Постановка наблюдений, проведение эксперимента, сбор материала по избранной теме всегда должны отличаться четко обозначенной целью. Все наблюдения и эксперименты следует проводить по заранее разработанной программе. Программа исследований отвечает на вопрос "что делать" и содержит программные вопросы, которых может быть достаточно много. Для небольших НИР и дипломных проектов или дипломных работ таких вопросов может быть от 3 до 5.

Название темы исследования должно быть кратким, но емким и отражать суть работы. Оно складывается из ключевых слов программных вопросов. Поэтому по названию темы уже можно судить о содержании НИР и её проблемности.

Цель наблюдения по каждому программному вопросу должна быть установлена предельно четко. Иначе при сборе материала может получиться нагромождение данных, среди которых будут и бесполезные сведения, сбор которых отнимает время, силы и материальные средства. Может случиться и обратное – при завершении работ обнаружится недостаток данных для достоверности выводов.

Например, тема НИР "Лесовозобновление и формирование естественных молодняков на гарях ... года в ... лесхозе и меры по их улучшению". Само название НИР уже сложено из программных вопросов:

1. изучение лесовозобновления на гарях,

2. формирование на гарях молодняков,

3. мероприятия по улучшению лесовозобновления и формированию ценных молодняков.

Учитывая, что гари могут быть самыми разными, необходимо к программным вопросам добавить и изучение влияния силы пожара и его вида на указанные процессы.

Более конкретные вопросы будут выглядеть следующим образом:

· определить площадь гарей с выделением основных лесоводственно-таксационных показателей насаждений, пройденных лесными пожарами;

· установить, как протекает процесс естественного лесовозобновления на данных площадях в зависимости от типа леса, вида пожара, состава и возраста пройденного огнем древостоя, степени сохранения порослевой способности погибших лиственных пород;

· выявить ход формирования молодняков: направление смены пород по типам леса, быстроту роста в высоту, характер размещения по территории;

· выявить и рекомендовать мероприятия, ускоряющие восстановление главной породы на гарях с экономическим обоснованием.

После составления программы НИР тщательно продумывается методика, которая отвечает на вопрос "как делать?". Составление методики является, пожалуй, самой ответственной частью подготовки к исследованиям.

Профессор М.Л.Дворецкий [3, с.5] подчеркивал: "Всякая ошибка, всякая неточность в программе и методике сбора первичного полевого материала, являющегося основным, исходным для последующей обработки, анализа и получения выводов, неизбежно приведет к ошибкам во всей последующей работе и отразится на выводах, как бы детально и формально правильно ни проводилась последующая обработка. Правильная обработка неправильно собранного материала не спасает положения и явится лишь механическим углублением ошибок наблюдения".

Составляя методику исследований, необходимо установить единицы наблюдения, т.е. дерево (при исследовании качества древесины, отдельных элементов фитомассы), насаждения, учетные площадки, учетные ленты и т.д. Это всецело зависит от задач и объекта исследования.

Следом за единицами наблюдения намечаются признаки, подлежащие учету. Это могут быть диаметр дерева в насаждении, высота этих деревьев, масса хвои или листвы и др. Кроме количественных признаков существуют и качественные - поражение стволов фито- и энтомовредителями, наличие или отсутствие морозобойных трещин на стволе и т.д.

Методика обычно предусматривает учет не всех варьирующих признаков, а лишь имеющих существенное значение при решении поставленной задачи. Большой побочный материал требует необоснованных затрат времени на его сбор и затрудняет дальнейшую обработку.

Перечень признаков, которые необходимо обследовать, становится ясным из того, какими показателями требуется охарактеризовать изучаемый объект. Так, при проработке вышеназванной темы прежде всего, необходимо выявить лесоводственно-таксационные особенности пройденных огнем насаждений. Это возраст, состав, наличие уцелевших деревьев главных и второстепенных пород, поскольку именно от этих показателей в первую очередь зависит количество семян, опадающих на почву. Здесь же необходимо выяснить площади гарей и типы леса, пройденные огнем, с целью выявления доли того или иного вида пожара в том или ином типе леса. Дальнейшую работу необходимо планировать с учетом тех типов леса, в которых пожары оказались самыми распространенными и охватили наибольшую площадь. Таким же образом подробно намечается работа по выяснению процесса естественного лесовозобновления (в каких условиях, какими породами). Устанавливается единица наблюдения - ленты или учетные площадки. Выясняются специальные признаки для характеристики единиц наблюдений. Подрост на площадках или лентах обмеряется по высоте, подсчитывается его количество по породам и состоянию и т.д.

