WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 14 | 15 || 17 | 18 |   ...   | 45 |

Таким образом, температурный режим почв под пологом девственных буковых древостоев имеет свои особенности, которые определяются своеобразием теплофизических свойств бурых лесных почв и состоят в следующем. При среднегодовой температуре 9,6° амплитуда колебания её в лесу на поверхности почвы в течение года достигает 21,6° и 10,9° - на глубине 1,0 м. Более всего температурным колебаниям подвержен верхний 10см горизонт. Суточные колебания температуры почвы затухают на глубине около 30 см, а годовые - около 3 м. Температура поверхности почвы при отсутствии снежного покрова достаточно хорошо коррелирует с температурой воздуха. Зимой, благодаря защитному влиянию подстилки и снежного покрова почва в лесу в рассматриваемых условиях никогда не промерзает. Все это создает благоприятные условия для роста такой теплолюбивой и влаголюбивой породы, как бук восточный.

- Теплофизические свойства почв и теплообмен в почве.

Теплообмен в почве представляет собой процесс взаимного обмена тепла между поверхностью почвы и нижележащими слоями, происходящий благодаря наличию разности температур. Как указывает B. Н. Димо (I963), представление о теплообмене в почве можно получить при сопоставлении и взаимной увязке наблюдений за температурным режимом с показателями основных тепловых характеристик по генетическому профилю.

Исследования теплофизических характеристик почвы (Иконникова, I960; Чичуа, I963, 1955; Каганов, Чудновский, 1948 и др.) показывают, что важнейшими факторами, влияющими на теплофизические характеристики, являются влажность почвы и её плотность. При изменении этих факторов во времени и пространстве изменяются и теплофизические характеристики. Следовательно, для достаточно надежной оценки основных теплофизических характеристик почвы требуются данные о влажности и плотности почвы и их распределении по площади и во времени. Зависимость этих характеристик от влажности нелинейная, а с увеличением плотности они увеличиваются линейно в прямой пропорции.

Таким образом, в отношении теплофизических свойств бурые лесные почвы под буковыми лесами имеют свои особенности. Они обладают сравнительно большой объемной теплоемкостью, мало различающейся по глубине профиля, но возрастающей с увеличением влажности: при увеличении влажности в 2 раза теплоемкость становится больше почти на 1/3 первоначальной величины. Теплопроводность этих почв очень мала в поверхностном горизонте и очень резко увеличивается с глубиной. Верхний 20сантиметровый слой, имеющий большую пористость и содержащий много органических веществ, играет роль теплоизолятора. Такую же роль выполняет и мощный слой лесной подстилки, состоящий из листьев, веток и плюски бука.

Результаты расчетов теплового потока в почву приводятся в табл. 11. Полученные величины теплопотока имеют как положительный знак (нагревание почвы весной и летом), так и отрицательный (охлаждение осенью и зимой). Поскольку наблюдения за температурой почвы не охватывают всю глубину, до которой распространяются годовые температурные колебания, а сосредоточены лишь в метровом слое, сумма положительного теплопотока за год не равна отрицательному теплопотоку. Наиболее интенсивное нагревание метрового слоя почвы отмечается ранней весной (апрель), и положительный теплопоток в почву в это время достигает максимальных значений. Это обусловлено наибольшей проницаемостью полога в апреле (по сравнению с остальной частью вегетационного периода) при значительной суммарной солнечной радиации и максимальной теплопроводности. В дальнейшем теплопоток в почву уменьшается, и с сентября начинается охлаждение почвы.

Следует отметить, что конкретные погодные условия каждого вегетационного периода обусловливают свои особенности поступления тепла в почву. Наибольшее влияние при этом оказывают осадки. Так, сумма теплопотока за вегетацию 1966 г. составила кал/см2 при осадках за этот период 1232 мм; в 1967 г. - 544 кал/ см2 при осадках 995 мм;

в I968 г. - 351 кал/см2 при осадках 1111 мм. По-видимому вместе с внутрипочвенным стоком из метрового слоя уходит довольно значительное количество тепла.

Таблица 11. Тепловой поток в почву под пологом леса на стационаре "Аибга", кал/см2 за месяц Годы I II III IV V VI 1966 - - -17 218 66 1967 -248 -160 74 134 165 1968 - - 160 146 1969 -81 16 16 175 59 Продолж. табл. Сумма за вегетац.

