Функциональная устойчивость лесов. Лабораторный практикум

годных условий, рельефа, мехсостава почвы, характера самой влаги. Древесные породы заметно реагируют на почвенное плодородие. Г. Ф. Морозов различает понятия «потребность» в зольных веществах (процент зольности листьев и количество золы в годичном приросте насаждения на единицу площади) и «требовательность» к ним (способность извлекать нужное количество вещества в нужных количествах).

По требовательности к химическому плодородию почвы породы различаются: малотребовательные (олиготрофы), среднетребовательные (мезотрофные), с повышенной требовательностью (мегатрофные). В зависимости от разной степени требовательности к отдельным химическим элементам древесные породы подразделяются на кальциефилы (лиственница, бук, сосна крымская и др.) и кальциефобы (каштан и др.) с повышенным и пониженным содержанием кальция в почве соответственно. Велика роль азота; микроэлементы (медь, молибден, цинк, марганец, медь и др.) являются стимуляторами роста

иразвития пород. Гумус, образующийся в процессе разложения лесной подстилки, подразделяется на мягкий (муль), средний (модер)

игрубый, или кислый (мор).

Исходя из основного лесоводственного принципа о поддержании биологической устойчивости лесных насаждений как фундамента устойчивого выполнения лесами общественно полезных функций, студент определяет, к каким лесам относится часть лесничества, категорию земель, анализирует, какую долю составляют нелесные земли, вычисляет соотношение хвойных и лиственных пород лесничества (в процентах от покрытой лесом площади), находит средний класс бонитета, делает выводы в соответствии с поставленными целями.

Порядок выполнения работы

1.Изучить материалы части лесничества. Дополнить природноэкономическое описание лесничества сведениями об истории хозяйственного освоения территории района из энциклопедий, справочников и интернет-источников.

2.Определить соотношение категорий земель части лесниче-

ства.

3.Распределить преобладающие лесообразующие породы по породам, группам возраста, группам полноты и классам бонитета.

4.Вычислить процентное соотношение хвойных и лиственных

пород.

11

5. Изготовить табл. 1 формата А3 (А4) для всех лесообразующих пород. При заполнении граф табл. 1 на пересечении нужной ячейки для каждого выдела вносится номер квартала, номер выдела, площадь выдела. Информация по каждому выделу обводится цветной линией, характеризующей бонитет насаждения. Например: I – красный или розовый, II – зеленый, III – синий, IV – оранжевый, V – желтый.

6.Просуммировать площади выделов в каждой клетке при пересечении графы «Группы полноты» со столбцом «Группы возраста».

7.По номерам кварталов и выделов в табл. 1 найти площадь, бонитет и другие показатели выдела (обратившись к таксационным описаниям) для определения наиболее представленных и типичных насаждений преобладающих пород, возрастов и полнот.

6.Написать выводы по лабораторной работе, содержащие теоретические сведения о лесном участке части лесничества, преобладающих лесообразующих породах.

Таблица 1

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

Порода: сосна

12

13

*кв/выд (S) – номер квартала / номер выдела (площадь выдела).

Требования к отчету студента по лабораторной работе

В отчете студент представляет заполненную по материалам лесоустройства табл. 1 и отвечает на контрольные вопросы и задания, приведенные ниже.

Контрольные вопросы и задания

1.Охарактеризуйте лес как элемент географического ландшафта. Опишите расчет продуктивности общественно полезных функций леса.

2.Какой раздел лесоводства Г. Ф. Морозов называл учением

опринципах лесоводства?

3.Какие лесообразующие породы преобладают в лесничестве?

4.Какие типичные насаждения характерны для части вашего лесничества?

5.Изложите содержание раздела лесоводства «Функциональная устойчивость лесов».

6.Какие возможности дают таксационные описания для понимания состояния лесов, их продуктивности и развития во времени?

7.Можно ли рассматривать участки разных категорий части лесничества в качестве объектов трансформации, переформирования, мелиорации, рекультивации как покрытых, так и не покрытых лесом территорий?

14

Лабораторная работа 2

Определение преобладающих типичных категорий участков

(2 часа)

Цель работы: выбрать из всего разнообразия насаждений части лесничества несколько категорий участков (не более 10) для дальнейшего анализа состояния насаждений и разработки мер по поддержанию функциональной их устойчивости.

Задачи:

1)выбрать категории участков наиболее типичных насаждений части лесничества;

2)разработать меры по поддержанию функциональной устойчивости лесов.

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

Краткие теоретические сведения

При составлении табл. 2 (размером в одну страницу формата А4) из всего разнообразия насаждений части лесничества каждый студент выбирает несколько (не более десяти категорий участков), наиболее представленных по площади, а также наиболее ценных и перспективных, но с меньшей площадью территории части лесничества.

Таблица 2

Выделение категорий площадей части лесничества (итоги табл. 1 по породам)

По породам

*∑S – сумма площадей.

