Данный материал содержит методические указания к выполнению практических работ №6 и №7 по курсу ландшафтоведения. Работа №6 посвящена расчету количества геомасс (аэромасс, фитомасс, педомасс и литомасс) в ландшафтных системах с использованием методик Н.Л. Беручашвили. Работа №7 направлена на анализ состояния ландшафтных комплексов по термическим условиям и режиму увлажнения с построением временного этоцикла.
Практическая работа №6
Тема: РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ГЕОМАСС ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАЗЛИЧНЫХ ПО ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТРУКТУРЕ ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ПО КОЛИЧЕСТВУ ГЕОМАСС
Цель: рассчитать количество геомасс различных по вертикальной структуре ландшафтных комплексов.
Задание:
- Проанализировать данные, содержащиеся в фациальном бланке, и выявить особенности вертикальной структуры.
- Какие геомассы составляют каждый геогоризонт?
- Рассчитать количество аэромасс, фитомасс, педомасс и литомасс в исследуемом ПТК (используя методику Н.Л. Беручашвили (1983)).
- Сравнить два-три ПТК со сходной вертикальной структурой по количеству геомасс. Каковы причины отличий?
Форма представления отчета:
- Расчет количества геомасс.
- Сравнительный анализ двух-трех ПТК по количеству основных геомасс (выявить факторы, определяющие отличия ПТК по количеству разных геомасс). Выводы (текст с пояснениями отличий).
Оборудование и материалы:
- Бланки описания ПТК (фации или урочищ).
- Калькуляторы.
- Таблицы Никольского.
Порядок выполнения:
1. Расчет количества аэромасс ПТК.
Для расчета количества аэромасс ПТК необходимо иметь данные о мощности надземного слоя и высоте ПТК над уровнем моря, можно рассчитать количество аэромасс (А) по формуле:
А = Phk,
где Р — плотность воздуха, которая определяется по табл. 1;
h — мощность надземной части ПТК;
к — переходной коэффициент, позволяющий определить количество аэромасс в тоннах на гектар. Если h измеряется в сантиметрах, то к = 0,1, а если в метрах, то к = 10.
Мощность (h) надземной части ПТК зависит от высоты верхней границы. За верхнюю границу ПТК условно принимается двухкратная высота растительного покрова в период его максимального развития. Например, для фации с лугово-степной растительностью, с максимальной высотой растений 1,0 м, верхней границей ПТК считается уровень 2,0 м.
Для ПТК, лишенных растительности (скалы, пустыни, ледники), верхняя граница условно принимается также за 2,0 м.
Пользуясь данными фациального бланка и табл. 1, рассчитать количество аэромасс ПТК.
| Абсолютная высота, м | Плотность, кг/м³ |
|---|---|
| 0 | 1,1250 |
| 1000 | 1,1117 |
| 2000 | 1,0066 |
| 3000 | 0,9093 |
| 4000 | 0,8194 |
| 5000 | 0,7364 |
2. Определить количество фитомассы ПТК
2.1. Определить количество фитомассы древесных растений расчетным методом.
В последнее время все чаще прибегают к определению фитомассы растений расчетным путем. Это связано с тем, что накопилось большое количество литературного материала по анализу связи отдельных фракционных частей фитомассы с таксационными характеристиками и весом наиболее легко определяемой фракции и стволов. На основе наших полевых материалов, а также данных, приводимых в научной литературе (Родин и Базилевич, 1965; Базилевич и др., 1986; Ресурсы биосферы, т. 1, 1975; Смирнов, 1971; Молчанов, 1974; Лазу, 1972; Дювиньо и Танг, 1968; Малиновский, 1975; Биологическая продуктивность Карпат, 1975; Kitasaba, 1959 и др.) были разработаны методы, позволяющие с помощью расчетов определить фитомассу и ее отдельные фракционные части. Эта методика для лесных сообществ слагается из следующих этапов:
- Таксация участка и определение объема стволов для каждой породы в отдельности, в пересчете на 1 га.
