Міністерство освіти Російської Федерації
Башкирський державний університет
Географічний факультет
Кафедра фізичної географії та гідрології
Студент 3 курсу заочного відділення
Грінберг А.Б.
Тема:
Біологічна продуктивність лісових ландшафтів
Курсова робота
До захисту допущений:
Науковий керівник:
Зав.кафедри, професор,
Кандидат географічних наук,
Доктор географічний наук
Доцент
Гарєєв А.М. ___________________ Габбасова
Р.Р. ___________________
(підпис)
(підпис)
«____» ______________ 2002
«____» _______________ 2002
УФА - 2002
Зміст:
Сторінка:
Введення
3
1. Біологічна продуктивність лісових ландшафтів
1. Поняття біологічної продуктивності лісів
9
2.2.Методіка дослідження біологічної продуктивності культур сосни
10
2.3.Вліяніе густоти посадки на загальний запас і фракційний склад надземної
фітомаси культур сосни.
12
2.4.Общій запас надземної фітомаси дерев культур сосни
13
2.5.Вес кореневих систем культур сосни
13
2.6.Общая біологічна продуктивність культур сосни різної густоти
14
2.7.Віди біологічної продуктивності лісів
16
2.8.Основние екологічні та біологічні чинники, що визначають продуктивність лісів (на прикладі лісів півночі)
17
2. Показник продуктивності лісу
1. Валовий запас лісу
21
2. Поточний приріст лісу
22
3. Шляхи підвищення продуктивності лісів
27
4. Висновок
29
5. Список використаної літератури
30
Введення
Коротка історія створення лісових культур
Проблема відтворення лісових ресурсів на території нашої країнивиникла дуже давно. Інтенсивна вирубка лісів на європейській частині
Росії, що почалася ще у феодальні часи і всі посилилася з розвиткомкапіталізму, призвела до різкого скорочення лісових площ. За даними М.А.
Цвєткова (1957), європейська частина Росії протягом двох з невеликим столітьвтратила майже третину лісів, а лісистість цієї території знизилася з 52,7%в 1696 р. до 35,2% в 1914 р. Зменшення площі лісів і зниження загальноїлісистості особливо значно було на півдні і в центрі європейської частини
Росії.
Інтенсивна вирубка лісів і розорювання площ, що вийшли з-під лісу,призвели врешті-решт до утворення на значній території кидає вітерпісків, які завдали істотної шкоди сусіднім родючих земель.
Передові люди 19 століття висловлювалися на захист лісу і за розвитокштучного лісорозведення на площах, які раніше були під лісом інезручні для сільськогосподарського використання.
Перші відомості про штучні посівах і посадках дерев і чагарниківна території Росії відносяться до кінця 17 - початку 18 століття і пов'язані зстворенням так званих присадибних гаїв і присадибних парків. Гаїстворювалися в основному з листяних дерев. У середині 19 століття В.А.
Дубянський (1856) повідомляв про збереженим перший гаях у Володимирськійгубернії про те, що прекрасні гаї лип і беріз, дубів та осик, рідше ялин ісосен, розведені переважно боярами часів царювання Катерини II іїї наступників. Ці гаї вважалися обов'язковим атрибутом прикраси садиби,таким же як грецький і англійський сад. Таких штучних насаджень,нерідко в десятину і навіть в 2, 3 і 4, а частіше в півдесятини, у Володимирськійгубернії було до 700. Це свідчить про те, що російські садівники вжез середини 18 століття вміли пересаджувати і вирощувати з насіння такі породияк липа, дуб, клен, навіть сосна і ялина. Однією з найбільш ранніх друкованихвітчизняних робіт за технологією лісовирощування соснових культур можнавважати статтю А. Нартова про сівбу лісу, опубліковану в 1765 р. в першутомі праць Вільного економічного товариства. У цій статті описувалисянасіння сосни, ялини, берези, час їх збору і висіву.
Видатний досвід лісорозведення сосни був проведений в маєтку Пришиб
Зміївського повіту Харківської губернії І.Я. Данилевським, який почав посівнасіння сосни в 1804 р. і в порівняно короткий термін створив соснову гайна площі 1093 га.
У 1817 р. були розпочаті лісові посадки на пісках Мохнаганского лісництва IVокругу Слобідсько-Української (Харківської) військового поселення. Піскизаймали в лісництві 23 тис. десятин. Сосна розлучалася посівом насіння ічасткової посадкою. Всього було виготовлено 7648 га культур. Прекраснестан цих культур відзначалося в 1881 р. у віці 60 років і в 1910 р. ввіці близько 100 років.
З описів технологічних прийомів тих років відомо, що при створеннілісових культур сосни застосовувалася глибока обробка грунту, на чорноземахдодавався при культивуванні сосни пісок, на пісках вже застосовувалосяпопереднє шелюгованіе. Посадку проводили в канавки або в ямкирозміром 18 * 18 см.
