Мартынов А.Н., Сеннов С.Н., Ковязин В.Ф. Лесоведение. Практикум

Подождите немного. Документ загружается.

Т а б л и ц а 17

Расход влаги фитоценозами, мм

Статья расхода влаги

Фитоценоз

дубовый сосновый

свежая

вырубка

луг

Задержание осадков кронами 83 104 10 0

Испарение с напочвенного покрова и

почвы (И)

54 78 180 230

Поверхностный сток (С

) 15 11 102 70

Транспирация (Т) 280 338 22 279

Грунтовый и внутр

ипочвенный сток

(С

21 93 269 79

Т е м а 8

ЛЕС И ПОЧВА

Вопросы

1. Почему для леса нередко важнее водно-воздушный режим почвы, чем

ее богатство элементами минерального питания? Почему возможен ус-

пешный рост некоторых древесных пород на землях, не пригодных для

сельскохозяйственного производства?

2. Какие древесные породы называются олиготрофами, мезотрофами,

эвтрофами? Приведите примеры.

3. Какова роль материнской породы для роста леса? Что вы знаете об

одном из методов поиска полезных ископаемых по анализу золы деревьев?

Как объяснить, что в северной подзоне тайги на отдельных участках лист-

венница имеет запас до 650 м

/га?

4. Объясните, что означает потребность древесных пород в элементах

почвенного питания и требовательность к ним. Приведите примеры.

5. Почему в одних и тех же гидротермических условиях лесная подстил-

ка, образованная опадом разных пород, разлагается с разной скоростью?

Опад, каких пород способствует более быстрому разложению подстилки,

какое это имеет значение для роста леса?

6. Можно ли по соотношению мощности верхних горизонтов почвы су-

дить о направлении почвенных процессов и плодородии почвы?

7. Назовите основные лимитирующие рост леса факторы почвенного

плодородия. Какие из них можно изменить?

8. Что означает большой и малый биокруговорот элементов питания в

лесу?

9. Какими показателями можно оценить скорость биокруговорота в лесу?

10. Как влияет на лесную почву длительное существование на ней одной

и той же древесной породы? Какие почвы требуют чередования пород и

почему?

11. Перечислите лесохозяйственные мероприятия, повышающие плодо-

родие почвы. От каких действий человека в лесу плодородие почвы сни-

жается?

12. Что вы знаете о статистических моделях продуктивности лесных

почв? Какие почвенные характеристики используются для построения

морфологических и физико-химических моделей?

13. Какова роль органического вещества почвы для роста леса? Как об-

разуются малогумусные, муллевые и торфяные почвы? Оцените их плодо-

родие и предложите мероприятия по его повышению.

Задание

Определите для своего варианта среднюю высоту древостоя одного воз-

раста в различных типах леса, с использованием морфологических моде-

лей О. Г. Чертова [7]:

Сосна: Н

ср

=9,93+0,096х

+3,80х

–0,024х

+0,70х

-0,00025х

–0,12х

–0,44х

Ель: Н

ср

=21,01+0,013х

–0,069х

4 +

094х

–0,061х

+0,048х

+0,00022х

–0,034х

Здесь: х

– возраст древостоя, лет; х

– механический состав горизонта А

в баллах (1 песок, 2 – супесь, 3 – легкий суглинок, 4 – средний суглинок,

5 – тяжелый суглинок, 6 – глина, 7 – торф); х

– механический состав го-

ризонта С в баллах; х

– средняя мощность лесной подстилки или торфа,

см; x

– отношение средних величин мощности А

к мощности А

(для

торфа – отношение сильно разложившегося торфа к мощности слабо раз-

ложившегося торфа – очеса в верхнем 30-сантиметровом слое торфа).

В каждом из вариантов (табл. 18) имеется шесть типов леса с соответст-

вующими почвами:

1 – сосняк вересковый, почва грубогумусная поверхностно-подзолистая,

на дюнных песках;

2 – сосняк-кисличник, почва модергумусная слабоподзолистая супесча-

но-суглинистая, на двучленных наносах;

3 – сосняк кустарничково-сфагновый, почва торфяно-болотная, на глу-

боких торфах;

4 – сосняк сфагновый, почва торфяно-перегнойная, на мелких торфах;

5 – ельник-брусничник, почва грубогумусная сильноподзолистая супес-

чаная, на песчаной морене;

6 – ельник-кисличник, почва модергумусная среднеподзолистая сугли-

нистая, на ленточной глине.

