Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Сельскохозяйственные науки
Лесоведение и лесоводство

Диссертационная работа:

Ненашев Николай Сергеевич. Структура и годичный прирост фитомассы в культурах сосны : 06.03.02, 06.03.03 Ненашев, Николай Сергеевич Структура и годичный прирост фитомассы в культурах сосны (На примере омской лесостепи и тургайской степи) : Дис. ... канд. с.-х. наук : 06.03.02, 06.03.03 Екатеринбург, 2005 267 с. РГБ ОД, 61:06-6/250

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение. Общая характеристика работы 3

Глава 1. Состояние проблемы 13 .

1.1 Методы и результаты учета фитомассы деревьев и насаждений 14

1.2. Методы и результаты учета первичной продукции насаждений 35

1.3 Регрессионное моделирование структуры и динамики биопродук тивности лесных насаждений 47

Глава 2. Общая характеристика районов и объектов исследования 64

2.1. Природные условия Саргатского лесхоза Омской области 64

2.2. Природные условия Семиозерного лесхоза в бору Аман-Карагай 73

2.3. Объекты исследований и объем работ 81

Глава 3. Методика исследований 97

Глава 4. Фитомасса и первичная продукция деревьев в культурах сосны лесостепной и степной зон и нормативы их оценки 108

4.1. Регрессионные модели и таблицы для оценки фитомассы деревьев 109

4.2. Регрессионные модели и таблицы для оценки годичного прироста фитомассы деревьев .г; 119

4.3. Плотность и содержание сухого вещества в фракциях фитомассы деревьев 128

Глава 5. Фитомасса и первичная продукция древостоев в культурах сосны лесостепной и степной зон и нормативы их оценки 136

5.1. Таблицы возрастной динамики'фитомассы и первичной продукции в культурах сосны 136

5.2. Сравнение двух способов моделирования и экстраполяции на лесо- покрытую площадь первичной продукции культур сосны 149

Заключение 156

Литература 159

Приложения 183 

Введение к работе:

. Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Ухудшение экологической обстановки на планете создает опасность существенного повышения содержания углерода в атмосфере. Атмосферный углерод находится в непрерывном круговороте: в результате фотосинтеза он усваивается растительностью, а в результате сжигания и разложения органики — освобождается и выбрасывается в атмосферу (рис. 1.1). Атмосферный углерод совершает круговорот посредством наземной биоты через каждые 7 лет, и на планетарные леса приходится около 90 % атмосферно-наземного круговорота. Поток углерода через наземную биоту вследствие фотосинтеза растений, дыхания и разложения составляет ежегодно около 100 Гт (ги-га-тонн, или млрд. т). Океан имеет больший резерв углерода, но годичный нет-то-поток в атмосферу через его биоту примерно равен наземному (Solomon et al., 1985).

Леса играют особо важную роль в глобальном углеродном цикле, поскольку представляют экосистемы с-наибольшими запасами фитомассы. Согласно одной из оценок (Olson et al., 1983), живой растительный покров содержит около 600 млрд т углерода, в том числе: 440—550 — лесная растительность, 20—50 — травянистая растительность, 17—30 — сельскохозяйственные культуры, 5—15 — болота, 10—40 - -тундра и аридные территории, 1—45 — океан. Согласно более поздней оценке (Dixon et al., 1994), запасы углерода в мировых лесных экосистемах составляют 1100 млрд т, распределенные по зонам бореальных, умеренных и тропических лесов в соотношении 49, 14 и 37 %.

Оценки эмиссии атмосферного углерода, связанной с технической деятельностью человека и с интенсивным сжиганием ископаемого топлива и сведением лесов, составляют от 3 (Tans et al., 1990) до 7 Гт/год (Krauchi, 1993). Особенно интенсивно процесс идет в последние десятилетия. Начиная с 1958 г., наблюдалось соответствие между нарастанием эмиссии и количеством сжигаемого ископаемого топлива. Но в начале 80-х годов взаимосвязь названных двух тенденций внезапно нарушилась и первая из них стала все более преобладать над второй. Причины такого расхождения кроются в интенсивном сведении лесов, особенно тропических, и в нарастающих масштабах сжигания органики, или фитомассы растительного покрова, в том числе вследствие лесных пожаров.;:

