Geum.ru

Исследовательская деятельность школьных лесничеств

Вид материалаУчебно-методическое пособие

Содержание


Контрольные вопросы
Общие теоретические вопросы.
Объект исследования.
Оборудование, материалы, реактивы.
Ход работы.
Методы обработки и оформление.
Пример ввода полевого материала в программе Excel
Сервис - Настройки
Таблица 2.29. Среднестатистические показатели диаметров, высот и прироста
Обсуждение и анализ результатов исследования.
Таблица 2.30. Показатели высот смешанных культур в дубравных условиях(пп 1)
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Выводы и рекомендации. Проанализировав полученные данные, исследователь формулирует следующие выводы и рекомендации:
  1. Какие древесные растения следует размножать методом зеленого черенкования.
  2. Какие ростовые вещества следует применять при черенковании тех или иных древесных пород.
  3. В какие сроки лучше всего заготавливать черенки. Эти рекомендации должны основываться также на данных фенологических наблюдений.
  4. Делается вывод о необходимости использования для заготовки черенков молодых маточных растений.
  5. Какая площадь парникового хозяйства необходима для удовлетворения потребностей в посадочном материале на данном лесохозяйственном предприятии.


Контрольные вопросы

Изучая теоретические аспекты технологии черенкования древесных растений, обратите внимание на следующие вопросы:
  1. Какие цели преследуют растениеводы при осуществлении вегетативного размножения растений?
  2. Как заготавливаются черенки?
  3. Какие ростовые вещества применяют для стимулирования корнеобразования?
  4. Какие сооружения используют для обеспечения необходимого микроклимата укореняющихся растений?
  5. Каким образом влияет возраст маточных растений на корнеобразование черенков?
  6. Где в лесном хозяйстве может быть использован корнесобственный посадочный материал древесных растений?


Рекомендуемая литература
  1. Поликарпова Ф. Я. Выращивание посадочного материала зеленым черенкованием. / Ф.Я. Поликарпова, В.В. Пилюгина – М.: Росагропромиздат, 1991. – 96с.
  2. Соколова Т. А. Декоративное растениеводство. Древоводство: учебник для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 352 с.
  3. Тарасенко М. Т. Зеленое черенкование садовых и лесных культур. – М.: Изд-во МСХА, 1991. – 272 с.



2.11. Методика проведения исследовательской работы на тему

«Изучение искусственных насаждений основных лесообразующих пород»


Составитель: Краснов В.Г.


Цель работы: оценка успешности создания лесных культур, их качества, состояния и роста на территории школьного лесничества.

Задачи исследования:
  1. Оценить успешность культур в фазе приживания (1-3 лет);
  2. Оценить состояние культур в фазе индивидуального роста (3-10 лет);
  3. Оценить успешность культур в фазе формирования древостоя (10-20 лет).

Общие теоретические вопросы. Исследование лесных культур проводится с целью выявления состояния, анализа причин, обусловливающих то или иное состояние культур в целом и отдельных пород, входящих в их состав, учета опыта проведения лесокультурных работ в различных типах лесорастительных условий, подбора и сочетания пород, применения различных способов обработки почвы, способов и технологии посевов и посадок и уходов за ними, выявление оптимальной густоты посевов и посадок, хода и интенсивности роста в культурах отдельных пород и т.д.

Необходимость обследования и исследования лесных культур может возникать в связи с введением интродуцентов в состав культур, для сравнения роста разных лесообразующих пород в определенных типах лесорастительных условий (для своевременного проведения лесоводственных уходов) и т. д., решение данных проблем может принести реальную пользу для лесного хозяйства определенного региона.

Актуальность проведения данных исследований можно привести на примере культур дуба черешчатого в Среднем Поволжье. В результате часто проявляющихся аномальных погодных явлений, несоблюдения агротехники выращивания и пастьбы скота, более 50% созданных на вырубках культур дуба после перевода их в покрытые лесной растительностью земли утрачивают свою ценность или полностью погибают.

Другой более значимой причиной ослабления и гибели культур является отсутствие или несвоевременность проведения лесоводственных уходов в период их интенсивного формирования, т.е. с 7-10 до 18-25 лет. По данным ВНИИЛМ [1] за период 1986-1996 годов основными причинами неудовлетворительного состояния и гибели культур дуба в лесном фонде Российской Федерации явились следующие факторы: несвоевременные лесоводственные уходы или их отсутствие – 30%, нарушение агротехники – 20%, потравы скотом – 27%, неблагоприятные климатические условия – 23%. Однако в разрезе экономических районов соотношения причин, обусловивших гибель культур, оказались несколько другими и различия в этих показателях весьма существенными. Этим объяснятся актуальность освоения методики исследования и обследования лесных культур.

