Порядок проведения лабораторных работ

ОСНОВЫ ЛЕСНОГО,

САДОВО-ПАРКОВОГО

И ПРИУСАДЕБНОГО ХОЗЯЙСТВА

 

 

Рекомендовано учебно-методическим объединением по образованию в области лесного дела в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений

по специальности 120303 «Городской кадастр»

 

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

УДК 630*23

ББК 4

К56

 

 

Лабораторные занятия разработаны по основным разделам дисциплины: морфология и биология древесных пород, экология, формирование и возобновление леса, лесохозяйственные, лесокультурные, лесозащитные и противопожарные мероприятия, таксация леса. Приведены основы проектирования, строительства и эксплуатации садово-парковых объектов. Рассматриваются стоимостные и кадастровые показатели зеленых насаждений, расчет работ по приусадебному хозяйству. Описаны цель, порядок и требования к выполнению лабораторных работ.

Лабораторный практикум предназначен для студентов специальности 120303 «Городской кадастр».

 

 

Научный редактор проф. В.И.Павлов

 

Рецензенты: кафедра лесоводства Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии; канд. с.-х. наук М.В.Субота (СПбГУСПП «Нарвское»).

 

 

Ковязин В.Ф.

К56. Основы лесного, садово-паркового и приусадебного хозяйства: Лабораторный практикум / В.Ф.Ковязин, М.Е.Скачкова, В.И.Павлов; Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2005. 129 с.

ISBN 5-94211-160-X

 

УДК 630*23

ББК 4

 

ISBN 5-94211-160-X

Ó Санкт-Петербургский горный институт им. Г.В.Плеханова, 2005 г.

Введение

 

За последние годы резко возросла значимость методов и средств управления эколого-хозяйственной деятельностью человека. Значительную важность здесь имеет лесопарковое хозяйство, в том числе – садово-парковое и приусадебное.

Учитывая количество взаимосвязанных факторов, управлять экологической обстановкой методами лесохозяйствования исключительно сложно. Научиться этому можно только путем исследований с решением задач, требующих навыков программирования, применения микрокалькуляторов и персональных компьютерных технологий.

В результате усвоения предлагаемого учебного материала студент научится самостоятельно решать вопросы, связанные с климатическими и экологическими факторами в лесопарковом хозяйстве, с выбором вида рубки и возобновления леса, а также способами охраны леса от пожаров, получит общее представление о таксации насаждений, проектировании, строительстве и уходе за садово-парковыми объектами.

В работе используется ряд принятых в лесохозяйственной практике сокращений:

 

Б	– береза повислая, березняк,	Олч	– ольха черная,
Д	– дуб черешчатый,	Ос	– осина,
Е	– ель европейская, ельник,	Пх	– пихта сибирская,
К	– кедр сибирский,	Р	– рябина обыкновенная,
Кл	– клен остролистный,	С	– сосна обыкновенная, сосняк,
Лп	– липа мелколистная,	Топ	– тополь бальзамический,
Лц	– лиственница сибирская,	Яс	– ясень обыкновенный.
Олс	– ольха серая,

 

Типы леса обозначаются по древесной породе и индикатору напочвенного покрова, например: ельник-долгомошник (Е. долгомошник).

 

И ЛЕСНОГО ФОНДА

 

Цель работы – научиться пользоваться лесоустроительными документами и паспортами садово-парковых объектов, отыскивать в таксационном описании лесных насаждений нужные для производства кадастровые показатели деревьев и древостоев, проводить анализ показателей.

 

 

ОСНОВНЫЕ ДРЕВЕСНЫЕ ПОРОДЫ ЛЕСОВ И ПАРКОВ

СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ

 

Древесные породы лесов и парков разделяют по видам и расположению в лесном биогеоценозе (рис.1). В табл.1 представлены отличительные признаки основных групп древесных пород.

