анализ методов расчета фракций фитомассы для оценки

АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА
ФРАКЦИЙ ФИТОМАССЫ ДЛЯ
ОЦЕНКИ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ
РЕСУРСОВ ДРЕВЕСНОГО
БИОТОПЛИВА
Алексеев А.С., Черниховский Д.М.
Санкт-Петербургская государственная лесотехническая
академия
Задачи оценки фитомассы лесных
экосистем
 Определение потенциальных ресурсов
лесной фитомассы и ее отдельных
фракций как составляющих биосферы
 Оценка углеродного баланса
 Разработка моделей и нормативов
динамики биологической продуктивности
лесов
 Оценка ресурсов древесного топлива
Конверсионные коэффициенты
 Конверсионные коэффициенты отражают соотношение
массы отдельных частей деревьев к запасу стволовой
древесины. Конверсионные коэффициенты позволяют
на основе данных о запасах стволовой древесины (в м3)
рассчитывать как общий объем биомассы, так и объемы
отдельных фракций (пней, корней, сучьев, хвои или
листвы) в тоннах абсолютно сухого вещества.
 Assessments of the potential supply of forest residues and
forest industry by-products are based on forest biomass
growth rather than on current national fellings and forest
industry locations (Karin Ericsson* and Lars J. Nilsson).

Конверсионно-объемный метод
оценки фитомассы насаждений
(Ph/M-метод)
 Основан на изучении соотношений
отдельных фракций фитомассы к запасу (т. *
га-1)
 В России применяется для федерального,
регионального, зонального, биомного
уровней
 Ряд российских и зарубежных опубликованных
работ посвящен обобщению и пересчету на
углерод литературных данных по учету фитомассы
лесных фитоценозов.
 Оценки фракций фитомассы для лесного фонда
традиционно осуществляют с помощью
конверсионных коэффициентов:
Сi = F i / M
где Fi – фитомасса компонента i,
M – запас древостоя (объем стволов в м3).
Величины конверсионных коэффициентов
Сi зависят от таксационных показателей Tj
конкретных древостоев (возраст, средние
высота и диаметр, запас, число деревьев) и
могут быть определены по регрессионным
уравнениям вида
Сi = Fi / M= f(Tj),
следовательно Fi = M* f(Tj)=M*Ci
Преимущества использования конверсионных
коэффициентов для оценки ресурсов
древесного топлива
 Возможность определения выхода отдельных




