Введение к работе
ВВЕДЕНИЕ. .
Актуальность темы. В связи с ухудшением экологической обстановки на планете в настоящее время насущной стала проблема обеспечения экологической безопасности человека. В мире разрабатывается ряд экологических программ международного уровня: Международная Геосферно-Биосферная программа, Международный Проект по Химическому Составу Атмосферы, Глобальные Изменения и Наземные Экосистемы, Биосферная Оценка и Компенсация Углерода, Межправительственный Проект по Изменению Климата, Исследовательская Программа по Мировому Климату и др. В рамках проекта «Изучение лесных экосистем» ГНТП 18 «Глобальные изменения природной среды и климата» проводятся исследования по оценке депонирования углерода в фитомассе лесных экосистем России. XIX Мировой конгресс ИЮФРО в 1990 г. инициировал разработку Основных Положений по международному мониторингу лесов, в которой приняли участие ученые более 20 стран (IUFRO..., 1994). Первоочередное значение на всех уровнях мониторинга имеют данные о продукции фитомассы лесов. В мае 1993 г. Совещание экспертов ФАО ООН и ЕЭК по глобальной оценке лесных ресурсов специально поставило вопрос о международном мониторинге фитомассы лесов.
В связи с изложенным становится все более актуальной оценка всей фитомассы лесов и создание баз данных по углеродному циклу. Вследствие известной трудоемкости получения экспериментальных данных о фитомассе лесов необходима разработка методов ускоренной оценки биопродуктивности лесов, вертикально-фракционной структуры их фитомассы, а также экстраполяции локальных экспериментальных данных о фитомассе на лесную площадь региона.
Исследования автора осуществлялись в 1992-1996 годах в рамках научно-исследовательских работ кафедры лесной таксации и лесоустройства Уральской государственной лесотехнической академии по госбюджетной теме «Повышение продуктивности и защитных свойств, комплексное использование лесов Урала».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы явилось изучение продуктивности и структуры надземной фитомассы березы Урала в сопоставлении с прилегающими регионами Северного Казахстана.
Задачи исследойания:
1) изучить зависимости массы листвы и скелета (за вычетом листвы) отдельных ветвей 1-го порядка березы от их дендрометрических показателей на Среднем Урале;
_4 —
-
изучить зависимости массы кроны березы Урала от дендрометрических показателей в сопоставлении с березой и осиной Северного Казахстана;
-
исследовать закономерности вертикально-фракционного распределения фитомассы кроны березы Среднего Урала;
-
разработать регрессионные модели и эскизы таблиц биологической продуктивности березняков Среднего Урала с использованием переводных коэффициентов «фитомасса древостоя: запас стволов»;
-
разработать метод оценки запасов фитомассы и содержащегося в ней углерода на лесопокрытых площадях березовых лесов Среднего Урала;
-
исследовать закономерности изменения предельных показателей продуктивности березовых древостоев Урало-Казахстанского региона.
Научная новизна работы определяется комплексом проблем, впервые изучаемых в условиях березовых лесов Урала: а) разработаны регрессионные модели и составлены таблицы фитомассы ветвей I порядка, что позволяет рассчитывать массу кроны без ее взвешивания; б) разработаны регрессионные модели и составлены таблицы надземной фитомассы на уровне дерева (типа объемных) и на уровне древостоя (эскизы таблиц биопродуктивности); в) выявлена инвариантность зависимости массы листвы и скелета кроны от диаметра ствола у ее основания (пайп-модель) не только в широком диапазоне лесорасти-тельных условий и видов берез, но и между березой и осиной разных регионов; г) исследованы закономерности вертикально-фракционного распределения фитомассы кроны как по градациям толщины ветвей, так и по возрастным слоям кроны; д) исследованы закономерности изменения предельных состояний биопродуктивности березовых древостоев; е) разработаны методика, алгоритмы и программное обеспечение ПЭВМ для совмещения переводных коэффициентов «углерод древостоя : запас стволов» с повыдельными лесоустроительными банками данных и предложена база данных о запасах углерода в надземной фитомассе березовых лесов на примере Невьянского лесхоза Свердловской области.
Практическая значимость работы. На основе изученных закономерностей формирования фитомассы березовых древостоев разработаны нормативные материалы, необходимые для планирования и реализации систем лесохозяйственных мероприятий, направленных на повышение продуктивности, а также для оценки и комплексного промышленного использования ресурсов березовых лесов Урала. Разра-
— 5 —
ботанные нормативы используются Свердловской лесоустроительной экспедицией Поволжского лесоустроительного предприятия при устройстве березовых лесов Урала.
Обоснованность выводов и прогнозов. Использование репрезентативного и воспроизводимого обширного экспериментального материала, системный подход при содержательном анализе объектов исследования и интерпретации полученных результатов, контроль достоверности производимых прогнозов на основе соответствующих статистических критериев, рационализация ряда вопросов методики постановки опыта, подготовки экспериментальных данных и их матема-тико-статистической обработки, использование современной вычислительной техники и надежного программного обеспечения определяют обоснованность приведенных в диссертации выводов и прогнозов.
Апробация работы. Основные результаты исследований изложены на конференциях: «Проблемы восстановления лесов на Урале», Екатеринбург, 1992; «Вклад ученых и специалистов в развитие химико-лесного комплекса», Екатеринбург, 1993; Юбилейной конференции Кустанайской лесной опытной станции КазНИИЛХА «Лесные экосистемы Тургайской впадины», Кустанай, 1993; «Экосистемы Севера-. Структура, адаптация и устойчивость», Петрозаводск, 1993; конференции, посвященной 100-летию Ф.П. Моисеенко «Современные аспекты лесной таксации», Гомель, 1994; региональной молодежной научной конференции «Актуальные проблемы лесоведения», Екатеринбург, 1996; молодежной конференции Института экологии растений и животных УрО РАН, Екатеринбург, 1996.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 10 печатных работах, сдано в печать - 6.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, заключения и 4 приложений. Список использованной литературы включает 259 наименований, в том числе 95 иностранных. Текст иллюстрирован 25 таблицами и 35 рисунками.