Главные хвойные породы. Сосна обыкновенная – дерево первой величины высотой 35-40 м и диаметром ствола на высоте груди^* до 1,5 м. Нетребовательна к почве и теплу, но светолюбива. Произрастает как на плодородных, так и на сухих почвах.

Ель европейская – дерево первой величины высотой до 50 м и диаметром ствола до 1 м. Теневынослива, морозостойка, требовательна к почве.

Пихта сибирская – дерево высотой до 30 м и диаметром ствола до 1,5 м. Очень теневынослива, морозостойка, но часто страдает от поздневесенних заморозков. Лучше всего растет на хорошо дренированных дерново-подзолистых суглинках при близком залегании известняков.

Лиственница сибирская – дерево первой величины высотой 40-45 м и диаметром ствола 1,5-1,8 м. Требовательна к свету и температурному режиму. Древесина применяется в судостроении, строительстве, целлюлозно-бумажной промышленности и др.

 

Таблица 1

Таблица 2

Распределение лесного фонда по породам в квартале №____

Номер выдела

Состав древостоя, ед.

Запас, м^3/га

Площадь, га

общий

по породам

общая

по породам

7Е 3Б

1,5

Е-1,05 Б-0,45

…

Вычертите круговые диаграммы по процентному соотношению преобладающих пород и площадей, занимаемых различными древесными породами. Сделайте выводы по лесному фонду квартала.

 

 

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ПО КЛАССАМ

БОНИТЕТА И ВОЗРАСТА

 

Продуктивность лесных земель можно определить косвенным путем через средние показатели насаждения, которые можно взять из данных обмера деревьев лесоустроителями (таксационное описание).

Используя таксационное описание, выданное преподавателем, определите на примере заданного квартала средний класс бонитета древесной породы и класс возраста насаждения (табл.3). Класс бонитета характеризует продуктивность насаждения.

Представьте в виде столбчатых диаграмм процентное соотношение площадей земель, занятых насаждениями каждого класса бонитета и возраста. Сделайте выводы по выполненной работе. Определите, есть ли зависимость между средней высотой насаждения и классами бонитета и возраста?

 

Таблица 3

Распределение лесного фонда по классам бонитета и возраста в квартале №__

Номер выдела	Площадь, га	Состав насаждения	Класс	Средняя высота, м
бонитета	возраста
	0,7	6С4Б	II	IV
¼	¼	¼	¼	¼	¼

 

По книге учета лесного фонда обобщить названные преподавателем кадастровые показатели, построить графики и диаграммы с использованием ПК, дать подробный анализ полу­ченных результатов.

 

 

Тема 2. ЛЕСНАЯ ЭКОЛОГИЯ

 

Цель работы – познакомиться с основными экологическими факторами, влияющими на рост и развитие растений, отыскать формулы уравнений теплового и водного балансов в лесу, установить расходные статьи баланса.

 

 

ЗНАЧЕНИЕ КЛИМАТА В ЛЕСНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

 

Климат определяет распространение леса по земному шару, состав и продуктивность древостоя. С учетом климата формируются различные лесорастительные зоны. Продуктивность насаждений в каждой зоне часто определяют по математическим уравнениям. Наиболее часто в лесном хозяйстве применяют формулы А.М.Рябчикова, Х.Патерсона, К.Б.Лосницкого, М.Н.Будыко и Г.Т.Селянинова.

Исходные данные для приведенного ниже задания представлены в табл.4.

Используя данные табл.5, определите потенциальную продуктивность лесных фитоценозов по формуле А.М.Рябчикова

П = (ОсД)/(36Б), (1)

где П – потенциальная продуктивность лесных фитоценозов, м³/(га×год); Ос – количество осадков, мм/год; Д – количество декад в вегетационном периоде; Б – радиационный баланс кДж/(см²/год).

Используя данные табл.5, вычислите значение климатического индекса Х.Патерсона по формуле

, (2)

где К₁ – климатический индекс Х.Патерсона; Т _т – средняя температура самого теплого месяца, °С; ПВ – продолжительность вегетационного периода, мес.; Е – радиационный коэффициент на суммарное испарение, %; Т – разность между средней температурой самого теплого и самого холодного месяцев, °С.