Далее разрабатываются формы записи данных наблюдений с четким перечнем всех признаков, подлежащих учету, указанием единиц и точности измерения. Часто от качества, формы записи зависит и полнота получаемых сведений.

Форма записи наблюдений может быть разнообразная. Самая простая - списочная. В ведомость заносятся данные наблюдений по каждой единице наблюдения в порядке обследования. Существует и карточная система, когда на каждую единицу наблюдений заводится отдельная карточка или бланк (карточка модельного дерева, карточка пробной площади и т.д.)

Устанавливаются точность конечного результата, необходимое количество единиц наблюдения, способ производства наблюдений и отбора единиц, сроки наблюдений и единицы измерений.

М.Л.Дворецкий [3] указывает, что наблюдения по способу производства могут быть:

1. по связи с объектом: непосредственное, экспедиционное, корреспондентское, отчетное;

2. по времени производства: непрерывное, по мере возникновения явления, периодическое, единовременное;

3. по источникам: собственное наблюдение, устный или письменный (анкетный) опрос и по документальным данным (литературным, архивным);

4. по особенностям отбираемых единиц: отбор средних типичных единиц, применяемый в лесной таксации, и отбор случайных величин, производимый по специальной методике;

5. по виду отбора: бесповторное (отобранная единица после производства наблюдений над ней не возвращается в генеральную совокупность), повторное (обследованная единица возвращается в генеральную совокупность и может быть снова обследована);

6. по принципу взятия единиц: случайный, типический (по группам, однородным по какому-либо признаку) и механический.

При работе с лесными объектами случайность отбора обусловлена применением механического отбора по принципу бесповторной выборки, когда любая единица совокупности может попасть в выборку только один раз (например, производство перечета деревьев по диаметру на пробной площади). Аналогично отбираются образцы почвы. Почвенный образец разбивается на несколько частей, и из каждой части выбирается наудачу несколько навесок, которые в дальнейшем объединяются и подвергаются тому или иному анализу.

Различают три способа механического отбора: способ полосок, способ площадок и способ визиров.

Способ полосок наиболее наглядно можно показать на примере обследования естественного лесовозобновления на вырубках. Поперек вырубки закладываются ленты через одинаковые расстояния (а). На каждой ленте проводится сплошной учет подроста, живого напочвенного покрова, задернения и т.д. Число лент зависит от заданного процента (Р) выборки (рис. 4.1):

.

Рис. 4.1. Способ полосок при механическом отборе

Число лент в разных случаях может быть разное. Вопрос, сколько закладывать лент, может быть решен исходя из формулы

Однако, учитывая, что обычно необходима доверительная вероятность 0,95, вводится поправка Т². Значение T колеблется в пределах 1,96-2,57. Округляя T до двух, получаем:

или ,

где n - количество лент, T - критерий Стьюдента, p - заданная исследователем ошибки опыта, V – изменчивость изучаемого признака.

При обследовании культур лентами могут служить несколько смежных рядов.

Способ площадок также применим при исследовании естественного возобновления леса. Так, лесоустроительная инструкция 1986 года, основываясь на опыте, рекомендует размеры учетных площадок принимать дифференцированно от 4 до 20 кв. м (зависит от густоты подроста). При учете лесных культур за учетные площадки можно принимать посадочные места или полосы, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга. Расстояние между площадками (если число площадок уже известно или рассчитано) определяется по формуле

,

где S -площадь обследуемой вырубки, м²;

N - количество учетных площадок, шт.