У двадцятих роках 19 століття почалися посіви сосни в уральських гірських лісах,де застосовувався спосіб старшого лісничого гірських заводів Шульца, за якимвисівають на 1 десятину 1 пуд насіння сосни, змішаних з 8 пудами піску. Усорокових роках 19 століття в лісах уральських гірських заводів посіви сосни булипроведені на площі 89 десятин, у тому числі на 82 десятинах цілкомвдалі. Відомі також вдалі посадки сосни В.Я. Ломіковского в маєткупри сільці працелюб Миргородського повіту Полтавської губернії, початі з 1809р. У 21 рік дерева сосни в цих посадках мали на висоті 1,5 м діаметр 25см.
Однак найбільш істотну роль у розробці технології створення лісовихкультур сосни звичайної зіграли роботи з лісовідновлення талісорозведення в створених у середині 19 століття досвідчених лісництвах, а такожроботи по закріпленню і лісонасадження величезних піщаних масивів в південноросійськихгуберніях.
Виробничі відносини, що складаються в феодально-кріпосницької, апотім і кріпосницької Росії, негативно впливали на розвитоклісокультурних справи в країні. Приватна власність на ліси і землю,погоня власників лісів і земель за максимальними прибутками, обмеженістьфінансування дослідних і дослідних робіт позначалися на результатахштучного лісорозведення.
У цілому протягом 18-19 століть в європейській частині Росії було створено близько
1,3 млн. га штучних лісів, з яких за даними М.А. Цвєткова (1957),посадки для зміцнення пісків та ярів склали 215256 га, культури вказенних лісництвах - 874067 га, в досвідчених лісництвах і Астраханськоїстепу - 1727 га, посадки питомої відомства і козаків у степу - 35691 га,в лісових дачах - 8159 га, посадки іншого населення - 124665 га. Такимчином, була відновлена лише незначна частина (2%) площі вирубанихлісів (67 млн. га).
У середині минулого століття лісівники були змушені шукати методисприяння природному відновленню сосни в Центрально-Чорноземноїобласті (ЦЧО). З цією метою основоположник лесоводственной науки Г.Ф.
Морозов і його учні досліджували вплив різних рубок лісу на хідприродного поновлення сосни. У результаті багаторічних дослідженьбуло встановлено, що природне поновлення сосни у борах ЦЧО можебути забезпечене лише за допомогою складної, спеціально розробленою системоюрубок, що не досягають, однак, завжди повного успіху.
Розроблена М.М. Путілін (1960) спеціальна система рубок,призначена для сприяння природному поновленню сосновихнасаджень, хоча і дає непогані результати, але відрізняється більшоютривалістю та складністю, внаслідок чого її застосування викликає великітруднощі.
Г.Ф. Морозов (1902) вважав основною причиною поганого природноговідновлення сосни сухість верхніх горизонтів грунту, слабку захисну роль,а іноді і висушуючу вплив материнського полога лісу. М.П. Скрябін (1960)пов'язував хороше природне поновлення сосни в ЦЧО з циклічністюколивань кліматичних умов.
З середини 19 століття лісове господарство ЦЧО змушене було перейти наштучне відновлення соснових лісів.
Економічний підрозділ лісів:
1. Перша група - заповідні, грунтозахисні, полезахисні та курортні ліси, зелені зони навколо підприємств і міст.
2. Друга група - ліси, переважно водоохоронні.
3. Третя група - ліси промислового значення.
Мета і завдання роботи:
Розробка теоретичних основ і практичних прийомів підвищення продуктивності лісів, є основним напрямком дослідних лабораторій відновлення та розвитку лісів. Підвищення продуктивності лісів - одна з найважливіших завдань лісової науки та лісового господарства.
Підвищення продуктивності не мислимо без точного знання закономірностей продукційного процесу, залежності приросту продукції від параметрів навколишнього середовища. На продуктивність впливають умови зовнішнього середовища (світло, вологість грунту і повітря, температура), а для оцінки швидкості і характеру впливу різного роду агротехнічних і лісогосподарських заходів важлива можливість визначення в природних умовах приросту продукції за малі проміжки часу. При визначенні продуктивності лісових насаджень застосовують багато методів, прямих і непрямих. Серед них найбільш широко поширені дві, що базуються на визначенні балансу органічної речовини: лесоводственний (покладено принцип оцінки приросту органічної маси насаджень, тобто прибуткової статті балансу, і маси річного опади і отпад, тобто видаткових статей) і екофізіологіческій (заснований на визначенні балансу органічної речовини за результатами обліку газообміну рослин).
Лесоводственний метод найбільш поширений - це основний метод при визначенні продуктивності з міжнародної біологічної програмі
(МШП). Недоліки методу наступні:
1. Непридатність для вивчення продукційного процесу за короткі відрізки часу і в сезонної динаміки;
2. Неможливість виявлення провідного чинника, що впливає на продуктивність;
3. Неминучість отримання оцінок річного приросту різних фракцій з неоднаковою точністю;
4. Трудомісткість.
