Экологическая продуктивность леса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Леса России являются одним из важнейших природных ресурсов страны. Особенность лесов состоит в том, что они в отличие от многих других природных ресурсов являются возобновляемыми, что позволяет организовать их неистощительное использование.

Лесные экосистемы, являющиеся основным компонентом природной среды, обеспечивают естественное регулирование большинства протекающих в экологической системе Земли процессов, что предопределяет необходимость максимального сохранения природных свойств лесов.

Без учета экологических проблем, структуры и динамики изменения состава лесов России, а также анализа природных и антропогенных процессов, происходящих в лесах, невозможны реальные прогнозы глобальных изменений природной среды.

Решение экологических проблем обеспечения устойчивого развития лесного хозяйства в настоящее время предполагает:

- сохранение биологического разнообразия и экологических функций лесов путем выделения категорий лесов природоохранного назначения и обеспечение режима их сохранности;

- разработку системы сохранения биоразнообразия в лесах, являющихся объектом экономической деятельности, развитие сертификации;

- обеспечение качественного воспроизводства лесных ресурсов как обязательного элемента лесопользования, сохранение почвенных и водных ресурсов при лесопользовании;

- расширение защитного лесоразведения в малолесных районах;

- сохранение и рациональное использование генетического и экологического потенциала лесов России, расширение сотрудничества с другими государствами и международными организациями в данной области, развитие системы особо охраняемых природных территорий;

- усиление просветительской деятельности по формированию в обществе понимания важной роли лесов и необходимости бережного отношения к ним.

Цель - показать методику экологической оценки территории по результатам традиционных таксационных измерений структуры качества древостоя последующим статистическим моделированием биотехническим законом [1-5]. При этом основным условием является выявление закономерностей распределения деревьев на конкретной лесосеке и (или) таксационном выделе. Учёт распределения деревьев на участке леса по ступеням толщины и группам товарности деревьев позволит оценить экологическое состояние и прошлые режимы природопользования на данной территории [3].

Решаемые задачи:

1. Выявление закономерностей распределения деревьев на конкретной лесосеке по ступеням толщины и группам товарности деревьев для прогнозирования выхода фанерного кряжа.

2. Экологическая оценка древостоя по структуре технического качества деревьев (деловые, дровяные).

Чтобы решить поставленные задачи будет проведен перечет деревьев на лесосеке и будет выявлено общее количество деревьев, а также количество деловых и дровяных. Древостой с точки зрения человека и его потребностей в древесине имеет две основные технические функции: во-первых, как средство труда для целевого выращивания деревьев в лесном хозяйстве; во-вторых, как естественный склад древесного сырья и древесины для лесозаготовителей. Также древостой является биологической популяцией деревьев, устойчиво произрастающих даже без участия человека на одном таксационном выделе. В связи с этим характеристика состояния популяции деревьев может быть принято не только для товарной оценки древостоя по древесине [1-3], но и для экологической оценки территории, на которой содержится этот таксационный выдел [4-6].

Глава 1. Сочетание дистанционных и наземных методов

При лесоустройстве применяются несколько методов инвентаризации лесного фонда разной степени точности в зависимости от целевого назначения лесов. Для резервных лесов и других лесных территорий, не вовлекаемых в предстоящей перспективе в хозяйственную деятельность и лесоэксплуатацию применяются дистанционные методы, основанные на камеральном дешифрировании материалов аэрокосмических фотосъемок. Достаточно широкое распространение получил фотостатистический метод инвентаризации лесов. Фотостатистический метод инвентаризации резервных лесов на основе материалов аэрокосмических фотосъемок разработан Всесоюзным объединением <ЛЕСПРОЕКТ> в 1974-76 г.г. (Северо-Западным лесоустроительным предприятием) и предназначен: - для инвентаризации лесного фонда, намечаемого к промышленному освоению за пределами 20-летнего периода; - для определения состояния лесного фонда и потенциальных возможностей использования лесных ресурсов с разработкой проекта мероприятий по охране лесов. Районами применения метода фотостатистической лесоинвентаризации являются территории с простыми по составу и форме насаждениями Крайнего Севера, Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока России.

На рациональном сочетании дистанционных и наземных методов основаны и другие технологии лесоинвентаризации, разработанные предприятием в 80 - 90 годах и используемые в лесоустроительной практике: - повторное лесоустройство по низким разрядам малоосвоенного лесного фонда по материалам космических фотосъемок; - повторное лесоустройство по высоким разрядам освоенного лесного фонда с применением материалов аэрофотосъемок. Принципиальная основа этих методов состоит в учете и оценке текущих изменений в лесном фонде с момента последнего лесоустройства, регистрируемых по материалам космических или аэрофотосъемок с наземной таксацией отдельных категорий земель при высоких разрядах лесоустройства.

1.1 Непрерывное лесоустройство

Непрерывное лесоустройство, являясь составной частью системы лесоустроительных действий, призвано обеспечить поддержание информации о лесном фонде в современном состоянии с целью рационального использования лесного фонда и повышения эффективности ведения лесного хозяйства. Предприятие ведет непрерывное лесоустройство в лесхозах с использованием автоматизированной компьютерной системы "ЛУГИС", обеспечивающей поддержание в актуализированном состоянии тематической (таксационное описание) и картографической (план лесничества) баз данных.

При непрерывном лесоустройстве решаются следующие задачи:

количественная и качественная оценка текущих изменений в лесном фонде, вызванных хозяйственной деятельностью и другими факторами (лесные пожары, ураганные ветры, повреждения вредителями и болезнями леса) методом глазомерно-измерительной таксации;

внесение текущих изменений в базы данных лесоустройства;

ежегодная корректировка, с учетом текущих изменений, проекта намеченных базовым лесоустройством лесохозяйственных мероприятий;

составление совместно с лесхозом конкретизированного по участкам плана лесохозяйственных мероприятий на очередной год;

оперативное уточнение информации базового лесоустройства, выполнение различных запросов потребителей о лесном фонде и информационное обеспечение локального мониторинга состояния лесов;

составление учета лесного фонда;

техническое содействие специалистам лесхозов в решении различных нестандартных задач, возникающих в процессе ведения лесного хозяйства.

