Изучение восстановительных процессов в лесных экосистемах

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Иркутский Государственный Университет

Кафедра ботаники и генетики

Заведующий кафедрой

К.б.н, доцент, В.И. Чемерилова

___________________________

              (подпись)

___________________________

              (дата)

Курсовая работа

Изучение восстановительных процессов в лесных экосистемах

Выполнила: студентка группы4341

                                                                                         Кошкина К.В.              _______________

              (подпись)

                                                                            Руководитель:

               К.б.н, доцент, В.А. Барицкая ________   

(подпись)

Иркутск 2010

Содержание

Введение

                                                                                                                                           стр.

1.      Основные лесообразующие древесные породы и их лесоводственные   свойства                                                                                                                   4                                                 

  1.1. Хвойные породы                                                                                                 4

  1.2. Лиственные породы                                                                                            8     

2.      Возобновление леса                                                                                              10

  2.1. Естественное возобновление леса                                                                    11

     2.1.1. Семенное возобновление леса                                                                    12

     2.1.2. Вегетативное возобновление леса                                                             14

     2.1.3. Учет естественного возобновления леса                                                    16

      2.2. Искусственное возобновление леса                                                                 20

    3. Возобновление леса в Иркутском лесничестве                                                     23

       3.1. Общие сведения                                                                                                   23

       3.2. Методы лесовосстановления                                                                              23

Заключение

Использованные источники

Введение

     Лес – одно из основных национальных богатств страны. Лесной фонд Российской Федерации составляет 1172 млн га.

Иркутская область относится к числу наиболее многолесных регионов России. Здесь сосредоточено 12% запасов древесины спелых лесов страны, а доля особо ценных хвойных пород, таких как сосна и кедр, значительна даже в масштабах планеты.

Покрытые лесной растительностью земли составляют 61,7 млн га, лесистость - 80,4%. Общий запас древесины на корню – 8,79 млрд куб.м.

     Леса – это не только «легкие» планеты, но и надежный, неиссякаемый источник повышения благосостояния нынешнего и будущего поколений.[15, 17]

     Поэтому будущие специалисты лесного хозяйства, должны хорошо знать природу леса, динамические процессы, происходящие в лесу, основы техники и технологии выращивания леса в разных природных и экономических условиях.

   Цель курсовой работы - получить представление о возобновлении леса.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1.      Познакомиться с лесоводственным свойствами основных лесообразующих пород.

2.      Изучить виды возобновления леса.

3.      Познакомиться с методом учета и оценки состояния возобновления леса.

4.      Познакомиться с архивными материалами Иркутского лесхоза.

1. Основные лесообразующие древесные породы

и их лесоводственные свойства

1.1. Хвойные породы

Сосна обыкновенная (Pinus silvestris L.).

    Одна из наиболее распространенных вечнозеленых хвойных пород. В Российской Федерации она произрастает в европейской части от Крайнего Севера до южных степей, встречается на Кавказе; в азиатской части – в Западной и Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.

  Сосна – одна из наиболее не требовательных к климату и почве древесных пород; она растет на севере и юге, на очень сухих песчаных, каменистых почвах и на болоте. Отличается большим светолюбием. При благоприятных климатических и почвенных условиях растет довольно быстро, достигает 30–40 м высоты и более 1 м в диаметре; доживает до 400–600 лет; ветвление – мутовчатое. Сосна цветет в конце мая – начале июня.  Женские и мужские цветки расположены, как правило, на одном дереве, опыляются ветром. Оплодотворение происходит только на следующий год весной, а к осени созревают семена. Вылет семян из шишек происходит ранней весной. Хвоя расположена пучками – по две хвоинки

     Сосна     отличается     красновато желтоватым цветом коры в верхней части ствола и на сучьях отслаивающимися тонкими чешуйками. В нижней части ствола кора темная, в старом возрасте трещиноватая. Корневая система на мощных дренированных почвах глубокая, часто со стержневым корнем, а на заболоченных и очень сухих почвах поверхностная. Эта одна из основных лесообразующих пород в природе образует как чистые, так и смешанные древостои: первые – на сухих песчаных или каменистых почвах и на сфагновых болотах; вторые – на более богатых свежих почвах.