Екофізіческій метод визначення річної продукції теж трудомісткий
(вимагає не тільки аналізу деревостанів по дендрометріческім ознаками, але й характеристику екологічних умов в товщі рослинного покриву; технічно він більш складний, застосовується дороге обладнання, вимагає енергообеспечіванія і високої кваліфікації обслуговуючого персоналу). У порівнянні з лесоводственним методом він менш точний, особливо при оцінках за тривалі проміжки часу, але тільки цим методом можна визначити БРУТТО - продукцію рослинних співтовариства, вивчити механізми та сезонну динаміку продукційного процесу, можна безпосередньо визначити величини поглинання з атмосфери вуглекислоти або виділення в атмосферу кисню , що вкрай важливо для характеристики біосферних функцій лісової рослинності в зв'язку з проблемою охорони навколишнього середовища в умовах інтенсивного антропогенного впливу на природу. Основний недолік екофізіологіческого методу - це складність переходу від газообміну для окремого аркуша або втечі, що є безпосередньо об'єктами газообміну, до цілого насадження.
Запропоновані в даний час математичні моделі продукційного процесу фітоценозів засновані на залежності фотосинтезу від світла.
Тому вивчення радіаційного режиму в шарі рослинного покриву є одним з найважливіших завдань при розрахунку продуктивності на основі газообміну в лісах. Повнота та ефективність використання сонячної радіації залежать від фітометріческой структури досліджуваного рослинного покриву. Тому при розрахунку фотосинтетичної продуктивності необхідно визначення для кожного конкретного фітоценозу, як радіаційного режиму, так і фітометріческой структури.
У різних природно-економічних районах Росії щорічно на величезних площах, що обчислюються млн. га, проводяться лісовідновлювальні роботи.
Серед знову створюваних лісів значну питому вагу (50%) складає культура сосни. Біологічна продуктивність сосни залежить від початкової густоти культур, вікової динаміки розвитку і впливу факторів середовища.
Загальна інформація про російських лісах
Росія займає особливе, унікальне положення. При площі близько 1690 млн.га. (дані на 1999 р.) на її території знаходяться п'ята частина всіх лісівмиру і половина світових хвойних лісів.
Загальна площа лісового фонду та лісів, що не входять у нього, становить в
Росії близько 1178,6 млн га. Це приблизно 70% від усієї територіїкраїни.
| Розподіл площ лісового фонду |
| За станом на 1 січня 1998 року, тис. га |
| |
| Загальна площа |
| Лісові землі |
| В т.ч. вкриті лісовою раст-ю |
| В т.ч. не вкриті лісовою раст-ю |
| Нелісові землі |
| |
| Усього |
| 1178554.4 |
| 881974,2 |
| 774250,9 |
| 107723,3 |
| .. |
| |
| Загальна площа лісового фонду |
| 1172322,3 |
| 877006,9 |
| 769785,4 |
| 107221,5 |
| .. |
| |
| У тому числі лісовий фонд у веденні Рослесхоза |
| 1110567,8 |
| 823561,7 |
| 718662,1 |
| 104899,6 |
| 287006,1 |
| |
| Ліси, що не входять у лісовий фонд |
| 6232,1 |
| 4967,3 |
| 4465,5 |
| 501,8 |
| .. |
| |
| Примітки: |
| У лісовий фонд не входять лісу Міністерства оборони та міські ліси. |
Розподіл лісового фонду за категоріями земель
Основні лісові терміни, які використовуються в курсовій роботі:
Клас бонітету - одиниця оцінки продуктивності насаджень (деревостанів),яка залежить від якості лісорослинних умов і визначається завеличиною середньої висоти переважаючої породи у певному віці.
Наземна охорона лісів - забезпечує попередження, виявлення та гасіннялісових пожеж наземними силами і засобами.
Наземна охорона з авіапатрулірованіем - комплексний вид охорони лісів відпожеж, при якому їх виявлення здійснюється авіаційними засобами,а попередження та гасіння - переважно наземними силами і засобами.
Авіаційна охорона - заснована на використанні авіаційних засобів іметодів попередження, виявлення та гасіння лісових пожеж.
Відновлення лісу - процес утворення нового покоління лісу піддеревним пологом, на вирубках, гарях та інших категоріях лісових земель.
Розрізняють відновлення природне або штучне. Для прискоренняпроцесу утворення нового покоління в сприятливих лісорослиннихумовах проводять сприяння природному відновленню (див. Категоріїземель лісового фонду, Вирубки, Гарі, лісорослинних умов).
Рубки догляду за лісом - система вибіркових рубок, при яких відбуваєтьсяперіодичне видалення з насаджень дерев, які відстали у зростанні абощо заважають росту дерев головних (лісоутворюючих) порід.
Санітарні рубки - лесоводственное захід, що проводиться в насадженняхнезадовільний санітарний стан шляхом вирубки окремиххворих, ушкоджених, всихають, всохлі дерев або всього всихають
(загиблого) древостоя.
