Обоснование и разработка экологических коридоров в условиях эксплуатационных лесов приангарья
На правах рукописи
 |
Ведерников
Игорь Борисович
Обоснование и разработка экологических коридоров в условиях эксплуатационных лесов Приангарья
03.02.08 – Экология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Воронеж – 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Братский государственный университет» МОН РФ (г. Братск).
| Научный руководитель – | доктор сельскохозяйственных наук, профессор Рунова Елена Михайловна |
| Официальные оппоненты – | Коровин Владимир Владимирович доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «МГУЛ» МОН РФ, профессор Царалунга Анна Викторовна кандидат биологических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» МОН РФ, доцент |
Ведущая организация – Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тихоокеанский государственный университет» МОН РФ (г. Хабаровск)
Защита состоится 22 июня 2012г. в 10-00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.034.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия» МОН РФ (г. Воронеж), адрес: 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ВГЛТА.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия».
Автореферат разослан 14 мая 2012г.
| Ученый секретарь диссертационного совета |  | Капитонов Д.Ю. |
Общая характеристика работы
Актуальность темы. В последние годы резко снижаются площади и продуктивность естественных биоценозов в эксплуатационных лесах РФ, что в конечном итоге приводит к снижению экономической и экологической ценности лесных ресурсов. Восстановление породного состава лесного фонда является важнейшей задачей прикладной экологии в направлении сохранения и приумножения лесных ресурсов. На сегодняшний день не существует однозначного научно обоснованного подхода к сохранению биологического разнообразия на территориях эксплуатационных лесов, зачастую не обладающих развитой лесохозяйственной инфраструктурой, что делает существующие геоботанические и популяционные методы оценки биоразнообразия лесных экосистем нецелесообразными и невыполнимыми. Существующие методы сохранения биоразнообразия не могут быть использованы без должного научного обоснования. По этой причине большую актуальность приобретают методы оценки и мониторинга лесных ресурсов эксплуатационных лесов при использовании экосистемного подхода с выделением главного элемента – эдификатора, в роли которого в лесах выступают древостои. На основе оценки и прогноза экологического состояния основных лесообразующих пород могут быть разработаны способы сохранения биоразнообразия эксплуатационных лесов, наиболее перспективным из которых является создание экологических коридоров в условиях эксплуатационных лесов.
Цель работы заключается в разработке критериев оценки лесных ресурсов, обоснованных с эколого-лесоводственых позиций при организации экологических коридоров в условиях эксплуатационных лесов, как принципа и совокупности практических мер, направленных на охрану живой природы на экосистемном уровне.
Цель достигается при решении следующих задач на примере исследования натурного объекта, характеризуемого наличием лесных экосистем:
- разработка критериев мониторинговой оценки экологического состояния лесных биогеоценозов, подверженных антропогенному воздействию;
- разработка интегрального оценочного показателя качества лесных земель;
- оценка качественно-пространственной эффективности экологического коридора в зависимости от задаваемых качественных эколого-лесоводственных параметров;
- разработка рекомендаций и предложений по улучшению экологического состояния эксплуатационных лесов Приангарья при организации экологических коридоров.
Научная новизна работы. Разработаны и представлены в общем математическом виде теоретические основы минимальной жизнеспособной популяции древесных растений в условиях эксплуатационных лесов. Разработан и обоснован с эколого-лесоводственных позиций критерий качественной принадлежности лесных земель к категории экологического коридора в условиях эксплуатационных лесов, объединяющий в систему основные лесоводственно-таксационные характеристики экосистемы леса. Разработана оптимальная модель экологического коридора в условиях эксплуатационных лесов на примере Среднего Приангарья. Разработаны практические рекомендации по организации экологических коридоров в условиях эксплуатационных лесов.
Положения, выносимые на защиту:
1. математическая модель минимальной жизнеспособной популяции основных лесообразующих пород Восточной Сибири на основании натурных данных и материалов лесоустройства при использовании региональных моделей хода роста популяций древесной растительности;
2. оценка качественного состояния экосистемы леса по разработанным критериям на примере сложных хвойных и хвойно-лиственных средне- и низко- полнотных древостоев Среднего Приангарья;
3. оценка эффективности пространственного размещения и оптимизация параметров экологических коридоров в условиях эксплуатационных лесов Среднего Приангарья;
4. разработка практических рекомендаций лесоводственного характера по улучшению экологического состояния региона.
Практическая значимость работы состоит в разработке алгоритмов качественной оценки экологического состояния многолесных сравнительно мало нарушенных территорий в условиях таежных бореальных лесов Среднего Приангарья при использовании обоснованных с эколого-лесоводственных позиций критериев состояния лесных земель. Разработанные критерии и результаты оценки могут быть использованы при проведении мониторинговых исследований экологического состояния лесных экосистем в условиях Среднего Приангарья. Разработанная модель экологического коридора при внедрении способна служить действенным механизмом сохранения биоразнообразия района исследования, Восточной Сибири, а так же для других регионов России с минимальным ущербом для хозяйственной деятельности. Кроме того, результаты исследований могут быть применены в образовательном процессе при подготовке бакалавров и магистров лесного направления.
