Сайт W. W. W. Лесоводственная типология Алексеева Погребняка Воробьева

Вид материалаРеферат

Содержание


Нормативы лесоводственно-экологической типологии и их
3.2. Зональные климаты типов леса Беларуси
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7
Глава 3.

Нормативы лесоводственно-экологической типологии и их

применение при прогнозировании типов леса и коренных

насаждений Беларуси для целей и задач лесовосстановления.


3.1. Лесоводственно-экологические нормативы государственного

регулирования природопользования.


В отличие от фитоценологов, геоботаников, биогеоценологов лесоводы - экологи изначально, при решении задачи: "как создавать лесоводственную типологию", воспользовались народным опытом, считая его лесоводственно научным и мыслили дедуктивно: от общепланетарных, географических закономерностей в изменении климата, рельефа, почвенного покрова и соответствующих им коренных древостоев, лесных ассоциаций к определению лесоводственного качества и места каждого конкретного лесного участка в системе географических и эдафических координат. П.С.Погребняк подчеркивал, что "система и метод в лесоводственной типологии едины, ряды трофо - и гигрогенного замещения лесоводами были получены как результат сравнительно-экологического анализа и обобщения, опирающегося на представление о формах взаимосвязей между экологическими факторами"(39, стр.217,218). Все это подробно рассмотрено в главах 1 и 2. Лесоводственно-экологические нормативы, пригодные для прогнозирования типов условий местопроизрастания (эдатопов), типов леса, коренных древостоев, для ведения лесного хозяйства, лесовосстановления, государственного регулирования природопользования мы излагаем в соответствии с Методикой лесотипологических исследований (6,7). «Тип лесного участка» или эдатоп (тип условий местопроизрастания)объединяет участки со сходными почвенно-гидрологическими условиями. В различных климатических или географических районах тип лесного участка представлен разными типами леса.

«Тип леса» объединяет лесные и лишенные леса участки, сходные не только по почвенно-гидрологическим, но и по климатическим условиям. Типы леса различаются по климату и составу лежащих в их основе коренных ассоциаций. На вырубках, прогалинах, горельниках, в производных насаждениях, на сельскохозяйственных угодьях и т.п. условиях типы леса устанавливаются по признакам рельефа местности и почвообразующих пород, соответствующих условиям произрастания той или иной коренной ассоциации. Эти два таксона наглядно представляются графически и количественно выражаются с помощью эдафо-климатической сетки (табл.1). «Тип древостоя» объединяет участки леса, сходные не только по почвенно-гидрологическим и климатическим условиям, но и по составу насаждений. В пределах одного типа древостоя насаждения могут различаться по возрасту, полноте, варьировать по составу (до 4/10) и производительности. Типы древостоя могут быть коренными, имеющими состав природного леса, и производными, образовавшимися на месте коренного после пожара, ветровала, сплошнолесосечной рубки и других причин, приводящих к смене пород. К производным типам древостоя относятся также насаждения искусственного происхождения.

«Ассоциация» объединяет растительные сообщества (ценозы), сходные по составу всех ярусов (древостой, подлесок, травостой и моховой ярусы), а также по почвенно-гидрологическим и климатическим условиям. Коренная лесная ассоциация в возрасте количественной спелости отражает максимально возможное почвенно-климатическое лесоводственное плодородие типа лесного участка, типа леса. Зональный тип леса, лежащая в его основе коренная лесная ассоциация отражают предельную естественную лесоводственную продуктивность климата на суглинистых почвах плато в данной географической точке.

Тип леса может быть выражен формулой, удобной для математизированной, машинной обработки информации: 3dC3, С,Е, Iа, А 25 – влажный сосново-еловый сугрудок, древостой I"а" бонитета; лесотипологическая зона влажного груда с континентальностью климата 25 С; наиболее вероятная коренная лесная ассоциациация - ельник кисличный. Что еще нужно лесоводам, экономистам для последующих расчетов и действий?!

