Методика полевых работ

МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ

Методическое пособие

 

 

МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ

 

Методическое пособие

для организации и выполнения изыскательских (научно-исследовательских работ)

по направлению подготовки 35.02.01. «Лесное дело»

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Леса России являются одним из важнейших природных ресурсов страны. Лес играет в жизни человека и человечества тройную роль. С одной стороны, лес, являясь одной из главных составляющих частей окружающей среды человека, в большой степени влияет на климат, наличие чистой воды, чистого воздуха, защищает сельскохозяйственные земли, обеспечивает места для комфортного проживания и отдыха людей, сохраняет разнообразие живой природы (средообразующая, или экологическая роль леса). С другой стороны, лес – источник множества материальных ресурсов, без которых человечество не может и вряд ли сможет обойтись в обозримом будущем – древесины для строительства, производства бумаги и мебели, дров, пищевых и лекарственных растений (экономическая, или ресурсная роль леса). С третьей стороны, лес – часть той культурно-исторической среды, под воздействием которой формируются культура и обычаи целых народов, источник работы, независимости и материального благополучия значительной части населения, особенно тех, кто живет в лесных деревнях и поселках (социальная роль леса).

Особенность лесов состоит в том, что они в отличие от многих других природных ресурсов являются возобновляемыми, что позволяет организовать их неистощительное использование. Лесные экосистемы, являющиеся основным компонентом природной среды, обеспечивают естественное регулирование большинства протекающих в экологической системе Земли процессов, что предопределяет необходимость максимального сохранения природных свойств лесов. Без учета экологических проблем, структуры и динамики изменения состава лесов России, а также анализа природных и антропогенных процессов, происходящих в лесах, невозможны реальные прогнозы глобальных изменений природной среды.

Решение экологических проблем обеспечения устойчивого развития лесного хозяйства в настоящее время предполагает:

- сохранение биологического разнообразия и экологических функций лесов путем выделения лесов природоохранного назначения (защитных лесов) и обеспечение режима их сохранности;

- разработку системы сохранения биоразнообразия в лесах, являющихся объектом экономической деятельности;

- обеспечение качественного воспроизводства лесных ресурсов как обязательного элемента использования лесов, недопущение деградации и истощения почвенных и водных ресурсов при их использовании;

- расширение защитного лесоразведения в малолесных районах;

- сохранение и рациональное использование генетического и экологического потенциала лесов России, расширение сотрудничества с другими государствами и международными организациями в этой области, развитие системы особо охраняемых природных территорий;

- усиление просветительской деятельности по формированию в обществе понимания важной роли лесов и необходимости бережного отношения к ним. В настоящее время при проведении мониторинговых исследований широко используют различные методики.

ТАКСАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Закладка и таксация временной пробной площади

Методика полевых работ

Временные пробные площади закладывают для однократного измерения на ней таксационных параметров. Закладка пробной площади проводится в однородном по условиям местопроизрастания, составу, возрасту и полноте древостоя. Размеры определяются количеством деревьев преобладающей породы. На пробной площади, заложенной в спелых древостоях, должно быть не менее 200, в приспевающих и средневозрастных

– не менее 300, в молодняках – не менее 400, в перестойных – не менее 150 деревьев основного элемента леса.

Пробная площадь отграничивается визирами, которые задаются с помощью буссоли. Стороны промеряются с точностью до 0,1 м. На углах устанавливаются столбы без коры толщиной не менее 16 см и высотой 0,7 м над поверхностью земли. Вершина столба затёсывается на четыре ската, под одним из которых вырубается окно, где указывается номер квартала, номер выдела, площадь и год закладки (рис. 1). Для обеспечения необходимого количества деревьев пробу ограничивают визирами с трёх сторон, а четвёртую не закрывают до окончания перечёта, то есть пока не окажется нужное количество деревьев. Описание пробной площади должно включать характеристику условий местообитания и растительности, причем для каждого показателя желательно иметь шкалу принятых значений для последующего формирования базы данных по всему массиву пробной площади.

На временной пробной площади проводиться сплошной перечет деревьев путем измерения диаметров мерной вилкой по высоте 1,3 м по четырех сантиметровым ступеням толщины, породам и категории санитарного состоянии. Ступень толщины принимается в зависимости от среднего диаметра древостоя: при среднем диаметре до 6 см ступень толщины принимается равной 1 см, при среднем диаметре от 7 до 15 см – 2 см и более 16 см – 4 см. В древостоях со средним диаметром более 16 см перечёт начинается со ступени 8 см.