Установлено, что в сухих условиях коренные типы леса создает сосна, а в качестве производных выступают липняки, дубняки, кленовники и березняки. Восстановление в них сосны заторможено конкурентным влиянием травяного покрова и подлеска, а поселение ели и пихты - недостаточной их засухоустойчивостью. В снытьевых типах коренными являются пихтово-еловые древостои, а производные образованы липой, кленом, ильмом, осиной, березой бородавчатой. В зеленомошных типах с холодными бедными почвами коренные древостои образованы елью, сосной и лиственницей, а производные - березой пушистой

Установлено, что изменения в строении корневых систем сосны и лиственницы в условиях нефтехимического загрязнения проявляются в увеличении корненасыщенности верхних горизонтов почвы, уменьшении доли поглощающих и возрастании количества проводящих корней, что является адаптивной реакцией древесных растений на техногенное воздействие.

Результаты исследований использованы в ряде рекомендаций по ведению лесного хозяйства, лесной рекультивации, созданию и реконструкции санитарно-защитных насаждений промышленных центров.

1.2 Лесоустройство и ГИС-технологии

Во времена СССР лесоустройство было централизованной службой, управляемой ВО "Леспроект". Во многих случаях централизованно велась разработка технологий и программного обеспечения для лесоустройства, использовались согласованные стандарты и нормативы. Объем лесоустроительных работ ежегодно распределялся между предприятиями службы, большинство из них имели стабильные регионы деятельности.

После упразднения ВО "Леспроект" лесоустроительные предприятия стали достаточно самостоятельными. Они действуют на основе внутреннего хозрасчета и договариваются с управлениями лесов об объектах лесоустройства, подчас конкурируя между собой. Особенно заметна конкуренция на бурно развивающемся рынке услуг и технологий ГИС.

Каждое из предприятий ежегодно обслуживает несколько лесхозов. В процессе лесоустройства на каждый объект составляются обширные таксационные базы данных (БД), формируются и выводятся на печать различные табличные формы. Компьютерные технологии на многих предприятиях используются уже около 30 лет. Кроме текстовых документов, в состав выходной документации лесоустроительного проекта входят картографические материалы трех масштабных рядов:

1:100 000-1:500 000 - карты лесов лесхоза;

1:20 000-1:50 000 - планы лесонасаждений на каждое лесничество и другие карты на их основе;

1:10 000-1:25 000 - лесоустроительные планшеты - 8-50 (в некоторых регионах и более) на каждое лесничество.

Таким образом, каждое предприятие ежегодно составляет и издает несколько сотен листов различных карт. До недавнего времени эти карты готовились и вычерчивались вручную, использовалась только множительная техника. Сегодня большинство предприятий и экспедиций применяет для составления и издания карт ГИС-технологии.

Лесоустроительные предприятия сами принимают решения о том, какие компьютерные и ГИС-технологии использовать в производственном процессе. Технологии ведения баз лесотаксационных данных создавались централизованно около десяти лет назад. Они успешно используются до настоящего времени, однако чувствуется настоятельная необходимость их приведения к современному уровню программного обеспечения, так как потенциал развития этих DOS-программ в значительной степени исчерпан. Что касается ГИС-технологий, то ряд лесоустроительных предприятий в основном самостоятельно, обычно с привлечением специалистов в данной области, разработали технологии автоматизированного производства карт, учитывающие особенности региона деятельности предприятия. Другие предприятия использовали в качестве основы испытанные технологии коллег, дорабатывая их с учетом конкретных условий и производственного опыта. Надо отметить, что рынок ГИС-технологий для лесоустройства крайне узок, в этом секторе предприятия не чувствуют себя конкурентами, свободно делятся друг с другом технологическими наработками. Федеральная служба лесного хозяйства в централизованном порядке поддерживала некоторые разработки и пыталась повлиять на их внедрение в отрасли, но технологий, которые были бы приняты большинством предприятий, пока не создано.

Системы, используемые в лесоустроительном производстве.

Эти системы непрерывно развиваются, поэтому приведенное описание может не совсем точно соответствовать реальной ситуации. Лесоустроительные предприятия применяют в производственном процессе ГИС-технологии, основанные на различных инструментальных ГИС. При этом в технологической схеме часто бывает одновременно задействовано разное программное обеспечение нескольких производителей. Это связано с недостаточной эффективностью конкретных программных продуктов при выполнении ряда операций. Например, MapInfo и модуль GeoDraw недостаточно эффективны при оцифровке карт по растровой подложке, поэтому для выполнения этой операции многие предприятия используют программы векторизации Easy Trace или MapEDIT. При выборе технологической схемы важны фактор стоимости программного обеспечения ГИС и предлагаемые условия лицензирования. Используемые в лесоустроительном производстве технологические подходы на основе ГИС, по мнению автора данной статьи, можно разделить на три группы.

К первой группе следует отнести технологию лесоустройства, разработанную Северо-Западным лесоустроительным предприятием на основе ГИС WinGIS/WinMAP и используемую также Воронежским и, частично, Брянским лесоустроительными предприятиями. Ее можно охарактеризовать как переложение на ГИС описанной в лесоустроительной инструкции схемы камеральных работ в части лесной картографии: создание лесоустроительных планшета - сведение планшетов в план - сведение планов в схему лесхоза. Сохранен традиционный нестандартный формат лесоустроительных планшетов и их черно-белое исполнение. Главный недостаток такого подхода - позднее выявление потенциальных проблем, связанных с "разночтениями" исходных материалов, - некоторые ошибки на топографических картах или планшетах предшествующего лесоустройства будут выявлены тогда, когда созданные на их основе новые планшеты уже готовы, но вместе не сводятся.