- Определение веса стволов производится путем умножения объема древесной породы на вес 1 м³ в тоннах (т.е. на плотность древесины). Плотность пород определяется по табл. 2.
| Название породы (Русское) | Название породы (Латинское) | Объемный вес (В сыром виде) | Объемный вес (В сухом виде) |
|---|---|---|---|
| Бук | Fagus | 0,968 | 0,600 |
| Граб | Carpinus | 0,988 | 0,630 |
| Каштан | Castanea | 0,915 | 0,570 |
| Ольха | Alnus | 0,900 | 0,450 |
| Самшит | Buxus | 1,232 | 1,020 |
| Лавровишня | Lauroserasus | 0,980 | 0,600 |
| Клен | Acer | 0,960 | 0,630 |
| Ясень | Fraxinus | 0,980 | 0,600 |
| Дуб | Quergus | 0,980 | 0,600 |
| Береза | Betula | 0,880 | 0,550 |
| Кизил | Cornus | 1,00 | 0,700 |
| Земляничное дерево | Arbutus | 0,950 | 0,600 |
| Ива | Salix | 0,880 | 0,500 |
| Сосна | Pinus | 0,860 | 0,400 |
| Можжевельник | Juniperus | 0,980 | 0,630 |
| Ель | Picea | 0,830 | 0,400 |
| Пихта | Abies | 0,830 | 0,400 |
| Вяз | Ulmus | 0,950 | 0,600 |
| Тополь | Populus | 0,850 | 0,450 |
| Липа | Tilia | 0,850 | 0,450 |
| Орешник | Corilus | 0,950 | 0,600 |
| Рябина | Corbus | 0,900 | 0,550 |
| Лиственница | Larix | 0,833 | 0,610 |
| Грабинник | Carpinus orientalis | 0,857 | 0,450 |
| Порода | Листья | Ветки | Корни |
|---|---|---|---|
| Бук, клен, ясень, вяз | 2,4 | 16 | 28 |
| Дуб | 2,5 | 24 | 32 |
| Граб, каштан | 2,6 | 26 | 29 |
| Другие лиственные (ольха, тополь) | 2,5 | 17 | 27 |
| Грабинник, держи-дерево | 8,0 | 70 | 30-50 |
| Высокогорные березы | 7 | 30-50 | 35 |
| Ель, пихта | 11,5 | 14 | 18 |
| Сосна | 4,2 | 9 | 13 |
| Скальные сосны, можжевельник | 22 | 50-100 | 40-50 |
| Самшит | 22 | 35 | 30 |
Расчет объема стволов.
По диаметру, высоте и коэффициенту формы можно рассчитать объем стволов. Расчет производится для каждого дерева в отдельности одним из двух способов: по формуле или при помощи таблиц Е.П. Никольского (1968).
- В первом способе применяется формула:
V = 0,534HD²g₂,
где V — объем ствола, м³;
Н — высота, м;
D — диаметр, м;
g₂ — коэффициент формы.
При расчетах не следует забывать, что диаметр следует перевести из сантиметров в метры. - Второй способ — определение объема по таблице Е.П. Никольского. Сначала по коэффициенту формы отыскивается нужная страница (коэффициент подписан на верхнем поле страницы), затем на пересечении данных по диаметру и высоте определяется объем.
Коэффициент формы g₂ представляет собой отношение диаметра на высоте половины дерева (D₀,₅) к диаметру на уровне груди (D₁,₃), т.е.:
g₂ = D₀,₅ / D₁,₃
Например, если высота дерева равна 39 м, диаметр на половине высоты дерева (т.е. на 15 м) равен 60 см, а диаметр на уровне груди (т.е. на 1,3 м) равен 100 см, то коэффициент формы g₂ будет равным:
g₂ = 60 / 100 = 0,6.
Точно измерять коэффициент формы удается лишь на срезанных деревьях. Однако, при наличии опыта, его можно определить и по растущему дереву. При этом следует, что лишь баобабы и бутылочные деревья имеют g₂ больше единицы. Телеграфные столбы и “мачтовые” деревья имеют g₂ = 0,9; очень “стройные” и прямые — 0,85; деревья средней “стройности” — 0,6-0,7; относительно корявые — 0,5 и, наконец, сильно искривлённые, ветвистые деревья — 0,4. В природе существуют отдельные породы, имеющие g₂ меньше 0,4, однако редко, и в таксационных таблицах данных подобных деревьев не приводится. Им условно приписывается коэффициент формы 0,4.
Используя данные таксационных таблиц, формулу расчета коэффициента формы рассчитайте значения коэффициента формы (g).
