Функциональная устойчивость лесов. Лабораторный практикум

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Л. В. Буряк, Л. В. Зленко, О. П. Каленская

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ЛЕСОВ

Лабораторный практикум для студентов бакалавриата по направлению подготовки 35.03.01 «Лесное дело», направленности «Лесовосстановление, лесоводство

и лесоустройство», «Лесное хозяйство», «Лесовосстановление и лесопользование», всех форм обучения

Красноярск 2019

1

УДК 630*182(076) ББК 43я73

Б97

Рецензенты:

доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории таксации и лесопользования Г. С. ВАРАКСИН (Институт леса имени В. Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН); кандидат биологических наук, доцент О. П. КОВЫЛИНА (Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева)

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета

Буряк, Л. В.

Б97 Функциональная устойчивость лесов : лаб. практикум / Л. В. Буряк, Л. В. Зленко, О. П. Каленская ; СибГУ им. М. Ф. Решетнева. – Красноярск, 2019. – 88 с.

Представлены цели, задачи и теоретические сведения по дисциплине, порядок выполнения лабораторных работ. Приведены справочные данные, необходимые для проведения расчетов, контрольные вопросы и задания.

Предназначен для студентов бакалавриата по направлению подготовки 35.03.01 «Лесное дело», направленности «Лесовосстановление, лесоводство и лесоустройство», «Лесное хозяйство», «Лесовосстановление и лесопользование», всех форм обучения, также может представлять интерес для преподавателей, аспирантов, магистрантов и научных сотрудников при выполнении научно-исследовательских работ.

УДК 630*182(076) ББК 43я73

© СибГУ им. М. Ф. Решетнева, 2019 © Буряк Л. В., Зленко Л. В.,

Каленская О. П., 2019

2

3

4

ВВЕДЕНИЕ

Знание функциональной устойчивости лесов необходимо для бакалавров в сфере высшего профессионального стандарта «Лесное дело».

Дисциплина «Функциональная устойчивость лесов» предусматривает изучение путей и методов рационального природопользования с сочетанием принципов устойчивого управления лесами с обеспечением неистощительного лесопользования. В профессиональной деятельности специалисты лесного хозяйства используют знания устойчивости лесов не только при работе с естественными насаждениями, но и при искусственном лесоразведении, при создании лесомелиоративных и селекционных древостоев.

Данный лабораторный практикум представляет собой основной источник справочной информации при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Функциональная устойчивость лесов».

Цель лабораторного практикума – раскрыть базовые теоретические сведения, опирающиеся на ранее изученные дисциплины: «Лесоведение», «Лесоводство», «Экология».

Для выполнения лабораторных работ первого и второго разделов помимо знаний, полученных из лекционного курса, необходимы материалы лесоустройства для части лесничества, взятого студентом в качестве индивидуального задания; выполнение расчетной работы, на основании которой проводится анализ сведений о функциональной устойчивости лесов.

Дополнительно в помощь студенту предлагаются различные приложения: в прил. 1 приводится пример оформления титульного листа; в прил. 2 – задание для выполнения расчетной работы; в прил. 3 перечислены ключевые слова, которые используются в дисциплине «Функциональная устойчивость лесов»; прил. 4 «Глоссарий» (лат. glossarium – «собрание глосс») – словарь узкоспециализированных терминов в области устойчивости лесов с толкованием.

Завершающим этапом расчетной работы будет сформированный студентом комплекс мер по поддержанию и увеличению способности насаждений части лесничества устойчиво выполнять общественно полезные функции.

5

1. ВЫДЕЛЕНИЕ ТИПИЧНЫХ КАТЕГОРИЙ ВИДОВ ЛЕСНЫХ УЧАСТКОВ

Леса России отличаются большим разнообразием в связи со значительными различиями природных условий территории, на которой они размещены (от арктической тундры до субтропиков). Большое влияние на лесные насаждения, их состав оказывает климат, определяющий не только количественную, но и качественную их продуктивность. Влияние климата проявляется через современное действие на условия роста и развития древостоев и через воздействия на природную среду в прошлом.

Разные климатические условия (распределение тепла, влаги и др.) как по сезонам года, так и по годам оказывают различное влияние на лесные экосистемы. Велико и разнообразно влияние на лес солнечной радиации, света, тепла, влаги и других природных факторов. Нередко эти факторы оказывают отрицательное влияние на лес. Очень часто лес страдает от повреждений, причиняемых снегом, изморозью, ожеледью и градом. При обильных снегопадах наблюдается образование снеголома и снеговала, наносящих большой вред лесным насаждениям, в первую очередь хвойным.