Тип леса, будь то зональный или интрозональный - экологическая константа для данной географической точки в Четвертичном периоде жизни и развития Земли. Изменятся геологические, почвенно-климатические, экологические условия, развернутся полюса Земли на 90, что уже случалось в ее жизни и иными станут в Беларуси типы леса, древостои, напочвенный растительный покров, но нас уже не будет. Современные антропогенные изменения экологических условий: парниковый эффект, осушительные и оросительные мелиорации, строительство городов, крупных промышленных объектов уже приводят к заметному экологическому "сдвигу" типов условий местопроизрастания, типов леса, напочвенной флоры и фауны.

Приведенные выше краткие, ясные и однозначно истолковываемые дефиниции лесоводственной типологии дополнены нами понятием и местыми примерами возможности определения типа лесного участка, эдатопа в условиях Беларуси по признакам рельефа местности, почвообразующих пород, условий увлажнения почвы, если коренная лесная ассоциация отсутствует на данном участке местности. Основание для подобного дополнения появилось в ходе исследования и сплошного крупномасштабного картографирования почв гослесфонда и изучения трудов Г.Ф.Морозова, И.И.Гуторовича, П.П.Серебряникова, Н.К.Генко, А.А.Крюденера, П.С.Погребняка, Д.В.Воробьева, Б.Ф.Остапенко и других лесоводов - экологов. Необходимость в подобном дополнении особенно остро проявилась в ходе ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы и останется навсегда: только на основании почвенной карты сельхозугодий, загрязненных радионуклидами и переданных под облесение, в камеральных условиях можно определить тип условий местопроизрастания (эдатоп), тип леса, примерный состав коренного насаждения, древостоя и наметить состав и смешение лесных культур. Иных путей для решения этой задачи просто нет: не копать же почвенный шурф на участке, где уровень загрязнения превышает 15 и более Ки\км.кв. Этот принцип поможет определить эдатоп и на других участках местности, где тем или иным образом нарушен лесной биоценоз и осталась обнаженная почва и даже горная порода, а необходимость в лесовосстановлении возникает. Это - метод решения хозяйственных задач: "как лучше использовать земли; где, какой и как выращивать и сохранять лес".


3.2. Зональные климаты типов леса Беларуси


Основополагающий постулат лесоводственной типологии заключается в том, что тип леса - явление природы, производное от климата, рельефа и почвы в данной географической точке Земли, характеризуемое, прежде всего составом и продуктивностью коренного древостоя, коренной лесной ассоциации. Именно поэтому тип леса - постоянная экологическая величина, пригодная для оценки лесоводственной продуктивности территории в данных географических координатах. Можно выделить столько типов леса, сколько их создано природой. Поэтому и нет оснований для выделения коренных и производных типов леса, древесных пород, но есть коренные и производные насаждения, древостои, ассоциации.

Умение различать в натуре, классифицировать и районировать типы леса, типы условий местопроизрастания (эдатопы), коренные и производные насаждения, древостои, лесные ассоциации - руководящая цель и задача лесоводственной типологии как науки и практического лесоводства.

Географические точки, пространства, где в силу почвенно-климатических условий и рельефа местности леса произрастать не могут, лесоводственной типологией не рассматриваются, хотя специалисты других наук: географы, почвоведы, геоботаники с полным на то основанием выделяют там зоны, ландшафты, почвенные разновидности, растительные ассоциации тундры, степи, пустыни, альпийских лугов и т.п.

Территория Республики Беларусь расположена на Западе Восточно-Европейской равнины в географических координатах: 510 11 с.ш. – 560 07 с.ш. и 230 11 в.д. – 320 35 в.д. Протяженность с Юга на Север составляет 560 км., с Востока на Запад - 650 км. Общая площадь - 207,6 тыс.кв.км. По почвенно-климатическим условиям Беларусь благоприятна для произрастания лесов, а потому может быть и является объектом лесоводственной типологии наряду с другими лесопригодными территориями Северного полушария Земли.

На основании анализа многолетних климатологических данных рассчитываются параметры зональных климатов типов леса и прогнозируются зональные эдатопы, типы леса, которые проявляются в виде коренных древостоев "на суглинистых почвах ровных местоположений" /6, стр.76,77/ На остальных территориях в тесной связи и взаимозависимости с рельефом, почвой, в параметрах местного климата формируются интразональные климаты типов леса и, соответственно, интразональные типы леса, проявляющиеся опять таки в виде соответствующих коренных насаждений, древостоев, коренных лесных ассоциаций.