 

Таблица 4

Варианты задания

Номер варианта	Область РФ, государство	Сумма активных температур, °С	Ос, мм	Д	Б, кДж/(см^2×год)	Т т, °С	Т х, °С	ПВ, мес.	Е, %
	Мурманская			3,3		12,8	-10,2	1,1
	Архангельская			9,3		15,6	-12,5	3,1
	Ленинградская			11,4		16,6	-8,8	3,8
	Вологодская			10,2		16,0	-14,1	3,4
	Новгородская			12,0		17,3	-8,6	4,0
	Литва			12,6		17,7	-5,9	4,2
	Брянская			13,2		19,3	-8,6	4,4
	Беларусь			13,5		18,2	-7,5	4,5
	Молдова			14,4		21,0	-4,0	4,8
	Украина, Закарпатье			14,7		24,7	-1,1	4,9

 

 

Вычислите потенциальную продуктивность лесных фитоценозов, используя показатели К.Б.Лосицкого и В.С.Чуенкова, приведите результаты расчетов (табл.5). Для этого значение радиационного баланса Б и сотая часть суммы активных температур (табл.4) умножаются на соответствующий коэффициент.

 

Таблица 5

Таблица 6

Таблица 7

Таблица 8

Таблица 9

Радиационный баланс в древостоях и суходольных лугах Нечерноземья, кДж/(см²×мес)

Номер варианта	Приход	Расход
Лес	Луг
Лес	Луг	Лес	Луг	Лес	Луг
	38,34	28,87	29,08	17,35	7,75	9,22	1,51	2,30
	37,75	28,49	28,83	17,18	7,54	9,13	1,38	2,18
	41,90	31,01	31,59	21,79	9,55	8,80	0,76	0,42
	46,97	38,17	29,37	24,55	16,34	11,94	1,26	1,68
	44,87	31,47	25,18	21,29	16,76	8,17	2,93	2,01
	37,79	28,28	28,87	17,22	7,54	8,88	1,38	2,18
	41,94	31,05	31,63	21,83	9,55	8,80	0,76	0,42
	46,97	38,13	29,37	24,51	16,34	11,94	1,26	1,68
	44,79	31,38	25,10	21,20	16,76	8,17	2,93	2,01
	37,71	28,45	28,79	17,14	7,54	9,13	1,38	2,18

 