     Древесина сосны отличается высокими физико-механическими свойства-ми, имеет бурое ядро и светлую заболонь, прочна и устойчива против гнили.  Качество древесины сосны в значительной мере зависит от климатических и почвенных условий. Более высококачественна северная сосна, растущая на песчаных и супесчаных почвах.

     У южной сосны и сосны, растущей на богатых почвах, более рыхлая широкослойная древесина.

     При лесозаготовительных работах, при валке деревьев, в сосновых древостоях необходимо учитывать, что крона деревьев большей частью имеет более развитые и длинные ветви с южной стороны ствола. В сильные мо-розы (–25… –30 °С) при недостаточном подпиле дерева могут быть расщепы на 1,0–1,5 м и более. Сучья хрупкие и при ударе о почву легко обламываются. [4,6,14]

Кедр сибирский (Pinus sibirica Du Tour).

   Произрастает на северо-востоке Европейской части РФ и на Урале, в Западной Сибири и Забайкалье, распространена в горных районах Алтая, Саян и Прибайкалья.                              

     В горах кедр достигает верхнего предела лесов – высоты 2000–2400 м над уровнем моря. В южных гористых районах Сибири кедр нередко образует чистые древостои, в равнинных условиях растет вместе с елью, лиственницей, пихтой, сосной и березой.

     Сибирский кедр – крупное величественное дерево, достигающее 30–40 м высоты и 1–1,5 м в диаметре. Особенно хорошо он растет в равнинных условиях. Образует густую компактную крону. Хвоя – длинная (6–13 см), собрана в пучки по пять хвоинок; опадает через 3–5 лет. Кора серая, тонкая и гладкая на молодых деревьях и более толстая чешуйчатая на старых.

     Кедр ветроустойчив, светолюбив, но в молодости сравнительно теневынослив, не требователен к теплу и почве; предпочитает более богатые влажные суглинистые почвы, но может произрастать на каменистых почвах и сфагновых болотах.

Растет кедр медленно, живет до 500 лет. Зрелость наступает в древостоях не ранее 50 лет. Цветет в мае – июне. Шишки, как и у сосны, созревают через 18 месяцев. Зрелые шишки опадают целиком, не раскрываясь.  Кедр дает семена через 2–3 года, иногда через 5–6 лет.

     Семена распространяются главным образом кедровкой, рябчиком, бурундуком, белкой, соболем и мышевидными грызунами, употребляющими их в пищу. Плодоносит кедр до 250–300-летнего возраста; максимальное плодоношение наблюдается в возрасте 100–150 лет. [1, 16]

Ель сибирская (Picea оbovata Ldb.).

     Произрастает в северо-восточных районах европейской части РФ, на Урале и особенно в Западной Сибири.

    Дерево достигает высоты 30–40 м и диаметра до 1 м. Ствол ровный, крона густая, низкоопущенная; сравнительно короткая, жесткая, остроконечная хвоя расположена на ветвях спирально, держится на дереве 3–4, иногда до 8 лет.  Ветвление не строго мутовчатое. Кора у молодых деревьев гладкая, тонкая, с возрастом становится трещиноватой с отслаивающимися чешуйками. Ель живет 300–500 лет.

     Ель цветет несколько раньше сосны, обычно во второй половине мая или начале июня. Мужские и женские цветки развиваются на одном дереве. Семена образуются в шишках длиной 6 – 9 см, созревают осенью в год цветения, вылетают из шишек обычно на следующий год в марте – мае. Урожайные годы повторяются через 4–6 лет. В первые 10–15 лет растет медленно.

     Это теневыносливая, требовательная к почве и влажности воздуха порода. Ель не растет на бедных и сухих почвах, не выносит длительного застойного увлажнения, лучше всего растет на дренированных мощных супесях или легких суглинках. На хорошо дренированных супесях кроме горизонтальных корней образует и вертикальные (якорные) корни длиной 1,5–2,5 м, что обеспечивает ей высокую ветроустойчивость; на плохо дренированных заболоченных почвах имеет поверхностную корневую систему, поэтому ветровальная. [4, 6, 14]

Лиственница (Larix).