VII VIII IX X XI XII период (IV-X) 97 -4 -81 -43 -79 -248 73 77 -85 -6 - - 27 100 -132 -82 -5 -203 67 73 -167 -164 -6 -94 Если сравнить коротковолновый баланс солнечной радиации под подогом леса с количеством тепла, уходящим в почву, то оказывается, что теплопоток в почву очень невелик: в отдельные месяцы он колебался в 1966 r - от 9,0 до 13,4 %, в 1967 г. - от 9,9 до 28,0 %, в 1968 г. - от 3,4 до 19,5 %, в 1969 г. - от 9,1 до 12,8 %. Сумма положительного теплопотока за вегетацию в эти 4 года составила 10,4 … 11,9 % суммы коротковолнового баланса в лесу за месяцы с положительным теплопотоком. Наибольшее охлаждение наблюдалось в декабре-январе при наличии устойчивого снежного покрова. Расходование тепла из почвы в таких случаях довольно устойчиво и достигает 203…248 кал/см2 за месяц.

- Тепловой баланс.

Тепловой баланс поверхности почвы в девственном буковом насаждении характеризуется очень малыми значениями как приходной, так и расходной частями. Приход, т.е.

радиационный баланс, в начале и конце вегетационного периода, когда проницаемость полога достаточно велика, распределяется по статьям расход следующим образом: нa испарение уходит 54…85 %, на нагревание почвы – 10…13 %, на турбулентный теплообмен с приземным слоем воздуха - 5…49%. При облиственном пологе радиационный баланс в основном расходуется на испарение с почвы и подстилки и даже дополнительно поглощается из теплового баланса крон 0,2…1,0 ккал/см2 за счет турбулентного теплообмена в подкроновом пространстве. На транспирацию приходится ежемесячно 29,1… 47,1 % радиационного баланса крон, на теплообмен с воздухом и в биомассе- 15,0-78,2 %.



Таким образом, соотношение расходных составляющих баланса весьма значительно варьирует, причём более устойчив расход тепла на транспирацию. За отдельные вегетационные периоды: транспирация составила 32,5 … 40,5 %, теплообмен - 48,2…56,%, испарение перехвата осадков - 10,5 … 12,5 %.

B среднем зa вегетационный период из радиационного баланса полога, равного около 59 ккал/см2, на транспирацию уходит 36 %, на испарение перехвата – 11 %, на турбулентный теплообмен и нагревание биомассы - 52 %. Кроме того, из теплового баланса крон нa испарение с почвы расходуется около 0,5 %.

Тепловой баланс поверхности почвы в лесу в среднем в 11 раз меньше баланса полога древостоя, и уходит он почти целиком на испарение с почвы. Благодаря такому соотношению приходных частей баланса, испарение пологом также значительно (в 4,5 раза) превышает испарение с почвы.

Отмеченные особенности радиационного и теплового балансов букового древостоя и являются причиной своеобразного режима элементов микроклимата воздуха и почвы под пологом букняков и обусловливают их водный режим.

Световые условия под пологом буковых насаждений Световые условия под пологом леса являются одним из главнейших факторов среды, определяющих условия развития нижних ярусов растительности и ход возобновительных процессов. Влияние света на рост и развитие нижних ярусов растительности и подроста зависит от его интенсивности, качества, длительности и периодичности освещения. Интенсивность света под лесным пологом изменяется в течение дня, времени года, в значительной степени она определяется строением и структурой древостоев.

Таблица 12 - Освещенность под пологом, леса (% к открытому месту) Cредняя освещенность, 11…13 час при облачности 8…№ пробСомкнубаллов ной тость полоперед распусканием листьев при полном облиствении га леса площади (апрель) (июнь) 1/63 0,87 47,3 7,2/63 0,81 32,2 11,3/63 0,82 24,2 10,4/63 0,88 39,2 11,5/64 0,52 54,0 40,Проникновение света под полог леса определяется целым рядом условий, прежде всего — составом и структурой полога, сомкнутостью насаждений, экспозицией и крутизной склона. При разных состояниях полога влияние каждого из перечисленных факторов сказывается в разной степени. Так, до распускания листьев максимальная светопроницаемость на пробной площади 1/63 обусловлена своеобразием структуры древостоя:

число стволов здесь третьей возрастной группы в 2,6…3,2 раза меньше, чем на остальных пробных площадях, а доля указанной возрастной группы в общей сумме площадей сечений древостоя составляет 5,5% против 10,8…13,7% на пробных площадях 2/63…4,63.

