Апробация методов картирования древесно-кустарникового яруса



Скачать 240.44 Kb.
Дата24.06.2018
Размер240.44 Kb.
ТипРеферат


МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СТАНЦИЯ ЮНЫХ НАТУРАЛИСТОВ»

НОВОХОПЕРСКОГО РАЙОНА ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ



Апробация методов картирования

древесно-кустарникового яруса

и возобновление Quercus robur L.

в старопойменной дубраве

Хоперского заповедника






ВЫПОЛНИЛ:




Черкасов Сергей, 9 класс




учащийся МКУ ДО «СЮН»










РУКОВОДИТЕЛИ:




Родионова Наталья Александровна – методист МКУ ДО «СЮН», к.б.н.




Пиркина Анна Евгеньевна –




педагог д/о МКУ ДО «СЮН»




Новохоперского района




Воронежской области

г. НОВОХОПЕРСК

2016 г.


СОДЕРЖАНИЕ


1.

I. ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………

3


2.

II. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ………………………………………………………………..

4


3.

III. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ…………

5

4.

III. 1. Апробация выбранных методов………………………………..

5

5.

III.1.1. Апробация методики картирования древесно-кустарниковой растительности при помощи нивелира ……………

5


6.

III.1.2. Апробация методики картирования древесно-кустарниковой растительности при помощи GPS навигатора ……

7


7.

III.1.3. Апробация методики картирования древесно-кустарниковой растительности методом координат………………..

7




III.1.4. Апробация методики учета древесно-кустарниковой растительности методом сплошного пересчета……………………..

9


8.

III.2. Возобновление Quercus robur L. в старопойменной дубраве Хоперского заповедника……………….………………………………

11


9.

IV. ВЫВОДЫ...........................................................................................

13

10.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА………………………………..

14

























































I . ВВЕДЕНИЕ
С 1997 года на территории Хоперского государственного природного заповедника проводится летний эколого-биологический лагерь «Радуга». Во время проведения лагеря его участники собирают материал для учебно-исследовательских работ. Хоперский заповедник – пойменный, более 70 % его площади покрыто лесами. Во время проведения очень многих исследовательских работ (ботанических, лесоведческих и др.) необходимо заложить пробную площадь и описать ее. Если пробная площадь заложена в лесу, то необходимо закартировать древесно-кустарниковую растительность. Для этого существует достаточно много методов, мы выбрали четыре из них. По стандартным методикам по лесоведению картирование особей древесно-кустарникового яруса проводится, начиная с достижения ими диаметра 6-8 см (благонадежный подрост). Но для наших работ необходимо учитывать все особи, начиная с ювенильной стадии развития, что позволяет проследить влияние различных условий среды (засухи, высокого паводка и др.) на растения ранних возрастных групп.

Цель нашей работы – подобрать метод картирования и учета древесно-кустарниковых растений, позволяющий наиболее точно зафиксировать большое количество особей растений. Для выполнения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Подобрать и апробировать выбранные методы картирования древесно-кустарниковой растительности.

2. Заложить и закартировать пробную площадь и нанести древесно-кустарниковую растительность при помощи выбранных методов.

3. Выявить восстановление дуба черешчатого на пробной площади и его особенности.

II. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ
Работа проводилась в 2015 - 2016 годах. В 2015 г. мы заложили 2 смежные пробные площади стандартных размеров 20 х 20 м [6]. Нами были выбраны и апробированы 4 методики картирования: при помощи нивелира; определение географических координат при помощи GPS навигатора, использование метода координат на ленточных трансектах и сплошной пересчет. Конкретно каждый метод рассмотрен в главе III. Наша работа проводилась в участке старовозрастной притеррасной дубравы, расположенной в квартале 122 Хоперского заповедника.