Сжигание фитомассы дает 40 % мировой эмиссии С02 (Levine, 1991), или 50 % эмиссий от сжигания всех ее видов (Andrasko et al., 1991). На планетарном уровне общее количество ежегодно сжигаемой фитомассы составляет около 8,7 Гт сухого вещества (что дает в результате около 3,5 Гт С02), в том числе 3,7 Гт — от выжигания растительности саванны в целях повышения продуктивности ее кормовых угодий, 2,0 Гт — от сжигания отходов сельхозкультур, 1,4 Гт — от сжигания топливных дров и 1,6 Гт ь - в результате лесных пожаров (Levine, 1991). Другие оценки глобальной эмиссии С02 от сжигания фитомассы колеблются от 3,0 до 6,2 Гт/год (Crutzen, Andreae, 1990), в том числе от лесных пожаров — от 0,4 до 2,6 Гт/год (Tans et al:, 1990). К. Вонг (Wong, 1978) дает значение эмиссии углерода от сжигания фитомассы 5,7 Гт/год, в том числе от лесных пожаров в бореальной и умеренной зоне 0,47 Гт/год. Г. Фанесток (Fahnestock, 1979) показал, что данные К. Вонга по эмиссии углерода вследствие лесных пожаров завышены примерно в 4 раза, поскольку были получены в предположении полного сгорания, лесной фитомассы. Г. Фанесток показал, что при верховых пожарах сгорает только хвоя, листва и ветви тоньше 6 мм, т. е. фракции, составляющие лишь 8 % живой надземной фитомассы.

Бореальные леса России играют существенную роль в углеродном цикле планеты и составляют свыше 25 % мировых лесных ресурсов. Прямая и косвенная эмиссия С02 в результате лесных пожаров в России достигает 0,33 Гт/год (Dixon, Krankina, 1993) и лишь немного уступает количеству С02, связываемому лесной растительностью—0,41 Гт/год (Sedjo, 1992).

Накопление углеродсодержащих газов С02, СО, СКЦ, хлорофлюороугле-родов и др., из которых абсолютно преобладает первый, приводит к так называемому парниковому эффекту как следствию минимизации фитомассы растительного покрова планеты при одновременной максимизации содержания С02 и других парниковых газов в атмосфере (Межжерин, 1994). Согласно прогнозам (Gammon et al., 1985), в ближайшие 200—300 лет содержание антропогенного С02 в атмосфере может подняться в 10 раз и за сравнительно короткое время достичь уровня, который уже был на Земле 100 млн лет назад (рис. 1.2). Исходя из этой тенденции в следующем столетии может наступить глобальное потепление климата с непредсказуемыми ьи необратимыми катастрофическими последствиями.

Но есть и противоположная точка зрения, согласно которой сегодня наи-. более реальна перспектива антропогенной потери устойчивости биосферы, которая по своей опасности для человечества превалирует над последствиями глобального потепления, антропогенный характер которого пока не доказан (Сун и др., 2001; Тарко, 2001; Яншин, 2001; Котляков, 2001; Иноземцев, 2002; Кондратьев, 2002).

Сторонниками подобной точки зрения являются геофизики и метеорологи, специалисты по теории и истории климата Земли. Показателен в этом отношении результат исследований, проведенных на Урале (Институт геофизики УрО РАН) с использованием уникальной методики геотермической реконструкции палеоклимата (рис. 1.3). Из приведенной диаграммы следует, что температура поверхности Земли в средневековье (1100-1200 гг.) была примерно на 0,4 °С выше температуры в XX веке (1900-1980 гг.), и «теперешнее потепление -пока еще естественный процесс» (Демежко, 2003а. С.5). Отличие ныненшей ситуации в том, что при относительно небольшой доле антропогенного фактора (20 %), во-первых, он никогда ранее такого уровня не достигал, и во-вторых, его действие нарастает экспоненциально. Если естественные факторы не имели следствием долговременное потепление катастрофического уровня по причине уравновешивания отрицательных и положительных обратных связей, то этот ныне 20-процентный и неуклонно нарастающий вклад может оказаться пусковым механизмом для доминирования положительной обратной связи, когда климатические изменения станут необратимыми (Perry etal., 1991).

Уже есть первые признаки І подобной тенденции, обнаруженные британскими учеными при мониторинге торфяных болот Земли, запасы углерода в которых эквивалентны суммарным выбросам антропогенного углерода нынешнего уровня за 70. лет. По неизвестным пока причинам повышение уровня СОг в атмосфере вызывает спонтанную утечку газа из болот.;: Аналогичная ситуация складывается в тундрах, которые на северо-востоке Евразии и Аляски уже превратились из поглотителя в источник углерода, т.е. "работают" на дальнейшее потепление климата. "Похоже, мы нарушили стабильность углеродного цикла на нашей планете", пишет Ф. Уоррен (цит. по: Немченко, 2005). . В качестве одного из вариантов решения проблемы компенсации антропогенных выбросов С02 предлагаются приемы повышения продуктивности фито-массы лесов (Dyson, 1977) и интенсификации лесного хозяйства (Winjum et a 1., , 1993). Последние расчеты (Brown, 1996) показывают, что путем интенсивных лесоводственных мероприятий в течение предстоящих 50 лет можно скомпенсировать 11—15 % антропогенных выбросов СО2 в атмосферу за тот же период. При этом предполагается по существу тройной эффект: депонирование излишков углерода, повышение ресурсного потенциала и улучшение природной среды (Яблоков, 1995).

В этой связи мировое научное сообщество проявляет повышенный интерес к изучению биологической продуктивности и углерододепонирующей способности лесов, необходимым для оценки их роли в глобальных экологических циклах. Реализации этой задачи на примере культур сосны двух природных зон посвящена настоящая работа.