Т а б л и ц а 18

Варианты задания

Древесная порода

Тип леса X1 Х2 ХЗ Х4 Х5

Задание 1

С 1 60 1 1 4 0,3

С 2 60 2 5 3 3,3

С 3 60 7 7 200 0

С 4 60 7 7 80 0,5

Е 5 60 2 2 5 0,2

6 60 5 6 2 8

Задание 2

С 1 80 1 1 3 0,4

С 2 80 3 5 3 3,5

С 3 80 7 7 200 0

С 4 80 7 7 85 0,4

Е 5 80 2 1 4 0,3

Е 6 80 4 6 2 7

Задание 3

С 1 100 1 1 4 0,25

С 2 100 2 5 3 3,6

С 3 100 7 7 200 0

С 4 100 7 7 90 0,5

Е 5 100 2 2 5 0,3

Е 6 100 5 6 2 8

Поясните, какие морфологические характеристики почвы в наибольшей

мере определяют продуктивность хвойных пород на дренированных и за-

болоченных местообитаниях.

Т е м а 9

БИОТИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ ЛЕСА

Вопросы

1. Назовите основные биотические компоненты леса.

2. Каковы положительные и отрицательные свойства подлеска?

3. В чем заключаются индикаторные свойства живого напочвенного по-

крова?

4. Как изменяется состав и обилие живого напочвенного покрова после:

а) сплошных рубок; б) рубок ухода за лесом; в) химического ухода за ле-

сом; г) пожаров?

5. Как влияет живой напочвенный покров на продуктивность древостоев?

6. Назовите представителей следующих групп растений: олиготрофы,

мезотрофы, мегатрофы, ксерофиты, мезофиты, гигрофиты. На каких поч-

вах они встречаются?

7. Какие растения считаются спутниками: а) дуба; б) бука; в) ели?

8. Назовите меры регулирования живого напочвенного покрова в лесу.

9. Охарактеризуйте роль бактерий и грибов в лесной экосистеме.

10. Как зависит состав микрофлоры от климатического региона и типа

почвы?

11. Что характеризуют пищевые цепи и экологические пирамиды в лесу?

Назовите основные типы экологических пирамид и охарактеризуйте их

достоинства и недостатки. Приведите примеры.

12. В чем заключаются экосистемные функции лесной фауны?

13. Как влияет фауна на процесс естественного лесовозобновления?

14. Каким образом фауна влияет на процессы смен состава лесов?

15. От каких факторов зависят условия обитания отдельных видов жи-

вотных в лесу?

16. Какие изменения фауны могут произойти в результате: а) сплошных

рубок; б) рубок ухода за лесом; в) химического ухода за лесом; г) лесных

пожаров?

17. Какими мероприятиями можно уменьшить вред, причиняемый лесу

майским хрущом?

18. Назовите лесоводственные способы регулирования численности и

видового состава почвенной фауны в лесу.

19. Какими мероприятиями можно уменьшить вред, причиняемый лесу

пастьбой скота? Всегда ли выпас скота вреден?

Задание

Оцените участие травянистых растений в круговороте азота и зольных

элементов в древостоях естественного происхождения и молодых лесных

культурах, по [1]. Для этого заполните табл. 19. При расчетах принять сле-

дующее содержание основных макроэлементов (N, Р, К) в различных

фракциях древесных и травянистых растений (%): листья, хвоя – 1,3, 0,6,

0,8; ветви, шишки, тонкие корни и прочие фракции – 0,8; 0,3; 0,4; зеленая

часть травянистых растений – 1,8, 0,6, 3,0; корни травянистых растений –

1,2, 0,1, 0,6. Данные о величине годичного опада надземных частей расте-

ний и отпада корней приведены в табл. 20.

Т а б л и ц а 19

Содержание различных элементов в ежегодно отмирающих частях древостоя

и травянистых растений в период их интенсивного роста, кг/га

Характеристика

древостоя

Эле-

мент

Древостой

Травянистые

растения

Ли-

стья,

хвоя

Мелкие

ветки,

шишки,

тонкие

корни и

прочие

фракции

Всего

Зеле-

ная

часть

Кор-

ни

Все-

го

Ельник травяно-

зеленомошный, 35 лет

Ельник травяно-

зеленомошный,

130 лет

Ельник сложный,

83 года

Сосняк (культуры),

10 лет, сомкнутость

0,8

Сосняк (культуры),

10 лет, сомкнутость

0,5

Т а б л и ц а 20

Годичный опад надземных частей растений (хвоя, ветви, шишки и др.)

и отпад корней

Характеристика древостоя

Годичный опад и отпад, т/га

Древостой Травянистые растения

листья, хвоя

всего листья, стебли

всего

Ельник травяно-зеленомошный,

35 лет

2,4 2,9 1,0 1,7

Ельник травяно-

зеленомошный,130 лет

1,6 2,2 0,3 1,6

Ельник сложный, 83 года 2,5 3,2 0,6 1,2

Сосняк (культуры), 10 лет, сомк-

нутость 0,8

3,1 3,8 0,7 8,4

Сосняк (культуры), 10 лет, сомк-

нутость 0,5

1,7 2,2 2,2 15,5

Тема 10.