Предмет и область исследований. В диссертационной работе приведены результаты исследований структурных и функциональных особенностей лесных экосистем на биогеоценотическом уровне. Предметом исследований являются сообщества древесных растений и их внутренние и внешние взаимосвязи между собой и с окружающей средой, включая человека. Задачи, решаемые в процессе исследований лежат в области прикладной экологии и подразумевают разработку принципов и практических мер, направленных на охрану живой природы на видовом и экосистемном уровнях.
Обоснованность выводов и достоверность результатов подтверждены большим количеством экспериментальных данных, которые были получены на территории более 243018 га, из них детально исследовано 2,5 тыс. га, а так же при использовании большого объема статистических данных. Выполнение измерений согласно государственных и отраслевых стандартов, обработка результатов при использовании методов математической статистики и моделирования с применением современных средств вычислительной техники, обеспечили достаточную точность и адекватность выводов при проведении исследований.
Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследования, разработке методик и проведении экспериментов, обработке и анализе экспериментальных данных, обобщении результатов, подготовке выводов и рекомендаций.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических всероссийских и международных конференциях: Актуальные проблемы лесного комплекса (Брянск) 2008 и 2009 гг.; Естественные и инженерные науки – развитию регионов Сибири (Братск) 2008 и 2009 гг.; Леса России в XXI веке (СПбГЛТА) 2009; Мониторинг и оценка состояния растительного мира (Минск) 2008; Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса в рамках концепции 2020 (Екатеринбург) 2009; Леса Евразии – Северный Кавказ (Москва-Сочи) 2008, Польские леса (Россия-Польша) 2009, Подмосковные вечера (Москва) 2010, Брянский лес (Брянск) 2011. Кроме того под руководством автора проведены научные исследования в области темы диссертации по Государственному контракту, заключенному с Министерством образования и науки РФ, № 14.740.11.0508 от 01 октября 2010г. По результатам исследований утверждено 3 научно-технических отчета.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 25 научных работ, в том числе 3 опубликованы в ведущих изданиях, рецензируемых ВАК МОН РФ. По результатам исследований зарегистрирован 1 патент на изобретение.
Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 205 наименований, в том числе – 27 иностранных. Она изложена на 161 странице, включает 36 рисунков, 22 таблицы и 8 приложений.
Содержание работы
Введение содержит актуальность, научную новизну, апробацию работы. Поставлены цели и задачи исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту, обоснована практическая значимость работы.
1 Обзор литературы
В данной главе проанализировано отечественная и зарубежная научно-техническая литература по вопросам сохранения биоразнообразия лесов, разработки экологических сетей и экологических коридоров. Наибольший вклад в развитие данной тематики внесли следующие авторы (Аксенов, 2006; Благовидов, 1998; Ващук, 2010; Виноградов, 1994; Дженнингс, 2005; Добрынин, 2008; Елизаров, 1998; Ильина, 2009; Козменко, 2007; Кулешова, 1999; Медведева, 2001; Очагов, 2000; Подольский, 2011; Пономаренко, 1994; Родоман, 1974; Сдасюк, 1995; Соболев, 2008; Шаффер, 1989; Шварц, 1998; Шестаков, 1995; Яницкая, 2008, 2009; Bennett, 2001; Bleuten, 1988; Buek, 1985, 1996; Delcourt, 1988; Diamond, 1981; Forman, 1983, 1995; Levins, 1970; Liro, 1995; Noss, 1992; Novicki, 1996; Opstal, 2007; Sabo, 1996; Schonewald-Cox, 1983; Wright, 1983).
На основании анализа литературы сформулированы цель и задачи исследования.
2 Объект и методы исследований
Объектом исследования являются насаждения Воробъевской дачи Эдучанского лесхоза Илимского лесничества, расположенной в Усть-Илимском районе Иркутской области; Восточно-Сибирском регионе Сибирского Федерального Округа. Общая исследуемая площадь – 243018 га. В главе приведены особенности климата, геологии, геоморфологии, почвенных и лесорастительных условий района, а так же рассмотрена лесоводственная характеристика района.
Приводится информация об использованных методах натурных исследований на площади более 2,5 тыс. га, что составило около 1% от общей исследуемой площади. При закладке и работе на пробных площадях для разработки критериальной оценочной базы качественного состояния лесов руководствовались общепринятыми в лесной таксации методами (Анучин, 2004). Так же при определении основных лесоводственно-таксационных показателей древостоев, лесорастительных условий, проведении почвенных исследований соблюдались требования стандартов (ГОСТ 16483.6-80, ГОСТ 24940-96, ГОСТ 17.4.3.01-83, СТ СЭВ 3847-82).
