Введение к работе
Актуальность темы. Лесостепь обеспечивает оптимальные условия для проживания человека и с давних пор относится к наиболее заселенным территориям. В то же время нерациональное землепользование приводит к снижению плодородия почв, вследствие развития дефляции и эрозионных процессов, и заметному обеднению естественных ресурсов. В результате перед человеком поставлена проблема исчезновения не только уникальной биологической системы, но и утраты созданных ею черноземов как лучшего земельного ресурса биосферы (Банникова, 1998).
В Барабинской лесостепи, где леса растут в виде небольших рощиц – колков, расширение площади пахотных угодий в период освоения целины, сопровождавшееся сведением части лесов, вызвало ряд негативных последствий. Наблюдающееся развитие аридизации климата приводит к остепнению, и даже – к опустыниванию земель (Дитц, Шеметова, 2004). Поэтому необходима разработка мероприятий по оптимизации природопользования на юге Западной Сибири с выделением экологического каркаса территории, основой которого должна являться лесная растительность (Стоящева, 2007). В связи с этим представляется настоятельно необходимым изучение состояния колочных лесов, истории их изменений, особенностей роста и продуктивности.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является изучение строения и роста колочных лесов Барабинской лесостепи.
В процессе ее выполнения решались следующие задачи:
– Анализ связи объёмов стволов с основными таксационными признаками деревьев и построение объемных таблиц.
– Изучение строения древостоев по толщине и связи высот и диаметров
– Построение таблиц хода роста березняков и осинников.
– Оценка биологической продуктивности колочных лесов.
Научная новизна.
– Выявлено, что стволы березы на изучаемой территории менее полнодревесны, чем в таежных районах, и имеют больший процент объёма коры.
– Строение березняков отличается высокой изменчивостью, вследствие антропогенной нарушенности, но значительная часть рядов распределения числа стволов по толщине адекватно описывается функцией Вейбулла.
– Установлено, что условия роста колочных лесов Барабинской лесостепи динамичны, и постепенно изменяются в лучшую сторону (запас и фитомасса древостоев существенно увеличились)
– Предложен новый подход к изучению динамики таксационных показателей колочных лесов, основанный на учете времени возникновения древостоев
– Текущий прирост по запасу в колочных березняках в среднем на 15% меньше, чем во всеобщих таблицах текущего прироста березовых насаждений (Швиденко и др., 2006).
Защищаемые положения.
– Установленные множественные взаимосвязи объёмов стволов берёзы и осины с площадью сечения на высоте груди и объемом видового цилиндра применимы для определения запаса древостоев.
– Средний диаметр и его среднеквадратическое отклонение позволяют предсказывать с приемлемой точностью распределения числа стволов по диаметрам, а средние высота и диаметр древостоя – значения высот по ступеням толщины.
– В колочных лесах Барабинской лесостепи за последнее столетие произошло увеличение продуктивности насаждений. Если сравнить среднюю высоту древостоев в 50 лет, то в 1897 г. она была равна 15 м, а в 2006 г. – 21 м.
– При подборе естественного ряда древостоев для изучения хода роста требуется учитывать время их возникновения.
– За период наблюдений с 1897 по 2006 год в березняках со средним возрастом 50 лет общая надземная фитомасса увеличилась в 2,5 раза, что подтверждает сделанное ранее предположение об улучшении условий роста колочных древостоев на территории Барабинской лесостепи.
Практическая значимость работы.
– Получены уравнения связи объёмов стволов березы и осины от их высоты и площади сечения на высоте груди, что дает возможность определять их без деления древостоев по разрядам высот.
– Установлена связь параметров функции Вейбулла с таксационными показателями древостоев, что позволяет аппроксимировать распределения числа стволов по ступеням толщины.
– Получено прогнозное уравнение, позволяющее строить зависимости средних высот от диаметров по ступеням толщины для всех сочетаний средних диаметров и высот в древостоях разного возраста и полноты.
– Составлены таблицы хода роста для березовых и осиновых древостоев, и проанализированы их сходство и различие с таблицами других авторов
– Разработаны таблицы текущего прироста березняков Барабинской лесостепи
Личный вклад автора. Автором обработаны материалы объёмом в 240 пробных площадей, в том числе лично заложена 21 пробная площадь. Составлены электронные базы данных на основе систематизации собранных материалов и выбраны наиболее рациональные методы их обработки.
Апробация работы. По теме диссертации было опубликовано 6 статей, в том числе одна - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Основные результаты и положения диссертации были представлены и обсуждались на международных и всероссийских научно-практических конференциях: 3-й международный интернет-семинар (Томск, 2007); "Лес-2008" - IX Международная научно-техническая конференция (Брянск, 2008).
Обоснованность и достоверность материалов исследований. Достоверность полученных результатов определяется следующими положениями:
– объём модельных деревьев определялся по секциям;
– средние показатели древостоев получены по данным непосредственных обмеров пробных площадей за период 110 лет;
– охвачена вся изучаемая территория;
– использованы статистические методы обработки материалов, включающие корреляционный и регрессионный анализ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 157 страницах, состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (из 185 наименований), иллюстрирована 53 рисунками, содержит 18 таблиц.