Рисунок 1 Форма и размеры столбов

Для определения запаса вырубленных деревьев на пробной площади производится перечет пней по породам, диаметр пней замеряется у корневой шейки затем при помощи таблицы разработанной В.И. Левиным (для сосны) и И.И. Гусевым (для ели) «Диаметр ствола на высоте груди в зависимости от диаметра на высоте пня» переводится на диаметр 1,3.

Для оценки товарности и расчёта выхода сортиментов все деревья подразделяются на 3 качественные категории: деловые, полуделовые и дровяные. Сухостойные деревья учитываются отдельно. К деловым относятся деревья, длина деловой части которых составляет не менее 6,5 м, а для деревьев высотой ниже 18 м длина должна составлять не менее 1/3 высоты. К полуделовым относятся деревья, длина деловой части которых составляет 2,0 – 6,5 м; к дровяным – деревья с длиной деловой части менее 2 м и полностью дровяные. Деревья, повреждённые в комлевой части ствола, если повреждение распространяется не выше 2 м от шейки корня, относятся соответственно к деловым или полуделовым.

Длина деловой части ствола определяется по его внешнему виду, то есть по форме и наличию пороков. Наиболее распространёнными пороками в таёжных лесах являются: напённая гниль, кривизна ствола, чрезмерная суковатость, двухвершинность, пасынок, пожарная подсушина, сухобочина, серянка, ошмыг, табачные сучья. Эти пороки, за исключением стволовой и напённой гнили, определяются визуально. Стволовую гниль можно обнаружить по наличию плодового тела. Напённая гниль определяется постукиванием обухом топора: больные деревья издают глухой, здоровые – чистый, звенящий звук.

Для установления соотношения диаметров и высот деревьев на пробной площади измеряют высоты и диаметры 12-15 экземпляров каждой породы, составляющей не менее 3/₁₀ состава древостоя, и высоты 3-6 деревьев с диаметрами, близкими к среднему, остальных пород. Количество моделей распределяется пропорционально количества деревьев по ступеням толщины. Диаметр моделей измеряется мерной вилкой на высоте 1,3м с точностью до 0,1 см. Высота деревьев определяется с помощью высотомера. Для определения среднего возраста на пробной площади измеряются возраста и диаметры у деревьев каждой породы в том же количестве, как и при изучении высоты. Возраст растущих деревьев измеряется с помощью возрастного бурава.

Для характеристики условий местопроизрастания древостоя и оценки естественного возобновления под пологом на пробной площади производят описание подлеска и напочвенного покрова, а также перечёт подроста. Напочвенный покров описывается с указанием четырёх – пяти наиболее распространённых и типичных видов растений для данных условий местопроизрастания в порядке убывания степени участия их в общем пологе травянистой и моховой растительности.

По диагоналям пробы на двухметровых полосах учитывается весь подрост, который подразделяется по породам и группам высот (крупный,

средний, мелкий). Мелким считается подрост высотой от 0,1 до 0,5 м; средним – от 0,6 до 1,5 м; крупным – более 1,5 м. Затем определяют количество подроста на 1 га и его состояние (здоровый, сомнительный, сухой). При описании подлеска устанавливается порода, количество и характер размещения его на пробной площади. По диагонали пробы на двухметровых полосах учитывается весь мохово-лишайниковый и травяно- кустарниковый ярус.

При выборе мест расположения почвенных разрезов следят за тем, чтобы рельеф, напочвенный покров и состав насаждений вокруг были более или менее одинаковыми. Разрезы закладывают не ближе 20 м от дороги, просеки, визира, прогалин, на границе крон деревьев, где почвы сочетают свои свойства между деревьями и под ними. Ширина почвенного разреза должна быть равна 60-80 см, длина – глубине, одна из узких сторон после выкопки должна освещаться солнцем – это будущая передняя стенка разреза, по которой описывают почву на всю глубину. При выкопке верхние почвенные горизонты следует выбрасывать в одну сторону, а нижние – в другую. В разрезе напротив передней стенки делают ступеньки высотой 20- 25 см (на штык лопаты). Полную глубину имеет лишь передняя стенка. При описании разреза и, особенно, при выделении почвенных горизонтов нужно осмотреть все его стенки, провести средние линии границ почвенных горизонтов, а затем описать каждый из них, используя качественные реакции на некоторые физические и химические свойства почв (определение закисных форм железа, карбонатов, водорастворимых солей).