Математическая обработка натурных данных и таксационного описания производилась при использовании ЭВМ методами вариационной статистики, непараметрического анализа, экологического шкалирования и классификации (Пузаченко, 2004; Сошникова, 1999). При разработке показателей использованы основные математические принципы нечеткой логики (Новак, 2006). Достаточная точность результатов аналитических исследований обеспечивается благодаря большому количеству фактических данных (11722 выдела), а также высокой квалификации таксаторов лесоустроительной партии, в составе которой автором производились исследования, с последующим натурным, численным и логическим контролем результатов таксационных работ специалистами проектного управления.
Представлен алгоритм исследования в виде разработанной структурной схемы оценки экологической ценности лесных земель. (рис. 1)
Рисунок 1 – Структурная схема интегральной оценки лесных экосистем при организации экокоридоров
3 Результаты исследований
3.1 Оценка влияния хозяйственной деятельности на состояние лесных экосистем Среднего Приангарья
Район исследования характеризуется наличием в его составе лесосырьевой базы, относящейся к лесохозяйственному предприятию ФГУ «Эдучанский лесхоз».
а б
в
Рисункок 2 – Распределение лесных земель по признакам а – административного деления, б – хозяйственного воздействия, в – величине фактического преобразования
Из рисунка 2 следует, что существующая система деления территории ограничивает лесозаготовительную деятельность на 17% от общей площади района. Деятельность человека в основном направлена на заготовку древесины (5145,4 га – 33%) и восстановление подверженных ей площадей (4925,8 га – 32%). Так же значительную площадь занимают земли, подверженные лесным пожарам (1902,8 га – 12%), и на которых производится целенаправленное сведение лесов в иных хозяйственных целях (2815,6 га – 18%). На долю восстановившихся естественным путем древостоев приходится менее 5% от общей площади преобразованной территории (776,8 га). Так, площадь, возможная для преобразования на законодательной основе составляет почти 85%, фактически преобразованная – 6,4%, недоступная для преобразования – 9,3%, являющаяся своеобразным резервом, обеспечивающим сохранение биологического разнообразия и средообразующей роли леса на территории района исследования.
3.2 Разработка критериев оценки экологической ценности лесных земель
В процессе исследования разработаны следующие критерии:
Критерий природоохранной ценности лесных земель отражает принадлежность выделяемого участка к той или иной категории защитности произрастающих на нем лесов и режима лесопользования в целом. Разработанный критерий имеет вид:
, (1)
где Kзем.i – показатель природоохранной ценности i-го участка лесных земель; Pi – показатель преобразования i-го участка; Ri – режим лесопользования на i-м участке; Rmax – максимальный показатель, характеризующий режим лесопользования в районе исследования.
Согласно полученному распределению (рис. 3 а) отрицательным значением оценки обладают 6% выделов или 1,5% площади района исследования, отсутствует признак у 13%, максимальной оценкой обладают около 2% лесных земель. Наибольшей встречаемостью (67%) характеризуются участки, имеющие оценку – 0,125.
Критерий климато-орографических условий лесных земель. Экспозиция склона определяет режим поступления солнечной радиации, что сказывается на процессах продукции биомассы, и ветровой режим, влияющий как на эрозионные процессы почв, так и на распространение семян древесных растений. Разработанный критерий имеет вид:
(2)
где Kорn – климато-орографический показатель n-го участка лесных земель; n – крутизна склона n-го участка лесных земель; Wkn – показатель, характеризующий процентную вероятность направления ветра по среднегодовым данным k-ого румба n-го участка лесных земель; Skn – оценочный показатель инсоляции k-ой экспозиции склона n-го участка лесных земель.
а б
(здесь и далее: по основной оси ординат – частота встречаемости, тыс. выд., по дополнительной – суммы площадей, тыс. га)
Рисунок 3 – Сводная диаграмма распределения свойств лесных участков по кластерам показателей природоохранной ценности (а) и климатоорографических условий (б)
Распределение лесных земель в зависимости от Kорn наглядно отражено в графическом виде на рис. 3 б.
Таким образом, в соответствии с полученным распределением в районе исследования преобладают лесные земли с отсутствием уклона общей площадью 232291,7 га или 96% от общей площади, наибольшим значением климато-орографического коэффициента обладают лишь 2 выдела общей площадью 34,6 га.