Вторая, наиболее обширная, группа - технологии, основанные на известном с 80-х годов и ставшем классическим подходе, когда работы выполняются по схеме: создание топографической основы проекта на базе топографических карт и других данных - раздельная оцифровка границ с различных источников (карт, аэрофотоснимков, планшетов предыдущего лесоустройства) - привязка оцифрованных границ к топографической основе по опорным точкам и их взаимная увязка. По таким схемам работают технологии Западно-Сибирского лесоустроительного предприятия на основе ГИС MapInfo и векторизатора MapEDIT, технологии Северного, Поволжского, Прибайкальского и других лесоустроительных предприятий, основанные на ГИС/GeoDraw и векторизаторах MapEDIT или Easy Trace. На всех предприятиях лесоустроительные планшеты выполняются на стандартных листах формата А2 в цвете, что повышает их информативность.

Отдельный этап работ по созданию топографической основы, который может выполняться до полевых работ, позволяет выявить проблемы в исходных данных на ранних стадиях, еще до массовой оцифровки границ выделов. Контуры топографической основы по опорным точкам приводятся к оцифровываемому аэрофотоснимку, чтобы обеспечить опорные данные для оцифровки границ выделов. Но в этой технологии сохраняются и некоторые проблемы: необходимость ручной сводки линий по границам раздельно оцифрованных снимков, карт и т. п., а также сложность выявления причин и принятия решений в ситуации, когда наблюдаются "разночтения" в границах с раздельно оцифрованных источников.

В последнее время Западно-Сибирское лесоустроительное предприятие проводит активные разработки по совершенствованию используемых в производстве технологий, приближая их к технологиям описанной ниже группы.

Третья группа - ГИС-технологии, разработанные в Центрлеспроекте на базе ГИС TopoL и используемые также в Мослеспроекте. Если вышеописанные технологии избегают трансформировать растровые (сканированные) изображения исходных материалов, то в соответствии с нашей технологией, наоборот, монтаж всех исходных материалов - топографических карт, аэрофотоснимков, лесоустроительных планшетов - выполняется в растровой форме. Топографические карты сканируются и монтируются в сплошной слой растровой топоосновы, на него трансформируются аэрофотоснимки. Окружные границы формируются на основе топографических карт и геоданных прямо на растровой подложке топографической основы, прозрачные растры планшетов встраиваются в окружные границы.

В результате оцифровка всех видов объектов от элементов топографической основы до границ выделов выполняется как непрерывная процедура, нет необходимости в сведении векторных линий. Принятие решений в случае "разночтения" данных из различных источников выполняется оператором непосредственно в процессе оцифровки, так как он может, переключая растровые слои, наблюдать одновременно все исходные материалы, приведенные к единой системе координат. Этот вариант технологии к тому же наиболее перспективен для переноса значительной части (до 50%) камеральных работ в подготовительный период до полевых работ, что позволит снабдить таксаторов в поле дополнительными материалами.

В Центрлеспроекте и Мослеспроекте лесоустроительные планшеты также выполняются на стандартных листах формата А2 в цвете, но технология позволяет без значительных дополнительных затрат выпускать принципиально новые виды лесных карт - лесоустроительные планшеты на цветной растровой топографической подложке, фотопланы с наложенными контурами кварталов и выделов, другие подобные карты. Растровые подложки из топографических карт и аэрофотомозаики могут быть включены в состав ГИС, передаваемых лесхозам.

ГИС-технологии для лесного хозяйства

Лесоустроительные предприятия - основные производители информации о лесном фонде. При использовании в производственных процессах цифровых методов обработки данных и ГИС-технологии они являются основными производителями ГИС-данных и таксационных БД в отрасли. Это прямой путь к внедрению современных ГИС-технологий в лесное хозяйство, но необходимо специализированное программное обеспечение

Проблема заключается в том, что технологии, созданные для лесоустройства, не могут быть непосредственно внедрены в лесное хозяйство. Основных причин две. Во-первых, технологии лесоустройства - это прежде всего технологии создания таксационных и картографических БД, а технологии лесного хозяйства - это технологии их использования в повседневной работе. Образно говоря, технологии лесного хозяйства начинаются там, где технологии лесоустройства заканчиваются. Во-вторых, различны требования этих систем к уровню подготовки использующего их персонала.

На лесоустроительном предприятии персонал имеет высокую квалификацию, поскольку активно занят в рамках годового цикла единообразной производственной деятельностью. В отрасли проводится постоянное и централизованное обучение использованию новых технологий, работа выполняется компактными коллективами со взаимным обменом опытом. В лесном хозяйстве обучение работников связано с отрывом их от основного производства и не может быть продолжительным, а в силу территориальной удаленности предприятий трудно обеспечить обмен опытом специалистов, работающих с ГИС. Системы и технологии для лесного хозяйства должны быть просты в использовании и ориентированы на большую долю самообучения работников. При этом лесхозу не нужна "чистая" ГИС, ему необходима комплексная система, включающая таксационную БД, связанную с картографией, и решающая задачу ведения обеих БД.

Опыт предшествующих попыток внедрения не обеспеченных цифровой картой таксационных БД в лесное хозяйство не привел к значительному их распространению. Причины - отсутствие картографической поддержки, и слабо приспособленные к нуждам лесного хозяйства интерфейсы этих БД. Не имели большого успеха и многочисленные частные разработки, автоматизирующие некоторые операции производственного цикла. Этот опыт наглядно показал, что для лесного хозяйства должны создаваться специальные системы и ГИС-технологии. Разработкой таких комплексных технологий занимаются несколько лесоустроительных предприятий. Варианты систем поставляются в лесное хозяйство, но явных лидеров пока нет.

1.3 Системы, поставляемые в лесхозы

ГИС-технологии в лесхозы поставляют не только лесоустроительные предприятия, но и многие другие организации. При этом картографические БД, созданные по материалам ранее выполненных лесоустройств, часто значительно уступают по качеству БД, созданным в процессе лесоустройства. В ряде случаев такие "доморощенные" БД некорректны. Информация о поставляемых в лесхозы ГИС у нас достаточно скудна, так как многие системы имеют ограниченную зону распространения, а часть из них находится в стадии предварительных версий.

