учебное пособие. учебник лесоведение. Учебное пособие по лабораторным занятиям студентов специальности 250201 Лесное хозяйство
 Скачать 0.89 Mb.
|
|
ЛЕС И СВЕТ Вопросы 1. Значение света в жизни леса. 2. Назовите важнейшие признаки светолюбия древесных пород. 3. В каких случаях свет является лимитирующим экологическим фактором? 4. Когда и где светолюбивые породы становятся теневыносливыми и наоборот? 5. Чем объясняется угнетенность подроста под пологом древостоев? 6. Перечислите возможные способы количественной оценки степени светолюбия и назовите погрешности каждого из них. 7. Дайте примеры компенсации нехватки света другими экологическими факторами. 8. Может ли избыток света тормозить рост? 9. В чем заключается погрешность определения оптимальной густоты древостоя на основе светоизмерений? 10. Почему на экосистемном уровне не свет, а другие экологические факторы являются лимитирующими? 11. Какое сочетание древесных пород в лесной зоне можно рекомендовать для смешанных культур? 12. Какие лучи видимой части спектра наиболее важны для процесса фотосинтеза? 13. Укажите спектральный состав отраженной радиации. 14. Может ли изменяться теневыносливость с возрастом деревьев? 15. Укажите уровень светового довольствия для основных лесообразующих пород. 16. Назовите причины изменчивости светопотребности древесных пород по лесорастительным зонам и условиям произрастания. Задания 1. Определите отношение древесных пород к свету различными методами, используя данные табл. 5-7. Расположите породы по степени уменьшения светопотребности. Найдите и объясните расхождение в оценке светопотребности древесной породы различными методами. 2. Опишите отличительные признаки светолюбивых и теневыносливых древесных пород по указанной форме: – морфологические (внешние) признаки; – анатомические (признаки внутренней структуры). 3. Начертите кривую зависимости продуктивности фотосинтеза от интенсивности освещенности. Дайте пояснения. 4. Опишите известные вам методы определения светолюбия древесных пород. Т а б л и ц а 5 Определение светопотребности древесных пород по методу М.К. Турского
Т а б л и ц а 6 Определение относительных высот по методу Я.С. Медведева
Т а б л и ц а 7 Определение уровня светопотребности по методу И. Визнера
Т е м а 5 ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ЛЕСА Вопросы 1. Все ли весенние заморозки опасны для леса? 2. Какие отрицательные последствия для леса могут иметь: летняя засуха; сильное повышение температуры в конце лета? 3. С какой стороны кроны – северной или южной сильнее побиваются заморозками побеги? 4. На каких почвах и при каком напочвенном покрове больше опасность выжимания льдом? 5. Почему не все экземпляры подроста ели одинаково побиваются заморозками? 6. Каким образом можно уменьшить неблагоприятное воздействие колебаний температуры почвы при создании лесных культур, уходе за лесом, содействии естественному лесовозобновлению, рубках главного пользования? 7. Какими показателями оценивается тепловой режим леса? 8. В чем заключаются методологические погрешности изучения теплового режима? Как их уменьшить? Задания 1. Радиационный (тепловой) баланс леса на разных участках земной поверхности вычисляется по формуле Q = Е + Р + В, где Q – суммарная радиация, достигающая поверхности земли, кДж/см2мес.; Е – расход энергии на транспирацию влаги древостоем, подлеском и живым напочвенным покровом (ЖНП), на испарение осадков, задержанных кронами и стволами деревьев, подлеском и ЖНП, на испарение влаги подстилкой и почвой; Р – расход энергии на турбулентный обмен; В – расход энергии на аккумуляцию тепла всеми лесными растениями, лесной подстилкой и почвой. По данным табл. 8 рассчитайте процентное соотношение приходных и расходных статей теплового баланса и укажите, на какие процессы лес расходует больше тепла, чем луг и почему? Результаты представьте по форме табл. 9. Т а б л и ц а 8 Радиационный баланс в древостоях и суходольных лугах Нечерноземья, кДж/см2мес