Критерий органогенно-циркуляционной ценности лесных земель. Большая величина изъятия древесины в результате сплошнолесосечных рубок приводит к тому, что на некоторых территориях вместе с древесиной растущих производится изъятие отмерших деревьев. Разработанный критерий оптимума отношения запаса сухостоя к общему запасу насаждения будет стремиться к виду стандартизованного логнормального распределения и ограничений, накладываемых на пределы его варьирования:
(3)
где p(x)=n – функция логнормального распределения; x – целевой показатель (x=Мсух./Мвыд.), Мсух. – запас сухостоя, Мвыд. – общий запас); Mx – математическое ожидание (поскольку нормой с экологической точки зрения считается треть запаса сухостоя от общего запаса, Mx=1/3); – среднее квадратическое отклонение (так же заданный параметр, поскольку распределение задаваемое, а оптимум по Загрееву находится на половине, =1/2).
Фактическое распределение по данному признаку отражено в графическом виде на рис. 4 а.
Среди оцененных данных к 2-8 кластерам, в общем, принадлежит около 15% территории рассматриваемого участка. Значительная часть лесных земель характеризуется значением показателя, при котором доля сухостоя на выделе находится вне зоны оптимума согласно заданным условиям. И лишь для 3% случаев, точно оцененных данных характерен оптимум данного показателя.
Критерий экологической ценности древостоя. Древостои являются основным эдификатором среды, таким образом, результаты изучения их качественного состояния представляют собой лесоводственно-экологическую основу выделения лесных земель в категорию экологических коридоров.
Разработанный критерий экологической ценности древостоя Tn для каждого выдела n представлен функцией вида:
, (4)
где: 
, 
, 
, 
, 
,
где A – возраст элемента; породы – П.; Knyп – коэффициент породного состава П-й породы в y-м ярусе; y – ярус; En – количество элементов древостоя; n – выдел. 
– нормальный запас по моделям хода роста.
а б
Рисунок 4 – Распределение лесных земель по критерию органогенноциркуляционной ценности (а) по критерию экологической ценности насаждения (б)
Более половины лесных земель района исследований (53%) находятся в разных стадиях сукцессии, что отражается в распределении значения показателя экологической ценности древостоев. Однако больше трети лесных земель (34%) составляют резерв экологической устойчивости района исследования – совокупность сложных разновозрастных хвойных спелых и перестойных насаждений.
Критерий экологической ценности подроста и подлеска. Важным лесоводственным моментом является оценка возобновления леса, от успешности и интенсивности которого зависит возможность осуществления устойчивого лесопользования.
Разработанный показатель ценности подроста имеет вид:
, (5)
где n – показатель экологической ценности подроста, Nn – общая численность подроста, Hn – средняя высота подроста, n – благонадежность подроста на выделе n, KnП – коэффициент породного состава породы П в десятых долях от общей численности, П – его квалиметрическая значимость, h и – базовые для района исследования высота и густота смыкания полога.
На рисунке 5а графически отражено распределение фактических данных состояния подроста. Штриховыми линиями отмечены тенденции от «нулевого» кластера только для лесопокрытой площади.
Большая доля лесов по густоте подроста возобновляется удовлетворительно. Однако качество возобновления для них не достигает половины оптимального значенияоценки в связи с возобновлением мелколиственными породами. В дальнейшем будет продолжаться тенденция смены хвойных пород лиственными, что отразится на экологических особенностях и товарной структуре лесных ресурсов на территории района исследований и в Приангарье в целом.
Особую нишу в лесных биогеоценозах занимает подлесок. Разработанный критерий ценности подлеска на выделе в записи имеет вид:
, (6)
где n – показатель ценности подлеска, max – максимальное значение показателя, равное 9, In – коэффициент густоты подлеска, n – количество элементов (разнообразие) подлеска на выделе n.
а б
Рисунок 5 – Распределение лесных земель по критерию экологической ценности подроста (а) и подлеска (б)
Подлеском не обладают 9% земель от общей лесопокрытой площади, обильным разнообразным подлеском обладают около 4% насаждений. Анализ данных показывает, что тенденция к увеличению обилия и разнообразия подлеска происходит с повышением возраста насаждения, что подтверждается максимальными показателями подроста в основной массе спелых и перестойных насаждений.
Критерий экологической ценности лесорастительных условий лесных земель. Характер лесорастительных условий является одним из определяющих факторов формирования лесного биоценоза, определяемого типом леса. Основными таксационными показателями при определении типа лесорастительных условий являются показатели трофности и влажности лесных почв.
В таблице 1 A, B и C – трофность почв (от олиготрофных к мезотрофным соответственно), цифры от 1 до 5 – влажность (от ксероморфных к гигроморфным). Большинство лесных участков характеризуются III классом бонитета и ТЛУ – C3. Средние показатели богатства и увлажнения почв являются центрами притяжения всех выделов, кроме имеющих V и Vа бонитет. Таким образом, C3 – наиболее оптимальные условия произрастания лесов района исследований. Результаты корреляционного анализа отражены в таблице 1, где представлены дистанции, основанные на показателе множественной корреляции, и выделены основные центры притяжения с учетом направления тенденций изменения показателей.