Лесоустроительные предприятия являются основными производителями данных ГИС и соответственно поставщиками таких систем в лесхозы. Ознакомиться с некоторыми поставляемыми в лесхозы системами удалось лишь поверхностно, но и они оставили впечатление достаточно "сырых" программных продуктов. Чаще всего эти системы построены на базе инструментальных ГИС от тех же производителей, что и используемые лесоустройством для создания картографических БД, но упрощенных их вариантов, иногда на базе других, более дешевых систем. Пример поставляемой в лесхозы дешевой ГИС - АРМ "Лесфонд" (НВФ "Лабмастер", Екатеринбург), работающая в среде DOS и поставляемая Поволжским лесоустроительным предприятием.

Круг решаемых такими системами задач ограничен функциями отображения на карте информации таксационной базы данных, плюс проектирование отводов с их материально-денежной оценкой и последующее внесение изменений в картографическую и таксационную базы данных по результатам освидетельствований.

Перспективы развития ГИС-технологий в отрасли

Технологии ГИС для лесного хозяйства настолько молоды, что пока не сформировался сколько-нибудь обширный опыт их использования. На сегодня лесники только осваивают возможности, заложенные разработчиками, и поэтому пока не предъявляет дополнительных требований к этим технологиям.

ГИС-технологии для лесоустройства уже достаточно освоены в производстве. Их интенсивное использование выявляет направления дальнейшего совершенствования. Стандартный цикл лесоустроительных работ состоит из периодов: подготовительного, полевых работ и камерального. Большинство ГИС-технологий встроено в стандартный цикл работ лесоустроительного производства и заменяет соответствующие этапы работ камерального периода. Но очевидна необходимость смещения ряда этапов выполнения ГИС-проекта лесоустройства на более ранние сроки - до начала полевых работ. В весенний период должны проводиться работы по созданию топографической основы ГИС-проекта, построению (нанесению, уточнению) границ земель лесного фонда и других линий - квартальных просек, трасс и т.п. Для этого используются топографические карты, геоданные, планшеты предшествовавших лесоустройств. В органах землеустройства необходимо получить данные (если они имеются) о границах землепользований в цифровой форме, которые обязательно надо сверить с данными об окружных границах, имеющимися в лесном хозяйстве. То есть все потенциальные проблемы с окружными границами должны быть выявлены до полевых работ и решены в процессе их проведения. Здесь существенную помощь могут оказать системы глобального позиционирования.

До полевых работ могут быть выполнены и другие этапы ГИС-проекта, например привязка аэрофотоснимков к топографической основе. Это позволит перенести на снимки окружные границы и другие элементы топоосновы, снабдив таксаторов дополнительными материалами. Эти изменения могут внедряться в лесоустроительное производство уже сейчас.

Развитие лесного хозяйства базируется на фундаментальных и прикладных исследованиях, направленных на разработку экологически безопасных природоохранных систем ведения лесного хозяйства, обеспечивающих максимальное и вместе с тем неистощительное использование лесных ресурсов и их своевременное воспроизводство.

Приоритетными направлениями научных исследований в области лесного хозяйства на рассматриваемый период являются:

разработка научных основ управления лесами и устойчивого развития лесных отношений в условиях рыночной экономики;

изучение природы леса и на этой основе разработка экологически безопасных систем ведения лесного хозяйства, технологий и технических средств, обеспечивающих повышение устойчивости и продуктивности лесов (разработка и создание высокоэффективных методов и технологий получения достоверной и оперативной информации о лесах, создание и разработка прогрессивных технологий и средств механизации различных видов рубок леса, совершенствование методологических и нормативных документов по вопросам сохранения биоразнообразия, разработка методов восстановления функциональных качеств лесных территорий);

разработка новых методов охраны лесов от пожаров (разработка и совершенствование методов прогноза возникновения пожароопасной ситуации в лесах, новых технических средств обнаружения и тушения лесных пожаров, совершенствование правовой базы охраны лесов от пожаров);

разработка мероприятий по сохранению биоразнообразия, воспроизводству, повышению продуктивности и качества лесов на селекционно-генетической основе;

разработка эффективных экологически безопасных систем защиты лесов от вредных организмов и техногенных факторов (совершенствование методов сбора, анализа и использования лесопатологической информации, разработка эколого-экономических критериев необходимости проведения защитных мероприятий, новых способов и средств защиты лесов от вредных организмов, профилактики и обеспечения санитарной безопасности в лесах);

изучение влияния лесоводственно-экологических факторов на миграцию и накопление радионуклидов в лесах в целях обеспечения радиационно-безопасного использования лесов;

разработка научно-методических основ информационного обеспечения радиационно-безопасного использования лесов, загрязненных радионуклидами

Новизна лесоустройства - ГИС. С одной стороны, для ГИС это очень хорошо, так как из технологического цикла исключаются дорогостоящие этапы фотопечати, последующего сканирования и монтажа крупноформатных аэрофотоснимков, что позволяет повысить качество цифрового изображения аэрофотоснимка на экране компьютера. Но требуется найти эквивалентную замену операции ручного дешифрирования стереопар с помощью стереоскопа. Для этого необходимо провести целевые технологические исследования - оценить возможности дешифрирования на экране без использования стереоэффекта, возможности полуавтоматической классификации аэрофотоснимка на основе спектральных составляющих изображения и оценить эффективность использования в производстве модулей ГИС для цифровой стереообработки снимков на экране.

Еще одно перспективное направление развития ГИС-технологий при их использовании в сложных условиях горных лесов - это применение точных методов трансформирования на основе цифровой модели рельефа и цифровых стереомоделей.

Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Характеристика района

Кировская область (рис. 1), одна из крупнейших в Нечернозёмной зоне Российской Федерации, расположена на северо-востоке Русской равнины в центрально-восточной части Европейской России. Простирается на 570 км с севера (от 61°4 с.ш.) на юг (до 56°3 с.ш.) и на 440 км с запада (от 41°17 в.д.) на восток (до 53°56 в.д.) Площадь - 120374 кмІ.