Лісовими породами - деревна порода, яка в межах свого ареалуутворює основний ярус насаджень, що відрізняються біологічної таморфологічної стійкістю і специфічним комплексом супутніхрослин і тварин.
Ліс - сукупність деревних, чагарникових, трав'янистих та інших рослин,а також тварин і мікроорганізмів, біологічно взаємопов'язаних в своємурозвитку і впливають один на одного і на зовнішнє середовище. Поняття "ліс"використовується також для позначення елементу географічного ландшафту,сировинного ресурсу або об'єкта ведення лісового господарства.
Використана література для виконання курсової роботи:
Бугайов В.А., Новосельцев В.Д., «Продуктивність лісів першої та другоїгруп »; Веретенников А.В.,« Еколого-біологічні основи підвищенняпродуктивності тайгових лісів європейської півночі »; Internet - www.forest.ru
(сімейство сайтів про ліс); Кулікова Т.А., «Оцінка продуктивності лісів»;
Молчанов А.Г., «Екофізіологіческое вивчення продуктивності деревостанів»;
Полікарпов Н.П., «Формування і продуктивність деревостанів»; Рубцов В.І.,
Новосельцева А.І., Попов В.К., Рубцов В.В., «Біологічна продуктивністьсосни в лісостеповій зоні »; Шишков І.І., Попова Н.С. «Лісівництво з основамилісових культур ».
2. Біологічна продуктивність лісових ландшафтів
1. Поняття біологічної продуктивності лісових ландшафтів.
З курсу географії грунтів мені відомо, що:мірилом природної родючості є рівень біологічноїпродуктивності, тобто кількості первинної рослинної маси, що створюєтьсяза рік на одиницю площі (10ц/га-300ц/га). Вважається, що біологічнапродуктивність грунтів не дає повного уявлення про потенційнупродуктивності грунтів. Потенційна продуктивність використовується в сельськомугосподарстві. При визначенні продуктивності існує закон спадноїродючості грунтів, з якого випливає, що збільшення врожаїв наоброблюваних землях непропорційно витраченому праці. За останніроки витрати праці зросли в 8-10 разів, а врожайність збільшилася в 2-3рази.
З курсу землезнавства мені відомо, що:
Ландшафт є пятімерная, яка взаємопов'язана система, що складається з:
1. Внутрішня компонентна складова (грунти, біостром, кора вивітрювання, тут проходить фотосинтез).
2. Внутрішня структурно-морфологічна складова (райони, місцевості, урочища, країни, зони, пояси).
3. Зовнішня комплексна складова (для взаємодії з іншими комплексами).
4. Зовнішня повітряна складова (зміна типів повітряних мас, потік радіації, перенесення тепла і вологи, перенесення пилу, міграція птахів).
5. Підстилаюча літогенні складова (відображає процеси, що відбуваються в мантії і земній корі).
Останні три відображають полі взаємодії ландшафту з навколишнім середовищем.
Так як судити загалом про біологічної продуктивності лісових ландшафтів досить важко , з огляду на брак матеріалів і літератури, я зупинюся безпосередньо на лісі (або на його домінанти) - як його обов'язковою складовою.
Біологічна продуктивність штучно створених насаджень вивчалася явно недостатньо, що, безумовно, гальмує нині вирішення актуальних теоретичних і практичних завдань сучасного лісознавства. До числа таких завдань відноситься відновлення і підвищення продуктивності лісів різних ботаніко-географічних зон шляхом вирощування лісових культур з найбільш оптимальними характеристиками будови, накопичення органічної маси та ефективністю використання променевої енергії, вологи та поживних речовин грунту. Для правильного і науково обгрунтованого вирішення цього завдання необхідно накопичення фактичних даних про залежність біомаси, її фракційного складу річної продукції речовин від густоти стояння і характеру розміщення дерев у культурах з урахуванням лісорослинних умов їх формування.
Вплив густоти посадки на ріст і процеси диференціації дерев у культурах висвітлені в роботах В.П. Тимофєєва (1959), П.С. Кондратьєва
(1959), Г.Р. Ейтінгена (1916) і багатьох інших, але на жаль в цих роботах не наводяться детальні характеристики біопродукційних процесу культур різної густоти.
При комплексному використанні лісу не тільки ділова деревина, але також і тонкомірная стовбури, гілки, хвоя - листя знайдуть застосування як рослинна маса, яка містить велику кількість біологічно активних речовин - вітамінів, хлорофілу, мікроелементів, лікарських сполук. Всі частини дерева є цінною сировиною для хімічної промисловості; гілки йдуть на будівельних матеріалів і можуть бути використані в целюлозно-паперової промисловості. Зараз лесоустроітелі при таксації деревостанів визначають не тільки запас стовбурової деревини, але вага всіх частин дерева, оскільки очевидно, що в найближчому майбутньому всі частини дерев будуть використовуватися в промисловості і сільському господарстві.
