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:

Белоусов Евгений Владимирович. Структура и география первичной продукции культур сосны обыкновенной : На примере Северной Евразии : диссертация ... кандидата сельскохозяйственных наук : 06.03.03, 06.03.02.- Екатеринбург, 2006.- 202 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-6/409

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение. Общая характеристика работы 5

Глава 1. Состояние проблемы 13

1.1 Биологическая продуктивность лесных культур в сравнении с естественными насаждениями 13

1.2. Регрессионное моделирование структуры и динамики биологической продуктивности насаждений с применением рекурсивных уравнений и «фиктивных» переменных 20

1.3. Некоторые географические аспекты продуктивности насаждений 35

1.4. Методы и результаты оценки биологической продуктивности на лесопокрытых площадях Северной Евразии 42

Глава 2. Общая характеристика районов и объектов исследования 48

2.1. Природные условия Сухоложского лесхоза Свердловской области 48

2.2. Объекты исследований и объем работ на пробных площадях 55

2.3. Характеристика базы данных о фитомассе и первичной продукции культур сосны на лесопокрытых площадях Северной Евразии 56

Глава 3. Методика исследований 63

3.1. Выбор и обоснование метода исследований 63

3.2. Методика полевого опыта. Закладка пробных площадей 65

3.3. Отбор, рубка и обработка модельных деревьев 66

Глава 4. Структура первичной продукции культур сосны южнотаежной подзоны и нормативы ее оценки

4.1 Структура первичной продукции культур сосны на уровне дерева 75

4.2 Структура первичной продукции культур сосны на уровне древо- 86 стоя

4,3, Плотность и содержание сухого вещества в фракциях фитомассы деревьев 94

Глава 5. Географические закономерности распределения первичной продукции культур сосны на лесопокрытых площадях Северной Евразии 101

5.1. Модели регионального распределения первичной продукции и ее возрастные тренды 101

5.2. География первичной продукции культур сосны 107

5.3. Предельные показатели первичной продукции культур сосны 115

5.4. Составление таблиц возрастной динамики первичной продукции культур сосны 123

Заключение 125

Литература 128

Приложения 149

1. Фактические данные модельных деревьев о фитомассе и первичной продукции культур сосны Сухоложского лесхоза (абсолютно сухое со- 150 стояние)

2. База данных о запасах фитомассы и первичной продукции в абсолютно сухом состоянии культур сосны Северной Евразии1 152

3. Таблица для подеревной оценки годичного прироста надземной фитомассы культур сосны Сухоложского лесхоза в возрасте 15, 25 и 35 лет в абсолютно сухом состоянии, кг 163

4. Таблица объёмного прироста без коры (дм3) для культур сосны Сухоложского лесхоза в возрасте 15, 25 и 35 лет 168

5. Таблица для оценки квалиметрических показателей, полученных путем табулирования уравнений (4.9), в культурах сосны Сухоложского, Саргатского и Семиозерного лесхозов 170

6. Расчетные возрастные тренды таксационных показателей, фитомассы и первичной продукции культур сосны Северной Евразии (по материалам базы данных)

7. Характеристика предельных линий самоизреживания по таксационным показателям и показателям биопродуктивности культур сосны в различных экорегионах Северной Евразии

8. Таблицы возрастной динамики первичной продукции культур сосны {Pinus sylvestris) Северной Евразии 185

9. Справки о внедрении 2  

Введение к работе:

Актуальность темы. Лесной покров играет доминирующую роль во всех процессах биосферы, и реализация любой лесоэкологической программы начинается с оценки биологической продуктивности лесных экосистем. Сегодня в связи с насущной проблемой обеспечения экологической безопасности человека лесная экология в определённом смысле становится прикладной наукой. В исследовании биопродуктивности лесных экосистем можно выделить несколько приоритетных направлений.

Биопродуктивность лесов и изменение климата. В последней четверти XX в. началось резкое потепление глобального климата, которое в бореальных областях сказывается уменьшением количества морозных зим. Средняя температура приземного слоя воздуха за последние 25 лет возросла на 0,7°С. Температура подлёдной воды в районе Северного полюса возросла почти на 2 градуса, вследствие чего началось подтаивание льда снизу.

Не исключено, что это потепление частично имеет естественный природный характер. Ещё А.И. Воейков и В.И. Вернадский подчёркивали, что мы живём в конце последней ледниковой эпохи и только выходим из неё. Однако скорость потепления заставляет признать роль антропогенного фактора в этом явлении. В 1927 г. В.И. Вернадский в "Очерках геохимии" писал о том, что сжигание больших количеств каменного угля должно привести к изменению химического состава атмосферы и климата. Сейчас человечество сжигает ежегодно 4,5 млрд. т. угля, 3,2 млрд. т. нефти и нефтепродуктов, а также природный газ, торф, горючие сланцы и дрова. Всё это превращается в углекислый газ, содержание которого в атмосфере возросло с 0,031% в 1956 г. до 0,035% в 1992 г. и продолжает расти. Кроме того, резко увеличились выбросы в атмосферу другого парникового газа - метана. Сейчас большинство климатологов мира признаёт роль антропогенного фактора в потеплении климата.