Рис. 1 - Карта Кировской области

Рельеф области - всхолмленный с общим наклоном поверхности с северо-востока на юго-запад. Разница абсолютных высот составляет 281 м (от 56 м до 337 м). В центральной части области - Вятские Увалы, на северо-востоке - Верхнекамская возвышенность, на севере - Северные Увалы.

Климат умеренно-континентальный. Близость к Северному Ледовитому океану обуславливает возможность вторжения холодного воздуха. Отсюда - сильные морозы зимой, заморозки и резкие похолодания в летние месяцы.

Средняя многолетняя температура января - 13,5-15°С ниже нуля, июля - 17-19°С выше нуля. Абсолютный максимум температуры достигает плюс 36-38°С, абсолютный минимум - минус 45-50°С.

В среднем за год относительная влажность воздуха 75-79%. С октября по февраль средние месячные значения влажности - 81-89%. В переходные месяцы года (март, сентябрь) она колеблется от 74% до 85%. Наиболее сухой воздух бывает в мае-июне - 61-68%. Продолжительность безморозного периода от 190 до 140 дней. Южная часть района подвержена влиянию засухи, а северная избыточно увлажнена и заболочена.

Область относится к зоне достаточного увлажнения. Осадки идут каждый второй день. В среднем за год по области выпадает 500-680 мм, на севере - 590-680 мм, на юге - 500-550 мм. 60-70% осадков приходится на теплое время года.

В течение года преобладают юго-западные и южные ветры. Средняя годовая скорость ветра достигает 3-5 м/с. Летом ветры слабее (исключая шквалы), осенью увеличиваются и в холодное время достигают максимума. Ветер обычно бывает порывистый. Порывы изредка достигают 30-40 м/с, иногда более

Почвы преимущественно подзолистые, а в заболоченных районах представлены торфяниками, поэтому требуют внесения органических и минеральных удобрений и проведения мелиоративных работ. В поймах рек почвы плодородные аллювиальные, занятые разнотравными лугами, которые служат кормовой базой для развития животноводства. Южнее Волги преобладают плодородные серые лесные почвы и деградированные выщелоченные черноземы.

Район с юго-запада на северо-восток вытянулся почти на 1000 км и находится в различных природных зонах. Большая часть его территории лежит в пределах лесной зоны, а юг - в лесостепной. Леса покрывают почти половину площади района. [1, с.176]

По запасам полезных ископаемых и их многообразию Волго-Вятский экономический район значительно уступает большинству экономических районов России. Среди полезных ископаемых промышленное значение имеют ресурсы фосфоритов Вятско - Камского месторождения Кировской области. Балансовые запасы их превышают 2 млрд. т, что составляет более 20% общероссийских запасов. Около 60% запасов фосфоритов относится к числу лучших. Неглубокое залегание пластов (от 3 до 30 м) позволяет вести разработку сырья открытым способом с низкой себестоимостью добычи. Однако поскольку рудник расположен в самой холодной, суровой и многоснежной части Кировской области, добыча руд носит сезонный характер.

Известен Волго-Вятский район и залежами торфа. Геологические запасы его оцениваются почти в 2,0 млрд. (1,3% всех запасов России). Более половины всех запасов составляет торф с повышенной теплотворной способностью, использующийся в качестве топлива. Широкое применение находит торф в сельском хозяйстве. Большая часть запасов торфа приходится на Кировскую область. Его запасы имеются также в Нижегородской области и Республике Марий Эл. Из топливных ресурсов район располагает также запасами горючих сланцев, разработка которых в настоящее время не ведется. Территория района признана высокоперспективной по запасам нефти, газа и кимберлита.

Район имеет достаточно крупные ресурсы сырья для производства строительных материалов: гипс, глины, доломиты, цементное сырье, стекольные пески, строительный камень. На долю Волго-Вятского района приходится свыше 9% запасов гипса России. [1, с.177]

Важное значение для развития промышленности строительных материалов имеют значительные ресурсы цементного сырья. Запасы их сконцентрированы в Мордовии и Кировской области.

К важнейшим природным богатствам района относят лесные ресурсы с запасами древесины 1,3 млрд м3, что составляет около 2% всех запасов древесины Российской Федерации. Лес покрывает почти половину территории Волго-Вятского экономического района. 80% покрытой лесом площади занимает эксплуатационный лес, 4/5 запасов древесины приходится на Кировскую область и север Нижегородской. В видовом составе лесов преобладают хвойные породы: ель, сосна, пихта; из мелколиственных - береза, осина, ива; на юге района представлены липа и дуб. В процессе длительной эксплуатации лесосырьевые ресурсы района, особенно хвойных пород, значительно истощены и вывозка древесины из района сокращается. Важным резервом являются лиственные породы деревьев, пока еще слабо разрабатываемые в районе. Поэтому одними из главных задач являются рационализация эксплуатации лесных богатств и развитие глубокой переработки древесины.

По данным департамента лесного хозяйства Правительства Кировской области, поступившим 31 августа, леса области занимают более 8 млн. га, или 69% от общей территории. Из них 8,0 млн. га находятся в введении департамента лесного хозяйства Кировской области, «Кировское управление сельскими лесами» заведует 1,7 млн. га, земли оборонного ведомства занимают 0,08 млн. га. Возможные для эксплуатации леса на территории области-5,4млн.га. По объемам заготовки и деревообработки область занимает ведущее место в Приволжском федеральном округе и входит в число наиболее крупных производителей Европейской части России. По запасам леса Кировская область занимает девятнадцатое место, по вывозке древесины - восьмое место в России.

Волго-Вятский район выделяется среди европейских районов обеспеченностью водными ресурсами.