    Из всех древесных пород, произрастающих в наших лесах, лиственница занимает наибольшую площадь. Основные ее запасы сосредоточены в Западной и Восточной Сибири. Это одна из быстрорастущих хвойных пород, имеющих большое народно-хозяйственное значение. 

     Лиственница сибирская (L. sibirica Ledeb). Область распространения лиственницы сибирской северо-восток Европейской части РФ, Урал и Западная Сибирь до р. Енисея. Достигает 30–40 м вы соты и 80 см в диаметре. Ствол ровный, обычно закомелистый, крона рыхлая, высоко приподнятая, вершина ствола часто саблевидно изогнута. У молодых деревьев кора гладкая, а у старых снизу очень тол- стая (до 20 см), шероховатая с глубокими продольными трещинами. Хвоя мягкая, на зиму опадает. На удлиненных побегах она расположена в одиночку, а на укороченных – пучками по 20–60 хвоинок. Цветет весной, одновременно с распусканием побегов, мужские и женские цветки расположены на одном дереве. Опыление происходит ветром. Всхожесть семян не-высокая – 35–40%.

     Лиственница исключительно светолюбива, быстро растет, не требовательна к климату; к почве предъявляет умеренные требования, занимая среднее место между сосной и елью, но успешнее всего растет на дренированных мощных супесчаных и суглинистых почвах с невысоким уровнем залегания грунтовых вод. Ветроустойчива.

     Быстрый рост лиственницы, крепость и ценность ее древесины, нетребовательность к климату способствуют успешному разведению ее за пределами естественного ареала.      

     Ярким примером этого является Линдуловская роща под Санкт-Петербургом, заложенная еще в 1738 году; запас насаждений здесь на отдельных участках в настоящее время превышает 1000 м3/га. [5, 6, 14]

Пихта сибирская (Abies sibirica Ledeb.).

     Распространена на северо-востоке Европейской части РФ, а также в Западной, Центральной и, отчасти, Восточной Сибири. Произрастает в смешанных древостоях вместе с елью, березой, осиной, а в Сибири также с кедром и лиственницей. Дерево достигает 30 м высоты. Ствол ровный с низкоопущенной пирамидальной кроной, кора гладкая, темно-серого цвета, с желваками, в которых содержится смола. Хвоя мягкая, плоская, тупая, снизу с двумя белесоватыми полосками, держится на ветвях 8–10 лет.   

     Почки и хвоя имеют сильный приятный запах. Цветет в мае или начале июня. Шишки прямостоячие, после их созревания чешуйки рассыпаются еще на дереве. Семена крупные, с крылышками. Урожайные годы повторяются через 2–4 года.   Размножается семенами и отводками.

     По своим лесоводственным свойствам пихта сибирская близка к ели; отличается от нее большей теневыносливостью и требовательностью к почве. Корневая система глубокая. В молодости, как и ель, растет медленно, всходы и подрост чувствительны к заморозкам; живет до 200–250 лет. [5, 6, 14]

1.2. Лиственные породы

Береза (Betula).

     Из нескольких десятков видов березы, произрастающих в лесах РФ, наиболее широко распространены березы повислая и пушистая.

    Береза повислая (B. pendula Roth.). Встречается почти повсеместно в европейской части РФ, на Урале и в Сибири, простираясь на восток до Охотского и Японского морей, на север – до границы леса с тундрой, на юг – до степей; встречается и на Кавказе. Дерево достигает высоты 30 м и 60–80 см в диаметре, живет 200–300 лет.  

     Ветви у старых деревьев обычно свисают вниз. Молодые побеги густо покрыты мелкими бородавками, листья треугольно-ромбические или ромбические (рис. 12). Кора у молодых берез коричневатая и гладкая, позднее на ней развивается белый пробковый слой (береста), который с возрастом темнеет и грубеет в комлевой части, растрескивается. К климату и почве береза повислая неприхотлива. Лучше всего растет на свежих и влажных суглинистых и супесчаных почвах. Отличается светолюбием и быстрым ростом, заметно замедляющимся к 40–50 годам.  

     Размножается семенами и порослью от пня. Плодоношение почти ежегодное и обильное; семена легкие, свободно распространяются на большие расстояния.