15

Избранные категории участков получают название по преобладающей породе, группе возраста и группе полноты, по преобладающему классу бонитета. Например: сосняк спелый и перестойный среднеполнотный, III класс бонитета.

Ниже таблицы приводятся суммы площадей части лесничества лесных и нелесных земель (сенокосов, пастбищ, сельскохозяйственных угодий, вырубок, гарей, прогалин).

Порядок выполнения работы

1.Итоговые данные табл. 1 занести в табл. 2. Обработать информацию табл. 1 и 2 и определить наиболее представленные и типичные категории насаждений преобладающих пород, возрастов, полнот и бонитетов.

2.Привести данные площадей части лесничества лесных и нелесных земель.

3.Дать названия категориям типичных насаждений.

4.Сделать выводы по лабораторной работе.

Например: Объектом анализа является лесной фонд … лесничества (квартал №).

Распределение категорий участков (молодняки, средневозрастные, приспевающие, спелые и перестойные) приведено в табл. 1, 2. Анализируемые участки относятся по целевому назначению к эксплуатационным (защитным, резервным). Площадь составляет … га (… %). Из них лесных земель … га от всех площадей. Нелесные земли составляют … га (… %). Наиболее распространенные типы леса – РТ, ЗМ, РТЗМ, ЧЕР, КИС, БГСФ и т. д. (желательно с расшифровкой полного названия типа леса).

Контрольные вопросы и задания

1.Дайте определение понятию «категория типичных насаждений».

2.Определите насаждения, преобладающие в части лесничества (светлохвойные, темнохвойные, лиственные).

3.Проанализируйте, почему преобладает та или иная категория.

4.Какие группы полноты характерны для светлохвойных насаждений вашего лесничества?

5.Какие группы полноты характерны для темнохвойных насаждений вашего лесничества?

6.Какие группы полноты характерны для лиственных насаждений вашего лесничества?

16

Лабораторная работа 3

Характеристики избранных типичных категорий видов, типичных выделов

(4 часа)

Цель работы: дать характеристику избранным категориям участков.

Задачи:

1)для избранных типичных категорий участков вычислить средний годичный прирост фитомассы стволовой древесины типичных участков;

2)рассчитать число легких ионов типичных участков;

3)произвести коррекцию расчетов согласно классу бонитета.

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

Краткие теоретические сведения

Характеристика категорий участков включает: процент площади каждой категории от общей площади части лесничества; преобладающий тип леса; преобладающие особенности естественного возобновления. Приводятся недостающие в названиях категорий участков таксационные сведения для типичного (в конкретной категории участков) крупного выдела.

Атмосфера – сложное газовое тело, проводник энергии, сосредоточение огромных материальных ресурсов для организмов и область формирования климата Земли. Лесное растительное сообщество находится в непрерывном взаимодействии с окружающей его атмосферой. Влияние воздуха как экологического фактора проявляется по двум направлениям: воздух обусловливает протекание важных физиологических и биохимических процессов (связано с его составом)

идействует как физический фактор (связано с его движением). Состав воздуха: азот – 78 %, кислород – 21 %, аргон – 1 %

и0,03 % – углекислый газ; содержится также пыль, копоть, сажа, водяные пары и промышленные газы. Очень большое значение для жизни леса как один из основных компонентов в синтезе органического вещества хлорофиллом клеток растений имеет углекислый газ (СО2). Распределение СО2 внутри леса связано с его морфологией,

17

особенно с составом, ярусностью, сомкнутостью, густотой, характером размещения деревьев по площади участка.

Максимальная его концентрация – на припочвенном слое, минимальная – в пологе крон деревьев. Поглощение СО2 и выделение О2 в атмосферу пропорциональны приросту всей фитомассы насаждения. Присутствующие в атмосфере промышленные газы и вредные примеси негативно влияют на процесс роста и развития насаждений. Вредное воздействие загазованности зависит от состава и концентрации газов, времени года, погодных условий, почвы, биологического вида древесной породы, лесоводственно-таксационных характеристик древостоя (состава, полноты, густоты и др.), от расстояния до источника загрязнения, направления господствующих ветров, рельефа местности и др.

Существует пять классов газоустойчивости древесных и кустарниковых пород – от «очень сильно» (пихта, ель и др.) до «очень слабо подверженных отравлению» (ильм, ольха черная и др.).

Газоустойчивость растений бывает биологической, морфологоанатомической и физиологической, что определяется их способностью на определенном уровне противостоять этому негативному фактору. Движение воздуха в виде ветра оказывает физиологическое и физическое влияние на лес. Оно может быть как положительным, так и отрицательным. Ветровальность пород зависит от возраста деревьев, их состояния, почвенных условий, в которых формируется корневая система деревьев, состава древостоя и др.