Объект исследования. При выборе объекта исследования необходимо знать, какую задачу планируется раскрыть при выполнении научной работы. Если планируется изучить успешность культур в фазе приживания, то необходимо выбрать несколько выделов лесных культур в возрасте 1-3 лет. При решении второй задачи – площади лесных культур в возрасте от 3 до 10 лет, при решении 3 задачи – лесные культуры в возрасте от 10 до 20 лет. Если планируется сравнивать лесные культуры, отличающиеся способом посадки, агротехникой и т.д., то исследуемые участки должны отличаться только по одному признаку, а в остальном они должны быть идентичными. Например, если планируется изучить влияние размера посадочного материала на рост культур, то все исследуемые участки должны отличаться только размерами посадочного материала, а почвенные условия, рельеф, способы посадки, агротехника создания и выращивания (способ и кратность агроуходов) одинаковыми. Для получения более достоверных данных количество повторностей можно увеличить. В качестве контроля в данном случае будут использоваться культуры, созданные обычными стандартными сеянцами (без сортировки).

Перед началом работы учащиеся должны ознакомиться с основами лесокультурного дела. Они должны знать, какое целевое назначение данных культур (плантационные, рекреационные и т.д.), когда и как был подготовлен лесокультурный участок (способы расчистки, корчевки, количество пней на 1 га), когда и как была обработана почва (используемые орудия, глубина обработки), когда и каким способом (ручной или механизированный) была произведена посадка (посев), сколько раз и чем был произведен агроуход (в ручную или с помощью механизмов), дополняли ли данные культуры (если да, то сколько процентов от густоты), проводился ли лесоводственный уход.

Оборудование, материалы, реактивы. Для решения первой задачи необходимо иметь следующие инструменты: рулетка (10-20 м) (для измерения параметров пробной площади или длины учетных отрезков), рулетка 5 м (для измерения высоты и прироста деревьев), штангенциркуль (для измерения диаметра растений у корневой шейки), журнал для записи (желательно в клетку), карандаши (для записей в сырую погоду), ручки и линейки.

Для решения второй задачи, кроме вышеназванных инструментов и материалов, необходимо иметь мерную рейку (2-3 метровую, с указанием делений через 1 см).

Для решения третьей задачи, дополнительно, для измерения диаметров дерева можно приобрести мерную вилку.

Ход работы. До начала работ учащиеся предварительно делают необходимые выписки и выкопировки участков культур, обследование которых намечается. Отбор участков производится так, чтобы в результате проведенного обследования стало возможным получить информацию об общем предварительном, состоянии культур, а также провести отбор участков для последующего детального их изучения (исследования).

Перед началом полевых работ нужно изучить имеющийся в лесничестве материал по интересующим культурам, дать общее описание их, где должны быть приведены следующие сведения:
  1. главная порода, год и сезон производства культур, площадь участка;
  2. тип лесорастительных условий, бывший тип леса;
  3. категория лесокультурной площади, на которой производились лесные культуры, состояние лесокультурой площади во время производства культур; для вырубок – год рубки и тип вырубки;

4) наличие естественного возобновления, характер размещения, формула состава, средний возраст, высоты (раздельно по породам), хозяйственная ценность культур;
  1. почвы и их характеристика;
  2. характеристика прилежащих участков (кратко);

7) способ, время подготовки почвы и производства культур, схемы размещения и смешения, применявшиеся уходы;

8) приживаемость или сохранность культур, раздельно по породам (процент мест, имеющих сеянцы или саженцы; при посевах или групповых посадках - среднее число растений в каждом месте (из «Книги учета лесных культур лесничества»).

После того, как пришли на выбранный участок, до начала детального исследования нужно провести рекогносцировочное обследование выбранного участка, применяя метод глазомерной таксации. При этом учащиеся пересекают каждый исследуемый участок не менее чем по трем визирным ходам, перпендикулярным длинной стороне участка и проводят глазомерное описание культур, естественного возобновления и лесокультурной площади в целом, дают оценку состояния культур. Иногда участки неправильной формы удобнее пересекать по визирным ходам, проходящим по их диагоналям. Только после этого производят детальное обследование культур, путем закладки пробных площадей или учетных рядов или учетных мест. Пробные площади закладываются в местах, наиболее характерных для данного типа культур. На пробной площади закладывается 4 учетные площадки, общая площадь которых зависит от площади участка лесных культур:


Площадь участка лесных культур
Площадь учетных площадок в % от общей площади участка лесных культур

до 3 га
5%

от 3 до 5 га
4%

от 5 до 10 га
3%

от 10 до 50 га
2%

от 50 до 100 га
1%


В зависимости от поставленной задачи ход работы будет отличаться. При решении первой задачи (фаза приживания) оцениваются показатели приживаемости в зависимости от качества посевного и посадочного материала, а также агротехники и способа производства культур, от погодных условий и от зараженности почвы вредителями.