В настоящее время главными экологическими проблемами, возникшими под влиянием антропогенной деятельности, стали: нарушение озонового слоя, обезлесивание и опустынивание территорий, загрязнение атмосферы и гидросферы, выпадение кислотных дождей, уменьшение биоразнообразия. В связи с этим необходимы самые широкие исследования и глубокий анализ изменений в области глобальной экологии, что могло бы помочь в принятии кардинальных решений на самом высоком уровне с целью сокращения ущерба природным условиям и обеспечения благоприятной среды обитания.

В связи с ухудшением экологической обстановки на планете сегодня разрабатывается ряд экологических программ на международном (IGBP, IGAC, GCTE, START, ВЮМЕ, IPCC, WCRP, BOREAS) и национальном (TIGER - в Великобритании, CDRP - в США, NOP-MLK - в Нидерландах и т.д.) уровнях (Усольцев, 1993). Международным сообществом финансируется и в Международном институте прикладного системного анализа в Австрии разрабатывается программа по оценке биологических ресурсов лесов бывшего СССР и их вклада в углеродный баланс (Shvidenko et al., 1994). Успешно завершен первый этап совместного российско-японского проекта "Накопление углерода и углеродный баланс в лесных экосистемах", разрабатываемого Исследовательским институтом лесоводства и лесных продуктов в Саппоро и Якутским институтом биологии РАН с целью выяснить роль сибирской тайги в изменении глобального углеродного баланса, а также влияние глобального потепления на лесные экосистемы в зоне вечной мерзлоты (Takahashi, 1994). В рамках проекта "Изучение лесных экосистем" ГНТП 18 "Глобальное изменение природной среды и климата" проводятся исследования по оценке депонирования углерода в фитомассе лесных экосистем России в Центре по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН в Москве (Исаев и др., 1993).

Понятия углерод и фитомасса связаны стабильным соотношением 1:2, однако точность имеющихся оценок депонируемого в лесной фитомассе углерода совершенно неприемлема для выше названных целей. Как в 1960-е годы эти оценки на планетарном уровне различались на порядок, варьируя в пределах от 4 (Muller, 1960) до 41 Гт (Deevey, 1960), так и спустя 30 лет, снизившись по общему уровню вчетверо, они тем не менее сохранили десятикратный перепад, от 1 (Krauchi, 1993) до ЮГт(Global..., 1991).

Для лесов России оценки углеродного пула в фитомассе также неоднозначны и по данным разных исследователей варьируют от 28 до 50 Гт, а в расчете на 1 га лесопокрытой площади - от 154 до 500 т. Еще большая неопределенность - с почвенным углеродным пулом, оцениваемым от 91 до 350 Гт (Kur-banov, 2000). Поэтому неудивительно, что роль лесных экосистем в глобальных биосферных циклах разными исследователями оценивается с точностью до наоборот: от отрицательной (Woodwell et al., 1978) до положительной (Кобак и др., 1980).

Международный экологический мониторинг лесов. XIX Мировой конгресс ИЮФРО в 1990 г. инициировал разработку Руководящих Указаний по международному мониторингу лесов, в которой приняли участие учёные более 20 стран (IUFRO..., 1994). Указания преследуют долговременную цель глобальной экологической информационной службы - создание информационной системы мировых лесных ресурсов и межнациональной сети стандартизированных баз данных и методов идентификации материалов дистанционного зондирования. Первоочередное значение на всех уровнях мониторинга имеют данные по продукции фитомассы лесов. В мае 1993 г. Совещание экспертов ФАО ООН и ЕЭК по глобальной оценке лесных ресурсов специально поставило вопрос о международном мониторинге фитомассы лесов.

Рабочей группой ИЮФРО "Лес, изменение климата и загрязнение атмосферы" опубликован отчёт (Schlapfer, 1993) "Последствия климатических изменений и атмосферных загрязнений для лесных экосистем", в котором отмечается общая тенденция снижения охвоённости полога в лесах Европы, тогда как прирост лесов в течение последних 20 лет имеет неуклонную тенденцию существенного повышения. Одна из возможных причин такого парадокса состоит в применении глазомерных методов оценки степени повреждения лесов, когда игнорируется связь между ассимилирующей поверхностью полога и приростом. Делаются лишь первые единичные попытки использования физиологически обусловленных взаимосвязей при оценке массы крон в исследовании этой парадоксальной ситуации (Horntvedt, 1993).

В русле названных инициатив и программ в июне 1993 года начато формирование информационной сети по исследованию структуры лесного полога, финансируемое Национальным фондом науки США. Его цель - использовать материалы учёных разных стран и научных направлений по пространственной структуре лесного полога и создать и создать в течение двух лет систематизированную базу данных (Nadkazni, Parker, 1994).