Исследования автора проводились в 2003-2005 гг. в рамках проектов «Оценка запасов углерода и углеродно-кислородного бюджета в лесных экосистемах Уральского региона» и «Картирование углерододепонирзлющей емкости лесных экосистем Уральского региона», гранты РФФИ №№ 01-04-96424 и 04-05-96083 (руководитель проектов - профессор Усольцев В. А.).

Цель и задачи исследования.Щель диссертационной работы - изучение; структуры фитомассы и ее годичного прироста в искусственных фитоценозах сосны обыкновенной, произрастающих в двух территориально удаленных регионах и соответственно в двух природных зонах - лесостепи Омской области и сухой степи Тургайского прогиба в Северном Казахстане (Кустанайская область).

В связи с поставленной целью конкретными задачами исследования были:

• изучить особенности структуры фитомассы и ее годичного прироста в сосняках искусственного происхождения в условиях лесостепи и сухой степи;

• установить закономерности изменения содержания сухого вещества и плотности различных фракций фитомассы;

• составить нормативы оценки фитомассы и ее годичного прироста на уровнях отдельного дерева и древостоя;

• разработать метод моделирования экспериментальных данных годичного прироста фитомассы сосны и сравнить его с существующими методами.

Перечисленные положения выносятся на защиту.

Научная новизна. Впервые выполнена сравнительная оценка сосняков искусственного происхождения по их фитомассе и годичному приросту в в двух природных зонах - лесостепи Омской области и сухой степи Тургайского прогиба. Выполнен сравнительный анализ основных квалиметрических показателей (содержания сухого вещества и базисной плотности) фракций фитомассы. Впервые составлены нормативные материалы (таксационные таблицы) по оценке фитомассы и ее годичного прироста на уровнях отдельного дерева и древостоя.

Практическая значимость работы состоит в разработке нормативных материалов, необходимых при расчетах углеродного бюджета лесных экосистем.. в условиях лесостепи и сухой степи, при реализации систем лесохозяйственных мероприятий, направленных на повышение продуктивности и комплексного освоения сосновых насаждений названных регионов. Результаты работы могут быть полезны при разработке лесного кадастра, осуществлении лесного мониторинга и экологических программ разного уровня.

Разработанные нормативы используются Омской лесоустроительной экспедицией (имеется справка о внедрении) при инвентаризации культур сосны в Западной Сибири.

Обоснованность выводов и предложений. Использование обширного экспериментального материала и современных методов статистического анализа, системный подход при содержательном анализе фактических материалов и интерпретации полученных результатов, реализация поставленных задач на уровне многофакторных регрессионных моделей, использование современной . вычислительной техники и адекватных компьютерных программ определяют обоснованность приведенных в диссертации выводов и предложений.

Личное участие автора. Все виды работ по теме диссертации от сбора-экспериментального материала до анализа и обработки полученных результатов осуществлены автором или при его непосредственном участии.

Апробация работы. Основные результаты исследований изложены на Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса», Вологда, 2003; II Международной научно- практической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье», Белгород, 2004; 5-й Международной научно-технической конференции «Лес-2004», Брянск, 2004; 4-й Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы лесного комплекса», Брянск, 2004; Всероссий- ской научно-технической конференции студентов и аспирантов, Екатеринбург, ;. 2004; Международной научно-технической конференции "Социально-, экономические и экологические проблемы лесного комплекса", Екатеринбург, 2004; Международной научно-практической конференции «Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты», Томск, . 2005; 6-й Международной научно-технической конференции «Лес-2005», Брянск, 2005.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 16 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 120 страни- ; цах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и 13 при-... ложений. Список использованной литературы включает 239 наименований, в том числе 112 иностранных. Текст иллюстрирован 19 таблицами и 38 рисунками.

Подобные работы
Белоусов Евгений Владимирович
Структура и география первичной продукции культур сосны обыкновенной : На примере Северной Евразии
Старостин Владимир Александрович
Влияние обрезки ветвей на рост культур сосны
Соловьев Евгений Александрович
Влияние прореживаний различной интенсивности на рост и развитие культур сосны на выгоревшем болоте
Тюкавина Ольга Николаевна
Изменение ассимиляционного аппарата, водного режима и структуры годичного кольца сосны под влиянием осушения
Терентьев Виталий Викторович
Структура и география годичного прироста фитомассы естественных сосняков
Ненашев Николай Сергеевич
Структура и годичный прирост фитомассы в культурах сосны : На примере омской лесостепи и тургайской степи
Белоусов Евгений Владимирович
Структура и география первичной продукции культур сосны обыкновенной
Клевцов Денис Николаевич
Зональные закономерности изменения фитомассы культур сосны
Коновалов Денис Юрьевич
Качество древесины культур сосны в северной и южной подзонах тайги
Сунгурова Наталья Рудольфовна
Сравнительный анализ состояния и роста культур сосны и ели (На примере северной подзоны тайги Архангельской области)

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net