У нас уже 176407 рефератов, курсовых и дипломных работ
Заказать диплом, курсовую, диссертацию


Быстрый переход к готовым работам

Мнение посетителей:

Понравилось
Не понравилось





Книга жалоб
и предложений

 





Название Структура и динамика фитомассы древесного полога в соснякан Среднего Урала
Количество страниц 175
ВУЗ МГИУ
Год сдачи 2010
Бесплатно Скачать 24329.doc 
Содержание Введение...4

1. Характеристика природных условий и сосновых лесов района исследований...7

1.1. Географическое положение и климат района исследований...7

1.2. Рельеф и почвы района исследований...10

1.3. Характеристика объектов исследований...12

2. Состояние проблемы и обоснование задач исследования...17

2.1. Основные этапы и направления изучения фитомассы древостоев...17

2.2. Методы оценки фитомассы деревьев и древостоев...24

3. Программа, методика исследований и объем выполненных работ ..35

3.1. Программа исследований...35

3.2. Методика исследований...36

3.3. Объем экспериментального материала и его характеристика...45

4. Строение древесного полога...47

4.1. Особенности распределения деревьев по размерам крон...47

4.2. Особенности распределения ветвей в кронах деревьев...50

5. Фитомасса кроны деревьев сосны...70

5.1. Зависимость фитомассы кроны и ее структурных частей от таксационных показателей деревьев...70

5.2. Оценка фитомассы крон с учетом условий местопроизрастания и таксационных показателей деревьев...78

5.3. Оценка фитомассы крон с использованием их линейных показателей...90

5.4. Оценка фитомассы крон с использованием их возраста...93

5.5. Дополнение таблиц объемов стволов данными по фитомассе крон...104

6. Фитомасса крон сосновых древостоев...117

6.1. Многомерная оценка фитомассы крон...117

6.2. Регрессионные уравнения для дополнения материалов повыдельной

таксации данными по фитомассе крон...140

Заключение...149

Список использованной литературы...153

Приложения...175

Введение



Введение

Актуальность темы. На современном этапе во взаимоотношениях человека с лесом наметилась смена приоритетов - переход от ресурсного пользования лесом к устойчивому управлению им в рамках экологических систем. В управлении лесами на первый план выступают задачи поддержания и сохранения продукционной способности, биоразнообразия, защитных и социальных функций лесов, а также их вклада в глобальные экологические процессы. Однако современная технология лесоустройства не позволяет эффективно решать биосферные и экологические проблемы различного уровня. Получаемые при лесоустроительных работах материалы содержат количественную информацию только о запасах стволовой древесины и краткие сведения о нижних ярусах растительности описательного характера. В то же время средообразующие, защитные и социальные функции лесов тесно связаны с количественными и качественными характеристиками древесного полога, которые при лесоустройстве практически не оцениваются. Одним из сдерживающих факторов здесь является отсутствие общепризнанных методик и нормативной базы по учету крон и их структурных частей. Поэтому в свете современного представления о биосферостабилизирующей роли лесов актуальными становятся исследования фитомассы крон на уровне отдельных деревьев и древостоев, а также разработка лесотаксационных нормативов по ее оценке.

Цель и задачи исследования. Основной целью работы явилось изучение структуры и закономерностей формирования фитомассы крон деревьев и древостоев в сосняках Среднего Урала и разработка на этой основе соответствующих региональных лесоучетных и (лесохозяйственных) нормативов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- оценка строения кроны деревьев сосны;

- исследование связей между таксационными показателями деревьев и фитомассой их крон;

- изучение зависимости запасов фитомассы крон от таксационных показателей древостоев;

- выявление закономерностей формирования фитомассы крон деревьев и древостоев сосны;

- обоснование и разработка лесоучетных нормативов по оценке фитомассы крон деревьев и древостоев.