Т а б л и ц а 9 Форма записи расчетов по тепловому балансу (числитель –- кДж/см2 ·мес., знаменатель – %)
∙ 2. По данным табл. 10 вычертите графики отличий среднемесячных температур воздуха в течение года под пологом трех древостоев по сравнению с температурой воздуха открытого пространства, принятой при построении кривых за нулевое значение. Масштаб по оси абсцисс: 1 см = 1 мес., по оси ординат: 1 см = 0,1° С. Т а б л и ц а 10 Различие температуры воздуха под пологом древостоя и на открытом месте, °С
Сделайте анализ различий средних температур воздуха в каждом насаждении и укажите, под пологом какого древостоя летом наиболее низкая температура, а зимой – наиболее высокая. Чем это объясняется? 3. Опишите повреждения леса вследствие крайних температур по предлагаемой форме (табл. 11). Дайте рекомендации по защитным мероприятиям. Составьте ряд распределения древесных пород по степени теплолюбия, начиная с самой теплолюбивой породы, на основе фенологических наблюдений ( табл. 12). Т а б л и ц а 11 Влияние крайне низких н высоких температур на лес
Т а б л и ц а 12 Сроки наступления фенофаз у основных лесообразующих древесных пород
Т е м а 6 ЛЕС И АТМОСФЕРА Вопросы 1. Как влияет лес на состав атмосферного воздуха? 2. Какими лесоводственными мерами можно увеличить содержание углекислого газа в лесу? 3. В чем суть ионизации кислорода в лесу? Какие факторы обусловливают ионизирующую способность леса? 4. От чего зависит пылеудерживающая способность разных древесных пород? 5. В чем заключаются следующие формы газоустойчивости древесных растений: а) регенерационная; б) морфолого-анатомическая; в) феноритмическая? 6. Какими мерами можно снизить повреждаемость леса поллютантами? 7. Распределите древостои следующего состава по мере снижения их устойчивости к сернистому ангидриду в Европейской части лесной зоны: 9Е1С, 6Д2Б2Ив(к), 5Лц5Б, 7Бк3Б, 8К2Б, 5Ил4Ол(с)1Б, 5С4Е1Б, 4Д3Я2Кл1Лп. 8. В чем заключается положительное влияние ветра на лес? 9. Какие факторы обусловливают ветровальность древесных пород? 10. Какие древесные породы в наибольшей степени подвержены ветровалу и бурелому? Назовите причины. 11. В каких спелых еловых древостоях наиболее вероятен ветровал, если в живом напочвенном покрове преобладают: а) черника и кукушкин лен; б) лабазник вязолистный, дудник; в) кислица, зеленые мхи; г) брусника; д) медуница, копытень, ясменник. 12. В каких условиях нецелесообразно оставлять одиночные семенники сосны: а) на свежей супесчаной почве с покровом из брусники; б) на торфянистой почве с покровом из багульника, пушицы, голубики; в) на песчаной почве с покровом из вереска; г) на хорошо дренированной суглинистой почве с покровом из звездчатки лесной, ясменника, орляка. 13. Какие лесохозяйственные меры направлены на воспитание ветроустойчивости древостоев? Задания Рассчитайте скорость ветра в процентах на разном расстоянии от опушки (табл.13). Ветер дует перпендикулярно стене леса. Скорость ветра на открытом месте 6,8 м/с. По полученным данным постройте график. Масштаб принять равным: по оси абцисс- в 1см =100м, по оси ординат-в 1см =10%. Определите скорость ветра с наветренной и подветренной сторон (в процентах от его скорости на открытом месте) на расстояниях, равных 5, 10, 20 и 30 высотам древостоя (средняя высота древостоя 22 м). Сделайте выводы. Т а б л и ц а 13 Скорость ветра на разном расстоянии от опушки