Расчет среднегодичного прироста фитомассы ведется с учетом состава, запаса (м3/га) и возраста древостоя через плотность стволовой древесины.

Справочные данные. Плотность (условная) для сосны, кедра, ели, пихты, осины – 0,4 т/м3; березы – 0,5 т/м3; лиственницы – 0,6 т/м3.

Количество фитонцидов, выделяемых за лето: кедра, пихты, сосны – 10 кг/га; ели, лиственницы – 5 кг/га; березы, осины – 3 кг/га.

Согласно В. В. Протопопову, листовой индекс:

–для темнохвойных – 13;

–сосновых – 7;

–лиственничных – 6;

–березовых и осиновых насаждений – 5.

При производстве в процессе фотосинтеза 1 т фитомассы поглощается углекислого газа (СО2) – 1,8 т/га, выделяется кислорода (О2) – 1,4 т/га.

18

Запас древостоя (м3/га) умножаем на плотность древесины и получаем растительную массу, или фитомассу, стволовой древесины в абсолютно сухом состоянии на 1 га. Например: фитомасса ствола равна запасу на 1 га, умноженному на плотность древесины.

Поскольку фитомасса стволовой древесины составляет примерно 30 % от всей фитомассы, произведенной древостоем за всю его жизнь, фитомасса общая определяется как произведение фитомассы стволовой древесины, полученной выше, на 3,3 т/га.

Средний годичный прирост фитомассы (тонн в год) находим делением фитомассы общей на возраст древостоя.

Например:

Квартал № 784 выдел № 10 Описание насаждения: состав – 8Л2К; бонитет – 4; полнота –

0,3; возраст – 170 лет; запас – 80 м3/га; тип леса – РТ (разнотравный). Характеристика подроста: 9Б1Л(5), 1,0 м, 2,0 тыс. шт/га, благо-

надежный.

В среднем из атмосферы при формировании 1 т фитомассы на 1 га поглощается 1,8 т углекислого газа, а выделяется 1,4 т О2 .

Ежегодный прирост фитомассы данного насаждения рассчитывается по формуле

Данные расчеты помогают понять, насколько важна роль лесов в противостоянии глобальному потеплению климата.

Глобальное потепление – процесс постепенного роста средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана вследствие всевозможных причин (увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере Земли, изменение солнечной или вулканической активности и т. д.). Очень часто в качестве синонима глобального потепления употребляют словосочетание «парниковый эффект», но между этими понятиями есть небольшая разница.

Парниковый эффект – это увеличение средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана вследствие роста в атмосфере Земли концентраций парниковых газов (углекислый газ, метан, водяной пар и т. д.). Эти газы выполняют роль пленки или стекла теплицы (парника), они свободно пропускают

Белов С. В. Лесоводство : учеб. пособие. М. : Лесн. пром-сть, 1983.

19

солнечные лучи к поверхности Земли и задерживают тепло, покидающее атмосферу планеты. Более детально этот процесс мы рассмотрим далее.

Впервые о глобальном потеплении и парниковом эффекте заговорили в 60-е гг. XX в., а на уровне ООН проблему глобального изменения климата впервые озвучили в 1980 г. С тех пор над этой проблемой ломают головы многие ученые, нередко, взаимно опровергая теории и предположения друг друга.

Легкие ионы имеют весьма непродолжительное существование. Нахождение легких ионов в неблагоприятных условиях в среднем обычно измеряется несколькими десятками секунд, а по данным С. В. Белова, около 20 минут. Повышенное содержание легких ионов стимулирует ростовые процессы и увеличивают всхожесть, а также энергию прорастания всходов древесных пород.

Роль ионизированного кислорода воздуха в дыхании и поддержании иммунной системы людей так велика, что предлагается оценить способность насаждений избранных категорий участков по ионизации кислорода воздуха, пользуясь придержками, приведенными в табл. 3, корректируя их в соответствии с породой, бонитетом, полнотой и возрастом насаждений:

где Ион – придержки продуктивности по ионизации воздуха; Прб – снижение продуктивности в связи с классом бонитета; Ротн – относительная полнота.

Дополнительно делаем поправки на возраст древостоя. Результаты расчета количества легких ионов над типичными на-

саждениями записывают в графу 10 табл. 4.

По данным профессора А. А. Минха, степень ионизации воздуха в различных условиях выражается значениями, приведенными в табл. 3.

Для расчета ионизирующей способности лесных насаждений принимаем в качестве максимальной придержки у высокобонитетных, высокополнотных, спелых лиственных древостоев число легких ионов в 1 см3 воздуха, равное 2 000 шт., а у хвойных – 2 500 шт.

Корректирование приведенных придержек для высокобонитетных, высокополнотных, от средневозрастных до спелых древостоев проведем на примере сосняка состава 9С1Б (120) третьего класса бонитета, средней полноты 0,7, с запасом 250 м3/га.

20