Таблица 1 – Матрица дистанций признаков трофности, влажности и бонитета
В результате анализа фактических данных при использовании непараметрических методов получены значения, классифицирующие типы леса и бонитет (табл. 2):
Таблица 2 – Оценочная шкала бонитета и ценности типов леса
| Бонитет | Класс ценности типа леса | ||
| Исходное | Показатель B` | Исходное | Показатель С |
| I | 6 | 1 | 6 |
| II | 5 | 2 | 5 |
| III | 4 | 3 | 4 |
| IV | 3 | 4 | 3 |
| V | 2 | 5 | 2 |
| Vа | 1 | 6 | 1 |
Разработанный критерий лесотипологической ценности лесных земель имеет вид:
, (7)
где n – критерий экологической ценности лесорастительных условий выдела n, Cn – качественная характеристика типа леса, B`n – качественная характеристика бонитета насаждения выдела n.
Распределение лесных земель при применении данного критерия отражено на рис. 6.
Рисунок 6 – Распределение лесных земель по критерию экологической ценности лесорастительных условий
Из графических данных видно, что более половины лесопокрытой площади находятся в относительно равновесном состоянии по признаку соответствия лесорастительных условий состоянию насаждения, на 18% площадей наблюдается улучшение лесорастительных условий, однако около 8% (19 тыс. га – значительная территория) наблюдается ухудшение условий.
3.3 Результаты интегральной оценки по разработанным критериям
Получен интегральный показатель экологической ценности лесных земель, включающий в себя экологическую и лесоводственную оценку лесов с использованием основных позиций устойчивого использования лесных ресурсов. При расчете показателя для устранения ошибок использованы значения частных показателей без их округления со значимостью до 15 порядка. Наглядно пространственная динамика лесов по целевому признаку отражена на рис. 7.
(по основной оси ординат – встречаемость, по дополнительной – сумма площадей; пунктиром обозначено распределение без учета антропогенного фактора k1; вертикальной штриховой линией обозначен ноль на оси абсцисс)
Рисунок 7 – Распределение лесных земель по величине интегрального показателя экологической ценности лесов
Получена эколого-математическая модель оценки качественного состояния лесных ресурсов, позволяющая выявить возможность отнесения каждого отдельного участка лесных земель к категории экологического коридора:
(8)
На основании показателей выделены критерии природоохранной ценности лесных земель, климато-орографических условий, органогенно-циркуляционной ценности, экологической ценности лесорастительных условий, древостоев, подроста и подлеска. Использование методов математического анализа и моделирования при обработке результатов натурных исследований и статистических данных наряду с учетом физической природы процессов и логическим контролем, позволило определить основные закономерности передаточных функций в системе интегральной оценки качественного состояния лесных земель.
По результатам интегральной оценки 6,2% исследуемой площади имеют значения в зоне оптимума (от 1 до максимума), способны составлять ядро экокоридора, 79,9% – от 0 до 1, т.е. на них возможно создание экокоридора, 13,7% имеют нулевую оценку и 0,2% – отрицательную.
Таким образом, на основе полученных оценочных данных выявлены три уровня организации экологического коридора в условиях эксплуатационных лесов: 1 – ядро (оптимальное значение интегральной оценки), 2 – рекомендуемая (по максимальной совокупной оценке состояния лесов без учета антропогенного фактора) и 3 – возможная (по значениям выше оптимума для каждого разработанного частного показателя ценности лесных земель).
4. Обсуждение результатов исследований на примере разработки экологических коридоров в условиях эксплуатационных лесов Приангарья
Основным моментом в реализации любого объекта деятельности является его эффективность, максимально возможная при определенных и задаваемых параметрах оценка полученных параметров с учетом визуальной оценки, на основании чего делается вывод об эффективности пространственного расположения экокоридора.
Каждый выдел можно позиционировать в пространстве с помощью прямоугольных координат X,Y его центроида. Центроид – точка, представляющая геометрический центр фигуры. С учетом большого количества фигур – 11722, и того, что площадь и размеры каждой фигуры в среднем соотносятся с общей площадью и размерами объекта исследования как 1:200000, тот факт, что центроиды при используемой схеме их определения могут располагаться снаружи контура фигуры, не снижает точности оценки их пространственного размещения. При оценке эффективности пространственного размещения экологических коридоров использован критерий Фишера, позволяющий отразить подобие характера пространственного распределения лесных земель с заданным признаком, выражаемого межгрупповой дисперсией координат центроидов участков, обладающих определенной качественной оценкой, характеру распределения всех координат центроидов участков лесных земель объекта исследования. Чем более схожими будут распределения, тем ближе к единице будет значение F.
На основании оптимизированных параметров (таб. 3) разработана схема экосети для района исследований (рис. 8) и для нее составлены практические рекомендации лесоводственного характера (таб. 4).