При решении второй задачи (фаза индивидуального роста) нужно обращать внимание на взаимовлияние отдельных пород в культурах, но в этот период культуры еще не имеют сомкнутого полога, еще не закончилось полное освоение площади системами древесных и кустарниковых пород.

В фазе формирования древостоя (3 задача) проявляются взаимосвязи и взаимовлияния между отдельными древесными породами, начинается выявление распределения деревьев по классам роста.

Независимо от фазы роста при исследовании лесных культур могут применяться следующие способы учета.

1. Способ учетных рядов. При этом способе для проведения учетов и измерений берутся учетные ряды культур, например, каждый пятый, десятый, двадцатый. В смешанных культурах каждая повторность должна охватывать весь цикл смешения с проведением раздельного учета по рядам и породам.

2. Способ учетных статистических пробных площадей. При данном способе на исследуемом участке закладываются от трех до шести пробных площадей. Площадки размещаются на территории участка, статистически равномерно. Размер пробной площади должен обеспечивать наличие на ней не менее 100 посевных или посадочных мест с живыми сеянцами (саженцами) для каждой культивируемой породы. При смешанных культурах необходимо, чтобы в пробную площадь цикл смешения входил полностью.
  1. Способ учетных мест. При данном способе отдельные учетные ряды или площадки не закладываются, но в каждом из рядов берутся учетные места – каждое пятое, десятое и т.д. Посевное или посадочное место, с тем, чтобы в конечном результате иметь не менее 300 учетных мест с живыми растениями основных древесных или кустарниковых пород. На этих учетных местах и проводятся учеты и обмеры. В этом случае описание состояния естественного возобновления, напочвенного покрова и т.п. проводится по всей площади участка, преимущественно глазомерно.
  2. Способ пробных площадей. Данный способ наиболее часто применяется при исследовании лесных культур. Пробная площадь закладывается в месте, наиболее характерном для данного типа культур. На пробной площади должно быть не менее 300 мест с живыми растениями главной породы.

При всех способах все учеты и измерения должны проводиться раздельно по породам.

Учет приживаемости, сохранности культур проводится в первой фазе роста (фаза приживания). При рядовой посадке, по одному экземпляру в каждое посадочное место, учитывается раздельно по рядам или пробным площадям число мест, на которых имеются: 1) живые здоровые сеянцы (саженцы); 2) саженцы (сеянцы) поврежденные и больные; 3) саженцы (сеянцы) мертвые или отсутствие саженца. При этом отмечаются повреждения, заболевания или причина гибели. Выводятся средние показатели (в процентах) для каждой из повторностей. При большом расхождении данных сильно отличающиеся повторности из последующей обработки исключают.

В некоторых случаях имеет место значительное расхождение между числом посевных или посадочных мест на единицу площади по документальным данным лесничества и имеющихся фактически. Это также следует выявить. Процент приживаемости определяется в этом случае по числу фактически имеющихся мест, а не по теоретическому их количеству. Раздельно следует учитывать первоначальную густоту и дополнение культур.

Сохранность лесных культур определяется начиная с фазы индивидуального роста культур.

Измерение высот. При средней высоте культур до 3 м высота принимается за основной показатель и должна измеряться для всех учитываемых мест. При большей высоте за основной показатель принимается диаметр, тогда высота рассматривается как сопряженный показатель, который может измеряться для каждой ступени толщины по 3-6 экземпляров, или для каждого 5-го или 10-го учетного места.

Измерение высот производится при помощи линейки или 5 м рулетки (малых высот) или рейки. Высота измеряется с точностью до 1 см. При посевах или посадках биогруппами (гнездовых) измерение высоты проводится у одного, двух или трех лучших (максимальных по росту) экземпляров на каждом посадочном или посевном месте.

Измерение приростов по высоте проводится у ограниченного числа растений (как сопряженный показатель). Это может проводиться по ступеням толщины по 3-6 экземпляров, или на каждом 5-м или 10-м учетных местах. Определение приростов по высоте для сосны проводится путем измерения длины стволика между отдельными мутовками по календарным годам роста, или за весь период роста культур, или за последние 3-5 лет. Для других пород прирост по годам определяют по внешним признакам (наличию утолщений в местах начала прироста следующего года, большей густоте размещения и мощности роста боковых веточек, образующихся ближе к основанию годичного побега), или путем анализа ствола.