Поверхностных водных источников достаточно для удовлетворения потребности хозяйства и населения. Главным источником является Волга с ее притоками. Немаловажное значение имеют запасы подземных вод, которыми богат район. Несмотря на высокую обеспеченность водными ресурсами в целом по району, условия водоснабжения в нем существенно отличаются даже в пределах небольшой территории. Недостаток воды ощущается в пунктах, расположенных в верховьях малых рек или на водоразделах. В последнее время возрастание водного дефицита обусловливается не только ограниченностью запасов поверхностных вод, но и их загрязнением, а также загрязнением подземных вод промышленными стоками и неочищенными стоками сельскохозяйственных объектов. [1, с.178] Качество воды в р.Вятка, бассейн которой занимает большую часть территории области, отличается повышенным содержанием железа общего, имеющего природный характер. Наиболее высокие концентрации вредных веществ сосредоточены на участке от г.Слободского до г.Кирова.

В 2007 году утверждён "Перечень потенциально-опасных и критически важных объектов Кировской области", в который включено 65 объектов, из них 3 химически опасных объекта 3 класса опасности: Завод минеральных удобрений Кирово-Чепецкого химкомбината, Завод Полимеров Кирово-Чепецкого химкомбината и комплекс объектов по хранению и уничтожению химического оружия «Марадыковский» Оричевского района.

Имеется 197 особо охраняемых природных территорий общей площадью 375,6 тыс. га: государственный природный заповедник федерального значения «Нургуш», 3 государственных природных заказника регионального значения - «Пижемский», «Былина», «Бушковский лес», 189 памятников природы регионального значения, 3 лечебно-оздоровительных местности. Ведутся работы по созданию национального парка «Атарская Лука».

Состояние атмосферного воздуха по Кировской области стабильное. Наиболее интенсивное загрязнение отмечается на территории сосредоточенности промышленных предприятий и транспортных средств.

Характеристика лесов Кировской области:

Покрытая лесом площадь занимает около 64% территории области. Общий запас древесины в лесных насаждениях составляет около 1 230,1 млн. куб. около 21,1 млн. куб. м.м, а средний ежегодный прирост составляет

Леса Кировской области по целевому назначению подразделяются на защитные (17% от общей их площади) и эксплуатационные (83% площади). В лесном фонде Кировской области преобладают хвойные насаждения (51% площади лесных земель и 56% общего запаса насаждений). Хвойные насаждения представлены, в основном, ельниками и сосняками. Доля мягколиственных пород (48% лесной площади и 44% запаса). Основные породы - береза и осина.

Имеется незначительное количество твердолиственных пород (около 1% от лесной площади и менее 1% запаса). Это, преимущественно, дуб, клен. В соответствии с приказом Федерального агентства лесного хозяйства на территории области установлены границы 39 лесничеств. Наиболее обеспеченные запасом спелых насаждений являются Пинюгское (29,7 млн. куб. м.), Лузское (23,7 млн. куб. м.), Афанасьевское (41,7 млн. куб. м) и Нагорское лесничества (24,4 млн. куб. м).

Нолинский район(рис. 2) расположен в центральной части области, к югу от областного центра. Районный центр - г. Нолинск.

На территории района зарегистрировано 22 торфоместорождения с общей площадью промзалежи 1300,5 га, с запасом торфа-сырца более 6,0 млн.тонн.

Нолинский район

Рис. 2 - Схема Нолинского района

Памятники природы: - Каменный лог - в 9 км. северо-западнее г. Нолинска - Медведский бор - реликтовый сосновый бор на песчаных дюнах. Медведский бор с сохранившейся степной флорой на песчаных дюнах, образованных более 200 тыс. лет назад.

- Озеро Чваниха в Медведском бору. - Родник в д. Боровляна - Орешниковая рамень у д. Среднее - Орешниковоя ремень у д. Машины. - Белаевский бор. - Родник в с. Зыково

2.2 Методы таксации лесосек

Методы таксации лесосек обуславливаются группой лесов, видом учета древесины на них, площадью лесосеки и характером древостоя.

Перечет деревьев на лесосеке проводится по породам, категориям технической годности и ступеням толщины: 4 см- при Dср не менее 16,1 см; 2 см- при Dср не более 16,0 см. Диаметры деревьев измеряются на высоте 1,3 м со случайным направлением обмера относительно сторон света и склона. Перечету подлежат деревья со ступени толщины 8 см или с более высокого диаметра, соответственно правилам рубок.

По технической годности деревья делятся на три категории:

а) деловые - деревья, у которых общая длина деловых сортиментов в комлевой половине составляет 6,5 м и более, а у деревьев высотой до 20 м - не менее 1/3 их высоты;

б) полуделовые - деревья с длиной деловой части ствола в комлевой половине от 2,0 до 6,5. При необходимости откомлевки минимальная длина деловой части должна быть не менее 3,0 м.

в) дровяные - деревья с длиной деловой части ствола в комлевой части менее 2 м или менее 3 м в остальной части ниже половины ствола.

Таксация лесосек с учетом по площади. Методы учета древесины, отпускаемой на корню, в данном случае зависит от площади лесосеки (делянки), полноты древостоя, густоты подроста и подлеска под пологом леса и точности имеющихся материалов лесоустройства (табл.1).

В низкополнотных древостоях с полнотой 0,3…0,4 и редина в лесах I и II групп независимо от площади лесосек производится сплошной перечет; в лесах III группы до 10 га - сплошной перечет, при большей площади - ленточный перечет.

В горных лесах при склонах больше 200 отвод лесосек осуществляется сплошным перечетом, круговыми реласкопическими площадками или с использованием материалов лесоустройства.

Таблица 1 - Основания для выбора метода таксации лесосек

Метод таксации лесосек	Площадь лесосеки, га	Условия применения
Сплошной перечет	До 3,0	В лесах всех групп, независимо от характеристики насаждения
Круговые реласкопические площадки	3,1 и более	В лесах всех групп при возможности использования полнотометров
Ленточный перечет,круговые площадки постоянного радиуса	3,1 и более	В лесах всех групп с наличием густого подроста и подлеска, низкоопушенных крон, не позволяющих использовать полнотометры
С использованием материалов лесоустройства	10 и более	В лесах III группы

Сплошной перечет деревьев проводится на лесосеке отдельно по каждой делянке и по таксационному участку по породам, категориям качества и ступеням толщины. Для определения разряда высот для каждой составляющей породы в этих категориях учета с участием более трех единиц в составе измеряют высоты и диаметры d1,3 у трех деревьев в каждой из трек средних ступеней толщины древостоя.