Таблица 3 – Параметры экологического коридора в условиях эксплуатационных лесов на примере Воробъевской лесной дачи
| Характеристика | Уровень организации экокоридора / характер оценки | |||||||||
| «ядро» интег- ральная | «рекомен-дуемый» инт. | «возможный» дифференциальная | Модель экокоридора | |||||||
| Показатель / иерархический уровень показателя | Q 1 | Q(k2…k7) 2 | k1 3 | k5 4 | k6 5 | k4 6 | k7 7 | k2 8 | k3 9 | Qопт. |
| Критический интервал | Q 0,75 | Q’2,5 | k1> 0,125 | k5> 1,6 | k6> 0,5 | k4> 1,4 | k7> 0,89 | k2> 0,2 | k3> 0 | |
| 2Xk | 1,40 10-3 | 1,2410-3 | 2,66 10-3 | 9,40 10-4 | 6,41 10-4 | 2,43 10-4 | 4,00 10-4 | 5,34 10-4 | 9,93 10-4 | 3,3 10-3 |
| 2Yk | 4,48 10-4 | 5,2710-4 | 7,66 10-4 | 4,32 10-4 | 1,52 10-4 | 8,10 10-5 | 1,63 10-4 | 3,27 10-4 | 3,01 10-4 | 1,1810-3 |
| 2X,Yk | 1,85 10-3 | 1,7710-3 | 3,42 10-3 | 1,37 10-3 | 7,93 10-4 | 3,24 10-4 | 5,63 10-4 | 8,61 10-4 | 1,29 10-3 | 4,5610-3 |
| Sk, тыс. га | 26,01 | 21,61 | 46,05 | 19,53 | 8,31 | 4,35 | 8,73 | 5,082 | 10,73 | 84,00 |
| 2X,Yk/2X,Yk(GEN) | 1,01 | 0,96 | 1,87 | 0,75 | 0,43 | 0,18 | 0,31 | 0,47 | 0,7 | 1,08 |
| Sk/Sобщ., % | 10,7 | 8,89 | 18,95 | 8,04 | 3,42 | 1,79 | 3,59 | 2,09 | 4,41 | 34,57 |
Примечание: 2Xk, 2Yk – дисперсии координат X и Y центроидов участков лесных земель, обладающих качеством k соответственно; 2X,Yk – общая дисперсия координат X и Y центроидов участков лесных земель, обладающих качеством k, Sk – сумма площадей участков лесных земель, обладающих качеством k, 2X,Yk / 2X,Yk(GEN) – критерий равномерности распределения, как отношение общей дисперсии координат X и Y центроидов участков лесных земель, обладающих качеством k, к общей дисперсии координат лесных участков; Sk/ Sобщ. – доля лесных земель, обладающих признаком k от общай площади в %; Q, k1,…,k7 – интегральный и частные критерии, разработанные в гл. 3; Q(k2…k7)=k2+k3+k4(k5+k6+k7)– интегральный критерий экологической ценности лесов без учета антропогенного фактора.
| Рисунок 8 – Пространственная модель экологического коридора с оптимальными параметрами в условиях эксплуатационных лесов Среднего Приангарья |
Таблица 4 – Фрагмент программы мероприятий повышения эффективности использования лесных ресурсов при создании экологической сети в условиях эксплуатационных лесов
| №, п/п | Характери- стика объекта разработки | Значение | №№ кварт. и выд. | |||
| Интегральный показатель экологической ценности лесных земель Q | Критерий природоохранной ценности k1 | Критерий органогенно-циркуляционной ценностиk2 | …. | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | … | 11 |
| 1 | Оценка | Оптимум | Оптимум | Оптимум | …. | 1:1-9; 2:1-12; 97:15-37; … |
| Кластер (интервал критериальной оценки) | 0,75 | > 0,125 | > 1,6 | …. | ||
| Планируемое мероприятие | Запрещены рубки главного пользования | Разрешен уход за лесом | Запрещены все виды пользования. Допускается заповедный режим или режим строгой охраны | …. | ||
| 2 | Оценка | Оптимум | Оптимум | Ниже оптимума | …. | 1:10,15,13; 13:1-4,7-12; … |
| Кластер (интервал критериальной оценки) | 0,75 | > 0,125 | ( 0 ; 1,6 ] | …. | ||
| Планируемое мероприятие | Запрещены рубки главного пользования | Разрешен уход за лесом | Разрешены рубки выборочные и постепенные рубки главного пользования с оставлением до 30% сухостоя | …. | ||
| …. | ||||||
………………………………………………………………………………..
Примечание: количество строк в таблице программы ограничено количеством сочетаний признаков по столбцам 3-10, отражающим значения показателей: Q, k1-k7. Всего столбцов – 11.
