Введение
Леса – это экологический каркас планеты, он является одним из главных хранилищ биологического разнообразия, стока и сохранения биогенных веществ, в частности углерода, который определяет баланс атмосферы и предотвращает от угроз климатических катастроф.
Одной из важнейших задач лесного хозяйства России является воспроизводство в кратчайшие сроки лесных ресурсов хозяйственно-ценными породами и повышение их продуктивности. Древесина принадлежит к самым значительным и перспективным видам сырья, потребление которого постоянно растет. Одновременно еще в большей степени увеличивается потребность человека в рекреационных и других функциях леса. Поэтому способы возобновления лесов должны обеспечивать повышения качества искусственного выращивания устойчивых высокопродуктивных насаждений нужного состава и в самые короткие сроки.
Эффективность искусственного лесовыращивания, в значительной степени, зависит от:
- результативности работ в период лесокультурного производства, включающий этапы получения семян и посадочного материала;
- формирования типа вырубок и их экологические условия;
- приживания и индивидуального роста культур;
- интенсивный рост и формирование искусственных молодняков.
Главной задачей лесоводства является рациональное и эффективное лесопользование. При применении оптимальных технологий лесокультурного производства повышается производительность лесных земель и быстро растет древостой, а следовательно, и экономическая прибыль. При использовании высококачественного посадочного материала, обеспечивается высокая лесоводственная эффективность насаждений.
Цель исследования настоящей работы - изучить особенности динамики роста культуры ели высокой (Picea abies.L.) в разных условиях произрастания на территории Калининского района и разработать предложения по оптимизации некоторых элементов лесохозяйственных работ
Основные задачи исследования:
1. Изучить особенности влияния предшествующих древесных пород после вырубки на рост и развитие лесных культур.
2. Установить зависимость динамики роста ели высокой от густоты посадки.
3. Выявить зависимость роста ели восокой от возраста лесных культур.
4. Разработать предложения по оптимизации некоторых элементов лесохозяйственных работ.
Глава 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК И РАСТИТЕЛЬНОСТЬ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Географическое положение и орография
Калиининский район—административно-территориальная единица(район) и муниципальное образование (муниципальный район) на юго-востоке Тверской области России. Административный центр— город Тверь, который составляет отдельный городской округ.
Калининский район расположен на юго-востоке Тверской области. Площадь территории - 4163 км2. Основные реки - Волга, Тверца, Тьмака. Мясо-молочное скотоводство, свиноводство, птицеводство, пушное звероводство (норка). Выращивают картофель, морковь, огурцы, томаты, столовую свёклу, капусту, плодовые. Калязинский район. Молочно-мясное скотоводство, свиноводство. Выращивают зерновые, лён, картофель. (Рисунок 1).
Основная река района — Волга, пересекает его с запада на восток на протяжении 95 км (включая Тверь). Ниже Твери Волга переходит в Иваньковское водохранилище. Другие реки — Тверца, Тьма, Шоша, Тьмака, Созь, Орша.
На северо-востоке района обширный болотный массив «Оршинский Мох» со множеством озёр (Петровские озёра). На юго-востоке часть территории занимает заповедник «Завидово».
Рисунок 1. Карта схема районов Тверской области
1.2. Климат
Климат Калининского района умеренно континентальный, переходный от континентального, востока европейской территории страны, к более влажному — северо-западных регионов. Район лежит в зоне комфортных для жизни и отдыха климатических условий. Среднесуточные температуры летом — плюс 15-20°С, зимой — минус 5-15°С. Среднегодовое количество осадков колеблется от 560 до 720 мм, наибольшее количество осадков выпадает на западных склонах Валдайской возвышенности. Устойчивый снежный покров устанавливается в конце ноября — начале декабря, продолжительность периода со снежным покровом 140—150 дней, мощность 40-60 см, при максимальной глубине 80 см.
Средние температуры января от −8 до −16 °C, июля +17…+19 °C. Осадков около 600—700 мм в год.
1.3. Почвенный покров
Преобладающие почвы Тверской области подзолистые и дерново-подзолистые (более 80%). Местами чаются участки дерновои торфяно-подзолисто-глеевых, а болотных почв. В центре (в районе Торжокской гряды) встречаются небольшие пятна дерново-карбонатных и на востоке дерново-глеевых почв. Поймы рек заняты аллювиальными почвами.