фракций фитомассы на основе небольшого
количества параметров и простых регрессионных
уравнений (удобно для практических расчетов)
Возможность представления результатов в
универсальных единицах – т. абс. сух. вещества
Учет региональных (географических)
особенностей лесных экосистем
Учет таксационных характеристик насаждений
Универсальный алгоритм расчета для разных
географических территорий
Недостатки использования конверсионных
коэффициентов для оценки ресурсов
древесного топлива
 Получаемая информация пригодна для
регионального уровня управления
(технологии лесозаготовок, товарная
структура насаждений, спрос на
сортименты, их доступность не
учитываются)
 Методические особенности расчетов
конверсионных коэффициентов (явление
мультиколлинеарности)
 При разработке регрессионных моделей в качестве
независимых
(объясняющих)
переменных
используются
в
разных
сочетаниях
такие
таксационные показатели древостоев как возраст,
средние высота и диаметр, запас, число деревьев.
При таком подходе полученные регрессионные
модели, а также рассчитанные на их основе
конверсионные коэффициенты являются очень
неточными и имеют очень большие доверительные
интервалы. Связано это с тем, что в соответствии с
теорией регрессионного анализа в качестве
объясняющих переменных должны использоваться
независимые, некоррелированные величины, в то
время, как известно, что указанные выше
таксационные показатели очень сильно связаны
(скоррелированы) друг с другом. Это явление в
специальной
литературе
широко
известно,
называется мультиколлинеарностью.
Мультиколлинеарность
 Мультиколлинеарность обозначает наличие
взаимосвязи среди независимых переменных,
которые используются во множественной
регрессии. При этом изменение одной
независимой переменной влечет за собой
изменение другой независимой переменной.
Одна или более независимых переменных,
входящих в уравнение регрессии, является
точной линейной функцией от одной или
более других независимых переменных того
же уравнения
 X1 = λX2
 Yi = a0 + a1*X1+a2*X2+…an*Xn
Подходы к определению выхода
фракций фитомассы, содержащие
элементы мультиколлинеарности
D
Конверсионные коэффициенты
фракций основных лесообразующих
пород1: K  a * X b K  aD b H c
f
f
K f  a  b /(c  X )
где D - средний диаметр, см; H - средняя высота, м;
a, b, c – параметры; X – таксационный
показатель древостоя (D, H или D2 * H)
1
Конверсионные коэффициенты фитомасса / запас в связи с дендрометрическими
показателями и составом древостоев Д.Г.Замолодчиков, А.И. Уткин, Г.Н.Коровин.
Лесоведение, 2005, №6. с. 73-81.
Конверсионные коэффициенты (т / м3) для фитомассы
стволов по основным лесообразующим породам РФ1
1
Конверсионные коэффициенты фитомасса / запас в связи с
дендрометрическими показателями и составом древостоев
Д.Г.Замолодчиков, А.И. Уткин, Г.Н.Коровин. Лесоведение, 2005,
№6. с. 73-81.
В.А. Усольцев. Фитомасса
лесов северной Евразии: база
данных и география.Екатеринбург: УРО РАН, 2001.
707c.
ln K f  f ( x0,...x25, ln A, ln H , ln D, ln N , ln M )
Где A, H, D, N, M соответственно возраст ,
высота, диаметр, число стволов, запас
Аппроксимация возрастной динамики
конверсионных коэффициентов
(Замолодчиков...1998)
y  a  b* A c / A
Y - коэффициент фракции фитомассы т. * м-3
A – возраст древостоя, лет
a, b, c - параметры
Динамика конверсионных коэффициентов запасов
углерода в древостоях основных лесообразующих
пород (т С*м-3 ) по возрастным группам
(Замолодчиков…1998)
Фрагмент базы данных фитомассы
лесов России
 Очевидно, что наиболее точно по конверсионным
коэффициентам оценивается фитомасса стволов в силу
её прямой связи с M. Значительно меньшая точность
оценки этим способом компонентов фитомассы коры,
ветвей, хвои, листвы, корней
 Рекомендуется любым способом избегать
мультиколлинеарность независимых переменных с
целью получения достоверных регрессионных
уравнений.
 Специалисты по лесной таксации традиционно
игнорируют мультиколлинеарность, следствием чего
являются грубые ошибки в расчетах фитомассы. Для
избежания этого в качестве объясняющих переменных
лучше брать такие показатели как, возраст, бонитет,
относительная полнота древостоев.
 Существующие в настоящее время системы
конверсионных коэффициентов следует оценивать с
точки зрения того, как они учитывают явление
мультиколлинеарности.
Литература
 Леса и лесное хозяйство России. Данные и анализ. Фитомасса
и чистая первичная продукция
http://www.iiasa.ac.at/Research/FOR/forest_cdrom/russian/for_p
rod_ru.html
 ЗамолодчиковД.Г., Уткин А.И., Коровин Г.Н. Определение
запасов углерода по зависимым от возраста насаждений
конверсионно-объемным коэффициентам. Лесоведение №3
1998 с. 84-93
 Д.Г. Замолодчиков, А.И. Уткин, О.В. Честных. Коэффициенты
конверсии запасов насаждений в фитомассе для основных
лесообразующих пород России. Лесная таксация и
лесоустройство. СибГТУ. 2003. с. 119-127
 Конверсионные коэффициенты фитомасса/запас в связи с
дендрометрическими показателями и составом древостоев
Д.Г.Замолодчиков, А.И. Уткин, Г.Н.Коровин. Лесоведение,
2005, №6. с. 73-81.
Спасибо за внимание