2.2. Методика дослідження біологічної продуктивності культур сосни
Простота видового складу, будівлі, одновіковим і рівномірний розподіл дерев в культурі сосни істотно спрощує і підвищує точність визначення найважливіших характеристик біопродукційних процесу
(загальні запаси фітомаси та її фракційний склад, первинна продукція речовин і т.д.). Об'єктом досліджень в даному випадку є лише 1-й ярус, тобто чисті одновікові ценопопуляцій сосни, тому що інші яруси практично відсутні.
Методика зводиться до наступного: на площах пробних проводиться суцільне перечет дерев за однойменним ступенями товщини. Вимірювання діаметрів стовбурів проводиться у двох напрямках - північ-південь, захід-схід.
Найважливіші характеристики продуктивності деревостанів визначалися методом модельних дерев. Модельні дерева відбиралися пропорційно до їх представленості у ступенях товщини і висот з урахуванням характеру розвитку крон. На кожній пробної площі було зрубано по 20-30 модельних дерев.
Модельні дерева детально обробляли на основні фракції (хвоя різних років, живі і мертві сучки, деревина і т.д.) і був визначений сирої і абсолютно суха вага різних фракцій, після чого дані були піддані статистичному аналізу.
Для отримання дендрометріческіх показників хвої та визначення листового індексу у чотирьох модельних дерев з 3 -, 6 -, 9-й (або 8-й) мутовок бралися навішування хвої (10г) різного віку. У кожній навішування підраховували число хвоїнок. Потім зразки висушують при температурі 80 -
85С до абсолютно сухої ваги. Отримані дані використовувалися для визначення вологості хвої різного віку в залежності від її розміщення по вертикальному профілю деревостанів та густоти стояння дерев. З цих же мутовок брали по 20 хвоїнок кожного віку для визначення площі хвої та листового індексу за методикою А.Н. Челядінове
(1941). Для визначення вологості та абсолютно сухої маси деревини і кори бралися випив зі стовбурів модельних дерев на висоті ј, Ѕ, ѕ і 1,3 м від землі. Визначалися також вологість однорічних пагонів і гілок різної товщини живих і мертвих, а також вологість хвої по віку.
Таким чином, для кожного окремого дерева був пошарово в кроні визначений сирої і абсолютно суху вагу хвої (загальний і за її віку), деревини стовбура і гілок живих і відмерлих по колотівками і по віку.
Потім для модельних дерев кожній площі були обчислені коефіцієнти рівняння зв'язку маси стовбурів, а також маси крони та її частин з діаметром ствола на висоті 1 , 3 метра. Коефіцієнти рівнянь обчислювалися методом найменших квадратів для двох варіантів: 1-й - у припущенні, що названі вище зв'язку виражаються показовою функцією; 2-й - у припущенні, що зв'язки виражаються рівнянням параболи 2-го порядку.
Подальше порівняння цих варіантів показало, що експериментальним даними в усіх випадках відповідає параболічна зв'язок, тому що вона забезпечує меншу суму квадратів відхилень експериментальних точок, отриманих в результаті обробки модельних дерев від кривої, побудованої за виведеному рівняння.
Використовуючи отримані залежності , масу окремих частин крон (живих і відмерлих гілок, хвої) і стовбурів для кожного насадження обчислювали по ступенях товщини і потім підсумовували в загальний підсумок. Отримані цифрові дані дозволяли з достатнім ступенем точності розраховувати фітомаси різних фракцій на одиницю площі, а також побудувати діаграми вертикального розподілу фітомаси на деревах різних діаметрів.
Для визначення ваги підземних частин на всіх дільницях були закладені траншеї глибиною 1,8 метра. Площа траншей варіювала в межах 4,6 -
6,8 м2, а число з виявилося недостатнім для визначення фітомаси коренів з достатнім ступенем точності. Враховуючи, що 40% коренів сосни залягає у верхньому 30 - сантиметровому шарі грунту на кожній дільниці було взято додатково по 10 монолітів, розмірами 0,5 * 0,5 * 0,3 м. Моноліти розподілялися рівномірно на пробних площах. Статистичний аналіз показав, що помилка визначення фітомаси коренів становила 5-10%.
Отпад дерев (сухість, снеголом) визначалися в 3 -, 6 -, 10 -, 15 -, 18 - та 20-річному віці культур шляхом суцільних перечетов.
Опади теж було враховано шляхом закладки на кожному дослідному ділянці 20 майданчиків розміром 5 м2. На додаток до цих даних на експериментальних ділянках проводились спостереження за транспірації і фотосинтезом хвої, вмістом вологи в грунті.
2.3. Вплив густоти посадки на загальний запас і фракційний склад надземної фітомаси культур сосни.
При збільшенні густоти посадки з 5 до 40 тис. на 1 га спостерігається неухильне зниження середньої ваги надземної маси одного дерева (див. таблицю нижче). Найбільше зниження фітомаси відбувається при густоті 15 і
40 тис. на 1 га, що добре узгоджується з даними, отриманими при вимірюванні висот, діаметрів та обсягів на цих ділянках. Так, наприклад, середня вага дерева при густоті 15 тис. знижується в 2,5 рази, а при густоті 40 тис. у 6 разів у порівнянні з вагою при густоті посадки 5 тис.