     Благодаря обильному плодоношению, нетребовательности к почве и способности давать пневую поросль, береза быстро заселяет вырубки и гари.  Корневая система неглубокая, поэтому береза часто подвержена ветровалу. 

     Береза пушистая (B. pubescens Ehrh.). Во многом похожа на березу повислую. Отличается от нее некоторыми внешними признаками и лесоводственными свойствами. Например, ветви у нее не свисают вниз, как у березы повислой, молодые ветви вместо бородавок покрыты пушком, листья овальные или яйцевидные, кора белая, почти не растрескивается.  Кроме того, она более теневынослива и требовательна к влажности почвы, менее засухо- и жароустойчива. На север она простирается дальше, чем береза повислая, но в восточной части Якутии и на Дальнем Востоке не встречается. На юг также заходит дальше березы повислой. [4, 6, 14]

Осина (Populus tremula L.).

     Эта одна из самых распространенных древесных пород. Произрастает в Европейской части РФ, в Сибири и на Дальнем Востоке. Дерево достигает высоты 30–35 м и 80-100 см в диаметре; ствол ровный, полно-древесный, хорошо очищенный от сучьев. Растет быстро, но уже в 40–50 лет часто поражается сердцевинной гнилью. Листья плотные.      

     Цветет до распускания листьев, мужские и женские цветки располагаются на разных деревьях. Семена, созревающие в конце мая, снабжены легким пушком, поэтому свободно разносятся ветром. Семенные годы частые и плодоношение очень обильное, но собранные семена быстро теряют всхожесть и в естественных условиях прорастают только при достаточной влажности почвы. К теплу осина не требовательна, заморозками не повреждается, но в суровых климатических условиях растет плохо и не достигает крупных размеров. Осина светолюбива, требовательна к почве. Лучших показателей роста достигает на свежих суглинистых почвах; на бедных сухих и на мокрых с застойной водой почвах не растет. Размножается семенами и корневыми отпрысками. Корневая система развита хорошо, хотя и поверхностная, поэтому осина редко подвергается ветровалу, но зато часто страдает от бурелома. Наравне с березой она одна из первых заселяет вырубки и гари. [4, 6, 14]

2. Возобновление леса

   После отмирания, пожара, вырубок и т.п. на площади обычно образуется новое поколение древесных пород. Процесс образования нового поколение называют возобновлением леса. Возобновление леса может быть естественное, т.е. без вмешательства человека.  Если возобновление проходит в результате посадки или посева семян древесных пород, то оно искусственное.

  Естественное лесовозобновление может быть семенным или вегетативным.     

    Семенное возобновление происходит путем распространения семян от плодоносящих деревьев ветром, водой, птицами и животными. Так как этот процесс в природе протекает медленно, то человек может содействовать его ускорению правильной организацией технологичного процесса лесозаготовок, сохранением имеющего под пологом древостоя подроста и молодняка, оставлением на вырубках специальных семенных деревьев, рыхление почвы и т.п.

   При вегетативном возобновлении молодое поколение образуется из пневой и корневой поросли, иногда от ветвей, соприкасающихся с землей. Естественное возобновление часто растягивается на продолжительное время, что ведет к потере прироста и снижению эффективности хозяйства.

   Искусственное возобновление – надежный и быстрый способ восстановления леса на вырубаемых площадях. При этом могут выращиваться высокопроизводственные леса из ценных пород. Искусственное возобновление только семенное. [4, 8, 10]

2.1. Естественное возобновление леса

    Естественное возобновлении леса — не только стихийно протекающий процесс самовозобновления, но и процесс управляемый. Меры содействия естественному лесовозобновлению заключаются в оставлении на вырубке обсеменителей, сохранении подроста, возникшего под пологом материнского древостоя, упрощенной подготовке почвы, а также в обоснованном выборе способа главной рубки и в проведении ухода в молодняках. Если специальные меры не принимаются, такое стихийное лесовозобновление называется заращиванием участков древесными породами. Естественное лесовозобновление может быть предварительным (когда под пологом леса имеется подрост) или последующим (в случае появления подроста на вырубке или гари). Обычно на площади, где производились посев или посадка, имеются также экземпляры естественного происхождения. В этом случае говорят о комбинированном лесовозобновлении. Периодом лесовозобновления называют время, прошедшее после рубки или пожара до образования сомкнутого молодняка (от 5–6 лет в лучших лесорастительных условиях до 20–30 лет – в худших). 