Заключение. В результате исследований в области обоснования и разработки экологических коридоров в условиях эксплуатационных лесов Приангарья получены следующие выводы:
1. С теоретических позиций установлено, что создание экологических коридоров в лесоводственных системах определяется как пассивный метод ухода за лесом, сочетающий в себе принципы устойчивого лесопользования на экологической основе. Обоснованы с лесоводственно-экологических позиций основные принципы и структура экологических коридоров в условиях эксплуатационных лесов. В результате проведения исследований получена эколого-математическая модель оценки качественного состояния лесных ресурсов Среднего Приангарья. Учитываемые разряды лесоводственно-таксационных данных разделены на 7 категорий, представленных частными показателями ценности лесных земель, сведенными впоследствии в общий интегральный показатель качества.
2. Определена пространственная динамика качественного состояния лесных ресурсов на примере Воробъевской лесной дачи Эдучанского лесхоза по каждому частному и общему интегральному оценочным показателям качественного состояния лесных земель. В результате оценки выявлено, что максимальным значением показателя природоохранной ценности лесных земель обладают 1,9% от общей площади, отрицательным – 2,8%, в пределах разных категорий защитности (кроме максимума и эксплуатационных) – 18,7%, непреобразованные эксплуатационные леса – 65,1%, признак отсутствует у 11,5% общей площади.
3. Показатели климато-орографических условий и органогенно-циркуляционной ценности лесных земель выполняют вспомогательное значение, при учете первого из них общая ценность может быть увеличена для 4,4%, при учете второго – для 17,3% от общей площади объекта исследований. Оптимальным значением показателя экологической ценности лесорастительных условий лесных земель обладают 63,2% общей площади, выше оптимума – 18,3%, ниже – 7,9%. Отсутствие признака наблюдается для 10,7%. Показатель экологической ценности древостоя в своем оптимуме равен единице и выше для 40,8% от общей площади лесов, ниже оптимума – менее единицы – у 45,2% и отсутствует у 14%. Показатель экологической ценности подроста для 31,2% площади объекта исследования равен нулю, т.е. подрост на ней отсутствует, 68,5% оценены значениями ниже единицы, и лишь 0,3% от общей площади имеют значение в оптимуме и выше. Подлесок в районе исследования имеет максимальное разнообразие и обилие в 3,6% случаях, 76,3% – в разных вариациях, и 20,1% общей площади подлесок отсутствует.
4. По результатам интегральной оценки 6,2% исследуемой площади имеют значения в зоне оптимума (от 1 до максимума), способны составлять ядро экокоридора, 79,9% – от 0 до 1, т.е. на них возможно создание экокоридора, 13,7% имеют нулевую оценку и 0,2% – отрицательную. При оценке состояния лесов Среднего Приангарья по интегральному и дифференциальному признакам в единстве организационно-правового, эколого-биологического и лесоводственного подходов установлено несоответствие принципов выделения лесных земель из эксплуатации с их экологической ценностью.
5. Разработаны методические основы и алгоритм выделения экологических коридоров в условиях эксплуатационных лесов. Оценка эффективности экосети основана на сравнении показателей ее качественного состояния и позиционных данных в границах объекта разработки. Оптимизированы параметры экологической сети в условиях эксплуатационных Среднего Приангарья на основании сравнительного анализа множественных итераций результатов оценки эффективности. При охвате более 34% территории и относительно равномерному распределению экосети в прострастве минимальные пороговые значения качества лесов наряду с уровнями приоритетов их применения: для интегрального показателя экологической ценности лесных земель, наиболее приоритетного, критерием является значение 0,75; для показателя экологической ценности без учета антропогенной деятельности, второго по приоритету, – 2,5; для показателя природоохранной ценности, третьего по приоритету, – 0,125; для показателя органогено-циркуляционной ценности, восьмого по приоритету, – 0,2; для показателя климато-орографической ценности, последнего по приоритету, – 0; для показателя лесотипологической ценности, шестого по приоритету, – 1,4; для показателя экологической ценности древостоя, четвертого по приоритету, – 1,6; для показателя экологической ценности подроста, – 0,5; для экологической ценнсти подлеска – 0,89.
6. Разработаны практические рекомендации по сохранению и улучшению экологического состояния лесосырьевых баз, повышению продуктивности и улучшению породно-возрастной структуры насаждений Среднего Приангарья при создании экологических коридоров. Рекомендации основаны на основных теоретических принципах лесоводства, приведенных в нормативно-правовых актах, регламентирующих лесоэксплуатацию в РФ и на территории Иркутской области.
Основные положения диссертации опубликованы в работах
В изданиях, рецензируемых ВАК Минобрнауки РФ
1. Рунова, Е.М. Обоснование принципов выделения экологических коридоров в лесах Приангарья [текст] / Е.М. Рунова, И.Б. Ведерников, А.Л. Гребенюк // Вестник КрасГАУ. - 2009. - № 11 (38). - 237 с.