Цікаво, що в діапазоні густота 15 і 30 тис. спостерігається деяке уповільнення падіння ваги середнього дерева. Однак збільшення густоти дерев до 40 тис. викликає різке падіння середньої ваги дерева.
Збільшення густоти дерев супроводжується помітними зрушеннями і в фракційному складі фітомаси; вага стовбурової деревини змінюється з підвищенням густоти посадки менше, ніж фітомаси хвої гілок. У цілому дані добре вкладаються в рамки загальної біологічної залежності швидкості росту та продукції органічних речовин окремих особин від щільності видових популяцій у посівах і посадках.
Збільшення густоти рослин призводить до зниження швидкості росту та продукції органічних речовин у сосни, як наслідок підвищення інтенсивності конкуренції між ними за чинники зростання.
Сирий вага стовбурів і всієї надземної частини дерева в 20 - літніх досвідчених посадках культур сосни
| Показник | Густота посадки, тис/га |
| | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 |
| Середня вага всієї | 42,2 | 22,9 | 16,7 | 11,2 | 9,0 | 6,4 |
| надземної маси | | | | | | |
| дерева, кг | | | | | | |
| Те ж, у% | 100 | 68,5 | 39,6 | 26,5 | 21,3 | 15,1 |
| У тому числі стовбур, | 32,0 | 18,4 | 13,9 | 9,4 | 7,3 | 5,5 |
| кг | | | | | | |
| Те ж, у% | 100 | 54,4 | 43,4 | 29,4 | 22,8 | 17,0 |
| Вага всіх дерев | 156,7 | 173,8 | 167,9 | 160,3 | 184,6 | 136,6 |
| на 1 га, тонн | | | | | | |
| Те ж, у% | 100 | 110,9 | 107,1 | 102,3 | 117,8 | 87,1 |
| У тому числі стовбури, | 119,0 | 139,5 | 138,0 | 133,3 | 151,4 | 111,3 |
| тонн | | | | | | |
| Те ж, у% | 100 | 117,2 | 116,0 | 112,0 | 127,2 | 93,5 |
2.4. Загальний запас надземної фітомаси дерев культур сосни
Розподіл загального сирого ваги надземної частини всього древостоя між окремими фракціями в одновікові культурах залежно від густоти змінюється незначно. Дуже постійна на всіх ділянках
Частка хвої від всієї надземної фітомаси і несильно змінюється частка гілок, збільшуючись у більш рідких культурах (табл. нижче)
Фракційний склад фітомаси надземних частин культур сосни різної густоти у віці 20 років
| Показник | Густота посадки, тис./га |
| | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 |
| Вага стовбурів, т/га | 119,0 | 139,5 | 138,0 | 133,3 | 151,4 | 111,3 |
|% Надземної частини | 75,9 | 80,3 | 82,2 | 83,2 | 82,0 | 81,5 |
| Вага хвої, т/га | 15,5 | 15,2 | 13,6 | 13,3 | 15,9 | 11,5 |
|% Надземної частини | 9,9 | 8,7 | 8,1 | 8,3 | 8,6 | 8,4 |
|% Ваги стовбурів | 13,0 | 10,9 | 9,8 | 10,0 | 10,5 | 10,3 |
| Вага живих гілок, | 17,0 | 14,3 | 12,6 | 10,6 | 13,9 | 9,6 |
| т/га | | | | | | |
|% Надземної частини | 10,9 | 8,2 | 7,5 | 6,6 | 7,5 | 7,0 |
|% Ваги стовбурів | 14,3 | 10,3 | 9,1 | 8,0 | 9,2 | 8,6 |
| Вага сухих гілок, | 5,2 | 4,8 | 3,7 | 3,1 | 3,4 | 4,1 |
| т/га | | | | | | |
|% Надземної частини | 3,3 | 2,8 | 2,2 | 1,9 | 1,8 | 3,0 |
|% Ваги стовбурів | 4,4 | 3,4 | 2,7 | 2,3 | 2,2 | 3,7 |
| Загальна вага надземної | 156,7 | 173,8 | 167,9 | 160,3 | 184,6 | 136,5 |
| частини, т/га | | | | | | |
|% Ваги стовбурів | 131,7 | 124,6 | 121,7 | 120,3 | 121,9 | 122,6 |
Вага стовбурової деревини на всіх ділянках складає близько 80% (+ 3 -- 4%) всієї надземної маси 20-річного древостоя. Помітна тенденція в густих культурах до деякого підвищення частки стовбурової деревини в загальній надземній масі. Вага крон становить від 27,3 до 18% ваги стовбурів, знижуючись у найбільш густих культурах. У всій надземній масі частка живої частини крон коливається від 20,7 до 14,9%, відповідно знижуючись зі збільшенням густоти.
5. Вага кореневих систем культур сосни
Для повної характеристики накопиченого органічної речовини до даних про вагу надземної частини деревостанів необхідно додати вага їх кореневих систем шляхом розкопки всіх кореневих деяких модельних дерев і методом монолітів (див. таблицю нижче).