Распределение почв по механическому составу довольно пестрое можно сказать, что в западной части области преобладают песчаные и супесчаные почвы, в восточной -- суглинистые. А песчаные и супесчаные почвы распостранены там лишь по течению рек Волги и Медведицы.
Болотные почвы после осушения становятся плодородными. Подзолистые почвы в большинстве случаев требуют известкования и внесения фосфорных, калийных и азотных удобрений. Дерновоподзолистые почвы по сравнению с подзолистыми более плодородны.
Для хозяйственных целей обычно используются хорошо дренированные почвы по склонам холмов, вблизи долин рек.
С каждым годом в Тверской области все более осваиваются заболоченные котловины и плоские водораздельные пространства.
В последние годы объем работ по осушению в области значительно увеличился. По данным Северного научно-исследовательском института гидротехники и мелиорации, в Калининской области 61 % площади сельскохозяйственных угодий требует мелиоративного улучшения.
На территории Тверской области преимущественно супесчаные (местами глинистые), дерново-подзолистые почвы. Крупный массив Оршинского болота (Калининский район) богат торфяно-болотными почвами. Наиболее плодородные земли находятся на востоке области (Кашинский и Калязинский районы).
Рисунок 2.Калининский район Тверской области
1.4. Растительность
Растительный покров изучаемой территории тесно связан со своеобразием географических, геологических, гидрологических и климатических условий.
В сложной и длительной истории на фоне последовательной смены геологических эпох растительной покров испытал большие нарушения, подвергся воздействию со стороны человека.
Степи полностью распаханы, местами превращены в выгоны. Только кое-где по склонам балок и по немногим межам сохранились остатки бывшего степного растительного покрова.
Лесные ресурсы. Территория области лежит в зоне перехода южной тайги к смешанным хвойно-широколиственным лесам. Поэтому в области можно видеть и дремучие хвойные таежные леса, и северные моховые болота, и смешанные леса с дубом, липой, кленом. Общая площадь земель лесного фонда - 4998,2 тыс. га; лесистость - 53,7%; общий запас древесины на корню - 701,9 млн. м3. Лесистость области в её отдельных частях не одинакова. Сильно обезлесенный район занимает восточную часть области, где только около 10% площади покрыто лесами. Еще более обезлесенной частью является Ржевско-Старицкое Поволжье. Наиболее лесистые - северо-западные и северные районы области (Осташковский, Фировский, Есеновический, Вышневолоцкий, Максатихинский, Лесной, Сандовский и другие), в которых леса занимают от 30 до 50% площади. Основные древесные породы: хвойных (ель, сосна), мелколиственных (береза бородавчатая и пушистая, осина, ольха, рябина, черемуха и ивовые - бредина, ветла, ракита), широколиственные (летний дуб, липа, клен, вяз, ясень).
Глава 2. МЕТОДИКА И МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследований послужили древостои лесных культур ель высокая – (Picea abies. L.) в условиях зоны смешанных широколиственно-хвойных лесов Калининского района (в ГКУ «Тверское лесничество Тверской области», которые были созданы в 2017 году.
2.1. Методика исследования
Обработка полученных результатов проводилась по методике Н.Н. Свалова (Свалов, 1979) . Был применен способ непосредственного вычисления статистических показателей для малых выборных совокупностей (N<25-30).
Сущность способа состоит в том, что данные наблюдений какого-либо признака подвергают систематической обработке и анализу.
Рассчитываются статистические показатели: М – средняя арифметическая, характеризует средний уровень, среднюю величину изучаемого группового признака (средняя высота культур на пробной площади и т.п.).
Ex
M=------------
N
N – общее число наблюдений;
Ex – сумма варианта;
G – (сигма) – средне квадратическое отклонение.
Характеризуются также свойства совокупности, что и среднее квадратичное отклонение. Представляет собой средний процент отклонений отдельных объектов совокупности от среднего значения. Изменчивость считается невысокой, если V<10%, средний - 10%<V<30%, высокой - V>30%
V=G/Mх100%
m – основная ошибка средней арифметической. Она появляется в тех случаях, когда, пользуясь свойством репрезентативности, значения выборочной средней арифметической переносят на всю совокупность. Например, когда средний диаметр, полученный для данной пробной площади, используют при характеристике всего участка культур.
G
m = ____________
N
P – показатель точности опыта, характеризуется процентом ошибки выборочного наблюдения, т.е. процентом разницы между генеральной и выборочной средними и арифметическими. Точность опыта считается:
высокой если P<5%; средней если 5% <P< 10%; недостаточной если P>10%.