Измерение диаметра ствола производится при помощи штангенциркуля (при малых диаметрах) или мерной вилки, или, при отсутствии таковых, путем измерения окружности ствола рулеткой. В камеральных условиях длина окружности делится на константу π (3,14...) и получается значение диаметра.

Диаметр измеряется с точностью до 1 мм. В тех случаях, когда деревья на исследуемом участке культур имеют среднюю высоту более 3-х метров, измерение диаметров производится на высоте 1,3 м (высота груди). Если средняя высота менее 3 м, то измерение диаметра рекомендуется проводить в фазе приживания на высоте 5 см от поверхности земли, а в фазе индивидуального роста и формирования древостоя - 20 см. Измерение диаметра ствола следует производить в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а затем выводить среднюю величину.

Измерение крон. Основным видом измерений для крон является измерение их диаметров вдоль и поперек ряда. Дополнительным видом является измерение приростов ветвей, определяющих диаметр кроны, по календарным годам, что позволяет подойти к определению возраста смыкания культур в дальнейшем. Измерение крон следует производить у тех же деревьев, для которых проводилось измерение приростов по высоте. В фазе приживания измерение крон можно не проводить.

Методы обработки и оформление. В фазе приживания в качестве основной цели устанавливаются причины отпада культур в целом и отдельных пород, введенных в состав культур. Устанавливается состояние культур и необходимое количество посадочного материала и объем работ для дополнения или реконструкции.

В этой фазе необходимо выявить ошибки или недостатки отдельных агротехнических приемов, обусловивших отпад тех или других пород, чтобы не допустить их в дальнейшем.

Приживаемость определяется как отношение суммы здоровых и сомнительных к общему количеству учетных экземпляров, выраженное в процентах, т.е. как отношение живых к общему количеству.

В фазе индивидуального роста в основном определяется состояние и ход роста культур и особенно отдельных древесных пород. Наибольший интерес представляют высота и ход роста в высоту. Устойчивость культур в большей степени зависит от времени достижения культурами высоты большей, чем высота травяного и кустарникового покрова и высоты естественного возобновления нежелательных древесных пород.

Обработка материалов измерения высот и диаметров должна проводиться методом математической статистики.

В фазе формирования древостоя интересны ход роста в высоту и по диаметру, а также можно изучить строение полога древесных пород. Обработка проводится методом математической статистики.

Полученный полевой материал можно обработать в ручную, используя методики Б.А. Доспехова [2], М.Л. Дворецкого [3], П.А. Соколова [4] и др. Наиболее удобно обработать полученные данные с помощью прикладных программ Statistika 6 и Excel 2008. Для ускорения освоения обработки полевого материала в Excel приведем пошаговое описание хода обработки материала.

На новом рабочем листе введите данные по диаметру (Д, м), высоте (Н, см) и приросту (Pr, мм) виде таблицы:

Пример ввода полевого материала в программе Excel

Н, см



D, мм



Pr, мм

10



6



2

12



4



3

11



5



3

12



7



4

13



8



3

……



…….



……

Затем в строке меню выберите Сервис - Настройки - в появившемся диалоговом окне отметьте: Пакет анализа - ОК, снова: Сервис - Анализ данных - Описательная статистика - ОК.

В появившемся окне диалога нажмите кнопку в поле «Входной интервал» -выделите столбцы с данными Н, D и Рr. Затем снова нажмите на кнопку, в диалоговом окне «Описательная статистика» поставьте «птички» Метки в первой строке и Итоговая статистика, выделите «селекторную кнопку» Новый рабочий лист - ОК. На новом рабочем листе появится таблица с основными статистиками для Н, D и Рr (табл. 2.29).

Таблица 2.29. Среднестатистические показатели диаметров, высот и прироста

Н
D
Рr

Среднее
11,6
Среднее
6
Среднее
3

Стандартная

ошибка
0,509902
Стандартная

ошибка
0,707107
Стандартная

ошибка
0,316228

Медиана
12
Медиана
6
Медиана
->

Мода
12
Мода
12
Мода
3

Стандартное

отклонение
1,140175
Стандартное

отклонение
1,581139
Стандартное

отклонение
0,707107

Дисперсия

выборки
1,3
Дисперсия

выборки
2,5
Дисперсия

выборки
0,5

Эксцесс
-0,17751
Эксцесс
-1,2
Эксцесс
2

Асимметричность
-0,4048
Асимметричность
0
Асимметричность
0

Интервал



Интервал
4
Интервал
2

Минимум
10
Минимум
4
Минимум
2

Максимум
13
Максимум
8
Максимум
4

Сумма
58
Сумма
30
Сумма
15

Счет
5
Счет
5
Счет
5


Для получения полных статистических данных, кроме этих показателей можно найти изменчивость (V,%) и точность опыт (р, %). Для этого можно ввести формулу в Exsel и автоматически найти эти показатели, или рассчитать в ручную с помощью следующих формул:
  1. точность опыта определяется по формуле Р=100*mх/х;
  2. изменчивость опыта определяется по формуле V=100*C/x,

