Введение к работе
Актуальность. Неотъемлемой частью ландшафтов всей бореальной зоны являются болота, играющие важную роль в обеспечении нормального протекания многих природных процессов на локальном, региональном и глобальном уровнях. Несмотря на давний интерес исследователей к этим довольно специфическим экосистемам и огромный накопленный материал, многие вопросы генезиса, структурной организации, продуктивности и динамики болотных фитоценозов, которые имеют сугубо региональный характер, раскрыты далеко не полностью. Особенно это относится к болотам Республики Марий Эл, изученным пока крайне слабо.
Цель исследований заключается в комплексной оценке лесораститель-ных условий верховых болот Марийского Полесья, выявлении закономерностей структурной организации и продуктивности произрастающих на них фитоценозов, а также оценке факторов динамики таксационных показателей древостоя. Для ее реализации были поставлены следующие задачи:
обобщить литературные данные по теме диссертации;
проанализировать природные условия района проведения исследований и выявить факторы, оказывающие влияние на формирование и пространственное распределение болот;
сформировать на основе таксационных описаний насаждений в типе лесорастительных условий (ТЛУ) А5 электронную базу данных, отражающих основные параметры древостоя;
обследовать верховые болота Марийского Полесья и изучить особенности их лесорастительных условий;
провести на пробных площадях оценку структурной организации и продуктивности болотных фитоценозов;
изучить динамику текущего годичного прироста деревьев, выявить определяющие ее факторы и подобрать математические уравнения, отражающие возрастные изменения таксационных параметров древостоя;
Научные положения, составляющие предмет защиты:
Верховые болота Марийской низменности по своим лесорасти-тельным условиям, которые отражает совокупность физических и химических параметров торфа и грунтовых вод, довольно неоднородны и являются скорее мезоолиготрофными, чем олиготрофными. Наиболее информативными признаками лесорастительных условий болот являются уровень залегания грунтовых вод и их кислотность, а также содержание в них ионов кальция, нитратов, сульфатов и гидрокарбонатов. Достаточно надежным индикатором качества лесорастительных условий болот является толщина слоя мха, покрывающего корневые лапы деревьев.
Це но популяции сосны в болотных биогеоценозах по характеру роста слагающих их деревьев не являются однородными, представляя собой неорганизованную совокупность особей, слабо и по-разному реагирующих на флуктуации климата. Для этой совокупности деревьев можно определить лишь вероятностные границы возрастных изменений средних таксационных
показателей (высоты, диаметра и текущего годичного прироста), но нельзя прогнозировать динамику параметров каждой отдельной ценопопуляции из-за стохастичности их развития.
Для поддержания наибольшего текущего прироста фитомассы, т.е. наивысшей биологической продуктивности фитоценозов на верховых болотах и обеспечения максимума депонирования углерода древостой необходимо вырубать в возрасте 50-60 лет. Необходимо также регулировать густоту молодняков, обеспечивая не только наивысший прирост фитомассы древостоя, но и продуктивность кустарничков, особенно ягодных.
Структура кустарничкового яруса на верховых болотах Марийского Полесья довольно изменчива, но доминирует по величине фитомассы в большинстве случаев мирт болотный Chamaedaphne caliculata L. Надземная фитомасса кустарничков изменяется по биотопам от 1,12 до 2,95 т/га в воздушно сухом состоянии, а величина фитомассы мхов - от 1,6 до 47 т/га. Наибольшая доля фитомассы у всех видов кустарничков приходится на стебли. По величине общей фитомассы и фитомассы ассимиляционного аппарата господствующее положение занимает в большинстве случаев древостой.
Научная новизна работы состоит в установлении пределов и закономерностей вариабельности физических и химических параметров торфа и грунтовых вод на верховых болотах Марийского Полесья, а также структурной организации и продуктивности произрастающих на них фитоценозов (древостоев и подпологовой растительности).
Практическое значение заключается в разработке математических моделей, отражающих динамику таксационных параметров древостоя, а также в обосновании, исходя из вариабельности оцененных показателей, необходимого объема выборки для достижения необходимой точности оценки биомассы подпологовой растительности, что может найти применение и разработке планов освоения лесов. Полученные данные могут быть использованы при инвентаризации лесного фонда, ведении лесоэкологического мониторинга и для оценки углеродного баланса.
Обоснованность выводов и достоверность результатов исследований обеспечивается большим объемом экспериментального материала, собранного и обработанного с использованием стандартных методов биогеоце-нологии, лесоведения, таксации леса и математической статистики.
Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследования, разработке его программы, сборе обработке и анализе исходного материала, формулировании выводов и основных положений диссертации.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на региональных, всероссийских и международных научно-практических конференциях: «Проблемы экологии и природопользования в бассейнах рек Республики Марий Эл и сопредельных регионов» (Йошкар-Ола, 2006), «Проблемы использования и воспроизводства лесных ресурсов (Казань, 2006), «Потенциалы России в глобальном мире: проблема адаптации и развития (Йошкар-Ола, 2006), «Дендроэкология и лесоведение» (Красноярск,
2007), «Роль особо охраняемых природных территорий в решении экологических проблем» (Йошкар-Ола, 2008), «Современные проблемы теории и практики лесного хозяйства» (Йошкар-Ола, 2008), «Международное сотрудничество в лесном секторе: баланс образования, науки и производства» (Йошкар-Ола, 2009), «Актуальные проблемы дендроэкологии и адаптации растений» (Уфа, 2009), «Лесные экосистемы в условиях изменяющегося климата: биологическая продуктивность, мониторинг и адаптационные технологии» (Йошкар-Ола, 2010), а также на ежегодных внутривузовских научных конференциях и заседаниях кафедры управления природопользованием и лесозащиты Марийского государственного технического университета.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 17 печатных работах, шесть из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Она изложена на 216 страницах машинописного текста, включает 78 таблиц и 86 рисунков, 20 страниц приложений, 392 библиографических источников, в том числе 18 зарубежных авторов.