Рисунок 3 Карта- схема Тверского лесничества
2.2. Материалы исследования
Таблица 1
Краткая характеристика пробных площадей
№ участка № квартала выдел площадь участковое
лесничество Главная порода Тип происхождения
1 №5
17
3,8 Калининское
участковое лесничество ель Искусственное
2 №11 3 3,1 Калининское
участковое лесничество ель Искусственное
3 №35
25
1,5 Калининское
участковое лесничество ель Искусственное
4 №36
6 3,7 Калининское
участковое лесничество ель Искусственное
5 №54
8
2,6 Калининское
участковое лесничество ель Искусственное
2.2. Материалы исследования
Рис. 3. Пробные площади участков лесных культур.
Для исследования показателей роста ели высокой в лесных культурах, были применены:
• Металлическая линейка (ГОСТ 427-75);
• Штангенциркуль ШД-1 (ГОСТ 166-80) со значением отсчета 0,1 мм.
Сбор экспериментального материала проводился на участках Калининского участкового лесничества, на которых закладка культур ели высокой производилась в 2017 году.
За период работы было заложено 5 пробных площадей, учтено и обмерено 120 деревьев.
У исследуемого материала были определены следующие параметры.
1) Высота.
2) Диаметр ширины кроны
3) Диаметр ширины ствола
4) Прирост за 2015г., 2016 г., 2017 г., (по результатам инвентаризации)
Рисунок 4 Возрастные изменения на пробных площадях в еловых насаждениях.
Глава 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА
3.1. Биологические особенности ели высокой как модельного объекта
В настоящее время естественный растительный покров сильно разрушен и изменен, и все же, Тверская область – одна из самых лесистых в европейской части России. По данным Управления Федерального агентства кадастра объектов недвижимости по Тверской области массивы лесов покрывают более 56% территории области (по России 45%) и занимают 4720 тыс. га.
Хвойные леса занимают примерно 47% лесопокрытой площади, причем, еловые леса несколько преобладают; на долю мелколиственных лесов приходится около 53%, из них почти 33% - березовые; менее 1% от общей площади лесов занимают широколиственные леса - дубравы.
Еловые леса занимают около 25% общей площади лесов, они влажные, тенистые, под пологом ели могут существовать только теневыносливые растения. Леса с покровом из плевроциума, птилиума или дикраниума, называют ельниками - зеленомошниками. Там, где грунтовые воды находятся близко к поверхности и происходит образование торфа, в нижнем ярусе леса господствует мох политрихум - кукушкин лен. Такой лес называют ельником долгомошником. В самых влажных и заболоченных местах встречаются ельники сфагновые с покровом из сфагновых мхов. Еловые леса с господством травянистой растительности - ельники травяные или приручьевые. (Малышева,1991) Согласно типологии В.Н. Сукачева (Романов, 2008) еловые леса подразделяют на пять групп. Наиболее важной с точки зрения ведения лесного хозяйства является группа ельников- зеленомошников и сложных ельников, насаждения которых имеют высокий бонитет, удобны для вывозки древесины и проведения лесокультурных работ. В пределах области выделено пять лесорастительных районов,
Дерево до 30 м. и более высотой и до 1 м. в диаметре. Кора в молодости буроватая, гладкая с мелкими пленчатыми чешуйками, к старости становится чешуйчато-шероховатой. Побеги от коричневато-бурых до светло-желтых, слегка железно-волосистые; почки тупоконические, буроватые со слабозаметными выпотами смолы. Ветвление не строго мутовчатое, но более крупные ветви располагаются почти мутовчато и вырастают из пазушных почек близ верхушечной. Крона густая, ширококоническая, с заостренной вершиной, опускается по стволу сравнительно низко. Хвоя 2-3 см. длиной, жесткая, на конце заостренная, в сечении ромбическая, темно-зеленная, блестящая, живет хвоя 6-12 лет, опадает постепенно в осенне-зимний период.
Ель высокая – растение однодомное с раздельнополыми цветками. После опыления шишки свешиваются вниз и к октябрю созревают. Но осенью, как правило, они не распускаются, чешуи их плотно сомкнуты и семена не выпадают. Раскрытие шишки и рассеивание семян происходит чаще с января по апрель.
Цвести ель обыкновенная начинает, как правило, в насаждениях к 30-40 годах (под пологом леса с 40-50 лет), отдельно растущие деревья с 15 лет.