     Естественное лесовозобновление имеет ряд преимуществ перед лесными культурами:

- сохранение естественного разнообразия генотипов (сохранение генофонда);

- сохранение естественных динамических процессов, направленных на повышение    

   устойчивости биогеоценоза, его подвижного равновесия с внешней средой;

- обеспечение повышенной устойчивости леса к болезням и повреждениям;

- снижение трудозатрат не менее, чем в 2–3 раза;

- улучшение качества древесины (повышается плотность, снижается суковатость

  ствола);

- сокращение периода восстановления леса в случае сохранения подроста;

- отсутствие эрозии почвы, вызываемой ее обработкой, корчевкой пней,

   уплотнением машинами;

- оптимальное размещение деревьев по площади;

- отсутствие поранения корней саженцев при посадке, заражения их гнилями,

  пересадочного «шока» у саженцев, вызывающего падение прироста.

     Но и искусственное лесовосстановление в некоторых случаях имеет определенные преимущества:

- уменьшение периода восстановления леса по сравнению с последующим

  естественным лесовозобновлением;

- возможность селекции и интродукции;

- возможность восстановления леса в трудных условиях, где естественное

  лесовозобновление затруднено или невозможно.

      Древесные растения размножаются семенным и вегетативным путем. [4, 7, 9]

2.1.1. Семенное возобновление леса

     Семенное возобновление леса зависит от биологических и экологических свойств древесных пород и от условий среды, т.е. является многофакторным процессом.   

     Показателями семенной продуктивности древесной породы являются: возраст возмужалости, урожайность, периодичность обильного плодоношения, сроки созревания и опадения семян, их всхожесть, способ распространения и дальность разлета. Эти показатели существенно варьируют в зависимости от географического положения территории (точнее, положения относительно границ ареала вида), почвенно-грунтовых условий, положения дерева в древостое. Практически весь урожай дают деревья верхнего полога с наиболее развитыми кронами.  Возраст возмужалости значительно раньше наступает у отдельно стоящих деревьев, у порослевых экземпляров и возле южной границы ареала. У сосны шишки могут образоваться в 5–8- летнем возрасте и даже ранее. Средний возраст возмужалости деревьев в древостое следующий: у березы, осины и лиственницы примерно 20 лет, у ели и сосны – 30, у дуба – 40, кедра, пихты – 50 лет.

     Урожайность изменяется с возрастом древостоя. Она возрастает до какого-то предела, а затем падает. Средний урожай с 1 га в год у березы –1 кг, у сосны – 2–3, у ели – 5–10, у лиственницы – 10–20, у кедра – 300.

     Периодичность обильного плодоношения (семенные годы) колеблется от 2–3 лет у березы, осины; ель и сосна обильно плодоносят через 4–6 лет. Иногда наблюдаются значительные отклонения от этих сроков. В семенной год урожай семян превышает его средние значения. У сосны он может достигать 20-30 кг с 1 га и более. Причинами периодичности семенных лет считают: постепенное накопление запасных питательных веществ, которые в годы повышенного урожая сильно расходуются; нарушение в соотношении фотосинтеза и почвенного питания (с ним связано накопление запасных питательных веществ); благоприятные условия в период заложения генеративных почек; колебания погоды (вслед за сухими годами, благоприятными для фотосинтеза, обычно следует обильное плодоношение, тогда как заморозки и дожди во время цветения ослабляют его). Плодоношение можно стимулировать разреживанием древостоя, внесением удобрений, селекционным отбором и даже механическим воздействием (кольцеванием, обрубкой корней), что способствует накоплению ассимилятов. Для получения большого количества качественных семян нужны специализированные семенные хозяйства.  Сроки созревания и опадения семян. Семена созревают весной у осины, летом – у березы, осенью – у большинства древесных пород (у сосны осенью следующего за цветением года). Семена опадают осенью у кедра и пихты, в феврале – у ели, в марте – у сосны и лиственницы. Ускоряет созревание и опадение семян теплая и сухая погода.