В реальной жизни, на рубеже второго тысячелетия человеческой культуры на территории Беларуси природопользование сложилось так, что суглинистые почвы плато заняты городами, поселениями, сельскохозяйственными угодьями и от коренных древостоев мало что осталось; произошла смена древостоев и во многих интразональных типах леса. И это объективное явление требует особенно тщательного подхода к лесоводственно-типологической оценке территории и прогнозированию эдатопов, типов леса и коренных древостоев с тем, чтобы очевидное не заслонило сущего, чтобы за произрастающими деревьями увидеть тип леса, изначально созданный природой и характерный для данной территории. Но именно эта ситуация и дает основание для прогнозирования типов леса.

Понятие зонального климата типа леса - основа лесоводственно-типологического районирования территории и разработки правил ведения лесного хозяйства, лесокультурной практики. Расчет параметров зональных климатов типов леса производился нами по методике Д.В.Воробьева /7/. В нашей работе соблюдены все ее требования, более того, ряды наблюдений температуры воздуха и осадков по станциям на территории Беларуси составлены за 100 лет (с 1881 г. по 1990 г.); для отдельных станций на сопредельных территориях - за 90 лет (табл.3).

В таблице 3 приведены многолетние климатологические данные по климатическим Справочникам СССР и данным Главгидромета Республики Беларусь; всего 94 станции, из них 51 - на территории Беларуси, две – на сопредельной территории Литвы, пять - в Латвии, две - в Эстонии, 17 - в Псковской, Смоленской и Брянской областях России и 17 в Волынской, Ровенской, Киевской, Житомирской и Черниговской областях Украины.

Продолжительность наблюдений и число станций на территории Беларуси и сопредельных территорий убеждают в объективности, надежности средних многолетних метеоданных, на основе которых рассчитаны лесоводственные параметры зональных климатов:Т,W и А .

Границы зональных климатов типов леса (рис.1, 2, 3, 4) нанесены на карту Беларуси с привязкой к истинным географическим координатам каждой станции с использованием технологии RECAS, разработанной специалистами НПО "Тайфун" на ЭВМ типа: IBMPC AT - 386 .

На рис.1 зафиксированы границы зональных климатов типов леса, установленные по средним многолетним данным за последние 100 лет, но в пределах этого периода показатели T, W и А изменялись в соответствии с колебаниями среднемесячных температур t0C и количеством осадков R в мм. В табл.4 представлена динамика лесоводственно-типологических параметров зональных климатов типов леса на территории Беларуси за пятидесяти, восьмидесяти и столетний периоды на примере 20 станций, наблюдения на которых прерывались только в годы Великой Отечественной войны. Для такого сравнительного анализа среднемесячные данные за 50 лет взяты из Климатологического справочника СССР /1947 /, данные за 80 лет - из Справочника по климату СССР /1965-1968 / и соответствующие данные за 100 лет рассчитаны в Белглавгидромете. Их сравнение и анализ показывают довольно устойчивое и последовательное нарастание тепла (Т), влаги (W) и континентальности климата (А) почти на всех станциях: за 80 лет увеличение Т на 17 станциях из 20 или 85%, за 100 лет - на 18 (90%). Гидротермический коэффициент W за этот же период также увеличился: за 80 лет на 17 станциях, за 100 лет - на 16 станциях (75%).

Показатель континентальности климата А увеличился на 17 станциях, причем нарастание континентальности климата, в условиях роста тепла и влаги, происходило как за счет роста положительных температур июля, так и за счет абсолютного роста отрицательных температур января, что видно из табл.5. На первый взгляд приведенные в табл.4 и 5 данные противоречат элементарной логике: если климат становится более теплым и одновременно более влажным, то он не должен быть более континентальным. Но многолетние климатологические данные - такие факты, которые не оспоришь и они, скорее всего, иллюстрируют глобальный климатологический "сдвиг", который повлечет и "сдвиг" в лесных экосистемах, в том числе и в климатах типов леса.

Расчет лесоводственно-климатологических показателей Т,W,А; выделение границ зональных климатов на географической карте преследуют одну цель - районирование изучаемой территории, выделение на местности климатологических областей и на их основе прогнозирование зональных эдатопов, типов леса, коренных древостоев.