Наметив визиры, расположенные друг от друга на вычисленном расстоянии R, каждый из визиров разбивают на отрезки длиной R метров. В начале этих отрезков (только справа или только слева) закладывают учетные площадки. Необходимо учесть, что площадки закладываются независимо от того, куда они приходятся - на дорогу, на валеж и т.п., т.е. сохраняется принцип механического отбора.

Аналогичным образом делаются почвенные раскопки для изучения зараженности майским хрущем, располагаются площадки на стволах деревьев для определения степени заселенности энтомовредителями.

Способ визиров заключается в том, что на обследуемой площади (выделе) пробиваются визиры на строго одинаковом расстоянии друг от друга. На визире производятся наблюдения путем отбора каждой, например, пятой, десятой, двадцатой единицы учета и только слева (справа) от визира. Такой принцип можно использовать при учете урожайности (отбор ветвей в кроне дерева), изучении накопления фитомассы в кроне, учете встречаемости и обилия видов живого напочвенного покрова. При определении сомкнутости или освещенности под пологом леса, замеры крономером или люксметром делаются также по визирам. Зная необходимое число точек и длину всех визиров, можно рассчитать расстояние между точками замеров.

Используя этот прием, можно отбирать деревья на пробной площади для изучения качества стволовой древесины, поражения деревьев теми или иными заболеваниями, описывая каждое энное дерево.

В лесоводстве часто возникают вопросы изучения влияния на объект (растения) измененной человеком среды. В этом случае учетные площадки или пробные площади закладываются в типичных условиях, влияние которых следует изучить. На этих объектах обычно проводят через каждые 5...10 лет периодические наблюдения.

Особое место занимают в методике постоянные пробные площади (ППП). Древостои на ППП могут обследоваться комплексно, срок наблюдений на них практически не ограничен. Так, в Опытном лесничестве ТСХА уже более 100 лет ведутся наблюдения за формированием естественным изреживанием древостоев. Пробные площади на рубки ухода В.В.Гумана (1929-1935 гг.), заложенные в Ленинградской области, обследовались А.В. Давыдовым (1956), а в 70-е годы - С.Н.Сенновым.

При подборе участка для закладки опыта или проведения наблюдений следует руководствоваться общими положениями:

1) участок должен быть однородным как по составу древостоя, так и по полноте, типу леса и составу живого напочвенного покрова;

2) следует избегать закладки опытных участков (пробных площадей) на склонах, поперек депрессий рельефа, когда это не вызвано требованиями эксперимента;

3) форма пробной площади чаще всего прямоугольная, хотя допускается и сложная форма, если таксационный выдел мал по площади;

4) в целях устранения светового влияния на древостой пробы закладываются с отступлением от открытых участков (квартальных просек, дорог, опушек) не менее чем на 10-30 м;

5) пробные площади отграничивают в натуре визирами, на которых устанавливают вешки, а по углам пробная площадь закрепляется столбами принятой формы (рис. 4.2);

6) проба привязывается к существующей квартальной сети;

7) размеры пробной площади должны обеспечивать на ней наличие достаточного количества деревьев преобладающей породы (см. табл. 4.1).

В большинстве случаев на пробных площадях берутся для подробного исследования не все эти деревья, а только их часть – модельные или учетные деревья. Рубка модельных или учетных деревьев производится, например, для определения точного возраста, хода роста древостоя по таксационным показателям, определения массы древесины, фитомассы крон и т.п.

Модельным деревом считается среднее дерево, типичный образец для определенной категории деревьев. Учетное дерево - дерево, выбираемое в древостое случайным образом, например, каждое пятое, десятое и т.д. В зависимости от поставленной цели модельные деревья будут иметь различный объем измерений, так как от них требуется различная по содержанию информация. Чаще всего рубят 15-20 моделей, распределяя их пропорционально количеству деревьев или сумм площадей сечений деревьев каждой ступени. На модельные деревья заводят карточки (специальные бланки).

Рис. 4.2. Вид и размеры деревянных столбов на площадях лесовосстановительных

мероприятий, питомников и пробных площадей

Таблица 4.1