2. Ведерников, И.Б. Использование нечетко-кластерных алгоритмов при установлении экологической ценности лесных земель [текст] / И.Б. Ведерников, Е.М. Рунова // Вестник КрасГАУ. - 2010. - №12 (51). - С. 63-69
3. Ведерников И.Б. Факторы устойчивости хвойных бореальных лесов Среднего Приангарья к сукцессионным процессам / И.Б. Ведерников, Е.М. Рунова // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. - 2012. - №1 (84). - С. 127-130.
В статьях, материалах конференций и реферируемых изданиях
1. Рунова, Е.М. Сохранение биологического разнообразия лесов Приангарья при выделении экологической сети [текст] / Е.М. Рунова, И.Б. Ведерников // Естественные и инженерные науки – развитию регионов Сибири: материалы VII Всероссийской научно-технической конференции. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2008. - 241 с.
2. Рунова, Е.М. Сохранение видового разнообразия лесов Приангарья при выделении экологической сети [текст] / Е.М. Рунова, И.Б. Ведерников // Актуальные проблемы лесного комплекса/ Под. ред. Е.А. Памфилова. Сборник трудов по итогам международной научно-практической конференции. Выпуск 21. - Брянск: БГИТА, 2008. - 306 с.
3. Рунова, Е.М. Обоснование разработки экологической сети как способа сохранения биологического разнообразия лесов Приангарья [текст] / Е.М. Рунова, И.Б. Ведерников // Труды Братского государственного университета: Серия Естественные и инженерные науки – развитию регионов Сибири. - В 2 т. - Т. 1. - Братск: БрГУ, 2008. - 229 с.
4. Рунова, Е.М. Особенности мониторинга экологической сети в условиях эксплуатационных лесов Приангарья [текст] / Е.М. Рунова, И.Б. Ведерников // Мониторинг и оценка состояния растительного мира. Материалы Международной научной конференции. Минск, 22-26 сентября 2008 г./ Институт экспериментальной ботаники им. Ф.В. Купревича НАН Беларуси. - Минск: Право и экономика, 2008. - 182 с.
5. Ведерников, И.Б. Перспективы применения концепции Модельных Лесов в Приангарье [текст] / И.Б. Ведерников // Леса Евразии – Северный Кавказ: Материалы VIII Международной конференции молодых ученых, посвященной 270-летию со дня рождения лесовода А.Т. Болотова: Том 1. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. - 182 с.
6. Гринько, О.И. Особенности лесовосстоновительных процессов хвойных лесов Среднего Приангарья [текст] / О.И. Гринько, И.Б. Ведерников // Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса в рамках концепции 2020: матер. VII междунар. науч. -техн. конф. - Екатеринбург: Урал. гос.лесотехн.. ун-т. - 2009. Ч. 2. - 282 с.
7. Рунова, Е.М. Критерии сохранения целостности лесного фонда при организации модельных производств [текст] / Е.М. Рунова, И.Б. Ведерников // Актуальные проблемы лесного комплекса/ Под ред. Е.А.Памфилова. Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической конференции. Выпуск 22. - Брянск: БГИТА, 2009. - 299 с.
8. Ведерников, И.Б. Определение минимальной жизнеспособности популяции древесно-кустарниковой растительности при выделении экологических коридоров [текст] / И.Б. Ведерников // Леса России в XXI веке: материалы первой международной научно-практической интернет-конференции. Июль 2009 г. / Под ред. авторов. - СПб: СПбГЛТА, 2009. - 264 с.
9. Гринько, О.И. Особенности лесовосстановительных процессов хвойных лесов Среднего Приангарья [текст] / О.И. Гринько, И.Б. Ведерников // Леса Евразии – Польские леса: Материалы IX Международной конференции молодых ученых, посвященной 145-летию со дня рождения профессора И.К. Пачоского. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2009. - 208 с.
10. Рунова, Е.М. Климато-орографический показатель при создании экологической сети в эксплуатационных лесах Приангарья [текст] / Е.М. Рунова, И.Б. Ведерников // Леса Евразии – Подмосковные вечера: Материалы X международной конференции молодых ученых, посвященной 90-летию со дня основания Московского государственного университета леса и 170-летию со дня рождения профессора М.К. Турского. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2010. – 396 с.
В материалах, обладающих статусом патентного права:
1. Способ разработки лесосек с естественным возобновлением леса [текст] : пат. 2409022 Рос. Федерация : МПК A01G23/00 (2006. 01) / Рунова Е.М., Сухих А.Н., Багинов А.В., Ведерников И.Б., Гаврилин И.И., Ведерникова Т.Г.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Братский государственный университет».- № 2009111166/21; заявл. 26.03.09; опубл. 20.01.11.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим высылать по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ученому секретарю совета Д 212.034.01.
Факс: (473) 253-78-47, e-mail: [email protected]
Подписано в печать 10.05.2012. Формат 6090 1/16.
Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 215
Отпечатано в УОП ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». 394087, г. Воронеж,
ул. Докучаева, 10