Из представленных рисунков и таблиц видно, что на большей части территории Беларуси сформировался климат влажного груда - 3d; в северной части территории сформировался климат влажного сугрудка - 3с и лишь фрагментарно представлен климат сырого сугрудка 4с на северо-западе, в районе метеостанции Лынтупы, да климат свежего груда 2d – на самом юге Беларуси. По континентальности, контрастности климата можно выделить три большие и примерно равновеликие по площади зоны : А 230 – 240, 240 – 250 и 250 – 260 . Территории с континентальностью климата А < 230 и А > 260 - сравнительно невелики, но это вовсе не значит, что ими можно пренебречь при принятии лесохозяйственных решений в конкретном лесничестве, на территории которого такая континентальность климата как раз и проявляется.

Насколько выделенные границы зональных климатов типов леса коррелируют с границами ранее выделенных зон и районов других авторов? Если отвечать на этот вопрос кратко, не вдаваясь в детальный сравнительный анализ схем районирования территории Беларуси других авторов и полученной нами, то можно сказать, что полной идентичности нет ни с одной из них. Но наибольшее сходство можно отметить со схемой геоморфологических районов по В.А. Деменьтьеву (57,стр.16); с границами трех агроклиматических областей по А.Х. Шкляру (57,стр. 25 и 51 ); схемой, отражающей зависимость распространения ольхи серой, граба и ели от климатических факторов (57,стр.122) и схемой районов интродукции древесных растений по Н.Д.Нестеровичу (57,стр.145), при разработке которой учитывались климатические условия и границы ареалов некоторых видов растений /по И.Д.Юркевичу и В.С.Гельтману,1965/. И было бы не корректно ставить вопрос о каком либо точном их совпадении, прежде всего потому, что тридцать лет назад исследователи - экологи не могли и помышлять о точной географической привязке (настолько это были секретные данные в условиях угрозы ядерной войны) пунктов наблюдения на местности и на географической карте, ограничиваясь упрощенно-схематическим изображением контуров территории Белоруссии и выявленных закономерностей; вполне естественно и то, что в то время исследователи не имели в своем распоряжении массива климатологических данных за 100 лет для всей территории Беларуси и сопредельных стран. А с другой стороны, как и предупреждал об этом Д.В.Воробьев /7,стр.53) климатологические данные станций гидромета "не могут характеризовать климатические условия в лесу, определяющие как течение почвенных процессов, так и развитие древостоя и других ярусов лесных ценозов".

Со своей стороны мы честно сознаем, что представленная схема (рис.1) - отнюдь не идеал лесоводственного районирования территории, а всего лишь приближение к нему, так как основана на метеорологических данных открытых ( не лесных ) площадок Белглавгидромета и сопредельных стран, не отражающих в точности климат под пологом леса; кроме того, это - климат воздушной массы на высоте 2 метра от земной поверхности и он более динамичен, чем, скажем, климат более низких слоев приземного воздуха, а тем более почвы на глубине 5 - 10 см. Для иллюстрации этого явления мы приводим собственные наблюдения 1966 года в сосняках Ивановского лесничества Червенского лесхоза Минской области Республики Беларусь (табл.6).

Но чтобы рассчитать и вычертить "идеальную" схему зональных климатов типов леса мы не имеем в настоящее время необходимых многолетних наблюдений за температурой воздуха и почвы под пологом леса, за количеством осадков, выпадающих непосредственно над лесными массивами, да и вряд ли когда будут проводиться подобные наблюдения в необходимом для этой цели объеме. Поэтому нам остается только пользоваться установленными закономерностями, корреляционными связями между климатическими показателями и лесоводственными характеристиками эдатопов, типов леса, коренных древостоев, внося поправки, если в этом возникает необходимость, на местный климат, микроклимат, высоту над уровнем моря, экспозицию склона, почву при принятии лесоводственных решений, например при производстве лесных культур, в каждом конкретном случае.

Осознавая все эти научно-технические трудности и учитывая ведущую роль климата в формировании лесорастительных зон, типов условий местопроизрастания, типов леса, коренных древостоев, лесных ассоциаций мы не можем отказаться от использования официальной гидрометеорологической информации для объяснения закономерностей формирования типов леса в пределах конкретных географических координат.