2. Дайте оценку существующего и прогнозируемого состояния сосновых древостоев в зоне влияния промышленных предприятий [7]. Индекс существующего текущего состояния древостоя рассчитывается по формуле   ,где I – индекс состояния; n0…n4 – количество деревьев 0…4 категорий состояния, экз. (0 – неповрежденные, 1 – слабо поврежденные, 2 – средне поврежденные, 3 – сильно поврежденные, 4 – сухостой); К0…К4 – баллы жизненного состояния категорий деревьев, соответствующие номеру категории (0...4); N – общее количество учтенных деревьев, экз. Прогнозируемый период, в течение которого древостой переходит из текущего в интересующее нас состояние, рассчитывается по разности между индексами прогнозируемого и текущего состояний, отнесенной к удельному индексу повреждения (т.е. изменению индекса повреждения в течение одного года) по формуле:  ,где Iуд – удельный индекс повреждения; Iпр – индекс прогнозируемого состояния (используется следующая шкала: неповрежденные – 0,55, слабоповрежденные – 1,55, среднеповрежденные – 2,55, сильноповрежденные – 3,05, сухостой – 3,55; Iтек – индекс состояния на текущий момент; П – прогнозируемый период, лет. Задания 1. Рассчитайте сроки перехода сосновых древостоев в категорию сухостоя, если количество деревьев но категориям повреждения 0, 1 , 2, 3 и 4 соответственно равно (экз.): 60, 20, 10, 5 и 5; 5, 10, 30, 30 и 25; 10, 20, 50, 10 и 10 (удельный индекс составляет 0,075 балла). 2. Через сколько лет древостой перейдет в категорию средне поврежденного (2,55), если количество деревьев по категориям повреждения 0, 1, 2, 3 и 4 соответственно равно 60, 20, 10, 5 и 3 экз., удельный индекс повреждения - 0,025 балла? Т е м а 7 ВОДНЫЙ РЕЖИМ ЛЕСА Вопросы 1. Напишите формулу водного баланса в лесу. 2. Как изменяются отдельные статьи расхода влаги: а) по климатическим зонам; б) в зависимости от рельефа? 3. Как изменяются отдельные статьи расхода влаги в лесах: а) на различных почвах; б) за период онтогенеза древесных пород? 4. Какие предложены методы для определения потребности древесных пород во влаге и каковы их недостатки? 5. Какие древесные породы больше пострадают от засухи: а) в древостоях с высокой или низкой полнотой; б) на свежих, мокрых или сухих почвах? 6. В каких случаях и где почва под лесом промерзает глубже, чем на открытом месте? 7. Какие существуют точки зрения по вопросу о влиянии леса: а) на количество выпадающих осадков; б) на уровень грунтовых вод? 8. Почему в условиях Севера лес может расти при малом количестве осадков? 9. Какими лесоводственными мерами можно улучшить водный режим рек? 10. Какими лесоводственными мерами можно увеличить снегонакопление под пологом леса? 11. Какие средства борьбы со снеговалом и снеголомом являются наиболее радикальными? 12. Можно ли регулировать влажность почвы направлением лесосеки? 13. Как изменяется после рубок ухода и рубок главного пользования влажность почвы и гидрологический режим рек? Задания 1. Определите характер и причины отрицательного воздействия влаги на древесные породы (табл. 14). Т а б л и ц а 14 Вредное влияние осадков на лес
2. По данным табл. 15 постройте график и объясните изменения расхода воды на отдельные статьи водного баланса при уменьшении сомкнутости крон. По оси абсцисс отложите сомкнутость полога, по оси ординат – процент расхода влаги. Масштаб: сомкнутость 1 см = 0,1, процент расхода влаги 1 см = 10%. Т а б л и ц а 15 Годовой расход воды в 45-летних сосновых древостоях при различной сомкнутости полога, % (по А.А. Молчанову)
3. Установите, как изменяются с увеличением возраста древостоя количество задержанных пологом осадков (ОсКР), расход влаги на транспирацию (Т), испарение с напочвенного покрова (И) и расход влаги на поверхностный (Сп) и грунтовый (Сг) стоки. Для этого по приведенным ниже исходным данным своего варианта (табл.16) постройте пять графиков и проанализируйте каждую кривую. По горизонтали отложите возраст (в 1см=10лет). Масштаб по вертикали студент подбирает сам. Недостающие в табл. 16 показатели рассчитайте на калькуляторе по формулам Оскр = Особщ – Осподпол ; Ф = 1,7∙ΔМ ; ВФ=  ;Т = Особщ – Оскр – И – Сг – Сп – ВФ ; ΣИ = И + Т + Оскр, где Оскр – количество осадков, задержанных кронами деревьев, мм; Особщ – общая сумма осадков, мм; Осподпол – количество осадков, проникающих под полог древостоя, мм; Ф – фитомасса, т/га; Вф – влага, содержащаяся в фитомассе, мм; Т – транспирация, мм; И – испарение с напочвенного покрова, мм; Сп – поверхностный сток, мм; Сг – грунтовый сток, мм; ΣИ – суммарное испарение, мм. Т а б л и ц а 16 Баланс влаги в лесу