Загальний запас коріння культур сосни на 1 га
| Густота | Сирий вага коренів | Густота | Сирий вага коренів |
| посадки | | посадки | |
| тис. | |, Тис. | |
| екз./га | | екз./га | |
| | | |% Усієї | | | |% усієї |
| | Т |% | надземної | | т |% | надземної |
| | | | Частини | | | | частини |
| 5 | 25,2 | 100 | 21,7 | 20 | 21,6 | 86 | 15,3 |
| 10 | 22,5 | 88 | 16,5 | 30 | 23,4 | 93 | 13,4 |
| 15 | 23,4 | 93 | 16,2 | 40 | 21,6 | 86 | 14,0 |
Відносна частка коренів у культурах різної густоти змінюється в значних межах - від 14,0 до 21 , 7% від ваги всієї надземної маси.
При цьому відносний і абсолютний вага коренів вище за все в самих рідкісних культурах. Це йде головним чином за рахунок розвитку в окремих культурах товстих стрижневих коренів. Тому зіставляти вага коренів з вагою хвої для оцінки забезпеченості її вологою і поживними речовинами досить важко. Загальна вага коренів на 1 га за винятком рідкісних культур змінюється порівняно в невеликих межах. Маса коренів на одну зростаюче дерево (сира вага) у 18 - річних культурах сосни при різній густоті посадки становить:
| Густота посадки, | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 |
| тис.екз./га | | | | | | |
| Маса коренів, кг | 6,8 | 3,0 | 2,2 | 1,5 | 1,1 | 1,0 |
Вага коренів (в середньому) одного дерева в найрідкісніших культурах в 6-7 разів більше ваги коренів дерева в самих густих культурах. При зміні густоти з 5 до 10 тис. на 1 га вага коренів зменшується більш ніж удвічі. Подальше зменшення ваги коренів зі зростанням густини йде більш плавно.
2.6. Загальна біологічна продуктивність культур сосни різної густоти
У деревостой і підстилці за 20 років накопичується на 1 га від 108 до 127 т сухої органічної речовини або в середньому 5,4-6,4 т на рік. Для визначення повної біологічної продуктивності насаджень необхідно додати величину розклалася опади. На жаль, врахувати її дуже важко. Загальна кількість опалого хвої (в абсолютно сухому вазі) за 18 - річний період повинна складати від 18,9 до 30,0 т на 1 га. За три роки він становить від 1,4 до 2,0 т, або в середньому 1,7 т на 1 га. Важче врахувати опад у вигляді кори, гілок, шишок. Він складає в підстилці 56%. За зразкового розрахунку кількість його може бути визначено за 18-річний період в 13-17 т. При цьому загальна кількість розклалася повністю мінералізованою опади складе від 12 до 21 т на 1 га (в абсолютно сухому вазі) або в середньому 0,8 т на 1 га на рік. Що ж до загальної біологічної продуктивності за окремі роки, то визначити її дуже важко, тому що визначення приросту кори, деревини, вологи в окремому річному шарі існуючими методами дуже неточне, і майже зовсім не піддається масовому обліку приріст і опад коренів. Щоб судити про загальну річної біологічної продуктивності культур сосни скористаємося досить точної пропорційністю між накопиченням стовбурової деревини і загальним накопиченням органічної речовини деревом (див. таблицю нижче).
Абсолютно суха вага елементів біологічної продуктивності деревостанів сосни різної густоти
| Показник | Густота посадки, тис. екз./га |
| | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 |
| Фітомаси, т/га |
| Стовбурів у корі | 51,4 | 60,3 | 59,6 | 58,6 | 65,4 | 48,1 |
| Живих гілок | 7,0 | 5,9 | 5,2 | 4,3 | 5,7 | 3,9 |
| Хвої | 6,8 | 6,6 | 5,9 | 5,8 | 6,9 | 5,0 |
| Разом у надземної частини | 67,1 | 74,8 | 72,5 | 70,4 | 80,1 | 58,5 |
| Корній | 12,6 | 11,2 | 11,7 | 11,6 | 11,7 | 10,8 |
| РАЗОМ: | 77,8 | 84,0 | 82,4 | 80,3 | 89,7 | 67,8 |
| Отпад, т/га |
| Відмерлі гілки в кронах | 4,2 | 3,9 | 3,0 | 2,5 | 2,7 | 3,3 |
| живих дерев | | | | | | |
| Відмерлі дерева (включаючи | 5,3 | 4,6 | 2,0 | 2,9 | 9,6 | 15,0 |
| загиблі від снеголома) | | | | | | |
| РАЗОМ: | 9,5 | 8,5 | 5,0 | 5,4 | 12,3 | 18,3 |
| Опади і лісова підстилка, | 24,1 | 24,1 | 22,6 | 22,5 | 26,8 | 25,7 |
| т/га | | | | | | |
| Усього рослинних | 33,6 | 33,4 | 27,6 | 24,0 | 39,1 | 44,0 |
| залишків, т/га | | | | | | |
| Усього органічного | 111,4 | 117,4 | 110,0 | 108,2 | 128,8 | 111,8 |
| речовини, т/га | | | | | | |
| Фітомаси,% | 100 | 105 | 99 | 97 | 115 | 100 |
| Фітомаси на одне середнє | 20,9 | 11,1 | 7,8 | 5,7 | 4,4 | 3,1 |
| дерево, кг | | | | | | |
| Середня продукція за один | 3,4 | 3,7 | 3,5 | 3,4 | 4,2 | 3,5 |
| рік для всіх деревних | | | | | | |
| фракцій, т/га | | | | | | |
Загальна біологічна продуктивність 18-річних культур сосни складе від
10 до 13,5 т сухої органічної речовини на 1 га. Це повністю співпадає з даними, отриманими В.П. Тимофєєвим (1970). При цьому в 18 - річному віці мінімальну продуктивність дають культури з густиною посадки 5 тис. сіянців, а максимальну з посадкою 30 тис. сіянців на 1 га. У 20-річному ж віці мінімальну продуктивність дають деградуючі культури з густотою посадки 40 тис. сіянців. Максимальну продуктивність в 20-річному віці дають культури з посадкою 30 тис. на 1 га.