Немалый вред лесу наносят снежные бури, особенно в горных районах, а также изморозь и ожеледь, главным образом в южных районах. Сильно вредят лесу засуха и изменение уровня грунтовых вод, ощутимый вред наносят грозовые разряды (молния, повреждая деревья, оказывает отрицательное влияние на их рост и развитие, является причиной возникновения лесных пожаров).

Многостороннее влияние на лесные экосистемы оказывает ветер: изменяет влажность, воздействует на транспирацию, состав атмосферного воздуха, формирование стволов и кроны, опыление и распространение семян и др. На открытых участках (гарях, полянах, сплошных вырубках) ветер иссушает подстилку и верхние почвенные слои, ухудшая условия возобновления леса, способствует высыханию напочвенного покрова, повышает опасность возникновения лесных пожаров. Кроме того, ветер наносит повреждения лесу в результате охлестывания крон при раскачивании деревьев, сопровождаемом обрывом ветвей и даже отдельных сучьев. При ветровой эрозии обнажаются корневые системы деревьев, что значительно ослабляет жизнеспособность лесных насаждений. Серьезный ущерб лесу и его компонентам наносят снежные лавины и оползни.

6

Лесным экосистемам иногда наносят вред и дикие копытные животные, главным образом лоси и кабаны. Лоси поедают побеги

иобгрызают стволы ивы, осины, сосны, дуба, пихты и других древесных пород. В результате повреждения значительно уменьшаются средняя высота и диаметр деревьев, прирост в высоту и по диаметру, образуются уродливые стволы и безвершинные деревья, иногда деревья при этом погибают. Древесные породы гибнут от кольцевого обгрызания коры, многие страдают от грибных заболеваний. Лоси могут уничтожить подрост сосны и дуба в естественных молодняках

иэтим самым способствовать переводу ценных лесных насаждений в малопродуктивные мягколиственные.

Наибольшие повреждения древостоям лоси наносят там, где высока их плотность и недостаточна обеспеченность кормами. В большинстве лесхозов Волгоградской области численность лосей настолько высока, что они даже в этой степной зоне, где их появление ранее считалось редким и даже невозможным, ежегодно стали наносить немалый ущерб. Они уничтожают не только культуры сосны и дуба, но и часто полностью поедают молодую поросль на лесосеках. Нарастание численности лося в Псковской, Владимирской, Ивановской, Калининской, Московской, Ярославской и других областях европейской части, а также в Алтайском крае и на Южном Урале вызывает озабоченность работников лесного хозяйства и общественности.

Влесах широко распространены многочисленные виды насекомых, повреждающих, особенно в годы высокой численности, генеративные органы, хвою и листву, стволы, ветви и корни деревьев и кустарников. Периодически наблюдается массовое размножение соснового шелкопряда, пяденицы, рыжего пилильщика и др., постоянно вредят древостоям побеговьюны, долгоносики, подкорный клоп, корневая губка и опенок. От непарного и кольчатого шелкопряда, зимней пяденицы, дубовой зеленой листовертки и многих других вредителей страдают лиственные леса.

Леса бывают заражены грибными и другими заболеваниями. Грибные инфекции чаще всего распространяются в условиях захламленности и на площадях, пройденных пожарами. Страдают от грибных заболеваний перестойные хвойные и лиственные насаждения. Массовое размножение вредителей и распространение болезней леса все чаще обусловливаются возрастающим антропогенным влиянием.

Функциональная устойчивость лесов является частью лесоводства и изучает подходы к поддержанию устойчивого выполнения

7

лесами общественно полезных функций в необходимых, растущих объемах. В условиях растущих объемов и мощности антропогенных воздействий важно знание биологической устойчивости, жизнеспособности лесов. Следует уметь подбирать комплекс факторов, противостоящих снижению функциональной устойчивости конкретных лесов.

В изучении природы леса и способов его хозяйственного использования человеком необходим системный анализ. Леса представляют собой крупные природные образования, которые в единых комплексах, называемых биоэкологическими системами, или биогеоценозами, связывают разнообразные живые организмы с внешней средой. Лес – самый существенный компонент биосферы Земли. Выполняя многие полезные функции, он приобрел и социальное значение, поэтому без системного подхода к изучению взаимосвязей леса с другими компонентами среды обитания людей не обойтись.

Главный компонент насаждения – древостой (совокупность деревьев) может быть: по форме – простым (имеет один ярус) и сложным (имеет два и более яруса); по составу – чистым (представлен одной породой) и смешанным (в составе две и более пород); по возрасту – одновозрастным (деревья одного класса возраста) и разновозрастным (деревья разных поколений); по происхождению – семенным и вегетативным.