4. Ответьте на вопросы (табл. 17): а) какие статьи расходной части водного баланса наиболее резко различаются между лесом и безлесными площадями и почему? б) где более развит поверхностный сток и почему? Т а б л и ц а 17 Расход влаги фитоценозами, мм
Т е м а 8 ЛЕС И ПОЧВА Вопросы 1. Какова роль рельефа и материнской породы в жизни леса? 2. Что означает потребность древесных пород в элементах почвенного питания и их требовательность к почвенному плодородию? 3. Какие древесные породы называются олиготрофами, мезотрофами, мегатрофами? Приведите примеры. 4. Назовите основные показатели плодородия почвы, лимитирующие рост леса. 5. Чем объясняется возможность успешного роста леса на землях, не пригодных для сельскохозяйственного производства? 6. Назовите основные механизмы адаптации древесных пород к почве. 7. Как изменится корневая система сосны: а) на дренированных супесях; б) на скальных почвах; в) на осушенных торфяниках; г) на глубоких песчаных сухих почвах? 8. Охарактеризуйте роль микоризы в жизни леса. 9. Как влияет почва на качество древесины сосны, ели, дуба? 10.Назовите основные причины ошибок от применения листового анализа для оценки почвенного плодородия. 11. Какие древесные породы относятся к почвоулучшающим и почему? 12. Назовите основные звенья биологического круговорота между растениями и почвой в лесу. Какими показателями можно оценить скорость биокруговорота ? 13. Как влияет хозяйственная деятельность в лесу на почву? Назовите основные мероприятия, повышающие плодородие почвы. 14. Какие почвенные характеристики используются для построения морфологических и физико-химических моделей? Назовите основные погрешности этих моделей. 15. Назовите причины образования муллевых, модергумусных и торфяных почв. 16. В чем особенности произрастания леса на вечной мерзлоте? Задание Определите для своего варианта верхнюю или среднюю высоту древостоя с использованием морфологических моделей О. Г. Чертова [8]: Сосна: Нср=9,93+0,096х1+3,80х3–0,024х4+0,70х5-0,00025х12–0,12х22–0,44х32; Hв =16,16 + 0,027х1 + 4,08х3- 0,22х4 + 0,826х4 - 0,11х32 . Ель: Нср=21,01+0,013х1–0,069х4 +094х5–0,061х22+0,048х32+0,00022х42–0,034х52 Нв= 21,80+0,063х1-0,078х4+1,11х5-0,00016х12-0,047х22+0,00029х42- 0,042х52 . Береза: Нср=23,91+0,091х1-0,028х3-0,45х4+0,41х32+0,008х42-0,000049х43; Нв=26,86+0,076х1-2,91х3-0,17х4+0,44х32. Осина: Нср=24,41+0,030х1+0,77х3+0,027х52; Нв=27,25+2,53х1-0,23х32-0,026х52. Здесь: х1 – возраст древостоя, лет; х2 – механический состав горизонта А1 в баллах (1 песок, 2 – супесь, 3 – легкий суглинок, 4 – средний суглинок, 5 – тяжелый суглинок, 6 – глина, 7 – торф); х3 – механический состав горизонта С в баллах; х4 – средняя мощность лесной подстилки или торфа, см; x5 – отношение средних величин мощности А1 к мощности А0 (для торфа – отношение сильно разложившегося торфа к мощности слабо разложившегося верхнем 30-сантиметровом слое торфа). По данным своего варианта (табл.18) рассчитать средние и верхние высоты. По первым 5 вариантам рассчитывается верхняя высота, а по остальным с индексом «а» – средняя. Таблица 18 Варианты задания
Поясните, какие морфологические характеристики почвы в наибольшей мере определяют продуктивность древесных пород. 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 покрова? 4. Как изменяется состав и обилие живого напочвенного покрова после: а) сплошных рубок; б) рубок ухода за лесом; в) химического ухода за лесом; 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 почвах 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 животных 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. 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
. При расчетах принять следующее 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 растений и отпада корней приведены в табл. 20. Т а б л и ц а 20 Годичный опад надземных частей растений (хвоя, ветви, шишки и др.) и отпад корней
Тема 10 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||