Возрастные состояния мы определяли по О.В. Смирновой [5]. Всходами мы считали особи с семядолями или 1-2 парами листочков. Ювенильное возрастное состояние характеризуются недоразвитой корневой системой и появлением первого, так называемого ювенильного, листа. Зачастую можно наблюдать сохранившиеся семядольные листья, которые постепенно отмирают, и физическую связь с семенем. В имматурном, или юношеском, возрастном состоянии растение уже формирует собственную корневую систему и начинает ветвиться. Характеризуется отсутствием семядольных листьев, полностью теряется связь с семенем, отмирает ювенильный лист, а последующие листья все больше принимают характерную для вида форму. Вергинильное или вегетативное возрастное состояние - особи быстро накапливают биомассу, разрастаются, активно ветвятся, многие именно в этом состоянии впервые приступают к вегетативному размножению и становятся полностью похожи на взрослые, за исключением отсутствия у них органов полового размножения, т.е. отсутствие фенологических стадий бутонизации, цветения и т.д. Генеративные особи (иногда их делят на молодые, зрелые и старые генеративные) мало чем отличаются от виргинильных, но генеративные растения формируют первые генеративные побеги и впервые приступают к половому размножению. В этом возрастном состоянии растения достигают апогея в своем развитии, но часто зрелые особи утрачивают способность к вегетативному размножению. Со временем процессы отмирания начинают преобладать над ростовыми, растения резко стареют, постепенно утрачивая и способность к половому размножению. Снижается их роль в биологическом круговороте веществ и трансформации энергии, которой может не хватить даже на регулярное цветение и вызревание немногочисленных семян. Тело растения начинает разрушаться. Растение полностью утрачивает способность к половому размножению, начинает фрагментироваться и разрушаться – наступает сенильная стадия развития. В результате растения отмирают.

При проведении популяционного анализа мы использовали принципы, изложенные в работе Р.В. Пападюк и др. [3] Далее цитируется по тексту статьи.

«Важнейшим фактором, обеспечивающим непрерывность процессов существования и смен растительных сообществ, является оборот поколений в популяциях слагающих их видов. Поэтому наиболее важным критерием оценки популяций оказывается индикация их онтогенетической устойчивости. У видов разных жизненных форм онтогенетическая устойчивость обеспечивается разным соотношением числа особей разных онтогенетических состояний. Выделяются три типа устойчивых (характерных) онтогенетических спектров:

левосторонний - преобладают прегенеративные особи; характерен для деревьев, а также для моно- и олигокарпических стержнекорневых трав, луковичных, клубнелуковичных, клубневых геофитов, размножающихся семенами или глубоко омоложенными вегетативными зачатками;

центрированный - преобладают генеративные растения; характерен для длинно- и короткокорневищных трав, дерновинных злаков, стержнекорневых поликарпических трав и полукустарничков;

бимодальный - одновременно преобладают очень молодые и наиболее старые особи; характерен для рыхлодерновинных злаков, стержнекорневых и короткокорневищных трав и полукустарничков, которые хорошо возобновляются как семенами, так и слабо омоложенными вегетативными зачатками.

У всех древесных видов растений устойчивый полночленный онтогенетический спектр имеет ярко выраженный левосторонний характер. Устойчивыми являются популяции видов-эдификаторов коренных ассоциаций климатических и эдафических климаксов. В отличие от них сукцессивные (кратковременно-производные) популяции древесных видов демутационных ассоциаций обладают неполночленными спектрами с нарушенной левосторонностью.

В популяционной биологии растений выделяются несколько этапов динамики популяций и соответствующие им онтогенетические спектры:

1) инвазионное состояние - в спектре представлены лишь прегенеративные растения;

2) нормальное состояние:

а) полночленный спектр, в котором представлены практически все возрастные группы растений;

б) прерывистый спектр, где представлена большая часть возрастных групп;

в) вегетативно-омоложенный спектр, где представлены только молодые растения вегетативного происхождения;

3) фрагментарное состояние - представлены лишь некоторые (часто только одна) онтогенетические группы;

4) регрессивное состояние - представлены лишь особи постгенеративного периода.