По полученным данным g и таблице Е.П. Никольского (табл. 4, прилагается к практикуму и выдается каждому студенту отдельно) найдите соответствующие объемы стволов древесной растительности ПТК.
Расчет веса стволов.
По формуле:
Mpt = Σ Vi * Si,
где Mpt — вес стволов древесной растительности ПТК;
Vi — объем стволов деревьев ПТК;
Si — плотность древесной породы (табл. 2).
Найти вес (массу) стволов древесной растительности ПТК.
Расчет веса отдельных фракционных частей древесной растительности ПТК.
В сложных древостоях, а также при упрощенных расчетах применяется табл. 3, позволяющая ориентировочно определить процент от веса стволов, а затем рассчитать вес каждой фракции.
- Определение суммарной фитомассы производится на основе суммирования отдельных фракций по разным породам.
2.2. Определить количество фитомассы кустарников расчетным методом
Расчетный метод имеет наименьшую точность (ошибка может достигнуть 25% и более). Применяется он при сокращенных экспедиционных исследованиях в высоких (более 3 м) кустарниках или же низколесьях, криволесьях.
На площадках размером 10 х 10 м производится таксация всех кустарников и для каждого отдельно стоящего ствола или стволика определяется его высота (Н) и диаметр (D). Расчет объема стволов производится по табл. 5.
| Диаметр D, см | Высота Н, м (1) | Высота Н, м (2) | Высота Н, м (3) | Высота Н, м (4) | Высота Н, м (5) | Высота Н, м (6) | Высота Н, м (7) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0,00002 | 0,00004 | 0,00006 | 0,00008 | 0,00010 | 0,00012 | 0,00014 |
| 2 | 0,00016 | 0,00018 | 0,00024 | 0,00032 | 0,00040 | 0,00048 | 0,00056 |
| 3 | 0,00018 | 0,00036 | 0,00054 | 0,00072 | 0,00090 | 0,00108 | 0,00126 |
| 4 | 0,00032 | 0,00072 | 0,00096 | 0,00128 | 0,00160 | 0,00192 | 0,00224 |
| 5 | 0,00050 | 0,00100 | 0,00150 | 0,00200 | 0,00250 | 0,00300 | 0,00350 |
| 6 | 0,00072 | 0,00144 | 0,00216 | 0,00288 | 0,00360 | 0,00432 | 0,00504 |
| 7 | 0,00088 | 0,00176 | 0,00264 | 0,00352 | 0,00440 | 0,00528 | 0,00616 |
Дальнейший расчет отдельных фракций производится также, как и для лесной растительности. При этом следует помнить то, что надземная фитомасса кустарников приблизительно равна по весу корням, а стволики кустарников редко составляют более половины веса надземных органов.
Таким образом, рассчитанная таксационным методом фитомасса стволиков кустарников составляет менее четверти всей фитомассы кустарников. Несмотря на меньшую точность метода, им приходится пользоваться довольно часто, так как другие методы весьма трудоемки.
2.3. Определить суммарную фитомассу древесно-кустарникового яруса ПТК
Суммарная фитомасса находится путем сложения значений веса древесных и кустарниковых растений, найденных в задании 2.1. и 2.2.
3. Расчет количества педомасс ПТК.
Для определения количества педомасс (S) необходимо объемный вес (ОВ) умножить на объем расчетного слоя почвы (V) содержания педомасс в этом слое (Р), т.е.:
S = ОВ * V * P
Если объемный вес измерять в г/см³, проценты — в целых числах, а вместо объема употреблять величину толщины слоя, в котором определяется педомасса в сантиметрах, то при умножении этих трех показателей получается вес педомасс в т/га. Например, если ОВ = 1,0 г/см³, процент содержания педомасс — 50, а толщина слоя 10 см, то количество педомасс будет равно 500 т/га.
При содержании в почве разных педомасс (например, в горизонте А — тяжелый суглинок, а горизонтах В и С — средний суглинок) расчет их количества ведется для каждой из них в отдельности.
Расчеты заканчиваются определением суммарного количества педомасс. Подсчет сумм производится или:
- В пределах вырытого шурфа, или
- В горизонтах А и В (без горизонта С), или же
- В пределах какого-либо условного слоя.
Объемный вес V можно определить при помощи таблиц 6 и 7.