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЛЕСНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ

Вопросы.

1.Рассчитайте продуктивность лесной экосистемы, заполнив

табл.21. Сделайте выводы.

2 Назовите основные показатели продуктивности лесной экосистемы.

3 Как изменяется биомасса, чистая первичная продукция и отношение

чистой первичной продукции к биомассе (удельная продукция) в хо-

де восстановительной сукцессии после пожара? В чем заключается

некорректность сравнения связи чистой первичной продукции и

биомассы в лесу и в других растительных сообществах?

4 Охарактеризуйте факторы, лимитирующие чистую первичную про-

дукцию леса. Объясните, почему во всех растительных сообществах

солнечная радиация используется неэффективно.

5 Назовите виды продуктивности леса и систему мер, направленную

на ее повышение (по И.С.Мелехову).

Задание.

Сделайте расчет КПД использования солнечной радиации лесом и

другими растительными сообществами

Таблица 21

Расчет КПД использования солнечной радиации растительностью

Тип

растительности

Среднегодо-

вое связы-

вание энер-

гии в пер-

вичной нет-

то-

продукции,

ккал/(м

год)

Связывание

энергии в

брутто-

продукции,

ккал/(м

год)

Годовая

сумма ра-

диации, по-

лучаемая

земной по-

верхностью

(Σ коротко-

волн.рад.),

ккал/(м

год)

Годовая

сумма ра-

диации, ис-

пользуемая

для фото-

синтеза,

ккал/(м

год)

Среднегодо-

вой КПД

использова-

ния радиа-

ции, %

Использова-

ние энергии

в расчета на

нетто-

продукцию,

(а) (б) (в) (г) (д) (е)

1. Дождевые тро-

пические леса

8200

1400

2. Летнезеленые

лиственные леса

4600

1100

3. Жестколистные

рощи

3900

1500

4. Бореальные

хвойные леса

2400

800

5. Тропические

травяные

сообщества

2800

1400

6. Тундра 600

600

7. Полупустыни 300

1800

8. Площади сель-

скохозяйственно-

го пользования

2700 1100

9. Открытое

море

600

1200

связывания энергии в первичной нетто-продукции и поглощенной ФАР.

(б) = (а)

К (1 – 3,05; 2, 3 и 4 – 1,54; 5 – 1, 28; 6 – 1,5; 7 – 1, 17; 8 – 1,18; 9 –

11,0).

(г) = 40% от (в)

(д) = (б) : (г)

100

(е) = (а) : (г)

100

К – экономический коэффициент продуктивности – отношение между ды-

ханием и брутто-фотосинтезом.

Годовая ФАР = 40% от падающей коротковолновой радиации.

КПД =

100

(

)(

⋅

⋅⋅

⋅⋅−

−−

годмккаляФАРПоглощенна

годмккалостьпродуктивнБрутто

Использование энергии в расчете на нетто-продукцию вычисляется,

исходя из среднегодового значения.

Т е м а 12

СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ РОЛЬ ЛЕСА

Вопросы

1. Назовите основные категории водоохранных лесов. Каковы их

функции?

2. В чем различие понятий «водоохранные леса» и «водорегулирующие

леса»? Какое из них, на ваш взгляд, более широкое и почему?

3. К каким категориям защитности, по классификации М.Е. Ткаченко,

относятся следующие леса: а) леса на песках в лесостепи; б) запретные по-

лосы вдоль рек; в) горные леса Кавказа?

4. Как влияет лесистость на речной сток? В чем причины неоднозначных

выводов по этому вопросу, полученных различными исследователями?

5. Какие факторы должны быть учтены при определении норм лесисто-

сти? Какова оптимальная лесистость по данным А.А. Молчанова, А.И. Во-

ейкова, М.М. Орлова?

6. Назовите основные функции берегозащитных лесов. Каковы их осо-

бенности?

7. Как влияют на речной сток состав древостоев, их возраст и произво-

дительность?

8. Распределите следующие спелые древостои в южной тайге по мере

ухудшения выполнения ими водоохранных функций: а) сосняк-

брусничник; б) сосняк багульниковый; в) ельник-черничник; г) осинник-

кисличник; д) березняк-черничник.

9. Объясните, почему основные контрасты в значениях речного стока

имеют место в меженный период?

10. Как влияют сплошные рубки на речной сток?

11. Как влияет на водоохранные функции леса размещение лесных мас-

сивов?

12. В какое время года в наибольшей степени проявляется водоохранная

роль леса и почему?