Наименьшая проницаемость полога на пробной площади 3/63 связана с увеличением в составе третьей возрастной группы ильма, клена и граба.

В облиственном состоянии различия в светопроницаемости лесного полога в большой мере определяются крутизной склона. При средней сомкнутости полога в девственном насаждении (0,84), средней крутизне склона (23°) и юго-западной экспозиции средняя величина проницаемости полога в необлиственном насаждении составила 36,8%, в облиственном—10,3%. Расчеты показывают, что освещенность под кронами даже в часы с максимальной проницаемостью полога не превышает 30% необходимой для насыщения фотосинтеза интенсивности света.

Пользуясь способом, предложенным В. П. Рвачевым, В. И. Бердниковым и И. И.

Ващенко (1962), полученные ряды распределения освещенностей на профилях были пересчитаны в энергию фотосинтетически активной радиации (ФАР). Суточные величины ФАР для летнего солнечного дня оказались следующими: для профиля № 1 —2,3 кал/см2, на профиле № 2—20,5 кал/см2, на профиле № 3—37,3 кал/см2, что соответственно составляет около 0,4; 3,7 и 6,8% суммарной солнечной радиации на открытом месте за световой день в этот период.

Таким образом, по результатам исследований можно сделать выводы:

- Под пологом разновозрастных девственных буковых насаждений формируются чрезвычайно разнообразные световые условия, определяемые прежде всего процессами роста и развития лесов.

- Образующиеся в результате естественного отпада перестойного бука «окна» намного улучшают световые условия под пологом насаждений и в значительной мере определяют сохранность, рост и развитие подроста.

- Наилучшие световые условия для подроста бука создаются в случае, когда под полог древостоя в течение дня проникает 20—40 кал/см2 физиологически активной радиации. При суточных величинах ФАР порядка 2—3 кал/см2 буковый подрост находится в угнетенном состоянии.

- Световые условия под пологом дубрав Режим освещенности под пологом дубрав на стационаре "Горский" (кв.30 Джубгского лесничества Джубгского лесхоза, интервал высот 50…290 м над ур. моря, экспозиция западная, средняя крутизна склона около 22°) изучался в середине вегетационного периода. Измерения производились на 4-х профилях длиной 25 м каждый, заложенных в различных типах леса, люксметрами Ю-I6 и ОЛ-3 в течение светового дня (через 2 часа) при высокослоистых облаках (As), на высотах 0,2 и 1,3 м от поверхности почвы.

В результате обработки измерений освещенности на профилях над подростом, подлеском и под ним получены кривые суточного хода осредненных по профилю освещенностей, кривые обеспеченности освещенности, а также световые карты распределения освещенностей в течение дня.





Режим освещенности на профиле в дубраве азалиевой у поверхности почвы под ярусом азалии характеризуется малыми величинами освещенности (до 1 тыс. лк) в утренние часы. К середине дня, с увеличением высоты солнечного стояния, освещенность постепенно увеличивается до 23,3 тыс. люкс над пологом азалии и до 14,8 тыс. люкс у поверхности почвы. Обращает внимание сравнительно малое количество солнечных бликов на профилях. Освещенность в бликах достигает 60 тыc. люкс. Коэффициенты вариации освещенности на профилях в связи с этим высоки – 158 %, под ярусом азалии и 135 % - над пологом подлеска. Ярус подлеска снижает освещенность на 35 %.

Исходя из приведенных данных, можно сделать вывод, что световые режимы в различных типах леса складываются по-разному и оказывают существенное влияние на процессы роста и развития нижних ярусов растительности. Самые неблагоприятные световые условия складываются в типе леса дубрава грабовая. Для азалиевой и грабинниковой дубрав проницаемость полога сопоставима с проницаемостью полога дубравы злаковой. Полученные материалы по динамике освещенностей позволяют отметить, что по сравнению с другими районами Северного Кавказа в рассматриваемых условиях под пологом дубрав складываются более благоприятные световые условия.