Диагностика состояния популяций, осуществляемая на основе указанных признаков возрастных спектров, позволяет также прогнозировать их дальнейшее развитие.

Нормальные популяции полностью способны к спонтанному самоподдержанию; в случае кратковременных перерывов в возобновлении возможно формирование прерывистых онтогенетических спектров. Перспективы дальнейшего существования неполночленных нормальных популяций целиком зависят от условий, определяющих возможности возобновления. Фрагментарные популяции резко неполночленны по своему составу, однако если в него входят перспективные возрастные группы, способные дать потомство, то при благоприятной ситуации возможна восстановительная (демутационная) сукцессия, направленная на восстановление нормального состояния. При нормальном и фрагментарном состоянии в популяциях могут преобладать разные группы генеративных растений, и в зависимости от этого можно говорить о молодости, зрелости или старости популяции, от чего зависят и перспективы дальнейшего развития.

Регрессивная популяция формируется в условиях, когда процесс возобновления становится невозможным - либо старые растения прекращают плодоношение, либо возобновление не развивается. Такая популяция обречена на исчезновение вместе со старением и отмиранием последних ее представителей.

III . АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ
III. 1. Апробация выбранных методов

III.1.1. Апробация методики картирования древесно-кустарниковой растительности при помощи нивелира

Первый метод заключается в использовании таких функций нивелира, как определение углов поворота и расстояния до точки. Мы использовали нивелир CST/berger SAL32ND. Для этого нивелир устанавливается в углу площади, выверяется (при помощи регулировочных винтов) его положение. Нивелир располагается так, что граница пробной площади соответствует отметке 0о на основании нивелира (Рис. 1).



Рис. 1. Установка нивелира на пробной площади

Помощник встает рядом с растением, которое необходимо закартировать и располагает за ним рейку (Рис. 2).

Рис. 2. Нахождение расстояния до объекта

Затем, поворотом нивелира, наводится пересечение оси в окуляре линейки, и определяется расстояние до растения, как разность показаний линейки от верхнего до центрального пересечения линий в окуляре.

Затем на платформе определяется угол поворота, на который развернут нивелир (Рис. 3). Но при работе мы обнаружили, что на практике сделать это очень сложно, т.к. часто растения оказываются на одной линии, или расположены скоплениями и определить расстояние до отдельных особей сложно или невозможно.



Рис.3 Определение угла поворота до объекта

В блокнот заносится вид растения, высота, диаметр (начиная с 6 см), возрастное состояние, жизненность, угол поворота нивелира и расстояние от нивелира до растения.
Таблица 1

Примерная таблица для использования в полевых условиях



Вид растения

Высота

(м)


Диаметр

(м)


Возрастное состояние

Жизненность (от 0 до 5)

Угол поворота (град)

Расстояние до растения (м)

Дуб черешчатый

7

0,13

veg

4

20

12,3





















По нашему мнению этот метод подходит при работе с разреженным древостоем и небольшим количеством подроста и подлеска, или для работ с древостоями старших возрастных групп. Это позволяет нам нанести основные крупные особи. Кроме того, нивелир очень важен для определения рельефной (высотной) неоднородности пробной площади, что особо важно при работе с особями ранних возрастных групп, которые наиболее подвержены воздействию паводка.


III.1.2. Апробация методики картирования древесно-кустарниковой растительности при помощи GPS навигатора

Второй метод заключается в определении географических координат при помощи GPS навигатора. У нас GPS навигатор Garmin.

Мы встаем рядом с растением и при помощи прибора определяем и записываем координаты точки. Затем при помощи картографических программ, например MapInfo, можно привязать точки к карте. Однако полученные при помощи GPS навигатора данные мы не смогли использовать, т.к. имеющийся у нас прибор определяет положение объекта с точностью до 3 м, что, в нашем случае, не позволяет использовать его данные.


III.1.3. Апробация методики картирования древесно-кустарниковой растительности методом координат на линейных трансектах

Третий метод заключается в использовании координатной сетки с координатами (х; у). Вся площадь, при помощи плотных нетянущихся веревок с пометровыми отметками, делится на ленточные трансекты шириной 1- 2 метра.

