiek citā projektā).

Selekcijas ietekmes uz parastās priedes augšanu novērtēts balstot uz 5 eksperimentālo stādījumu (vecums 31-43 gadi) pārmērījumu datiem. Konstatēts, ka eksperimentos iekļautais selekcionētais materiāls augstumā aug atbilstoši par vienu vienību augstākai bonitātei.

Selekcijas ietekme uz parastās egles augšanas gaitu novērtēta balstot uz 5 eksperimentāliem stādījumiem, kuru vecums ir no 13 līdz 19 gadiem. Šajā gadījumā augstuma pieaugums proporcionāli ir lielāks nekā priedei līdzīgā vecumā, taču arī šajā gadījumā vienkāršākais variants ir prognozēt par 1 vienību augstāku bonitāti.

10.darba uzdevums Kopšanas ciršu eksperimentālo parauglaukumu ierīkošana un sākotnējā uzmērīšana (pirms kopšanas) bērza un priedes audzēs (pieļaujams arī egļu audzēs) kopā 62 objektos 4 reģionos – Dienvidkurzemes, Ziemeļkurzemes, Austrumvidzemes un Vidusdaugavas. Objekti ierīkojami trīs vecuma grupās: 20-30, 30 – 50 un 50 – 70 gados, katrā parauglaukumā ierīkojot 3-4 kopšanas ciršu intensitātes, “kopšanu no augšas” un kontroli. (Koku ciršanu parauglaukumos veic Pasūtītājs).

Kopšanas ciršu parauglaukumi 2017. gadā uz 30.12.2017 iekārtoti 26 objekti. Katrā objektā iekārtoti 10-12 gab. 900m2 lieli parauglaukumi. Kopumā uzmērīti 262 parauglaukumi ar kopējo platību 23.58 ha. Uzmērīti 38242 koki, bet augstums uzmērīts 2928 kokiem. Kopā projekta ietvaros tādējādi ir iekārtoti 72 objekti. 4

11.darba uzdevums 2016. gadā ierīkoto kopšanas ciršu parauglaukumu pārmērīšana pēc mežizstrādes un parauglaukumu shēmu, raksturojošās informācijas sagatavošana.

No 2016. gadā ierīkotajiem 46 objektiem uz 30.12.2017. objektu shēmas un raksturojošā informācija ir sagatavota par 38 objektiem. 8 objektos kopšanas nocirste vēl nav veikta (3 objekti Vidusdaugavā, 2 objekti Austrumvidzemē, 2 objekti Ziemeļkurzemē un 1 objekts Dienvidkurzemē).

Summary

Study commissioned by JSC "LATVIAN STATE FORESTS".

Title “Improvement of the growth models”.

Phase 3 report.

Performer: Latvian State Forest Research Institute "Silava".

Research project leader: J. Donis.

The other main performers: G. Šnepsts, L. Zdors.

Tasks according to the methodology of the 3rd phase:

Task 1. Preparation of NFI 2016 data for growth and yield model improvement.

From NFI database were selected 1380 re-measured NFI plots and recorded to MS Excel. The initial plot selection criteria are: 1) in all NFI measurement cycles sampling plot is not divided into sectors, which means that whole sampling plot is within limits of the one stand; 2) in all NFI cycles the land category is forest stand (code 10), destructed stand (11), burning (12), windfall (13), glade (14) or forest in agricultural land (62).

Task 2. Calculation of coefficients of growth equations based on 3 years measurement data of 3rd NFI cycle, including a thinning effect in the models.

We tested growth models of forest elements (average height, dbh and basal area) based on previously (2015) elaborated equations as well calculated new coefficients based on these models and the longer time series. Statistical evaluation of the equations was carried out.

Task 3. Model for modal values of basal area growth for umanaged stands

Because of bimodal distribution, the equation for modelling of the median basal area of the dominant tree layer, was designed to model the basal area growth of uncultivated stands.

Task 4. Development of the forecasting model of growth, mortality and net change based on NFI 3rd cycle 3 years’ data.

The new approximation of previously (2015) developed equations was carried out based on 10 years data. The current average periodic volume increment depends on the age of the dominant tree species and site index according to Orlov, and the basal area of all tree species.

The mortality model was calculated on new data set and based on age and basal area of the stand.

Task 5. To estimate the growth path models, calculate the growth of the stock on the LVM NFI data ("full" plots) and compare the NFI remeasurement data (after 10 years of NFI 3rd cycle) with the equations elaborated in Task 2 and Task 4 in the following forests in groups: by dominant species, mixed and monodominant, different density of stands, different age stands.

With the elaborated equations, 488 MSI plots with no cutting during the interspecific period have been used to calculate foreseen volume after 10 years based on the initial state of the 1st cycle data. For all forest elements included in the data analysis, the average percentage deviation is less than 10%, however, it has been determined that the predicted increase in the stock is higher than the measured.

Task 6. Development of methodology for of individual tree growth modelling.

An equation system was developed for calculating height growth, basal area and diameter growth of the tree layer, as well as for calculating probability of mortality. Proposed modelling approach based on Finnish and Swedish individual tree growth models based on assumptions regarding the compliance 6 of forest types, for example, indicators such as rohumus thickness, paludification applicable to Latvia’s conditions.

Task 7. Re-measurement of previously installed sample plots in uneven-aged stands (10 objects).

Re-measurements of stand spatial structure characterization are carried out in stands managed by selective cutting or shelterwood cutting is carried out during the period from 2000 to 2011. Previous measurements were carried out in 2006 till 2012. Stand structure was re-evaluated in 55 plots (500 m2 R = 12.62 m) and as well performed regeneration accounting in 165 sample plots (25 m2; R = 1.82 m).

Task 8: Development of multilevel stand growth growth models using data collected in 2017 and previous years

An equation system based on matrix models has been developed. The coefficient values are calculated based on the specified incremental data. The regeneration is modeled on the measured plot data. The model allows to predict the growth and mortality after selection cutting. The regeneration model is deterministic.

Task 9. Determination of impact of artificial regeneration (selection effect) - to develop breeding effect model of a Scots pine and Norway spurce, based on remeasured tree breeding expertiments (field work done in other project)

The estimated effect Scots pine tree breeding using data from experimental plantations of up to 43 years old, but for Norway spruce up to 19 years old. Difference in height increment for modelling can be assumed equal to one site index class if compare to normal stands at the same site type.

Task 10. Establishment of thinning experiments in pine (birch and spruce) stands of Ia-II site index and III-IV site index stands. Together 72 objects, 4 regions – DK, ZK, AV, VD forestries; 3 age groups, 20 – 30, 30 – 50, 50 – 70 years, each experiment with 3-4 intensities, “thinning from the above” and control plots.

A total 26 experiments were installed in 2017 and thinning was carried out. Plot size 900m2 10 to 12 plots per experiment. A total of 262 plots points with a total surface area of 23.58 hectares, DBH measured for 38242 trees – height measurements for 2928 trees. In total 72 experiments established during project.

Task 11: Measurement of plot established in 2016 after the logging; preparation plot scheme, preparation of descriptive information.

From 46 experiments established during 2016 by the end of 2017 38 experiments were re-measured after cutting. 8 experiments still are not thinned.