Научная новизна. Изучены и выявлены закономерности распределения количества ветвей первого порядка по диаметру, длине и массе. Выявлены особенности формирования фракций фитомассы крон с учетом условий местопроизрастания, возраста и рангового положения деревьев. Обоснована возможность использования возраста крон в нормативах для оценки фитомассы крон и их структурных частей. Разработаны оригинальные модели фракций фитомассы крон деревьев и древостоев. Предложен метод дополнения таблиц объемов стволов данными по фитомассе крон. Разработаны уравнения переводных коэффициентов для составлении повыдельных банков данных по фитомассе.

Практическая значимость. Результаты исследований имеют методическое и нормативно-справочное значение и могут быть использованы при проведении научных, лесоучетных и лесохозяйственных работ. Для практического применения составлены несколько видов таблиц для оценки фракций фитомассы крон деревьев и древостоев сосны, регрессионные модели переводных коэффициентов фитомассы кроны. Разработанные нормативные материалы используются в лесхозах Свердловской области и внедряются Свердловской лесоустроительной экспедицией при устройстве лесов Урала.

На защиту выносятся следующие основные положения: закономерности строения крон деревьев сосны; эколого-ценотические закономерности формирования фитомассы крон деревьев; особенности структуры и возрастной динамики фитомассы полога сосновых древостоев; многофак-

торные уравнения фитомассы крон на уровне отдельных деревьев и древо-стоев.

Обоснованность и достоверность результатов исследований обеспе-чиваются анализом достаточного по объему экспериментального материала, собранного с использованием обоснованных методик; применением современных математических методов, компьютерной техники и пакетов прикладных программ; проверкой разработанных нормативно-справочных материалов в полевых условиях.

Апробация работы. Основные результаты исследований представлялись и обсуждались на международных (Томск, 2005), региональных (Екатеринбург, 1996) научно-практических конференциях, а также на научно-технических конференциях студентов и аспирантов УГЛТУ (1996-2005).

Личный вклад автора. Сбор экспериментального материала в полевых условиях, лабораторный анализ образцов выполнены лично автором или при его непосредственном участии. Получение лесоводственно-таксационной характеристики древостоев, разработка уравнений и нормативов, интерпретация полученных результатов, формулировка выводов и предложений сделаны лично автором.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 10 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, заключения и 3 приложений. Список использованной литературы включает 233 наименования, в том числе 43 иностранных. Текст иллюстрирован 27 таблицами и 16 рисунками.

1. Характеристика природных условий и сосновых лесов района исследований

1.1. Географическое положение и климат района исследований

Район исследований, согласно лесорастительному районированию Б.П.Колесникова (1969), расположен в Зауральской холмисто-предгорной и Зауральской равнинной провинциях в пределах южной подзоны лесной (таежной) ландшафтно-географической зоны (рис. 1.1).

В формировании климата района исследований участвуют воздушные массы трех типов: атлантические влажные и прохладные, приходящие с запада; холодные и относительно сухие полярные - с Северного Ледовитого океана и сухие континентальные - со стороны Казахстана. На этот процесс оказывает влияние и Уральский хребет, т.к. он является препятствием на пути движения воздушных масс с запада на восток. Вследствие своей меридиональной направленности Уральские горы способствуют усилению континентальное™ климата в Зауральской холмисто-предгорной провинции (Кувшинова, 1968; Колесников, 1969).

Характерными чертами климата являются холодная, продолжительная зима и теплое, но короткое лето, ранние осенние и поздние весенние заморозки, с постепенным понижением температуры к северу (Агроклиматический справочник..., 1962). О годовом ходе температурного режима можно судить по данным табл. 1.1. Самый суровый месяц - январь, наиболее теплый - июль. Территория южной подзоны тайги имеет довольно благоприятный температурный режим (средняя годовая температура воздуха 0.6°). Для весны характерно быстрое повышение средних суточных температур. Средние месячные температуры воздуха от марта к апрелю повышаются примерно на 10°С.