где Р-точность опыта, %;

V-показатель изменчивости, %;

mх - ошибка среднего (стандартная ошибка);

х- среднеарифметическое значение (среднее);

С-стандартное отклонение.

Обсуждение и анализ результатов исследования. После получения среднестатистических данных необходимо провести анализ полученного материала и сделать вывод. Пример оформления полученного материала приведен в табл. 2.30. и приведен вывод (на примере изучения смешанных культур).


Таблица 2.30. Показатели высот смешанных культур в дубравных условиях(пп 1)

Порода
Высота, см (x±m)

Лиственница сибирская
312,62±7,25

Ель европейская
151,71±6,53

Дуб черешчатый
191,71±5,31


Пример: Исследования показали, что в дубравных условиях 7-летние культуры лиственницы сибирской достигают в высоту 3,12 м, ели европейской - 1,51 м, дуба черешчатого - 1,91 м. Разница по высоте у растений дуба и лиственницы, дуба и ели существенная (t > 3), а по приросту за 2008 год разница между дубом и лиственницей также существенна. Данные показывают, что в условиях Д2 лиственница сибирская до 7-летнего возраста растет значительно быстрее, чем дуб, а растения ели по высоте и приросту существенно не отличаются от дуба.


Достоверность различий (t) можно найти по формуле

,

где х1 , - среднее значение 1 варианта;

х2 - среднее значение 2 варианта;

mx1 и mх2 - ошибка среднего (стандартная ошибка) первого и второго варианта.

Если t > 3, то разница существенна и достоверна, а если t < 3, то разница не существенна.

Выводы
  1. В смешанных культурах в год создания лиственница сибирская хуже приживается, отстает от дуба по высоте и приросту. В последующие годы лиственница превосходит по высоте и приросту дуб черешчатый.
  2. Ель европейская в дубравных условиях показывает хороший рост в высоту, но в целом, не превосходит растения дуба по высоте и приросту.

3. Исследования показали возможность создания и выращивания смешанных культур дуба с хвойными породами.

Рекомендации. При создании лесных культур необходимо правильно сочетать выбор нескольких лесообразующих пород. В увлажненных местах необходимо включать в состав насаждений больше единиц ели, на северных склонах – сосны обыкновенной или лиственницы сибирской, на южных – больше единиц дуба черешчатого. Такое сочетание нескольких главных пород дает гарантию получения деловой древесины в дубравных условиях. При выпадении из состава дуба черешчатого другие лесообразующие породы будут выполнять водоохранную, почвозащитную и экологическую функции.


Контрольные вопросы
  1. С какой целью необходимо обследовать и исследовать лесные культуры?
  2. Какие варианты опыта можно заложить для изучения лесных культур?
  3. Чем отличается методика исследования лесных культур, в зависимости от фазы роста?
  4. Какие показатели являются наиболее важными в каждой фазе роста?
  5. Как обработать полевой материал с помощью программы Exsel?
  6. Как доказать достоверность полученных данных?


Используемая литература
  1. Методика оценки лесных культур дуба, переведенных в лесопокрытые земли. – М, ВНИИЛМ, 2001. – 30 с.
  2. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) /Б.А. Доспехов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1985.- 351 с.
  3. Дворецкий, М.Л. Пособие по вариационной статистике /М.Л. Дворецкий. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Лесн. пром-сть, 1971. – 104с.
  4. Соколов П.А., Черных В.Л. Вариационная статистика: учебное пособие / П.А. Соколов, В.Л. Черных. – Йошкар-Ола: МарПИ, 1990. – 104с.


Рекомендуемая литература
  1. Незабудкин, Г.К. Обследование и исследование лесных и плантационных культур /Г.К. Незабудкин. – Йошкар-Ола: МарПИ, 1971. – 52с.
  2. Огиевский, В.В. Обследование и исследование лесных культур / В.В. Огиевский, А.А. Хиров. – М.: Лесн. пром-сть, 1964. – 51 с.
  3. Побединский, А.В. Изучение лесовосстановительных процессов / А.В. Побединский. – М.: Наука, 1966. – 65 с.