Свет – важнейший экологический фактор, играющий значительную роль в процессе жизнедеятельности леса и всех его компонентов. От условий светового режима зависят процессы роста и развития растений: различается состав ярусов, их продуктивность; строится смена одних растений другими; происходят процессы лесовозобновления.

Солнечная энергия поступает в виде прямой и рассеянной радиации и составляет основную часть теплового баланса. Большая часть растений растет и развивается при t > 0 оС. При этом каждая древесная порода требует различных тепловых условий для прорастания семян, цветения, созревания плодов, роста. Производительность леса зависит от продолжительности вегетационного периода, который определяется примерно началом сокодвижения у пород весной и пожелтением листьев осенью. Средняя продолжительность вегетационного периода – число суток со средними значениями температуры воздуха более 5 оС.

Влага – важнейший экологический фактор, определяющий процессы возобновления леса, формирование и продуктивность древо-

8

стоя, характер леса и само его существование. Влага оказывает на лес физиологическое (для прорастания семян, фотосинтеза, транспирации, извлечения и передвижения питательных веществ из почвы

идр.) и физическое воздействие. Существует три группы видов влаги, влияющей на рост и развитие леса: осадки, влага в воздухе (пары), влага в почве. Осадки подразделяются на вертикальные (дождь, снег, град) и горизонтальные (роса, иней, ожеледь).

Втаежной и лесостепной зоне среднегодовое количество осадков составляет в пределах 350–650 мм. Важное значение имеют осадки, выпадающие в вегетационный период, а также их интенсивность.

Воздействие зимних осадков может быть как положительным

ипроявляться в предохранении почвы от промерзания, защите многолетних видов травостоя и всходов древесных пород, их защите от вредных газов и др., так и отрицательным и проявляться в виде снеголома и снеговала и других явлениях.

Влажность воздуха, наряду с осадками и в зависимости от них, влияет на характер климата, определяющего характер лесной растительности. В лесном хозяйстве практическое значение имеет относительная влажность воздуха как один из важнейших показателей пожароопасности в лесу.

Осадки являются главным источником почвенной влаги – фактора, влияющего на естественное возобновление леса, на прорастание семян, на рост и развитие растительности.

Результаты лабораторных работ 1–7 послужат основой аналитического разделения выделов изучаемой части лесничества на категории участков, дифференцированных по породам, группам возраста, группам полноты и классам бонитета и, главное, по продуктивности ряда полезностей, имеющих сегодня жизненно важное значение.

Фундаментальные положения функциональной устойчивости лесов как части лесоводства в виде принципов поддержания способности лесных насаждений устойчиво нести общественно полезные функции в необходимых, все возрастающих объемах трансформируются в анализ состояния насаждений разных пород с выявлением антропогенных факторов, снижающих биологическую устойчивость лесных участков.

9

Лабораторная работа 1

Распределение площади насаждений части лесничества по преобладающим лесообразующим породам, группам возраста, группам полноты и классам бонитета

(4 часа)

Цель работы: распределить площадь насаждений части лесничества по преобладающим лесообразующим породам, группам возраста, группам полноты и классам бонитета на примерах из материалов лесоустройства части лесничества, взятого студентом в качестве индивидуального задания.

Задачи:

1)произвести распределение площадей части лесничества по преобладающим лесообразующим породам, классам возраста, группам полноты и классам бонитета;

2)по материалам лесоустройства освоить методику расчета.

Обеспечивающие средства: материалы лесоустройства, таксационные описания (100–120 выделов), выкопировка с планшета или плана лесонасаждений, общая часть по выбранному студентом лесничеству.

Краткие теоретические сведения

Во многом влияние на класс бонитета оказывают почвенные условия. Почва является важнейшим экологическим фактором, определяющим существование леса. Под почвой следует понимать поверхностный горизонт суши, образовавшийся из верхнего слоя земной коры под влиянием пяти факторов (по Докучаеву): климата, материнской горной породы, рельефа, растений и животных, возраста местности. Лесная почва – это слой земли на всю глубину пронизания корней деревьев на 5–10, 20–30 м (М. Е. Ткаченко). Отличительная черта лесной почвы – накопление ею органического вещества в виде опада (листья, ветви, хвоя и др.). Почва обеспечивает лес водой, элементами питания, влияет на рост и развитие растительных компонентов насаждений, их продуктивность. Почва и корневая система деревьев находятся в тесной взаимосвязи. Корневая система деревьев зависит от рельефа, мехсостава почвы, ее влажности, глубины залегания материнской горной породы, уровня грунтовых вод.

Почвенная влага – важнейшее условие существования растительности. Ее значение для растительности зависит от климата и по-

10