Из вышеизложенного можно сделать вывод о том, что целевое лесоводственно-типологическое районирование, выполняемое по методике Д.В.Воробьева /1967 / и предлагаемое нами применительно к территории Республики Беларусь имеет научное и моральное право на публичное существование наряду с другими аналогичными работами. Но так как это - районирование лесоводственое, а не климатологическое, геоморфологическое, ландщафтно-географическое, геоботаническое, агроклиматическое и т.п., то оно и может быть использовано только при принятии лесоводственных решений, наряду, разумеется, с предложениями других авторов, направленных в каждом конкретном случае на достижение той же лесоводственной цели.

Общий вывод, к которому мы пришли в результате анализа данных таблиц 3, 4 и 5 - к концу истекшего столетнего периода наблюдений в 1990 году зональные климаты типов леса на территории Беларуси стали более теплыми, влажными и в тоже время более континентальными. Колебания их параметров с амплитудой подтипа - одной трети эдатопа климата типа леса в масштабе Эдафо-климатической сетки (табл.1) на местности может выражаться сдвигом границ устойчивого произрастания ели, дуба, граба, липы, ольхи серой, дрока красильного и других многолетних растений - индикаторов климата на 150 - 200 километров с юго-запада на северо-восток. Не исключается и обратный процесс в ритме больших циклов Солнечной активности (рис.6), выраженных числами Вольфа.

Изменение климатологических характеристик на Земле связано с активностью Солнц. Внимание землян на эхо солнечных бурь, на их влияние на рост деревьев настойчиво обращал А.Л. Чижевский еще в начале нашего века (63, 64). С тех пор интерес к этому экологическому процессу то усиливается, то затухает. Если известные данные солнечной активности, выраженные в относительных числах Вольфа (табл.16) представить в виде циклов (табл.17), рассчитанных от 1810 года, когда число Вольфа равнялось "0", то можно будет выделить 22 полных цикла. Данные двадцать второго цикла с 1989 года в нашем примере взяты по графику, составленному В.Ф.Логиновым на основании данных (61), а прогноз 23-26 циклов принят по П.Р.Романчуку и Т.И.Редюк (62). Естественная продолжительность, от минимума до минимума, каждого из них колеблется от 9 до 14 лет. Некоторые исследователи склонны усреднять продолжительность цикла солнечной активности до 11 лет. Возможно, что такой методический прием облегчает систематизацию данных и их прогнозирование, однако для лесохозяйственных целей этого делать не стоит. Но нужно максимально мобилизовать все научные возможности и проявить искусство в прогнозировании этого жизненно важного экологического процесса как можно ближе к фактическому его проявлению.

В пределах цикла активность Солнца в прошлом быстро нарастала в первые 3 - 4 года, а затем постепенно снижалась. Насколько сохранится эта закономерность во всех последующих циклах пока неясно. Графическое изображение солнечной активности (рис.6,7) еще нагляднее демонстрирует ее импульсивность. На графике можно выделить и циклы с "вековой" амплитудой. Если вести отсчет от минимального минимума в 1810 и 1901 годах и от максимального максимума в 1778, 1870 и 1957 годах, то продолжительность больших, "вековых" циклов составит соответственно 91, 92 и 87 лет. Эти величины представляют интерес для лесного хозяйства Беларуси, где оборот рубки леса и продолжительность лесовыращивания основных лесообразующих пород колеблется от 60 до 120 лет.

Вероятнее всего, что крайние, максимальные проявления солнечной активности эхом отзываются на жизнедеятельности многолетней древесной растительности. И если лесоводы овладеют наукой и искусством прогнозирования циклов солнечной активности и адекватных им изменений климатов типов леса, подвижки зональных лесорастительных границ в пределах подведомственной лесохозяйственной территории, синергетического проявления экологических и антропогенных факторов воздействия на окружающую человека среду, то смогут более точно, безошибочно приурочить к ним и циклы лесоводственной, лесохозяйственной деятельности. Вековые последствия солнечной активности особенно важно предвидеть при размещении и выращивании на территории Беларуси чувствительных к климату лесных культур, таких, например, как ель обыкновенная. Со всей очевидностью это доказывает лесохозяйственная практика последних лет, когда началось массовое усыхание ели вдоль юго-западной границы ареала сплошного ее произрастания в лесхозах Беларуси.

