WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Ольхина Елена Сергеевна

Рост и развитие Picea abies (L.) Karst. в древостоях южной Карелии различной степени нарушенности

03.00.16 – «Экология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург – 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Петрозаводский государственный

университет»

Научный руководитель доктор биологических наук,

профессор,

Кищенко Иван Тарасович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

Горшков Вадим Викторович

доктор биологических наук,

доцент,

Сазонова Татьяна Аркадьевна

Ведущая организация ГОУ ВПО «Карельская государственная педагогическая академия»

Защита состоится 23 декабря 2009 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 002.211.02 при Учреждении Российской академии наук Ботаническом институте им. В. Л. Комарова по адресу: 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 2.

Тел. (812)346-37-42, факс (812) 346-36-43

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ботанического института им. В. Л. Комарова Российской академии наук

Автореферат разослан «23» ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук О. С. Юдина

Введение

Актуальность темы. Одним из основных лесообразующих видов в Карелии является ель европейская (Picea abies (L.) Karst.), занимающая 24% лесопокрытой площади (Государственный доклад…, 2006). Между тем эти ценные леса в результате интенсивных рубок быстро истощаются. В связи с этим решение проблемы повышения продуктивности, устойчивости и рационального их использования становится все более актуальным. Разработка эффективных мероприятий по повышению продуктивности еловых лесов возможна только на основе глубоких знаний о ходе формирования прироста древесины стволов и других вегетативных органов (Сукачев, 1964; Смирнов, 1964; Казимиров, 1971; Чертовский, 1978). Поэтому изучение сезонного роста P. abies с учетом ее эколого-биологических особенностей становится совершенно необходимым.

Важнейшими процессами, характеризующими состояние лесообразующих видов, являются их рост и развитие (Згуровская, 1962; Булыгин, 1979; Трулевич, 1991; Шкутко, 1991, Кищенко, 2000). Именно приспособление физиологических процессов растения к постоянно изменяющимся условиям среды и приводит его к определённому состоянию адаптации. В связи с этим исследование эколого-биологических особенностей роста растений лесообразующих видов имеет чрезвычайно важное теоретическое и практическое значение.

Процесс урбанизации обусловил вовлечение в сферу рекреационного использования больших территорий природных ландшафтов, в том числе лесов. В настоящее время для отдыха интенсивно используются леса вокруг г. Петрозаводска, представленные преимущественно еловыми древостоями. Под влиянием высоких рекреационных нагрузок ухудшается общее состояние лесов, снижаются защитные, санитарно-гигиенические и эстетические функции.

Объективная оценка перспективности использования еловых лесов в рекреационных целях возможна лишь на основе всесторонних исследований. Выявление закономерностей роста и развития P. abies в древостоях различной степени нарушенности имеет чрезвычайно большое теоретическое и прикладное значение. Одной из центральных и вместе с тем слабо разработанных проблем современной экологии является изучение эколого-биологических особенностей устойчивости городских лесов.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью исследования являлось изучение влияния факторов среды на сезонный рост и развитие Picea abies в древостоях южной Карелии различной степени нарушенности, а также изменения их состояния под влиянием рекреации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Изучить влияние климатических факторов на рост вегетативных органов P. abies.в разных типах еловых сообществ.
  2. Установить особенности сезонного роста стволов, побегов и хвои деревьев P. abies в разных типах еловых сообществ.
  3. Выявить особенности сезонного роста стволов, побегов и хвои деревьев P. abies на разных возрастных этапах.
  4. Определить степень влияния урбанизированной среды на сезонный рост вегетативных органов P. abies.
  5. Оценить влияние рекреации на жизненное состояние древостоев P. abies в разных типах лесных сообществ.

Достоверность и обоснованность. Исследования проводились в течение трех лет на 10 постоянных пробных площадях. Для решения поставленных задач применяли современные методы лесоведения, лесной геоботаники, экологии. Результаты обработаны с помощью методов вариационной статистики. Для установления искомых зависимостей применены корреляционный, дисперсионный и регрессионный анализы.

Научная новизна. Впервые для лесных сообществ, естественного происхождения, расположенных в черте г. Петрозаводска и в пределах его зеленой зоны выявлены особенности сезонной динамики роста побегов, хвои и стволов P. abies. Дана оценка изменения жизненного состояния древостоев P. abies в условиях комплексного воздействия городской среды.

Определены интенсивность и продолжительность роста вегетативных органов P. abies на разных возрастных этапах и в разных типах лесных сообществ зеленой зоны г. Петрозаводска.