Однако даже в мае бывают возвраты холодных воздушных масс, которые сопровождаются обильным снегопадом и резким понижением температуры, иногда до -12°С. Уже в середине августа могут отмечаться пер-

7

Рис. 1.1 Лесорастительное районирование Свердловской области. Границы: 1 - лесорастительных областей, 2 - лесорастительных подзон, 3 - лесорастительных провинций, 4 - лесхозов. Штриховкой показан район исследований.

вые осенние заморозки до -5°С. В среднем, продолжительность безморозного периода составляет 113 дней (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Даты первого и последнего заморозков и продолжительность безморозного периода

Метеостанция Средние даты заморозков Продолжительность безморозного периода, дней

первого последнего

Екатеринбург 26.05 19.09 115

Невьянск 29.05 14.09 107

Н.Тагил 2.06 11.09 100

Следует отметить, что даты окончания и наступления заморозков и продолжительность безморозного периода зависят от формы рельефа. В местах с вогнутой формой рельефа и на лесных полянах наблюдаются значительные перепады температур. Здесь по сравнению с равнинной местностью раньше наступают осенние и позже заканчиваются весенние заморозки, что пагубно влияет на всходы и побеги древесных растений. Продолжительность вегетационного периода во многом определяет производительность леса. М.Е.Ткаченко (1955) определяет примерные границы вегетационного периода среднесуточной температурой воздуха +10°С и температурой почвы +5°С. Его продолжительность (по средней температуре +10°С) 117 дней, что вполне достаточно для местных древесных растений, которые успевают пройти годичный цикл развития и подготовиться к зиме.

Важным лесообразовательным фактором в условиях Среднего Урала является режим почвенного увлажнения. В северной тайге преобладают влажные и сырые лесорастительные условия с неустойчивым режимом увлажнения, при движении на юг к подзоне южной тайги возрастают площади устойчиво свежих лесорастительных условий. От подзоны северной тайги к южной увеличивается общая производительность древостоев. Влагу на территорию района исследований приносят атлантические воз-

душные массы. Наибольшее количество осадков выпадает в период с апреля по октябрь (табл. 1.3).

Но распределение осадков за вегетационный период крайне неравномерное. В отдельные летние месяцы осадки могут отсутствовать. Здесь сказывается барьерная роль Уральского хребта, который задерживает циклоны с запада, в силу чего повышена континентальность климата в районе исследований по сравнению с западным склоном гор. Количество выпадающих осадков 458 мм в год. На долю твердых осадков приходится около 22-29%. Они играют важную роль в жизни леса, т.к. определяют температурный режим почвы, условия перезимовки подроста. Наибольшей высоты снежный покров достигает в конце февраля - начале марта (40-53 см) и держится 165 дней. Снежный покров оказывает благоприятное воздействие на температуру почвы, которая отражается на росте растений. На глубине 20-40 см отрицательные температуры в почве держатся 4 месяца. Самая низкая температура на этих глубинах отмечается в феврале, а самая высокая - в июле. На глубине 1.6 м отрицательных температур не наблюдается.

1.2. Рельеф и почвы района исследований

Рельеф района исследований очень разнообразен (Берг, 1947; Борисевич, 1968; Колесников, 1969). Зауральская холмисто-предгорная провинция -это широкая холмистая равнина (Зауральский пенеплен), которая имеет перепады высот на границах от 380 до 180 м. Основные ее морфострукту-ры - это плато, увенчанные остатками древних поверхностей; выравнивания, расчлененные речными долинами, ложбинами, понижениями в виде котловин. Некоторые понижения заняты озерами, среди них есть довольно крупные, например: Аятское, Исетское, Шарташ.

Очертания возвышенностей мягкие, со сглаженными контурами вершин и склонов. Котловины и ложбины часто имеют временные или небольшие постоянные водотоки. Основные орографические элементы

10

Таблица 1.1

Средняя месячная и годовая температура воздуха в подзоне южной тайги, град.