Ленточный перечет деревьев производится на полосах, закладываемых вдоль граничных линий и внутренних визиров параллельно длинной стороне лесосеки, с суммарной площадью не менее 8 % от общей плошали лесосеки (делянки).

Количество лент перечета и их ширина устанавливаются в целом для лесосеки (делянки) в зависимости от ее размеров (табл.2)

лесоустройство таксация кировский область

Таблица 2 - Число лент перечета и их ширина

ширина лесосеки, м	Число лент перечета	Ширина ленты, м
	На граничных линиях	На внутренних визирах	На граничных линиях	На внутренних визирах
До 200	2	-	10	-
201…400	2	1	10	10
401…500	2	2	10	15

Если граничные линии проходят вдоль опушек леса, старых вырубок, широких просек, то использование их для закладки лент перечета не допускается и соответственно увеличивается количество или ширина вент на внутренних визирах.

Промер ширины ленты проводится через каждые 20...40 м в зависимости от просматриваемости насаждения. Границы лент отмечаются затесками на деревьях или вешками по всей длине ленты. На углах лент перечета ставят колья с указанием номера выдела и длины лент перечета.

Измерение диаметров и высот деревьев на лентах производится так же, как при сплошном перечете. Данные частичной таксации переводятся на общую площадь лесосеки через переводный коэффициент

K=Sэкспл/Sлент

Ведомость перечета деревьев составляется на каждую делянку и таксационный выдел.

Таксация круговыми реласкопическими площадками производите в древостоях, где нет густого подроста и подлеска, препятствующих применению полнотомеров. Количество их устанавливается в зависимости от площади лесосеки (делянки), однородности древостоя и его полноты.

Таблица 3 - Количество круговых реласкопических площадок для определения запаса с точностью до ± 10%

Категория древостоев	полнота	Площадь, га
		3…5	6…10	11…15	16…25	26 и более
Древостои одноярусные, чистые по составу и однородные по полноте	0,9…1,0 0,6…0,8 0,3…0,5	7 9 11	9 12 15	11 15 19	13 18 24	16 22 29
Древостои одноярусные смешанные, относительно однородные по составу и полноте	0,9…1,0 0,6…0,8 0,3…0,5	9 11 14	11 14 18	14 18 23	17 22 29	21 27 35
Древостои многоярусные, разновозрастные, с неравномерным смешением по составу и полноте, а также древостои на склонах более 200	0,9…1,0 0,6…0,8 0,3…0,5	11 14 18	14 18 23	18 23 29	22 28 35	27 34 42

Площадки закладываются равномерно по площади лесосеки на граничных продольных линиях и внутренних визирах. Число визиров и их размещение принимаются в зависимости от ширины лесосеки так же, как и для ленточного перечета. На граничных линиях учитываются не полные, а только половинные площадки. Центры площадок отмечаются колышками высотой 0,5-0,7 м с их нумерацией.

Перечет деревьев на реласкопических площадках проводят по породам, разделяя ил по категориям технической годности. На каждой нечетной площадке измеряют на одном среднем дереве элемента леса диаметры и высоты для определения разряда высот и товаризации запаса. В результате определяют ?Gдел и ?Gдров на 1 га. По специальной таблице для породы по Hср и разряду высот устанавливают HF.

Круговые площадки постоянного радиуса применяются для таксации лесосек, где замеры реласкопическими методами затруднены из-за крон деревьев. Размеры площадок устанавливаются для древостоев с полнотой 0,7 и выше - 400 м2 (г = 11,28 м); с полнотой 0,6 и менее 600 м2 (г = 13,82 м).

Схема размещения точек по площади лесосеки (делянки) аналогична круговым реласкопическим площадкам. Количество их увеличивается в 1,5 раза.

Перечет деревьев и определение разряда высот идентичны методу сплошного перечета лесосеки.

Таксация лесосек с использованием материалов лесоустройства проводится в лесах III группы. Намечаемые к отводу лесосеки предварительно обследуются в натуре путем закладки круговых площадок постоянного радиуса иди круговых релсакопических площадок в следующем количестве: при площади выдела до 5 га - 3 шт.; 6...15 га - 4 шт.; 16 и более - 5 шт. Они закладываются в средних по таксационной характеристикеместах выдела.

На контрольных круговых площадках асе учтенные деревья подразделяются по категориям технической годности (с распределением полуделовых поровну между деловыми и дровяными) и определяется процент вывода деловой древесины Рдел:

Рдел =К•q1 / q1• q2,

Где К- выход деловой древесины из дедовых стволов по сортиментым таблицам.

q1- число деловых стволов,

q2 -число дровяных стволов.

Таксационная характеристика выдела по материалам лесоустройства считается

правильной, если не выявлено отклонений по возрасту (соответствие отнесения к спелым древостоям), запасу (не более 15 %), составу (не более двух единиц), товарности (ошибки не допускаются). При недопустимых отклонениях хотя бы в одном из этих показателей таксация лесосеки проводится другими методами. В случаях отклонения данных лесоустройства в допустимых пределах таксационная характеристика все осеки берегся из материалов инвентаризации лесов с корректировкой на давность лесоустройства.

Таксация лесосек с учетом по числу деревьев, назначенных в рубку. При отпуске древесины по данному методу во всех случаях на отведенных лесосеках проводится предварительная ра (метка волоков (технических коридоров), границы которых обозначаются затесками на деревьях, подлежащих рубке.

На волоках установленной ширины производится сплошной перечет деревьев по породам, ступеням толщины и категориям технической годности Затем проводится отбор деревьев в рубку на пасеках, клеймение их у корневой шейки и отметка на высоте 1,3 м с ведением перечета в таком же порядке. Обычным способом определяется разряд высот.