 

Камеральные работы

По данным перечёта и обмера деревьев вычисляются таксационные показатели древостоя пробной площади: средний диаметр, средняя высота, полнота, запас и других характеристик насаждения.

Средний диаметр определяется по средней площади поперечного сечения. Для вычисления среднего диаметра из ведомости перечёта берут общее количество деловых, полуделовых и дровяных деревьев по ступеням толщины. По диаметрам определяют площадь поперечного сечения одного ствола в квадратных сантиметрах. Затем находят произведение площади поперечного сечения одного ствола на количество деревьев в ступени. Подсчитывают сумму площадей поперечного сечения всех деревьев по каждой породе на пробной площади. Затем определяют среднюю площадь поперечного сечения.

Расчет среднего диаметра при таксации методом сплошного перечета производится по формуле:

 

 

 

где π = 3,14

Dср = 2

 

(1)

Средняя высота древостоя на пробной площади определяется графическим способом. Для этой цели по данным измерений диаметров и высот у модельных деревьев строится график высот. По оси абсцисс в масштабе откладывается диаметр, по оси ординат - высота. На оси абсцисс отмечается средний диаметр и строится перпендикуляр на график. Из точки пересечения с кривой опускается перпендикуляр на ось высот и определяется средняя высота элемента древостоя.

Возраст древостоя находится по формуле:

 

Аср

= å а * g * n

å  g * n

 

где                                         (2)

g – площадь поперечных сечений учетных деревьев, см2 a – возраст деревьев, лет.

 

Полнота древостоя определяется по формуле:

P = Gф

Gн       где                                                (3)

G_ф, – сумма площадей поперечного сечения (абсолютная полнота) таксируемого (фактического) древостоя, м2 /га;

G_н – нормального древостоя, м2/га.

Gн берётся из «Стандартной таблицы сумм площадей сечений и запасов насаждений при полноте 1,0».

Запас древостоя на пробной площади вычисляется по разрядным таблицам объёмов стволов. Для определения запаса древостоя по разрядным таблицам, устанавливают разряд высот. Для этого по графику высот определяют выровненные высоты по ступеням. За средний принимается тот разряд, который чаще встречается. Если оказывается одинаковое число ступеней с разными разрядами, то за средний принимается тот разряд, в котором больше толстомерных деревьев.

Из таблиц установленного среднего разряда выписывается объём одного ствола по всем ступеням толщины и умножается на количество деревьев в ступени. Сумма объёмов всех деревьев составляет запас древостоя на пробной площади. Запас на 1 га вычисляется как частное от деления запаса на площадь пробы (определяется до целых).

Состав древостоя определяется по запасу и записывается формулой, характеризующей долю участия каждой породы в общем запасе древостоя.

Сортиментация запаса древостоя проводится по «Сортиментным таблицам», входами в которые являются средний диаметр ступени толщины и разряд высот. Он определяется по трем центральным ступеням толщины.

Бонитет насаждения определяется по шкале М.М. Орлова.

Таблица 1 - Распределение насаждений семенного происхождения по классам бонитета на основании возраста и высоты

(Шкала бонитетов М.М. Орлова)

 

Возраст,	Высоты семенных насаждений (м) по классам
лет	1а	I	II	III	IV	V	Уа
10	6-5	5-4	4-3	3-2	2-1	-	-
20	12-10	9-8	7-6	6-5	4-3	2	1
30	16-14	13-12	11-10	9-8	7-6	5-4	3-2
40	20-18	17-15	14-13	12-10	9-8	7-5	4-3
50	24-21	20-18	17-15	14-12	11-9	8-6	5-4
60	6-5	23-20	19-17	16-14	13-11	10-8	7-5
70	30-26	25-22	21-19	18-16	15-12	11-9	8-6
80	32-28	27-24	23-21	20-17	16-14	13-11	10-7
90	34-30	29-26	25-23	22-19	18-15	14-12	11-8
100	35-31	30-27	26-24	23-20	19-16	15-13	12-9
110	36-32	31-29	28-25	24-21	20-17	16-13	12-10
120	38-34	33-30	29-26	25-22	21-18	17-14	13-10
130	38-34	33-30	29-26	25-22	21-18	17-14	13-10
140	39-35	34-31	30-27	26-23	22-18	17-14	13-10
150	39-35	34-31	30-27	26-23	22-19	18-14	13-10
160	40-36	35-31	30-27	26-23	22-19	18-14	13-10
180	40-36	35-31	30-27	26-23	22-19	18-14	13-10
200	40-36	35-31	30-27	26-23	22-19	18-14	13-10