2.7. Массообмен в лесных экосистемах Причерноморья - Влияние леса на осадки Изучение осадков в буковых лесах Северо-Западного Кавказа входило составной частью в общую программу исследований водного баланса на ЛГС “Аибга”. Годовое количество осадков по измерениям на открытом месте по данным ЛГС “Аибга” (за период с 1965 по 2005 гг.) колеблется от 1780 до 3553 мм (с учетом поправок на высоту) при средней величине 2553 мм; при этом осадки холодного и теплого сезонов в среднем равны. Число дней с дождями достигает 43…50% продолжительности года. Для летнего времени характерны кратковременные интенсивные ливни, которые составляют большую часть сезонного количества осадков. Норма среднегодовой температуры при этом составляет 9,30, а средней температуры за вегетацию - 14,60.

Для водного баланса наиболее важно уменьшение слоев ливней за счет перехвата и последующего испарения влаги с крон деревьев.

Лесной полог трансформирует осадки во времени и по площади в лесу благодаря явлению перехвата, который состоит в образовании пленки воды, смачивающей листья и скелетную часть. Водяная пленка во время дождя и после него испаряется. Наибольшее количество воды, удерживаемое растительностью благодаря силам поверхностного натяжения, можно назвать емкостью перехвата. Последнее определяется общей площадью смачивания (поверхность листьев, ветвей и стволов) и зависит от силы ветра, срывающего капли воды до образования максимально возможной их величины.

Литературные данные по перехвату осадков буковыми насаждениями весьма различны (так, у Х.Л.Пенмана приводятся величины перехвата от 4,3 до 10,8 %, а у И.И.Хуторцова - 31% [347, 348]), что объясняется как различием в методике постановки исследований (количество и расположение осадкомеров, учет стекающих по стволам осадков и т.п.), так и климатическими факторами и состоянием насаждений.

Как указывалось выше, насаждения стационара представлены почти чистыми разновозрастными буковыми древостоями, с единичным участием ильма, клена, липы и граба. Сомкнутость полога 0,81…0,91, преобладающий тип леса - букняк разнотравноежевиковый, бонитет I…Iа. Для строения полога разновозрастных буковых древостоев характерным является его вертикальная сомкнутость. При этом даже для деревьев одного и того же класса возраста как развитие крон по высоте, так и их объем, не одинаковы, и определяются сложным сочетанием микроусловий среды. Разновозрастный древостой в целом можно рассматривать в виде массы случайно сгруппированных пространственновременных элементов. Поэтому найти среднюю крону, характеризующую буковый древостой в целом, и средние условия измерения осадков по 1 осадкомеру, невозможно, поскольку перехват и сток по стволам зависит от чрезвычайно варьирующих мощности кроны и наклона ветвей. Особенно это затрудняет непосредственный учет стекания осадков по стволам на модельных деревьях.

Следовательно, так же, как и изучение строения разновозрастных буковых древостоев, исследования элементов среды, в том числе и осадков, в буковом лесу необходимо проводить статистическими методами.

Количество осадков за дождь в лесу в отдельных точках водосбора составляет статистический ряд, при этом генеральная совокупность будет включать величины от 0,0 мм (площадь, занятая стволами деревьев) до величин, равных и несколько превышающих суммы на открытом месте. Для изучения поля осадков в лесу было установлено 20 осадкомеров Третьякова на 4-х пробных площадях (через 15 м друг от друга), следовательно, генеральная совокупность характеризовалась случайной выборкой с числом членов ряда n= 20. Для исследования степени равномерности орошения осадками почвы под пологом леса нужно установить тип функции распределения вероятностей слоев дождей и подобрать наилучшие оценки числовых параметров ее.

Ниже приводятся эмпирические зависимости среднеквадратического отклонения и коэффициента вариации от среднего слоя дождя, а также корреляционные отношения, оценивающие эти связи:

1) при необлиственном пологе:

= 0,254 *Х0,68, мм, ± m = 0,933 ± 0,026 (25) ± m = 0,762 ± 0,086 (26) 2) при полном облиствении полога:

Pages:     | 1 |   ...   | 14 | 15 || 17 | 18 |   ...   | 45 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.