Теоретическая и практическая значимость исследования

В результате исследований установлены биологические параметры P. abies, отличающиеся разной степенью трансформации под влиянием городской среды.

Установлена продолжительность роста вегетативных органов и даты наступления фенофаз P. abies в городских условиях и в пределах зеленой зоны г. Петрозаводска.

Полученные в результате исследования данные могут служить основой для прогнозирования состояния древостоев P. abies в условиях г. Петрозаводска и разработки системы мероприятий по повышению устойчивости еловых древостоев в условиях городской среды при высоких рекреационных нагрузках.

Организация исследований и личный вклад автора. Диссертационная работа выполнялась в 20032007 гг. Автором лично проведены все полевые исследования, выполнены камеральная и статистическая обработка всех экспериментальных материалов, анализ полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на международной молодежной конференции «Экология 2003» (Архангельск, 2003); IV Международной научно-практической конференции «Экологическое образование и экологическая наука: проблемы и сотрудничество» (Архангельск, 2004); 9-й Научно-практической конференции «Региональные и муниципальные проблемы природопользования» (Кирово-Чепецк, 2006); Международной конференции посвященной 100-летию со дня рождения В. В. Письяуковой. «Проблемы биологии растений» (Санкт-Петербург, 2006); III Научно-практическом семинаре «Ландшафтная архитектура и формирование городской среды» (Нижний Новгород, 2007).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в т. ч. 1 статья в рецензируемом издании, включённом в требуемый список ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 200 страницах и состоит из пяти глав, выводов, заключения и 12 приложений. Список литературных источников включает 194 наименований, из которых 32 на иностранных языках. Текст иллюстрирован 19 таблицами, 36 рисунками.

Благодарности. Выражаю глубокую признательность своему научному руководителю доктору биологических наук, профессору И.Т. Кищенко. Благодарю сотрудников кафедры ботаники и физиологии растений Петрозаводского государственного университета, д.б.н. Е.Ф. Марковскую, к.б.н. Т.Ю. Дьячкову и к.б.н. Л.А. Сергиенко за замечания и рекомендации. Благодарю к.б.н. Ставрову Н.И. за консультации и ценные советы. Большое спасибо родным и близким за всестороннюю помощь и моральную поддержку.

Глава 1. Обзор литературы

Изучению сезонного роста растений, в том числе и древесных видов, уделяется большое внимание, как в России, так и за рубежом.

В главе приводится обзор специальной литературы по сезонному росту Picea abies (L.) Karst. преимущественно таёжной зоны (Мелехова, 1952; Тыртиков, 1956; Акакиев, 1959; Бусарова, 1961; Молчанов, 1961; Нарышкин, 1961; Веретенников, 1968; Сбоева, 1971; Булыгин, 1974; Чертовский, 1978; Кожевников, 1979; Фролова, 1979; Мельник, 1983; Кищенко, 2000; Gregori, 1968; Schulze, 1989; Wiemven, 1996; Mandre, 1999; Trimbacher, 1999).

В лесах зеленых зон и городских насаждениях наряду с климатическими факторами большое влияние на рост, состояние и долговечность отдельных деревьев и участков леса оказывают антропогенные факторы (Таран, Спиридонов, 1977; Белова, 1982; Дьяконов, 2001; Рысин, 2007).

Анализ литературы по основным аспектам изучения P. abies и еловых фитоценозов в урбанизированной среде показал, что большая часть исследований посвящена изучению влияния на них промышленного загрязнения (Рожков, 1989; Лукина, Никонов, 1993; Цветков и др., 1994; Теребова, 2002; Тарханов, 2004; Schulze, 1989) и лишь единичные работы касаются рекреационного воздействия на городские древостои (Чижова, 1977; Синькевич, 2001). В основном производится анализ состояния насаждений городских парков и лесопарков (Нестеров, Ишин, 1969; Ружицкая, 1970; Перевозникова, Зубарева, 2002; Барайщук, Гайвас, 2005). Незначительное число исследований посвящено определению нормативов предельно допустимого количества отдыхающих в различных растительных сообществах (Чижова, Смирнова, 1976; Лямеборшай, Пугаев, 2005).

Проведенный анализ показал, что наиболее слабо изучены вопросы роста и развития P. abies в древостоях разной степени нарушенности в таежной зоне, в том числе и в Карелии.