Мы делили на 2-х метровые полосы. Начинали с нижнего правого угла, который является северо-восточным углом пробной площади. Затем, для каждой особи растений определяли координаты (х; у), где х – расстояние до особи по длине трасекты (до 2000 см), у – по ширине (до 200 см). Для генеративных особей мы отмечали примерный центр основания ствола (Рис. 4).

Рис. 4. Деление пробной площади

на ленточные трансекты.

Рис. 5. Работа на пробной площади

В блокнот заносили вид растения, возрастное состояние, жизненность и координаты (Рис. 6).

Рис. 6. Страница полевого блокнота с данными

Для пробной площади шириной 20 на 20 м таких ленточных трансект получается 10. Затем данные заносятся в таблицу Exсel. Для этого, в первой графе «А» мы набираем значения «х» (начиная с «А2»), в «В1», «С1» и т.д. – виды растений с возрастным состоянием. Например: «В1» - дуб черешчатый ювенильный и т.д. (Рис. 7).

Рис. 7. Лист Microsoft Excel с набранными данными

Для того, чтобы на схеме в результате у нас получился квадрат, к значениям «у» каждой трансекты надо прибавить значение по формуле (200х(№ трансекты-1)). Например, для трансекты 2 мы прибавляем 200х(2-1)=200, для трансекты № 3 – 400 и т.д. Затем, при помощи построения точечной диаграммы мы получаем схему размещения особей разных видов отдельно по возрастным группам (Рис. 8).

Рис. 8. Схема размещения отдельных особей древесно-кустарниковых растений на пробной площади.

Этот метод оказался для нас наиболее подходящим, хотя и трудозатратным. Пробную площадь 20х40 м мы группой из 4 человек «точковали» два дня. Затем еще несколько дней необходимо для набора на компьютере. Также, параллельно при таком картировании картируются проекции крон деревьев, пятна травянистой растительности.


III.1.4. Апробация методики учета древесно-кустарниковой растительности методом сплошного пересчета.
Но мы не можем использовать предыдущий метод при очень большом количестве особей. Например, на некоторых пробных площадях учитывалось до 56 особей дуба ювенильного возраста на 1 м2, или до 240 всходов ольхи [2]. Конечно, такое количество нанести при помощи координат невозможно. Мы предлагаем использовать в этом случае метод сплошного пересчета или пересчет на мелких площадках с экстрополяцией значений на всю площадь. Для этого, на каждом квадратном метре пробной площади, считаются все особи интересующей нас породы, или всех видов древесно-кустарникового яруса. Результат заносится в таблицу. Затем мы присваиваем бальную оценку определенному диапазону количества всходов. Например, 0 – «о» баллов, от 1 до 5 – «1» балл, от 6 до 10 – «2» балла и т.д. Затем делаем таблицу Exсel.

Т.е. исходя из нашей таблицы, на 1 линии пробной площади на 33,21 и 37 площадке было от 1 до 5 ювенильных особей дуба. И т.д.


Таблица 2.



Занесение данных для обработки сплошного пересчета

 

баллы

№ линии

1

2

3

4

5

1

33*

 

 

 

 

1

21

 

 

 

 

1

37

 

 

 

 

2

3

6

 

 

 

2

6

9

 

 

 

2

8

34

 

 

 

3

10

9

 

 

 

3

11

34

 

 

 

3

14

 

 

 

 

5

2

5

4

 

 

5

3

12

 

 

 

5

6

25

 

 

 

Примечания: * - 33, 21, 37 - номера метровых площадок.



Затем мы строим точечную диаграмму и, в зависимости от балла, меняем размер маркера (Рис. 9)

Рис. 9. Схема расположения ювенильных особей дуба.


III.2. Возобновление Quercus robur L. в старопойменной дубраве Хоперского заповедника
Нами на практике применялся смешанный метод. Нами заложены две смежные пробные площади в дубраве и олна на границе дубравы и молодого порослевого осинника.