При прорастании семени главный корень в первые 2-3 года растет вертикально, затем разветвляется на несколько боковых, растущих или горизонтально, или наклонно вниз, поэтому уже к 10 годам главный корень незаметен, а корневую систему образуют сильные боковые корни. На глубоких, хорошо дренированных почвах боковые корни ели уходят на значительную глубину. На сырых, тяжелых мелких почвах ель образует поверхностную корневую систему, поэтому часто страдает от ветровала. Повышенной ветроустойчивости ели и увеличению объема корневой системы способствуют образование придаточных корней. Они возникают у основания ствола, близ шейки корня, особенно при покрытии его землей или при обрастании мхом.
Лучший рост еловых культур в молодом возрасте (до 8-10 лет) наблюдается в густом лесу при полноте 0,8-0,9 и в приспевающем возрасте при полноте 0,7.
Ель не выносит избыточного увлажнения, но на почвах с избыточным проточным увлажнением растет хорошо. В отношении плодородия почв ель не отличается высокой требовательностью. Ель вполне зимостойка, однако может сильно страдать от поздне-весенних и ранне-осенних заморозков. Ель очень теневынослива, но без достаточной освещенности она не может хорошо расти и образовывать генеративные органы.
Особи, появившиеся примерно в одно и тоже время, неоднородны по морфометрическим показателям и по степени развития, что определяется преимущественно местом, занимаемым ими в фитоценозе. Даже в чистом одновозрастном лесу, образованном единственным поколением древесной породы, мы видим четкую дифференциацию деревьев по размерам и, как правило, уверенно выделяем основной и подчиненный пологи, отличающиеся между собой онтогенетическим возрастом деревьев.
Каждая особь, входящая в основной полог древостоя, в процессе роста и индивидуального развития последовательно проходит ряд этапов онтогенеза. С увеличением онтогенетического возраста особь неуклонно стареет. Признаки старения проявляются уже на ранних этапах онтогенеза, затем они превалируют над процессами омоложения.
Для древесных растений существенное значение в процессах старения имеет постепенное ухудшение взаимодействий между корневой системой и надземной частью, что происходит по мере увеличения их размеров. Кроме того, на ход старения и омоложения деревьев, как и других растений, оказывает влияние взаимодействие вегетативных и генеративных процессов.
Помимо внутренних факторов старения, обусловленных эволюционно, растения постоянно испытывают воздействия внешней среды, из которых наибольшее значение имеют недостаток влаги, повышенная температура и некоторые нарушения корневого питания. Старение растений обусловливает ослабление ростовых и генеративных процессов и сопровождается снижением устойчивости их к грибным и бактериальным заболеваниям, к воздействию насекомых-вредителей и резким изменениям условий внешней среды. Старение и отмирание древесных растений в широколиственных лесах способствует постоянной замене старых поколений молодыми. Таким образом, одновременно с прохождением основным лесообразователем всех этапов онтогенеза решается одно из главных противоречий в фитоценозе — противоречие между старым и новым.
Рост и индивидуальное развитие древесных растений осуществляется в жестких условиях межвидовой и внутривидовой конкуренции за жизненное пространство. Особенно интенсивно эти процессы протекают на ранних этапах онтогенеза. В результате этого далеко не каждая появившаяся древесная особь проходит все стадии онтогенеза. Периодизация возрастных этапов онтогенеза древесных растений проводилась П.Г. Шиттом, Л.Б. Заугольновой, Н.Д. Кожевниковой, В.А. Кирсановым и другими исследователями. В онтогенезе ели европейской выделяю такие этапы: эмбриональный, ювенильный, генеративный и сенильный. На эмбриональном этапе происходит формирование зародыша и образование семени. Ювенильный этап можно разделить на две стадии — всходы и подрост. К всходам мы относим растения ели в возрасте до достижения ими одного года. Это наиболее неустойчивая стадия онтогенеза ели, в сильной степени зависящая от погодной и эколого-фитоценотической обстановки. Подрост — это особи в возрасте начиная со второго года жизни и до начала их плодоношения. Генеративный этап онтогенеза ели наступает с момента ее плодоношения и заканчивается спелостью. Он включает в себя этапы зрелости и размножения, выделяемые М.X. Чайлахяном с соавторами.
Стадией перестойности начинается сенильный этап онтогенеза ели (этап старости, по: Чайлахян и др.). На этой стадии ель снижает прирост, у нее
Список использованной литературы