Таблица 10

Таблица 11

Таблица 12

Баланс влаги в лесу

Возраст, лет	D М, т/га	Осподпол, мм	Оскр, мм	Ф, т/га	Вф, мм	И, мм	Сп, мм	Сг, мм	Т, мм	мм
Вариант 1. Сосняк-кисличник, 10С, I класс бонитета, Особщ = 580 мм/год
	4,4
	6,0
	6,5
	6,9
	6,8
	6,6
	6,2
	5,7
	5,5
	3,8
	2,3
Продолжение табл. 12
Возраст, лет	D М, т/га	Осподпол, мм	Оскр, мм	Ф, т/га	Вф, мм	И, мм	Сп, мм	Сг, мм	Т, мм	мм
Вариант 2. Березняк-кисличник, 9Б1Ос, I класс бонитета, Особщ = 560 мм/год
	4,0
	5,2
	7,2
	7,4
	7,2
	6,9
	4,6
	6,6
	3,0
Вариант 3. Ельник-кисличник, 9Е1С, I класс бонитета, Особщ = 650 мм/год
	5,1
	6,1
	6,6
	7,0
	6,8
	6,6
	6,3
	5,6
	3,0
	2,2
Вариант 4. Осинник-кисличник, 9Ос 1Б, I класс бонитета, Особщ = 570 мм/год
	6,2
	6,8
	7,2
	6,6
	6,1
	5,1
	3,8
	2,6
	1,5
Продолжение табл. 12
Возраст, лет	D М, т/га	Осподпол, мм	Оскр, мм	Ф, т/га	Вф, мм	И, мм	Сп, мм	Сг, мм	Т, мм	мм
Вариант 5. Дубняк кленово-снытьевый, 9Д1К, I класс бонитета, Особщ = 530 мм/год
	8,9
	9,5
	10,1
	10,2
	10,3
	10,2
	10,0
	9,6
	9,2
	8,4
	7,5
	6,8
Вариант 6. Сосняк-брусничник, 9С1Б, III класс бонитета, Особщ = 510 мм/год
	3,0
	4,1
	4,8
	5,0
	5,0
	4,9
	4,4
	3,7
	3,1
	2,2
	1,7
Продолжение табл. 12
Возраст, лет	D М, т/га	Осподпол, мм	Оскр, мм	Ф, т/га	Вф, мм	И, мм	Сп, мм	Сг, мм	Т, мм	мм
Вариант 7. Ельник-черничник, 9Е1Б, III класс бонитета, Особщ = 520 мм/год
	2,5
	3,4
	4,0
	4,2
	4,4
	4,3
	4,0
	3,4
	2,8
	1,5
	1,3
Вариант 8. Березняк-брусничник, 10Б, II класс бонитета, Особщ = 560 мм/год
	3,5
	4,8
	6,3
	6,5
	6,2
	5,1
	4,8
	3,6
	2,6
Вариант 9. Ельник чернично-кисличный, 9Е1С, II класс бонитета, Особщ = 540 мм/год
	3,2
	4,1
	4,7
	5,4
	5,5
	5,4
	5,3
	5,1
	4,9
	3,9
	2,3
Окончание табл. 12
Возраст, лет	D М, т/га	Осподпол, мм	Оскр, мм	Ф, т/га	Вф, мм	И, мм	Сп, мм	Сг, мм	Т, мм	мм
Вариант 10. Букняк разнотравно-ежевиковый, Кавказ, Н = 1100 м над уровнем моря, 10Бк+П, I класс бонитета, Особщ = 2300 мм/год
	3,9
	6,6
	9,2
	11,1
	11,5
	12,0
	10,0
	9,0
	8,0
	6,1
	5,1
	4,7
	3,5

 

Определите, какие статьи расходной части водного баланса резко различаются между лесными и безлесными площадями и почему? Где более развит поверхностный сток?

Установите динамику расходных статей баланса с возрастом насаждений, постройте графики и установите причину различий кривых.

 

 

ЛЕС И АТМОСФЕРА

 

Задание 1. Рассчитайте скорость ветра в процентах на разном расстоянии от опушки (табл.13).

Ветер дует с запада перпендикулярно стене леса. Скорость ветра на открытом месте 6,8 м/с. По полученным данным постройте график. По горизонтальной оси отложите расстояние от стены леса вправо и влево (1 см = 100 м), а по вертикали – скорость ветра в процентах (1 см = 10 %). Определите скорость ветра с наветренной и подветренной сторон (в процентах от его скорости на открытом месте) на расстояниях, равных 5, 10, 20 и 30 высотам древостоя (средняя высота древостоя 22 м). Сделайте выводы.

 

Таблица 13

Тема 3. ЛЕСНАЯ ТИПОЛОГИЯ

 

Цель работы – научиться использовать на практике типологическую классификацию лесов, ознакомиться по гербарию с эдификаторами насаждений и индикаторами напочвенного покрова.

 

 

ТИПЫ ЛЕСА И ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЙ

 

Процессы, происходящие в лесу, включая его возобновление и формирование, необходимо рассматривать применительно к классам лесных объектов, своего рода эталонам, имеющим общие свойства, – типам леса и типам лесорастительных условий. С учетом этих эталонов проводится инвентаризация лесов, организуется хозяйственная деятельность, проводятся планирование и проектирование лесохозяйственных мероприятий. Наибольшую известность и широкое применение получили классификации типов насаждений Г.Ф.Морозова, типов леса В.Н.Сукачева, типов лесорастительных условий П.С.Погребняка, типов вырубок И.С.Мелехова.