Интенсивность рубки устанавливается в соответствии с рекомендациями Правил рубок главною пользования или Наставлений по рубкам ухода та лесом и определяется соотношением количества назначенных в рубку (на волоках и пасеках) древесины и общего запаса насаждения до рубки.

Общий запас на лесосеках постепенных и выборочных рубок и рубок уходя за лесом, определяется по материалам лесоустройства после на проверки, а натуре и внесения изменений на давность лесоустройства иди же путем закладки круговых реласкопических площадок и площадок постоянного радиуса.

Таксации лесосек по количеству заготовленной древесины. Для предварительного определения количества подлежащей вырубке древесины при рубках ухода (осветления, прочистки, прореживания), а также рубках обновления и переформирования в тонкомерных древостоях закладываются пробные площади, занимающие 3...5 % площади лесосеки При величине лесосеки до 5 га устанавливают 1 пробную площадь, 6…10 га -2 пробные площади, более 10 га - по 1 пробной площади на каждые 10 га с равномерным размещением по лесосеке (делянке). Пробные площади обозначаются в натуре колышками высотой 0,5 м, устанавливаемые по углам пробы.

На пробной площади проводятся отбор, рубка деревьев и разработка заготовленной древесины ив сортименты. Данные разработки пробных площадей переводятся на площадь лесосеки (делянки).

В таком же порядке определяется запас подлежащей вырубке тонкомерной древесины диаметром менее 8 см и при иных способах рубок (постепенных, выборочных и др.)

Лесоводственные системы охватывают как отдельные этапы формирования леса, так и полный цикл его развития. Они учитывают начальное состояние лесной экосистемы (до проведения мероприятий), последующие стадии ее изменения и структурные показатели системы в стадии спелого древостоя. Лесоводственные системы включают комплекс мероприятий по возобновлению и формированию леса, направленных на поддержание или повышение древесной, биологической и экологической его продуктивности.

Многие средства ускорения выращивания леса применяются при рубках главного пользования и особенно тесно связаны с уходом за лесом. Одним из важных лесоводственных путей является сочетание рубок главного пользования и ухода за лесом. В этом плане заслуживают внимания комплексные рубки.

Ликвидация неполноценных в хозяйственном отношении древостоев и других лесных участков, их замена и ускорение выращивания хозяйственно ценных насаждений являются задачами реконструктивных рубок. Ускорение выращивания леса является главной задачей в общей системе мероприятий по повышению продуктивности леса.

Ускорение лесовыращивания достигается и иными путями, например чрез лесные культуры с соответствующей агротехникой и подбором посадочного материала, создание плантаций, мелиоративные и прочие мероприятия.

Глава 3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Оценка структуры древостоя по результатам таксационных измерений деревьев сосны последующим статистическим моделированием биотехническим законом. А также учет распределения деревьев позволит оценить экологическое состояние и возможность проведения экологического мониторинга на данной территории, определить режимы природопользования

Таблица 4 - Результаты сплошного перечёта деревьев ели на лесосеке, шт.

Ступень толщины , см	Число деревьев березы
	деловых	дровяных	всего
12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52	33 26 14 7 4 3 2 2 - - -	- 21 33 32 23 5 - - - - -	33 47 47 39 27 8 2 2 - - -
Итого	91	114	205

В Медведевском лесничестве Нолинского лесхоза в 2009 году был проведен сплошной перечет деревьев в квартале №106 площадью 12,8 га. На основе экспериментальных данных (табл.4), обработанных с помощью программы CurveExpert Version 1.34 получена закономерность (1) распределения деловых деревьев по ступеням толщины (рис. 4)

N=41.33*exp(-0.00014*d3)+ 1.34*exp(--0.01*d) (1)

где N-численность деревьев, шт., d - ступени толщины, см.

Рис. 3 - График распределения деловых деревьев сосны по ступеням толщины

По табл. 1 можно судить о неблагоприятной экологической обстановке на данной территории по численному превосходству дровяных деревьев над деловыми. Из табл. 1 и рис. 1 можно сделать вывод, что наибольшее число сосны приходится на толщину ствола равную 12 см, а так же о облагополучии с молодыми деревьями. По максимальному значению относительной погрешности, можно определить доверительный интервал:, значения в котором можно использовать для долгосрочного прогнозирования экологической обстановки.

Заключение

Экологическая продуктивность леса определяется оценкой его сре-дообразующей роли, защитных свойств, возможностей техногенных, рекреационных и других нагрузок. Она связана с биологической продуктивностью, например, тем, что живая лесная фитомасса - продуцент кислорода. Лес - это мощный экологический феномен, приобретающий все большее социальное значение своими многообразными защитными функциями. Значение их возрастает в свете урбанизации, в связи с аномалиями в воздушной и водной средах.

Иными словами, необходимость выделения экологической продуктивности леса вызывается и остротой проблемы охраны окружающей среды. Новые экологические проблемы возникают и в лесных регионах, где появляются крупномасштабные стройки. С одной стороны, таким путем создаются благоприятные экономические условия для более полного и рационального использования лесосырьевых ресурсов. Но надо учитывать и другие стороны в виде возможных отрицательных явлений, чтобы своевременно их предотвращать

Без учета природных, особенно экстремальных, условий эксплуатация лесов может привести к серьезным нарушениям экологического равновесия и таким отрицательным последствиям, как эрозия почвы, обезлесение больших площадей на длительный период.

Велика экологическая роль леса и лесонасаждений в сельском хозяйстве. Не останавливаясь на историческом опыте полезащитного лесоразведения в засушливых районах нашей страны, на климатозащитных, водоохранных и других защитных функциях леса, правомерно отметить такую современную экологическую значимость леса в сохранении окружающей среды, как очистка стоков животноводческих ферм и сдерживание поверхностных стоков с полей. Лес может служить своеобразным фильтром, определенным буфером. Эта сторона нуждается в изучении, в определении оптимальных параметров, так как возможности леса и насаждений не беспредельны, лес не может и не должен подвергаться токсической перегрузке, в результате которой ему может грозить серьезная опасность.