Естественно, что подобные качественные изменения происходят и в микроклимате и местном климате интрозональных типов леса, хотя мы и не можем подтвердить это количественно в данной работе. В том и другом случае все трудности лесоводов заключаются в определении начала цикла и прогнозировании его окончания. Изложенная методика и приведенные примеры позволяют это делать, но отнюдь не гарантируют однозначный, а тем более благожелательный результат. Вся эта наука - не более чем навыки в ловле рыбы: ловить вроде бы и умеешь, а жарить нечего. Надеюсь, небольшая порция иронии и скептицизма мыслящим лесоводам не повредит.

Тем не менее, из анализа приведенных данных логично сделать такие лесоводственные выводы и решения: южная граница сплошного распространения ели может быть продвинута на юг, на территорию Полесья; более устойчивыми станут острова ели в сырых суборях, сугрудках и грудах за пределами южной границы сплошного ее распространения; складываются и более благоприятные условия для продвижения дубрав в северном направлении, на территорию Витебской области; сокращается распространение граба в восточном направлении, но зато увеличивается возможность расширения ареала сплошного распространения липы в западном направлении; повысится продуктивность сосновых насаждений в борах и скорее всего исчезнут или будут представлены мелкими выделами такие эдатопы, как А1 и В1; смягчается резкость экологического сдвига типов условий местопроизрастания под влиянием осушительной мелиорации как на территории гослесфонда, так и на сопредельных землях сельскохозяйственного пользования; во всех типах условий местопроизрастания улучшаются условия производства и приживаемости лесных культур. Однако, это – всего лишь вариант нашей интерпретации лесотипологических расчетов.

Печальные факты последних трех лет (1993-97 гг.) - массовое усыхание ельников вдоль юго-западной границы ареала сплошного их распространения в Беларуси говорит о том, что Солнце не знает о нашем прогнозе и живет своей жизнью, которую мы плохо еще знаем и потому не умеем своевременно предвидеть последствия солнечных бурь на Земле.

Причиной усыхания ельников явились антропо-экологические явления: понижение уровня грунтовых вод в результате крупномасштабной осушительной мелиорации и периодические засухи в последние десять лет. Достаточно было нескольких летних недель, когда запасы влаги в корнедоступном для ели слое почвы резко уменьшились, а объем транспирации оставался прежним, чтобы нарушился водный баланс среды местопроизрастания и еловые древостои начали усыхать. Ослаблением жизнедеятельности деревьев тут же воспользовались вторичные вредители - короеды, а на поврежденных ими деревьях стали поселяться дереворазрушающие грибы. Быстрое превращение зеленых ельников в черные явилось полной неожиданностью для лесоводов и ученых Беларуси, хотя подобное уже пережили и преодолели в Германии, Австрии, Венгрии, Польше, Литве. В Германии, например, быстро перешли от выяснения причин к устранению последствий, даже временные лесопилки в лесу поставили.

Из этого факта нужно сделать выводы: всякий прогноз необходимо контролировать в процессе текущего мониторинга экологического состояния насаждений; для принятия долгосрочных лесоводственных решений необходим многофакторный анализ антропо-экологической ситуации, произошедших и прогнозируемых сдвигов типов условий местопроизрастания коренных и производных лесных ассоциаций; нельзя ограничиваться какой-либо одной методикой, таблицей, литературным источником и поддаваться гипнотическому воздействию, пусть и заслуженно авторитетного в прошлом, одного консультанта.

Или другой пример, подтверждающий эти выводы: широко рекламируемая геоботаническая карта лесов как формаций лесной растительности отражает ее контуры на момент составления и не может дать необходимой лесоводственной информации даже на ближайшее будущее, если так стремительно исчезают в натуре еловые леса, целая формация, а на ее месте может появиться и березовая, и осиновая, и еловая, и сосновая, и дубовая. Стихия естественного возобновления определит будущую формацию. Но чтобы этот риск свести к минимуму и осознанно влиять на ход естественного возобновления после сплошных санитарных рубок, в руках лесовода должна быть карта типов условий местопроизрастания, созданная на основе лесоводственнной оценки гипсометрической, почвенной карты (рис.8).