В нашей стране работы по лесному мониторингу и экологическим программам всех уровней, дистанционному зондированию лесов и его наземной идентификации не скоординированы между собой. Применение различных методов и подходов даёт несопостовимые результаты. Для одних территорий информация отсутствует, для других дублируется.

Создание баз данных о фитомассе лесов. Применяемая в России и большинстве западных стран технология лесоустройства не учитывает потребности экологического мониторинга и не благоприятствует решению актуальных экологических проблем. Создаваемые сегодня базы лесоустроительных данных дают информацию только по запасам стволовой древесины. Единственно приемлемый путь - использовать традиционные нормативы и базы данных по запасам стволовой древесины, сопрягая их с данными по фитомассе лесов на основе переводных коэффициентов и математических методов (Усольцев, 1988). Создание базы данных о фитомассе лесов - насущная проблема современности. Она является исходной основой для многоплановых исследований экологической и биосферной роли лесов.

Сегодня 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 обыкновенной, произрастающих на лесопокрытых площадях Северной Евразии, посвящена настоящая работа.

Исследования автора проводились в 2003-2006 гг. в рамках грантов РФФИ №№ 01-04-96424 и 04-05-96083 (руководитель проектов - профессор Усольцев В. А.).

Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы - изучение структуры первичной продукции в искусственных насаждениях сосны обыкновенной на двух уровнях - локальном и глобальном. В первом случае ставится цель оценки фракционной структуры первичной продукции в условиях южной тайги Среднего Урала в связи с возрастом насаждений, а во втором - на основе сформированной базы данных о первичной продукции культур сосны Северной Евразии строится карта-схема и устанавливаются географические закономерности распределения первичной продукции фитомассы.

В связи с поставленной целью конкретными задачами исследования были: • изучить особенности структуры первичной продукции культур сосны в усло виях южной тайги Среднего Урала;

• составить таблицы для оценки первичной продукции (кг/дерево) и эскизы

таблиц ее возрастной динамики (т/га) в культурах сосны южной тайги;

• построить систему многофакторных регрессионных моделей, отражающих взаимосвязь фракционной структуры первичной продукции с морфострукту-рой культур сосны в пределах Северной Евразии;

• построить карту-схему распределения первичной продукции культур сосны Северной Евразии и проанализировать ее географию.

• составить таблицы для оценки первичной продукции культур сосны на территории России, совмещенные с ТХР нормальных древостоев и предельными значениями фитомассы, и проанализировать ее географию.

Перечисленные положения выносятся на защиту.

Научная новизна. Впервые выполнена оценка фракционной структуры первичной продукции культур сосны в условиях южной тайги Среднего Урала в связи с возрастом насаждений и составлены таблицы для оценки первичной продукции на уровнях дерева и древостоя. Разработана система многофакторных регрессионных моделей, отражающих взаимосвязь фракционной структуры первичной продукции с морфоструктурой культур сосны в пределах Северной Евразии, на основе которой построена карта-схема и установлены географические закономерности распределения первичной продукции фитомассы. Впервые составлены таблицы возрастной динамики первичной продукции культур сосны обыкновенной. 

Практическая значимость работы состоит в разработке нормативов, необходимых при расчетах углеродного бюджета лесных экосистем, при реализации систем лесохозяиственных мероприятий, направленных на повышение продуктивности и комплексного освоения искусственных сосновых насаждений.

Разработанные нормативы используются Свердловской лесоустроительной экспедицией и Северо-Казахстанским филиалом Казахского государственного института по проектированию лесного хозяйства (имеются справки о внедрении) при инвентаризации культур сосны.

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 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; Всероссийской 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 19 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 148 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и 8 приложений. Список использованной литературы включает 222 наименования, в том числе 70 иностранных. Текст иллюстрирован 28 таблицами и 16 рисунками. 

Подобные работы
Ефименко Олег Александрович
Структура и география первичной продукции еловых насаждений (На примере Северной Евразии)
Терентьев Виталий Викторович
Структура и география годичного прироста фитомассы естественных сосняков
Старостин Владимир Александрович
Влияние обрезки ветвей на рост культур сосны
Ненашев Николай Сергеевич
Структура и годичный прирост фитомассы в культурах сосны
Соловьев Евгений Александрович
Влияние прореживаний различной интенсивности на рост и развитие культур сосны на выгоревшем болоте
Белоусов Евгений Владимирович
Структура и география первичной продукции культур сосны обыкновенной
Терентьев Виталий Викторович
Структура и география годичного прироста фитомассы естественных сосняков : На примере Северной Евразии
Ненашев Николай Сергеевич
Структура и годичный прирост фитомассы в культурах сосны : На примере омской лесостепи и тургайской степи
Сунгурова Наталья Рудольфовна
Сравнительный анализ состояния и роста культур сосны и ели (На примере северной подзоны тайги Архангельской области)
Колтунова Александра Ивановна
Моделирование роста и продуктивности древостоев (На примере некоторых лесообразующих пород Северной Евразии)

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