13. Влияет ли лесистость бассейна рек на качество воды в них?

14. Назовите основные функции почвозащитных лесов.

Дайте оценку водорегулирующей роли леса, используя следующую

формулу А. И. Миховича [4]:

∆СГ=∆О – ∆СП – ∆И ,

где ∆СГ – изменение среднемноголетней величины годового подземного

стока под влиянием леса; ∆О – изменение среднемноголетней суммы

осадков; ∆СП – изменение годовой величины поверхностного стока; ∆И –

изменение годового суммарного испарения влаги лесом по сравнению с

полем.

Задание 1. В бассейне реки преобладают суглинистые почвы, на кото-

рых могут произрастать дубовые древостои, и супесчаные почвы, которые

заняты сосняками. Годовая сумма осадков в бассейне реки равна 682 мм,

поверхностный сток - 66 мм, подземный сток - 13 мм, суммарное испаре-

ние - 603 мм. Под влиянием леса количество осадков увеличилось на 10%,

поверхностный сток снизился на 50%. Среднегодовое суммарное испаре-

ние дубовыми лесами на свежих почвах - 683 мм, на влажных и сырых -

727 мм (эти почвы занимают соответственно 50 и 10% площади бассейна).

На 40% площади на свежих и влажных почвах произрастают сосняки,

суммарное испарение этими лесами - 648 мм. Ответьте на следующие во-

просы: а) увлажняющую или иссушающую роль будет играть лес; б) как

изменится суммарный годовой речной сток; в) как изменится подземная

составляющая речного стока (при условии полного облесения водосбора)?

Задание 2. В бассейне реки преобладают песчаные и супесчаные почвы.

Годовая сумма осадков равна 641 мм, поверхностный сток - 61 мм, под-

земный сток - 19 мм, суммарное испарение - 566 мм. Под влиянием сосно-

вых лесов сумма осадков увеличилась на 10%, поверхностный сток

уменьшился на 50%. На 80% территории сосновых лесов преобладают

свежие почвы, на 15% - влажные и на 5% - сырые, суммарное испарение

равно соответственно 532, 646 и 718 мм. Ответьте на следующие вопросы:

а) как изменится суммарный годовой речной сток; б) как изменится под-

земная составляющая речного стока; в) велика ли увлажняющая роль со-

сняков?

Задание 3. В бассейне реки преобладают суглинистые почвы, на кото-

рых возможно создание дубовых насаждений. Годовая сумма осадков рав-

на 592 мм, поверхностный сток - 41 мм, подземный сток - 8 мм, суммарное

испарение - 543 мм. Увеличение осадков над лесом составило 3% от их го-

довой суммы. Поверхностный сток при 100%-ой лесистости уменьшился

на10 %. Суммарное испарение дубовых лесов - 603 мм. Ответьте на сле-

дующие вопросы: а) увлажняющую или иссушающую роль играют дубо-

вые насаждения при полном облесение водосбора; б) как изменится при

этом суммарный годовой речной сток и его подземная составляющая; в)

как изменится роль леса при снижении лесистости до 20% и создании на

водосборной площади системы полезащитных и водопоглотительных по-

лос (условия: увеличение осадков над лесными полосами на 11%, годовая

норма поверхностного стока уменьшится на 70%, суммарное испарение по

сравнению со 100%-м облесением водосбора уменьшится пропорциональ-

но снижению процента лесистости)?

Т е м а 13

РЕКРЕАЦИОННАЯ РОЛЬ ЛЕСА

Вопросы

1. Какие леса относятся к объектам рекреационного назначения?

2. Назовите основные рекреационные функции леса.

3. Каковы особенности ведения лесного хозяйства в лесах зеленых зон?

Как эти зоны выделяются?

4. Какое влияние в результате рекреации испытывают следующие компо-

ненты лесного биогеоценоза: а) древостой; б) подрост и подлесок; в) живой

напочвенный покров; г) почва; д) лесная фауна; е) микроорганизмы?

5. Назовите стадии дигрессии леса. Какие методы используются для их

выделения?

6. Каковы основные меры восстановления деградированных лесов?

7. Назовите основные методы определения допустимых рекреационных

нагрузок на лесные биогеоценозы.

8. Какие лесохозяйственные и другие мероприятия необходимо прово-

дить в целях регулирования рекреационного использования лесов?

Задание

1. Определите допустимую рекреационную нагрузку на лес, используя

следующие формулы:

= P

T ,

где i

– суммарная годовая рекреационная нагрузка, чел./га; Р

– средне-

годовая единовременная рекреационная нагрузка, чел.га; Т – продолжи-

тельность учетного периода при определении рекреационной нагрузки

(8760 ч).

сд

= 8760 Р

гд

/Т