Метеостанция Месяцы За год

I И III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Екатеринбург -15.6 -13.5 -7.5 2.1 9.8 15.1 17.3 14.9 9.0 1.2 -7.6 -13.6 1.0

Н.Тагил -16.7 -13.9 -8.8 1.3 9.5 15.1 16.1 13.6 7.9 0.2 -7.5 -14.6 0.2

В среднем -16.1 -13.7 -8.2 1.7 9.7 15.1 16.7 14.3 8.5 0.7 -7.6 -14.1 0.6

Таблица 1.3

Количество осадков (мм) в подзоне южной тайги по месяцам

Метеостанция Месяцы За год

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XI-III IV-X

Екатеринбург 16 13 16 20 48 64 77 67 42 32 31 23 99 350 449

Н.Тагил 18 17 17 17 46 76 81 73 45 26 28 22 102 364 466

В среднем 17 16 16 18 47 70 79 70 44 29 30 23 101 357 458

имеют долготное распространение, которое совпадает с общим меридиональным направлением Уральских гор.

Наряду с рельефом, одним из главных признаков, определяющих формирование ландшафта, является геологическое строение территории (Перельман, 1965). Район исследований в геологическом отношении слагают палеозойские породы: метаморфические, магматические, изверженные и осадочные. Почвообразующие породы - суглинистый элювий-делювий и тяжелосуглинистый элювий плотных горных пород и покровные глины (Колесников, 1969; Фирсова, 1977).

В связи со сложностью рельефа и геологического строения большим разнообразием отличаются и почвы района исследований (Берг, 1947; Погодина, Розов, 1968; Колесников, 1969). Распределение типов почв подчинено как высотной поясности, так и широтной зональности. Почвы на горных склонах с уклоном 5-7° в большинстве случаев характеризуются небольшой мощностью, высокой степенью скелетности, сравнительно легким механическим составом; они обладают малой устойчивостью к плоскостной эрозии, процессы оглеения не выражены или выражены умеренно. Почвы пологих склонов, межгорных депрессий и понижений характеризуются большей мощностью и умеренной скелетностью, легко задерне-вают, часто оглеены и заболочены (Колесников, 1969). Наиболее представлены дерново-подзолистые почвы, а также бурые горно-лесные неполно-развитые, типичные и оподзоленные. Меньшее распространение получили подзолисто-болотные и болотные почвы.

1.3. Характеристика объектов исследований

Лесная растительность в районе исследований представлена основными лесообразующими породами: сосной обыкновенной (Pinus sylvestris L.), елью европейской (Picea abies) и др.

12

Изучением лесного фонда района исследований занимались Д.В.Милованович (1928), П.Л.Горчаковский (1968), Б.П.Колесников (1969).

По лесохозяйственному районированию Б.П.Колесникова (1969), подзона южной тайги относится к лесохозяйственной зоне. В табл. 1.4 представлена характеристика лесов государственного значения.

Таблица 1.4

Распределение площади гослесфонда района исследований по основным категориям земель (первая строка - площадь, тыс. га; вторая - доля участия, %)

Общая площадь Лесная площадь Нелесная площадь

покрытая лесом несомк-нувшиеся культуры непокрытая лесом Итого

1542.50 1281.20 30.00 56.40 1367.60 174.90

100 84.5 1.6 2.4 88.5 11.5

Район исследований имеет высокие показатели облесенности. Площадь лесов составляет 1542.50 тыс.га, из которых на лесопокрытую приходится 84.5%.

При анализе видового состава покрытой лесом площади (табл. 1.5) видно, что преобладают хвойные леса (64.2%).