     Всхожесть семян при их хорошем хранении и нормальных грунтовых условиях достигает, в среднем, у сосны 95% , у ели – 85, у лиственницы сибирской – 70, у березы повислой – 55, у пихты сибирской – 50, у кедра – 50–60%. У осины всхожесть высокая, но семена быстро ее теряют.

     По способу распространения семян древесные породы делятся на анемохоры (имеющие парусные приспособления и распространяемые ветром – сосна, ель, лиственница), гидрохоры и зоохоры (распространяемые птицами и млекопитающими –кедр).

     Дальность разлета семян у березы, осины, достигает нескольких сотен метров, у сосны, ели, лиственницы – 50–100 м. В лесу это расстояние значительно меньше.    

     Семена ели по насту могут распространяться до 20 км. Надо иметь в виду, что чем дальше распространяются семена, тем ниже их всхожесть. Поэтому расстояние между оставляемыми после рубки семенниками сосны не должно превышать 50 м.

     Прорастанию семян, укоренению и росту всходов в первые годы мешают повреждение насекомыми и грибами, уплотнение и пересыхание почвы или ее переувлажнение и нехватка кислорода, выжимание корней, заморозки, опал шейки корня. Кроме того, часть семян уничтожается грызунами и птицами. В благоприятные условия попадает лишь незначительная часть всходов. На их выживаемость существенное влияние оказывают растения живого напочвенного покрова: положительное  или отрицательное. На этапе возобновления для хвойных может оказаться полезным неплотный ярус из березы, осины,  который защищает от колебаний температуры и препятствует разрастанию злаков. [ 2, 3, 5 16]

2.1.2. Вегетативное возобновление леса

     Многие древесные и кустарниковые породы имеют свойство возобновляться вегетативным путем - из спящих и придаточных почек. Лесоводственное значение имеют следующие виды вегетативного возобновления:

- порослевое;

- корневыми отпрысками;

- отводками.
    Пневую поросль дает большинство лиственных пород. Эта поросль получается обычно из спящих почек; лишь отдельные лиственные породы  дают поросль из придаточных почек. Хвойные породы, порослью не возобновляются (возобновляется лишь пихта).

    Поросль, образуемая на стволе растущего дерева из спящих почек, называется водяными побегами. Спящими считаются почки, которые закладываются одновременно с формированием годичного кольца, способные долгое время существовать, не давая нормальных побегов. Придаточными называются почки, возникшие в разных частях растений между лубом и корой в результате повреждения побега или корня. Порослевая способность древесных пород зависит от их биологических особенностей, возраста, условий среды и других причин. Например, береза дает достаточное возобновление  до 30-40, осина - до 20 лет.   

     Имеются указания о том, что порослевая способность сохраняется дольше при более трудных условиях произрастания одной и той же породы. Так, например, в одновозрастном насаждении деревья, отстающие в росте, дольше, сохраняют порослевую способность, чем деревья лучшего роста. При одновременной рубке деревьев одинакового возраста в одних и тех же почвенных условиях, но с различным текущим приростом поросль начинает раньше развиваться у деревьев с меньшим  приростом.     
     Порослевую способность пород нередко используют при возобновлении березовых насаждений. Для этого при рубке леса оставляют невысокие пни. Более обильная поросль образуется при зимней рубке леса.

     Многие древесные и кустарниковые породы обладают способностью давать побеги от корней из придаточных почек. Эти побеги, называемые корневыми отпрысками, появляются преимущественно после рубки дерева. Иногда они образуются и при жизни дерева, особенно если у него ослаблен рост или было поранение корней.     

     Корневые отпрыски после рубки древостоя могут появляться на протяжении ряда лет. Растут корневые отпрыски в первые годы жизни очень быстро. Имеется пример, когда осиновые отпрыски в центрально-черноземном районе на темно-серых суглинках в первый же год роста достигли высоты 2 м. Для предотвращения появления корневых отпрысков на лесосеке рекомендуется окольцовывать деревья (снимать кольцо коры до древесины), но оно имеет смысл, если проводится на всех деревьях в густом древостое за несколько лет до рубки.