В пределах любого лесорастительного района или даже отдельных массивов лес неоднороден, отличается большим разнообразием. Вследствие этого возникают определенные трудности в ведении хозяйства.

Основоположник учения о типах леса Г.Ф.Морозов выделял типы насаждений лишь по почвенно-грунтовым условиям, которые тесно связаны с зональными различиями (климатом), в пределах зон – с составом почвогрунтов и с положением участков в рельефе местности.

В.Н.Сукачев рассматривает тип леса как тип лесного биогеоценоза. Он разработал эдафофитоценотическую схему типов леса для основных лесообразующих пород южной тайги (рис.2). Под типом леса В.Н.Сукачев понимал объединение участков леса (т.е. отдельных лесных биогеоценозов), однородных по составу древесных пород, по другим ярусам растительности и фауне, по микробному населению, по климатическим, почвенно-грунтовым и гидрологическим условиям, по взаимоотношению между растениями и средой, по внутрибиогеоценотическому и межбиогеоценотическому обмену веществом и энергией, по восстановительным процессам и по направлению смен в них. Эта однородность свойств компонентов биогеоценозов и свойств биогеоценозов в целом, объединяемых в один тип, требует при одинаковых экономических условиях применения и однородных лесохозяйственных мероприятий.

Типы леса располагаются по определенным эдафо-фитоценотическим рядам, отражающим изменение эдафических условий. В центре системы координат помещены ельники и сосняки кисличные, занимающие достаточно богатые, хорошо дренированные почвы. Вверх по оси (ряд А) располагаются типы леса с условиями местопроизрастания, изменяющимися в направлении снижения трофности и влажности почвы, влево (ряд В) – в направлении увеличения застойного увлажнения; вправо по оси С представлены типы леса на наиболее плодородных дренированных почвах, часто с близким выходом известняков. Таким образом, каждый ряд отражает изменение влажности, режима и богатства почвы.

Не занятые, но предназначенные для леса участки можно разделить на типы лесорастительных условий.

Эдафическая сетка почвенных местообитаний П.С.Погребняка построена с учетом влажности почвы и ее плодородия. Сетка состоит из шести градаций влажности – гигротопов и четырех градаций плодородия – трофотопов (табл.14).

Сочетание одного гигротопа с одним трофотопом дает эдатоп. Для каждого эдатопа учеными найдены индикаторные виды растений. Таким образом, степень влажности и богатства почвы в лесу устанавливается, в основном, по растениям-индикаторам.

 

Таблица 14

РОЛь ЛЕСА

 

Цель работы – изучить основные функции, роль леса и зеленых насаждений.

 

 

РЕКРЕАЦИОННАЯ РОЛЬ ЛЕСА

 

Определите допустимую рекреационную нагрузку на лес, используя следующие формулы.

Суммарная годовая рекреационная нагрузка

(11)

где P_r – среднегодовая единовременная рекреационная нагрузка, чел./га; Т – продолжительность учетного периода при определении рекреационной нагрузки (8760 ч).

Допустимая среднесезонная единовременная рекреационная нагрузка

Р _сд = 8760 Р _гд/ Т _с, (12)

где Р _гд – среднегодовая допустимая единовременная нагрузка, чел./га; Т _с – продолжительность сезона отдыха, ч.

Среднегодовая нагрузка

, (13)

где Р_n – средние за учетный период единовременные нагрузки в разные сезоны года в рабочие дни с комфортной погодой, чел./га; f_n – среднее многолетнее количество нерабочих и рабочих дней с комфортной погодой в различные сезоны года, дни.

Суммарная годовая допустимая рекреационная нагрузка

I _гд = Т _мП_д×365, (14)

где Т _м – время, затраченное на моделирование рекреационной нагрузки, вызвавшей появление пороговых значений коэффициента поверхностного стока, ч/м²; П_д – площадь насаждения, выделяемого для рекреационного пользования, м².