Таблица 1.5

Распределение покрытой лесом площади по древесным породам (первая строка - площадь, тыс.га; вторая - доля участия, %)

Покрытая лесом площадь Хвойные породы Лиственные породы

сосна ель прочие всего береза осина всего

1281.2 652.7 129.4 40.4 822.6 407.4 51.2 458.6

100 50.9 10.1 3.2 64.2 31.8 4.0 36.8

13

В районе исследований основной лесообразующей породой является сосна (50.9% от хвойных). Основную долю в лесопокрытой площади сосняков составляют молодняки (32.9%) и средневозрастные насаждения (27.1%), спелым и перестойным принадлежит 21.5%, а доля приспевающих всего 19%.

Существует явный дисбаланс в возрастной структуре. Соотношение лесопокрытой площади сосняков по возрастным группам (%) составляет: молодняки I класса возраста - 14.6; молодняки II класса возраста — 16.7; средневозрастные —. 33.5; приспевающие - 13.2; спелые и перестойные — 20.7. Средний возраст сосняков района исследований составляет 70 лет.

В районе исследований встречаются сосняки от I до V классов бонитета. Преобладающими являются насаждения II класса бонитета (50%), насаждения I-I6 классов бонитета составляют 9% лесопокрытой площади сосняков, III - 29%, IV и V-V6 по 6%. Средний класс бонитета равен 11,6.

В составе сосновых лесов преобладают среднеполнотные насаждения. Распределение сосняков по группам полнот (%) составляет: 0.3-0.4 — 4; 0.5-0.6 -31; 0.7-0.8 - 48; 0.9-1.0 - 16. Средняя полнота сосняков в районе исследований - 0.71.

Распределение сосняков по группам типов лесорастительных условий и основным типам леса (%) следующее:

• периодически сухие — 4.3;

• свежие - 82.9, в том числе

- брусничниковые - 15.2;

- ягодниковые-25.0;

- травяно-липняковые — 1.7;

- разнотравные - 41.0;

• влажные-5.6;

• сырые и мокрые — 7.2.

Самыми распространенными являются свежие типы леса, на их долю приходится - 82.9% покрытой площади. Из них брусничники занимают

14

15.2% и ягодниковые - 25.0%. Крайне малое распространение имеют сосняки периодически сухие, влажные и сырые, а также мокрые.

Объектами исследования согласно генетической классификации (Колесников и др., 1973) явились следующие типы сосновых лесов: в пределах Зауральской холмисто-предгорной провинции — брусничниковый, ягодниковый, разнотравный, ягодниково-липняковый и кустарничково-сфагновый; в пределах Зауральской равнинной провинции - брусничниковый, ягодниковый, кустарничково-сфагновый.

Сосняк брусничниковый занимает преимущественно вершины высоких горных холмов и пологих дюн, а также их склоны. Почвы суховатые: суглинки, супеси и пески. Бонитет III и IV. Древостой из сосны с примесью березы и лиственницы. Преобладающая полнота - 0,7-0,8. Возобновление сосны под пологом леса отличное и хорошее. Подлесок редкий из ракитника, шиповника, можжевельника, рябины. В травяном покрове господствует брусника, к ней примешивается вейник лесной, земляника и др.

Сосняк ягодниковый (бруснично-черничный) занимает пологие склоны или ровные приподнятые места со свежими суглинистыми и супесчаными почвами. Древостой с примесью березы, иногда лиственницы. Полнота 0,8-0,9. Бонитет П-Ш. Возобновление под пологом хорошее и отличное. В подлеске встречается роза иглистая, рябина, ракитник, можжевельник. Травяной покров из брусники и черники, к которым примешивается вейник лесной, костяника, герань лесная и др. В сосняке ягодниково-липняковом в подлеске примешивается кустарниковая липа.

Сосняк разнотравный встречается на ровных возвышенных местах или на пологих склонах. Почвы свежие, чуть влажноватые, супесчаные и суглинистые. Бонитет преимущественно П. Возобновление под пологом недостаточное, а на вырубках — со сменой пород. Подлесок групповой, состоит из шиповника, кустарниковой липы, рябины, жимолости. Травяной покров густой и разнообразный по составу: вейник лесной, герань лесная, костяника, чина весенняя, брусника, черника, горошек заборный и др.