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1. Физико-географические условия района исследований

Исследования проводились в подзоне средней тайги (южная Карелия – 6213с.ш. и 3410в.д.). Климат Карелии – умеренно-континентальный, с продолжительной, но относительно теплой зимой и коротким прохладным летом, значительной влажностью, облачностью, превышением осадков над испарением, высокой вероятностью заморозков, особенно в начале и конце вегетационного периода. Период со среднесуточными температурами выше 10оС длится с конца мая до середины сентября. Сумма активных температур составляет 1400-1600оС. Солнечная радиация характеризуется сравнительно малой интенсивностью, однако благодаря большой продолжительности летнего дня, радиационный баланс деятельной поверхности земли за вегетацию составляет довольно значительную величину (27.3 ккал/см2).

2.2. Объекты исследований и их характеристика

Исследования проводились в 2003-2005 гг. в городских лесах г. Петрозаводска, подверженных рекреации, и лесах зеленой зоны, не имеющих признаков нарушения лесной среды. Для подбора объектов было проведено рекогносцировочное обследование лесов на площади 140 га, в соответствии с методикой ландшафтной таксации (Моисеев и др., 1977; Рекомендации…, 1982, Артемьев, 1994) было обследовано 88 га.

Рост P. abies изучали в чистых по составу в отдельных случаях с небольшой примесью Betula pendula, Populus tremula и Рinus sylvestris естественных приспевающих (70-90 лет) лесных сообществах (ельник кисличный, ельник черничный, ельник приручейный и ельник травяный) в подзоне средней тайги (южная Карелия). Кроме того, исследования проводились в ельниках черничных разного возраста – 18 лет и 130 лет. Пробные площади были расположены на расстоянии около 5 км от черты города вдоль правого берега р. Лососинка.

Изучение рекреационного воздействия на рост P. abies проводили в городских лесах г. Петрозаводска. Пробные площади заложены в ельнике кисличном (87 лет), ельнике черничном (92 г.), ельнике приручейном (85 лет) и ельнике травяном (95 лет).

Исследование влияния урбанизированной среды на рост деревьев P. abies проводили в Парке Онежского тракторного завода и участках леса, включенных в зону застройки микрорайона «Кукковка» г. Петрозаводска.

Всего заложено 10 постоянных пробных площадей. Обследовано 800 деревьев P. abies. Сделано 18750 замеров длины побегов и 29250 замеров длины хвои. Для исследования радиального роста ствола было взято 2400 образцов высечек древесины ствола.

2.3. Основные методы исследований

Закладку пробных площадей и геоботаническое описание лесных фитоценозов проводили по общепринятым методикам (Полевая геоботаника, 1972; Программа и методы..., 1974). На каждой пробной площади выбирали по 10–12 деревьев каждой из трех групп – I, II–III и IV–V классов роста и развития (по Крафту). У деревьев II–III классов измеряли длину побегов второго порядка в нижней части кроны, а у молодых деревьев – прирост верхушечного и осевых побегов в верхней и средней частях кроны.

Наблюдения за ростом побегов проводили по методике А. А. Молчанова и В. В. Смирнова (1967). Прирост стеблевой части побегов II порядка (по 2 побега с каждого дерева) измеряли с юго-западной части кроны на высоте около 2 м с момента набухания почек до заложения зимующих почек через каждые 3 суток (объем выборки 25 побегов).

Рост фотосинтезирующего аппарата изучали в средней части этих же побегов (по три хвоинки с каждого побега, объем выборки 75 хвоинок) с тем же временным интервалом. Прирост побегов и хвои измеряли линейкой с точностью до 1 мм.

Для изучения сезонного радиального прироста древесины ствола на каждой пробной площади выбирали по 10 учетных деревьев II класса роста и развития, у которых отбирали высечки древесины ствола на высоте 1.3 м по методике А. А. Молчанова и В. В. Смирнова (1967). Высечки отбирали через каждые 10 сут. после начала деятельности камбия.

Фенологические наблюдения проводили, используя методические указания ряда авторов (Бейдеман, 1974; Булыгин, 1979; Фенологические..., 1982), через каждые 2–3 суток.

Климатические данные (суммарная солнечная радиация; атмосферные осадки; среднесуточная, относительная влажность воздуха; среднесуточная, температура воздуха) регистрировались на Сулажгорской метеостанции (Карельская гидрометеорологическая обсерватория).

По результатам наблюдений за ростом и развитием растений, а также за климатическими факторами сформировали банк данных, обработанный с помощью рекомендуемых для этих целей математических методов (Зайцев, 1978, 1981).

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»