7. Види біологічної продуктивності лісів
Потенційна продуктивність є однією з головних показниківеталонних насаджень, характеризується такими показниками як видовийсклад. Господарська цінність, поєднувана в підсумку в поняття
«Господарської продуктивності». Під поняттям «потенційної продуктивності»розуміється максимально можлива продуктивність для даних кліматичних ігрунтових умов, будь то первинна біологічна продуктивність (т/га)або продуктивність запасу стовбурової деревини (м3/га). Зазвичай останнянайбільш істотна складова первинної продуктивності єпредметом вивчення лісівників.
Методи вивчення потенційної продуктивності по В.С. Чуенкову можна підрозділити на три основні групи: лесоводственно-таксаційних, Лесото?? пологіческіе і кліматологічні. Найбільш поширені лесоводственно-таксаційних, за допомогою яких вивчають закономірності будови та росту насаджень, що є основою подальшого моделювання цих параметрів. Підсумки багаторічних досліджень продуктивності лісів узагальнені на Всесоюзній конференції з формування максимально продуктивних еталонних насаджень, яка проводилася в
Каунасі в 1979 році. Більшість робіт, представлених на конференції виконано саме лесоводственно-таксаційних методами. Ці методи застосовні для конкретний умов зростання, у той час як кліматологічні методи оцінки застосовні для великих територій.
Кліматологічні методи визначення продуктивності засновані на залежності потенційної продуктивності від кліматологічних факторів.
Зазвичай кілька гідротермічних показників клімату шляхом арифметичних операцій комбінують в один комплексний показник, що називається кліматичних індексом приросту, який вказують з річним приростом древостоя. Наприклад, кліматичний індекс 'I' Дж. Векка включає в себе опади 'N', середню температуру повітря 'T' і число днів з опадами менше 0,1 мм 'n' протягом травня-липня, кількість днів у році з позитивними температурами 'Z' і має такий вигляд:
i = (N/T 10 * n/92) * (Z-60/100).
С. Патерсон вводить в 1956 році більш зручні у використанні середні річні показники клімату, які можна знайти в кліматичних довідниках.
I = Tv/Ta * N/1 * G/12 * E/100,
де Tv - середня температура самого теплового місяця;
Ta - амплітуда температур самого теплого і самого холодного місяців;
N - річна кількість опадів;
G - тривалість періоду з температурами більше 7 С;
Е - фактор Міланковіча рівний Rp/Rs, де:
Rp - сумарна радіація на полюсі;
Rs - сумарна радіація в даному місці.
Індекс Патерсона часто використовується в дослідженні потенційної продуктивності лісів.
Річна продуктивність лісових насаджень визначається шляхом знаходження модельних дерев, у яких оцінюється маса різних фракцій
(деревина, кора, гілки, листя, генеративні органи, коріння).
8. Основні екологічні та біологічні чинники, що визначають продуктивність лісів (на прикладі лісів півночі)
Всебічне з'ясування взаємозв'язків і закономірностей росту і розвиткудеревних рослин в природних фітоценозах дає можливістьпроектувати і створювати біогеоценози оптимального складу і структури,що сприяють підвищенню продуктивності деревостанів.
Соснові та смерекові ліси найбільш поширеною зеленомошной групи типівлісу в умовах північної і середньої тайги північного сходу європейської частини
РФ утворюють, як правило, змішані за складом деревостани. Для ниххарактерна невисока повнота (0,5-0,7), IV, V класи бонітету. Унасадженнях природного походження спостерігається значна диференціаціядерев за віком, діаметром і висоті. Ця особливість помітно виражена вялинових фітоценозах. У кожному типі соснового і ялинового ліси створюються
