Отчет по лабораторной работе_3 Бородина В.А.. Дисциплина Математическое моделирование лесных экосистем Отчет По лабораторной работе 3 Балансовая модель процесса накопления и разложения крупного древесного детрита в лесных экосистемах Выполнил студент магистрант 1 года обучения
 Скачать 1.25 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова» Институт леса и природопользования Кафедра лесной таксации, лесоустройства и ГИС Направление подготовки 35.04.01 – Лесное дело, Магистерская программа: Лесное хозяйство Дисциплина: «Математическое моделирование лесных экосистем» Отчет По лабораторной работе № 3 - Балансовая модель процесса накопления и разложения крупного древесного детрита в лесных экосистемах Выполнил студент магистрант 1 года обучения Бородина Валерия Андреевна № зачетной книжки 322018 Проверил д.г.н., проф. Алексеев Санкт-Петербург 2023 Содержание1. Теоретическое введение 2 2. Методика расчета параметров модели накопления и разложения детрита в лесных экосистемах. 3 3. Вариант расчета 4 4. Исходные данные (копия листа ввода данных) 4 5. Результаты расчетов, копии экранов, итоговая таблица 5 6. Анализ результатов и заключение: 7 1. Теоретическое введениеДревесный детрит являются важным компонентом лесных экосистем, особенно естественных лесов умеренной и бореальных зон. Он часто упоминается как важный аспект биоразнообразия, формируя среду обитания для многих видов; пни и упавшие древесные стволы служат местом интенсивного возобновления для ряда важных бореальных пород; влияют на микроклимат и служат специфическим водозапасающим элементом лесных экосистем; являются важным источником питательных веществ и накапливают значительное количество углерода. Процесс разложения детрита обеспечивает постоянное поступление питательных веществ в почву и углекислого газа в атмосферу. С другой стороны, накопление древесного детрита существенно усиливает пожарную опасность и интенсивность пожаров, особенно в лесах таежной зоны. Древесный детрит включает древесные остатки, сохранившие на момент учета свою морфологическую форму и состоящие из сухостоя, валежа, пней, сухих ветвей живых деревьев, отмерших корней, а также остатков, погребенных в почвенной толще. Обычно древесный детрит объединяют в две обобщенные группы: наземные и надземные крупные древесные остатки и подземный детрит. Единообразного подхода к классификации и количественному определению составных компонентов древесного детрита не существует. 2. Методика расчета параметров модели накопления и разложения детрита в лесных экосистемах.Вся работа производилась в программе Statgraphics 19. Порядок работы с программой: 1. Загрузить исходные данные по своему варианту и сохранить; 2. Выбрать необходимый метод расчетов: Relate – Multiple factors – Nonlinear regression; 3. Ввести в программу исходные данные и формулу для расчетов. Зависимая переменная – запас детрита по породам, независимая переменная – возраст древостоя; 4. В окно Function формула вводится в следующем виде: D-((k1*k2*6843)/(k3-k1))*(exp(-k1*Vozrast)-exp(-k3*Vozrast))-((D-24)*(exp(-k3*Vozrast))); 5. Затем вводятся приблизительные значения оцениваемых параметров D, k1, k2 и k3; 6. Следующее 2 окна оставляются без изменений; 7. В итоге получается результат в виде статистических данных, таблиц и графика; 8. В итоговую таблицу заносятся данные из таблицы Estimation results; D с точностью до целых, это равновесная величина детрита в экосистеме, м3/га; к1 – с точностью до 3-го знака после запятой, 1/год, это скорость образования детрита в лесной экосистеме; к2 – с точностью до 3-го знака после запятой, м3/шт., это средний запас дерева отпада; к3 – с точность до 3-го знака после запятой, 1/год, это скорость разложения детрита. 9. Коэффициент детерминации уравнения модели R2 расположен ниже 2-ой таблицы Коэффициент детерминации с учетом числа степеней свободы округляется до 1-го знака после запятой, %. 10. По графику определяется возраст древостоя, при котором запас детрита минимальный. В окно Function формула вводится в следующем виде: D-((k1*k2*6843)/(k3-k1))*(exp(-k1*Vozrast)-exp(-k3*Vozrast))-((D-24)*(exp(-k3*Vozrast))) 3. Вариант расчета Рисунок 1. Данные варианта задания №2 4. Исходные данные (копия листа ввода данных) Рисунок 2. Исходные данные в программе. 5. Результаты расчетов, копии экранов, итоговая таблица Рисунок 3. Полученные данные программы, порода сосна.  Рисунок 4. Полученные данные программы, порода ель.  Рисунок 5. Полученные данные программы, порода береза.  Рисунок 6. Полученные данные программы, осина. Таблица 5 Результаты моделирования динамики накопления и разложения детрита в древостоях основных лесообразующих пород
6. Анализ результатов и заключение:В экосистеме наибольшим количеством детрита (D, м3/га) располагает береза, примерно в тех же значениях находятся такая порода, как осина, а наименьшим, примерно в два раза меньше – сосна. Быстрее остальных накопление (k1) происходит у ели, немного медленнее это происходит у осины и сосны, относительно них медленнее всех скорость образования у березы. Средний запас дерева отпада (k2) самый низкий у ели, чем у остальных пород. Он маленький, следовательно происходит низовой отпад деревьями малого объема. Скорость разложения детрита (k3) быстрее всего происходит у сосны, медленнее и, на одном уровне у ели и осины, медленнее всего у березы. Качество модели высокое. Самая точная для ели, наименее – березы. Сравнение показателей k1 и k3: Сосна: k1 - k3 = 0,029 - 0,069=-0,04 срок разложения 26 лет Ель: k1 - k3 = 0,037 – 0,038= - 0.001, срок разложения 31 год Береза: k1 - k3 = 0,022 - 0,024= 0,002, срок разложения 42 года Осина: k1 - k3 = 0,032 - 0,039= -0,007, срок разложения 31 год Таким образом, у сосны скорость образования детрита и скорость его разложения равны, следовательно накопления не происходит. У ели разложение детрита происходит быстрее его образования, накопления также не происходит. Для березы и осины накопление детрита происходит быстрее его разложения, что приводит к накоплению. Детрита в экосистеме с преобладанием сосны (33 м3/га) меньше нормы (40 м3/га) на 3 м3/га. В насаждениях с преобладанием ели, березы и осины детрита больше нормы на 20-23 м3/га. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||