Задание 1. Сосняки – брусничники, черничники и сложные. Коэффициенты соотношения среднегодовой единовременной рекреационной нагрузки для этих типов леса равны соответственно 2,2, 1,0 и 1,2. Продолжительность учетного периода 1 год. Определите суммарную годовую рекреационную нагрузку. Среднегодовая единовременная рекреационная нагрузка равна 0,1 чел./га.

Задание 2. Среднее многолетнее количество рабочих дней с комфортной погодой 52, 53, 129 и 131, среднее за учетный период единовременное количество отдыхающих в эти дни соответственно 4,68, 1,17, 1,04, 0,26 чел./га. Продолжительность сезона отдыха 900 ч. Определите допустимую среднесезонную единовременную рекреационную нагрузку.

Задание 3. Горные леса Кавказа: свежая бучина, свежая дубово-грабовая суббучина и влажная буково-пихтовая рамень. Моделирование нагрузки осуществлялось на площадках размером 1´1 м. Время, затраченное на моделирование, в лесах упомянутых типов соответственно равно 8; 16 и 80 с. Площадь, выделяемая для рекреационного пользования, определяется потребностью отдыхающих, но вычисляется делением 10000 на продолжительность цикла получения жизнеспособного подроста (соответственно 12, 13 и 8 лет). Определите суммарную годовую допустимую единовременную рекреационную нагрузку при проведении экскурсий и единовременное количество отдыхающих на 1 га в среднем за учетный период (8760 ч).

 

 

СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ РОЛЬ ЛЕСА

 

Дайте оценку водорегулирующей роли леса, используя следующую формулу А.И.Миховича:

DСГ = DО + DСП – DИ, (15)

где DСГ – изменение среднемноголетнего годового подземного стока под влиянием леса, мм; DО – изменение среднемноголетней суммы осадков, мм; DСП – изменение годового поверхностного стока, мм; DИ – изменение годового суммарного испарения влаги лесом по сравнению с полем, мм.

Задание 1. В бассейне реки преобладают суглинистые почвы, на которых могут произрастать дубовые древостои, и супесчаные почвы, которые заняты сосняками. Годовая сумма осадков в бассейне реки 682 мм, поверхностный сток 66 мм, подземный сток 13 мм, суммарное испарение 603 мм. Под влиянием леса количество осадков увеличилось на 10 %, поверхностный сток снизился на 50 %. Среднегодовое суммарное испарение дубовыми лесами на свежих почвах 683 мм, на влажных и сырых 727 мм (эти почвы занимают соответственно 50 и 10 % площади бассейна). На 40 % площади на свежих и влажных почвах произрастают сосняки, суммарное испарение этими лесами 648 мм.

Ответьте на следующие вопросы: 1) увлажняющую или иссушающую роль будет играть лес; 2) как изменится суммарный годовой речной сток; 3) как изменится подземная составляющая речного стока (при условии полного облесения водосбора)?

Задание 2. В бассейне реки преобладают песчаные и супесчаные почвы. Годовая сумма осадков 641 мм, поверхностный сток 61 мм, подземный сток 19 мм, суммарное испарение 561 мм. Под влиянием сосновых лесов сумма осадков увеличилась на 10 %, поверхностный сток уменьшился на 50 %. На 80 % территории сосновых лесов преобладают свежие почвы, на 15 % – влажные и на 5 % – сырые, суммарное испарение равно соответственно 532; 646 и 718 мм.

Ответьте на следующие вопросы: 1) как изменится суммарный годовой речной сток; 2) как изменится подземная составляющая речного стока; 3) велика ли увлажняющая роль сосняков?

Задание 3. В бассейне реки преобладают суглинистые почвы, на которых возможна закладка дубовых насаждений. Годовая сумма осадков 592 мм, поверхностный сток 41 мм, подземный сток 8 мм, суммарн