Сначала мы картировали при помощи координат все особи, начиная с имматурного возраста, а потом проходили трансекту и пересчитывали дубки (таблица 3, 4).

Таблица 3

Количество особей древесно-кустарникового яруса разных возрастных групп в дубраве в 2015/2016 гг.



 

juv

im

veg

gen


всего

на ПП

в пересчете на га

2015

2016

2015

2016

2015

2016

2015

2016

2015

2016

2015

2016



дуб черешчатый

2301

703

11

52

1

1

16

15

2329

771

29112

9637

жестер слабительный

 

 

4

4

27

27

24

24

55

55

687

687

крушина ломкая

 

 

4

4

10

10

16

16

30

30

375

375

клен татарский

 

 

1

4

4

4

9

9

14

14

175

175

вяз гладкий

 

 

1

4

0

0

14

14

15

15

187

187

На пробной площади 1 в древесно-кустарниковом ярусе в первом ярусе отмечен дуб черешчатый возрастом 125 лет [4], во втором осина и вяз гладкий, в третьем груша домашняя. Подлесок представлен крушиной ломкой, жестером слабительным, кленом татарским, шиповником майским. Подрост – дуб, вяз, осина и груша. По результатам нашей работы в 2015 г. нами закартированы 142 особи древесно-кустарниковых пород, начиная с имматурного возраста, и учтены 2352 особи ювенильного возраста, из них 2301особи дуба. В 2016 г. нами отмечено 178 особей древесно-кустарникового яруса, начиная с имматурной стадии развития и 780 ювенильных особей, из них 703 особи дуба. Отмечено увеличение количество ювенильных особей за счет перехода части ювенильных особей в имматурную возрастную стадию (они начали ветвиться) и уменьшение количества ювенильных особей за счет гибели дубков. Мы отметили значительное изреживание в местах массового произрастания (в вывальных ямах), в местах с высокой сомкнутостью и на микроповышениях рельефа.

В результате картирования, при помощи координат, мы получили следующую картину (Рис. 10). Далее мы построили точечную диаграмму размещения особей дуба ранних возрастных стадий, приведенную на Рис. 11.






Рис. 10. Схема размещение особей древесно-кустарникового яруса, начиная с имматурных.

Рис. 11. Схема размещения ювенильных особей дуба.

При анализе схем видно, что наибольшее число ювенильных особей дуба произрастает в месте, с наименьшим количеством растений древесно-кустарникового яруса, т.е. затененность кронами здесь минимальна. Отмечено неравномерное распределение деревьев и кустарников по площади.


По результатам нашего картирования мы можем сказать, что настораживает отсутствие дуба вегеативного и имматурных возрастов. Но дуб неспособен возобновляться и расти, сменяя поколения, под материнским пологом, что является биологическим свойством этого вида [7]. По данным В.В. Давыденко [1] в ХГПЗ лишь на двух из 22 дубовых проб, на рединах, локально начал формироваться дубовый подрост, на остальных подрост отсутствует. Поэтому, изреживание подлеска после высоких паводков, которое отмечено в месте закладки пробной площади, очень обильный урожай желудя в 2013 г., приведший к массовому появлению всходов в 2014 г., позволяют нам надеяться на сохранении большого их количества.

Нами построены возрастной спектр дуба на пробной площади.



Рис. 10. Возрастной спектр дуба черешчатого на пробной площади


Возрастной спектр дуба полночленный левосторонний бимодальный. Преобладание особей ранних возрастных состояний говорит о хорошем потенциале дубравы и позволяет не беспокоиться о его будущим. Малое количество вегетативных особей характерно для всего заповедника и является следствием перенаселения заповедника пятнистым оленем, который выедал весь подрост и подлесок.