15

Сосняк кустарничково-сфагновый занимает нижние части склонов. Почвы со слабо проточной и застойной влагой. Бонитет IV-V. Возобновление сосны хорошее. Подлесок редкий из ив. В травяном покрове - багульник, пушица, морошка, клюква и др. В моховом покрове господствует сфагнум.

Выводы:

Климатические и почвенные условия района исследований удовлетворяют требованиям основных лесообразующих пород данного ареала. В целом для горной полосы Среднего Урала характерны сложные природные условия, обусловленные рельефом, пестротой подстилающих горных пород, а также неоднородностью климата, почв и растительности.

Продолжительность вегетационного периода со средней температурой воздуха +10°С вполне достаточна для произрастания местных древесных растений. Количество выпадающих осадков и высота снежного покрова также благотворно влияют на рост древостоев.

Рельеф и почвы района исследований отличаются большим разнообразием, что дает возможность произрастанию на данной территории большему количеству видов растительности.

Природные условия Среднего Урала обуславливают господство здесь хвойных материнских насаждений. Наибольшую площадь занимает сосна, представленная всеми возрастными группами и классами бонитета. Поэтому объектами исследований выбраны наиболее распространенные типы сосновых лесов.

16

2. Состояние проблемы и обоснование задач исследования

2.1. Основные этапы и направления изучения фитомассы древостоев

ф, Фитомассу в настоящее время рассматривают как совокупность тел

живых растений в сыром состоянии, характеризующуюся определенным весом, объемом, поверхностью, химизмом и калорийностью (Программа и методика ..., 1974). Биогеоценотическая роль, участие в процессах материально-энергетического обмена, наконец, физическая масса, экономическое значение, глубина переработки отдельных частей древесных растений далеко не равноценны. Поэтому практически во всех исследованиях общая фитомасса дифференцируется на отдельные фракции: древесина ствола и ветвей, кора ствола и ветвей, хвоя (листва), генеративные органы и отмершие ветви (сучья).

Но до недавнего времени лесную науку и производство интересова-% ли лишь ствол и частично ветви, которые таксировались в объемных еди-

ницах. Первые шаги в изучении общей биомассы деревьев и древостоев были сделаны в конце XIX века. Одним из первых на необходимость учета всей органической массы при лесоводственно-таксационных исследованиях указал Гартинг (Harting, 1886). На основе изучения веса ветвей и хвои в еловых древостоях он выявил различия в приросте древесины в зависимости от структуры крон.

Для начального этапа составления нормативов по оценке нестволовых частей деревьев характерно выражение объемов коры и сучьев от общего объема стволов (Flury, 1907; Третьяков и др., 1952; и др.). Разработка такого рода нормативов диктовалась необходимостью увеличения объемов пользования лесом за счет кроновой массы. Таким образом, нормативы составлялись с сугубо ресурсоведческой ориентацией.

Оценка нестволовых частей дерева в подавляющем большинстве случаев проводилась и проводится весовым методом, так как они по своей форме далеки от правильных стереометрических тел. Тем не менее, по-
Список литературы
Цена, в рублях:

(при оплате в другой валюте, пересчет по курсу центрального банка на день оплаты)		 1425
Скачать бесплатно 24329.doc 





Найти готовую работу


ЗАКАЗАТЬ

Обратная связь:


Связаться

Доставка любой диссертации из России и Украины

Вход для партнеров

Регистрация

Восстановить доступ

Материал для курсовых и дипломных работ


Ссылки:

Выполнение и продажа диссертаций, бесплатный каталог статей и авторефератов

Счетчики:

Besucherzahler
счетчик посещений

© 2006-2022. Все права защищены.
Выполнение уникальных качественных работ - от эссе и реферата до диссертации. Заказ готовых, сдававшихся ранее работ.