ВЫВОДЫ
1. Нами выбраны четыре метода картирования и учета древесно-кустарниковой растительности - картирование при помощи нивелира; определение географических координат при помощи GPS навигатора, использование метода координат на ленточных трансектах и сплошной пересчет. В результате апробации методов картирования древесно-кустарниковой растительности, мы остановились на картировании при помощи координат, как наиболее информативном для получения данных по экологии видов растений. Этот метод позволяет получить полную картину как древесно-кустарникового, так и травянистого яруса. Сделав такую площадь постоянной, и проводя такое картирование раз в несколько лет, мы можем провести мониторинг всей растительности по ярусам и проследить реакцию растительности и отдельных возрастных групп на изменения внешней среды. Кроме того, параллельно, мы проводим сплошной пересчет особей младших возрастных групп, что позволяет нам наиболее полно охватить всю площадь.

2. Нами заложены 2 пробные площади, закартированы все особи древесно-кустарниковых растений старше имматурного возраста и сделан сплошной пересчет ювенильных особей дуба. В дубраве дубы расположены неравномерно, образуя участки с высокой сомкнутостью и окна в древостое. Именно в участках с разреженным размещением взрослых растений и произрастает наибольшее количество ювенильных особей дуба.

3. По результатам анализа онтогенетического спектра мы можем сказать, что ценопопуляция дуба на пробной площади находится в хорошем, устойчивом состоянии. Преобладание особей ранних возрастных состояний говорит о хорошем потенциале дубравы и позволяет не беспокоиться о его будущим. Малое количество вегетативных особей характерно для всего заповедника и является следствием перенаселения заповедника пятнистым оленем, который выедал весь подрост и подлесок.

Использованная литература
1. Давыденко В.В. Естественное восстановление дубрав и формы семенного возобновления дуба (Quercus robur L.) В ХГПЗ// Современные концепции и методы лесной экологии, сборник мат. Первой Всероссийской школы-конференции по лесной экологии (Томск, 25-30 августа 2013 г.): Томск, 2013, С. 56-59

2. Мельников Е. Семенное возобновление ольхи черной в Хоперском заповеднике в годы с разным уровнем увлажнения. Архив МКОУ ДОД СЮН, 2011 г., 47 с.

3. Попадюк Р.В., В.Н. Коротков, О.В. Смирнова, Л.Б. Заугольнова. Популяционные критерии. Критерии структурной полночленности лесных массивов // Критерии и методы формирования экологической сети природных территорий. Вып. 1. – 2-е изд. – М.: Центр охраны дикой природы СоЭС, 1999. – С. 15 – 23.

4. Проект организации и развития лесного хозяйства Хоперского государственного заповедника Главного управления по охране природы, заповедников и охотничьему хозяйству Министерства сельского хозяйства: Объяснительная записка. – Воронеж, 2004. (Рукопись, Архив ХГПЗ).

5. Смирнова О.В., Заугольнова Л.Б., Торопова Н.А., Фаликов Л.Д. Критерии выделения возрастных состояний и особенности хода онтогенеза у растений различных биоморф// Ценопопуляции растений (основные понятия и структура). – М .: Наука, 1976. – С. 14-43.

6. Сукачев В.Н. Общие принципы и программа изучения типов леса. / В.Н. Сукачев // В.Н. Сукачев. Избранные труды, - Л.: Наука, 1972. – 310. с.

7. Харченко Н.А. К вопросу о естественном возобновлении дуба черешчатого под пологом материнского древостоя // Научный журнал КубГАУ. 2012. № 76(02). URL: http://ej.kubagro.ru/2012/02/pdf/30.pdf





Каталог: sites -> default -> files -> uploads -> docs
docs -> «Оценка экологического состояния почвы города Владимира»
docs -> Особенности выращивания момордики в открытом грунте в условиях резко-континентального климата степного Оренбуржья
docs -> «Экология и поведение лесных муравьёв»
docs -> Учебно-исследовательская работа: Лесные пожары причина пирогенных сукцессий
docs -> Исследовательская работа «Влияние экологических факторов на состояние лесных насаждений»


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница