Пространственный анализ разнообразия лесного растительного покрова на основе данных лесоустройства с применением ГИС-технологий

Фам Тхи Ким Тхоа

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Пространственный анализ разнообразия лесного растительного покрова на основе данных лесоустройства с применением ГИС-технологий
ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Пространственный анализ разнообразия лесного растительного покрова на основе данных лесоустройства с применением ГИС-технологий"

Фам Тхи Ким Тхоа

ПРОСТРЛПСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ РАЗНООБРАЗИЯ ЛЕСНОГО

РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ЛЕСОУСТРОЙСТВА С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ (НА ПРИМЕРЕ ЛИСИНСКОГО УЧЕБНО-ОПЫТНОГО ЛЕСХОЗА)

Специальность 06.03.02 Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная

таксация

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 8 ОКТ 2010

Санкт-Петербург- 2010

004611416

Фам Тхн Ким Тхоа

ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ РАЗНООБРАЗИЯ ЛЕСНОГО

Специальность 06.03.02 Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная

таксация

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург- 2010:

Работа выполнена на кафедре лесной таксации, лесоустройства и геоинформационных систем Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С.М.Кирова.

Защита состоится 27 октября 2010 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д. 212.220.02 при Санкт-Петербургской лесотехнической академии им. С. М. Кирова по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, Главное здание, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С. М. Кирова».

Научный руководитель:

Алексеев Александр Сергеевич, доктор географических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Соловьев Виктор Александрович, доктор биологических наук, профессор; Григорьева Светлана Олеговна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Ведущая организация: Северо-Западный филиал государственной

инвентаризации лесов ФГУП «Рослесинфорг» «Севзаплеспроект»

Автореферат разослан « ЯЬ »

Ученый секретарь диссертационного совета

Мельников Е. С.

Актуальность темы работы:

3-14 июня 1992 года в Рио-де-Жанейро проходил саммит Земли, на котором приняты Конвенция о биологическом разнообразии и Конвенция о климатических изменениях. Согласно Конвенции о биологическом разнообразии, подписавшиеся страны обязуются принять все необходимые меры, в государственном и международном масштабе, с целью консервации биологического разнообразия, его устойчивого использования, а также правильного и справедливого раздела прибылей, получаемых от использования генетических ресурсов. Конвенция не только концентрирует внимание на сохранении биоразнообразия, но и определяет условия успешного решения этой проблемы, например, рекомендацией направлять деятельность в рамках Конвенции в первую очередь на выявление состояния биоразнообразия и потенциальных угроз ему.

Разнообразие видов животных и растений служит важным индикатором устойчивого развития территории, свидетельствующим о ее благополучном состоянии (Бродский, 2002).

Устойчивое управление лесами (согласно общей декларации Хельсин-ской правительственной конференции о защите лесов в Европе (Хельсинки, 16-17 июня 1994)) - это "контроль и пользование лесами и лесными землями таким способом и на таком уровне, при котором поддерживается их биораз-ноообразие, продуктивность, способность к восстановлению, жизнеспособность, а также их потенциальные возможности для выполнения в настоящее время и в будущем важных экологических и социальных функций на местном, национальном и глобальном уровнях, не наносятся ущерба другим экосистемам" (Хельсинская Резолюция №1, цит. по Алексеев и др., 2002). В европейских лесах это управление подчиняется совокупности так называемых панъевропейских критериев и количественных индикаторов устойчивого управления лесами, в число которых включено биоразнообразие.

Образцовым управлением лесами можно сократить, по меньшей мере, негативные последствия лесопользования и других форм воздействия на лесные ресурсы. Устойчивое управление лесами поддерживает существенные экологические характеристики леса и именно биоразнообразие (Schmidt, 1987).

Одним из важнейших принципов устойчивого управления лесами является сохранение биологического разнообразия. Для успешного выполнения данного принципа необходимо решить целый ряд задач, в первую очередь это оценка биоразнообразия лесных экосистем изучаемого региона. По этой причине большую актуальность имеют разработка и выбор определяемых количественных показателей растительного биоразнообразия, которые могут быть в свою очередь использованы при оценке состояния лесных экосистем и проектировании лесохозяйственных мероприятий в ходе многоцелевого комплексного лесоустройства.

Дель работы и задачи исследований. Разработать методику количественного определения растительного биоразнообразия лесных экосистем на примере Лисинского учебно-опытного лесхоза и создать на ее основе систему статистических показателей, рекомендуемую для оценки растительного биоразнообразия лесных экосистем с целью устойчивого управления лесами.

Для достижения поставленной цели было необходимо решение следующих задач:

1. Изучить применяемые в научных исследованиях методы оценки растительного биоразнообразия лесных экосистем;

2. Разработать методику расчета индексов, характеризующих пространственное разнообразие лесного растительного покрова (ЛРП) с применением ГИС-технолопий. Индексы разнообразия, компактности, смешивания, нормальности.

3. Определить область применения каждого из индексов.

4. Произвести пространственный анализ разнообразия лесного растительного покрова (ЛРП) Лисинского учебно-опытного лесхоза на уровне входящих в его структуру лесничеств (участковых).

5. Определить направления практического использования данных о пространственном разнообразии лесных экосистем.

Положения, выносимые на защиту:

- Методика количественного определения растительного биоразнообразия лесных экосистем; -

- Система статистических показателей для оценки биологического разнообразия лесных экосистем с целью устойчивого управления лесами;

- Результаты пространственного анализа биологического разнообразия лесного растительного покрова предприятия лесного хозяйства на уровне образующих его лесничеств;

- Рекомендации по практическому использованию разработанной методики для оценки биоразнообразия лесного растительного покрова.

Научная новизна исследования заключается в количественном определении и сравнительном анализе пространственного растительного биоразнообразия лесных экосистем на примере Лисинского учебно-опытного лесхоза. При этом наряду с классическим показателем а-разнообразия и его статистическими характеристиками в рамках исследования были использованы вектор изменчивости, состоящий из индексов разнообразия и компактности ЛРП. Их применение позволило оценить горизонтальное пространственное разнообразие лесных экосистем. Специальное значение имеют оценки растительного биоразнообразия лесных экосистем, полученные на основе использования индексов смешивания и нормальности ЛРП на повыдельном уровне. Разработана методика количественной оценки процессов смешивания и фрагментации насаждений в результате хозяйственной деятельности и результаты ее применения.

Личный вклад. Автор участвовал в разработке-адаптации методики исследования, подборе и обработке экспериментальных данных, анализе полученных результатов, формулировке выводов и практических рекомендаций.

Практическая ценность работы. Полученные результаты могут быть использованы:

1) для оценки растительного биоразнообразия лесных экосистем на основе данных лесоустройства;

2) при планировании лесохозяйствепных мероприятий в рамках многоцелевого комплексного лесоустройства;

3) при оценке влияния лесохозяйственных мероприятий на лесные экосистемы;

4) при проведении экологической лесной сертификации.

Обоснованность и достоверность результатов. Сбор данных проводился по стандартной методике при использовании доступных баз дашшх в геоинформационной системе ЛУГИС и конвертированных баз данных в геоинформационной системе Mapinfo Professional. Обработка пространственной информации проводилась стандартными инструментами вышеперечисленных систем в соответствии с требованиями используемых методик исследования. При последующей статистической обработке данных использовались общепринятые пакеты прикладных программ: STATISTICA, STATGRAPHICS Plus и Microsoft Excel и стандартные способы работы в них.

Апробация работы. По материалам диссертационной работы сделаны 2 доклада на конференциях молодых ученых СПбГЛТА.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 4 глав, введения, заключения, списка литературы из 139 наименовагош и 4 приложения. Работа изложена на 141 страницах машинописного текста и содержит 22 таблицы и 21 рисунок.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Впервые термин "биоразнообразие" был введен в 1988 году на первом американском форуме по биологическому разнообразию в докладе энтомолога Е. Уилсона (Kaennel, 1998), заменив менее эффективный с точки зрения коммуникации термин "биологическое разнообразие". В целом, биоразнообразие может быть определено как вариабельность живых организмов и биосистем, включая, среди прочего, наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются. Это понятие включает в себя разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем (UNEP, 1992).

Оценка биоразнообразия может быть проведена на различных структурных уровнях. При этом для каждого уровня необходима разработка специальной методики оценки, а также подбор используемых критериев и индикаторов.

Пространственная структура и динамика биоразнообразия подвержены определенным закономерностям и в значительной степени определяются проводимыми лесохозяйственными мероприятиями.

На настоящем уровне знания из-за недостатка эмпирического материала невозможно однозначно судить о влиянии лесохозяйственных мероприятий на снижение биоразнообразия и его долго- и краткосрочных последствиях.' Этим обусловлена необходимость более глубокого изучения генезиса биоразнообразия.

Сохранению биоразнообразия посвящены научно-практические мероприятия, проводимые под эгидой целого ряда международных организаций. Кроме того, биоразнообразие включено в число панъевропейских критериев и количественных индикаторов устойчивого управления лесами.

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследования являлись лесные экосистемы Лисинского учебно-опытного лесхоза. Флора Лисинского лесхоза представляет интерес для специалистов и как объект для учебных целей, потому что она репрезентативна для малонарушенных естественных коренных еловых лесов южной тайги северо-запада России. Во флоре лесхоза достаточно много редких для региона видов, сохранившихся благодаря целостности лесных экосистем и разумному ведению в них лесного хозяйства.

Наибольшее распространение в лесхозе имеют такие типы леса, как черничные - 32%, кисличные - 17%, кислично-черничные - 17%, кислично-папоротниковые - 17%. Основными почвообразующими породами на территории Лисинского учебно-опытного лесхоза являются ленточные глины и моренные валунные суглинки, занимающие 94% площади.

Проанализировав исторические данные, видно, что массивы лиственных и хвойных пород ранее существовавшие более или менее раздельно с течением времени пространственно смешиваются. Причиной такого явления следует признать активную хозяйственную деятельность в форме лесозаготовок сплошнолесосечным способом с последующей посадкой лесных культур и зарастанием, в некоторых случаях, вырубок в хвойных древостоях листвен-

ными породами и наоборот (Алексеев A.C., Фам Тхи Ким Тхоа., Чернов И.М. Фрагментация ...,2010).

В табл. 1 и на рис.1, приведена динамика покрытых лесом площадей Ли-синского УОЛХ по породам. Из данных табл. 1. следует, что с течением времени последовательно происходило небольшое увеличение площади под лиственными породами при одновременном увеличении числа их видов [Селиховкин А.В, 2009].

Таблица 1.

Распределение площади Лисинского учебно-опытного лесхоза по лесничествам

и запасом в них.

Наименование лесничества Год Площади лесничества (га) Запас на 1га (м3) всех ярусов Количество выделов

Лисинское 1993 10027.0 2498858 3646

2004 10027.0 2231574 3929

Перинское 1993 7753.0 1508188 2967

2004 7730.0 1455718 4251

Кастенское 1993 10604.0 2033862 3108

2004 10604.0 1929418 3631

Всего по лесхозу 1993 28384.0 6040908 9721

2004 28361.0 5616710 11811

18000 16000 „ 14000

Ч 12000

А 10000 | 8000 о 6000

g 4000 2000 0

■Хвойные □Лиственные

1841 1891 1963 1993 2005 годы

Рис. 1. Динамика площадей хвойных и лиственных насаждений Лисинского УОЛХ по годам учета.

I ■ Я1 Iii !Л

■Лиственны«

□ Непокрытые лесом

1641 1891

1963 Годы

1993

Рис.2. Динамика структуры площадей лесного фонда Лисинского УОЛХ.

Несмотря на изменение площади лесхоза, процент хвойных насаждений оставался неизменным (приблизительно 58%), а процент лиственных уменьшился с 41% до 32% (рис.2). Увеличился процент нелесных и непокрытых лесом земель к 2005 году (с 1,2% до 6,7% и с 0% до 2,3% соответственно).

3. МЕТОДИКА ПРОСТРАНСТВЕННОГО АНАЛИЗА БИОРАЗНООБРАЗИЯ

3.1 Индексы, их расчет и анализ

Пространственный анализ биоразнообразия позволил наряду с другими показателями учесть степень расчлененности и перфорированное™ территории. Получить необходимые для этой цели данные можно путем обработки картографического материала как на бумажных носителях, так и их оцифрованных версий. В дальнейшем полученные значения будут использованы для расчетов индексов разнообразия, компактности, смешивания и нормальности распределения лесного растительного покрова (ЛРП).

3.1.1. Индекс разнообразия ЛРП V

Пространственное размещение - один из важных аспектов биологического разнообразия, связанный с разнообразием экосистем, составляющих ЛРП. Лесоустроительные картографические материалы в виде планов лесонасаждений могут быть использованы для целей количественной оценки разнообразия ЛРП, но применение ГИС-технологий позволяет гибко работать с картографическими материалами в электронной форме и значительно сократить затраты труда на определение площадей выделов и иных параметров, необходимых для расчета показателей разнообразия в рамках лесничества.

Индекс разнообразия ЛРП варьирует в пределах от 0 до 1 и может быть определен по следующей формуле:

Где п„ - среднее взвешенное по площадям число типов выделов;

л„ = —, где q-cpeдняя взвешенная доля площади выдела, мы ее

рассчитываем как К - константа, рассчитываемая для участка леса К=1/А.

Таким образом, взвешенное по площадям число типов выделов на изучаемой лесной территории само служит показателем её пространственного разнообразия. Однако оно не отражает влияние на разнообразие ЛРП величины площади изучаемой территории. Таким образом, индекс разнообразия лесного растительного покрова является мерой разнородности леса.

Обычно группы участков в лесу имеют различную площадь. Для одного и того же числа групп участков различия в их размерах по-разному сказываются на разнообразии ЛРП. По этой причине в ходе исследования лучше оперировать со средневзвешенными или пропорциональными размерами групп участков:

Р,=а/А

средневзвешенная площадь ¡-той группы участков; - площадь ¡-той группы участков;

общая лесопокрытая площадь изучаемой территории (лесничества).

где Р,-а, -А-

Индекс разнообразия V имеет преимущества при описании пространственного разнообразия ЛРП по сравнению с обычно применяющимися индексами Симпсона и Шеннона (Алексеев и др. 1998), последний рассчитывается по следующей формуле:

Здесь, Н - индекс Шеннона, все остальные обозначения прежние.

Преимущество индекса разнообразия V заключается в том, что он, учитывает относительные (структурные) характеристики разнообразия ЛРП.

Однако индекс разнообразия ЛРП не дает информации о пространственной структуре леса. При этом форма и расчлененность массива оказывают существенное влияние на биологическое разнообразие. Так, узкий, расчлененный и перфорированный участок леса является менее пригодным для обитания видов, чем представленный одним блоком, имеющим компактную форму, близкую к кругу. По этой причине, при пространственном анализе ЛРП наряду с индексом разнообразия был использован индекс компактности ЛРП у.

3.1.2. Индекс компактности ЛРП у

У0=А/Со

где А - общая площадь рассматриваемого участка;

Со - площадь наименьшего круга, в который можно вписать рассматриваемый участок лесного массива.

Для лесной площади, состоящей из нескольких разрозненных фрагментов индекс компактности ЛРП (у) выражается формулой:

Г=Г0 -.

и т

Где т - число фрагментов.

А- /

х-, - доля площади г-го фрагмента, х,- = уд;

Уо и у! - индексы компактности, равные соответственно:

А Л'

у = _±. и У. = -*-,-

г° С0 '' с,-Где Л,- - площадь г'-того фрагмента;

С, - площадь наименьшего круга, содержащего г'-ый фрагмент;

С0 - площадь наименьшего круга, в который можно вписать все фрагменты рассматриваемого лесного массива.

Индекс компактности ЛРП варьирует в пределах от 0 до 1. Значение у =1 означает, что лесной массив представлен одним отдельным блоком, имеющим форму круга.

3.1.3. Вектор изменчивости ЛРП

Значения векторов изменчивости ЛРП могут быть использованы при планировании лесохозяйствеяных мероприятий. Так, на участках лесного фонда, характеризующихся низкими значениями индексов разнообразия и компактности, необходимым может являться проведение рубок обновления и переформирования, что позволит повысить разнородность ЛРП.

Как уже отмечалось, индексы разнообразия и компактности ЛРП образуют вектор изменчивости V, у }, который может быть использован для (визуального) сравнения биологического разнообразия различных участков лесного фонда и при планировании устойчивого управления лесным хозяйством (пояснить, в пространстве или во времени). Так, высокие значения вектора разнообразия ЛРП могут являться предпосылкой для отнесения данной территории к сети ООПТ и, наоборот, низкие - для назначения рубок переформирования.

Методика получения информации для расчета вышеописанных индексов подразумевает использование материалов лесоустройства с применением используемого при лесоустроительном проектировании программного обеспечения. Для иллюстрации методики работ в системе ЛУГИС (см. рис.3) рассмотрим упрощённую последовательность действий:

1) задание в АМтРЬР условия окраски нужных выделов в заданный цвет (синий);

2) использование функции окраски планшета;

3) рисование окружности в \VinGIS и подгонка её под минимально-возможный радиус;

4) определение площади круга (получение свойств объекта).

¡¡т {тэта -МИж!

Рис.3. Использование лесоустроительной информационной системы ЛУГИС для оценки индекса компактности для заданной породы и класса возраста.

3.1.4. Индекс смешивания ЛРП

Для количественной оценки степени смешивания насаждений в составе ЛРП использовалась методика [Gadow K.V., Hui G.V., 2002; Gradel А., 2005]. Данная методика первоначально была разработана для оценки разнообразия смешивания соседних деревьев, но была адаптирована автором для анализа на повыдельном уровне. Индекс смешивания имеет 5 градаций в зависимости от того, какой тип имеют соседние с данным выделы, изменяется от 0 до 1, что соответствует смешиванию от нулевого до очень высокого. Индекс смешивания рассчитывается для всех выделов, затем могут быть определены среднее значение индекса смешивания для изучаемой территории (например, лесничества) и встречаемость 5-ти значений индекса смешивания.

В таблице 2 вверху проиллюстрирована методика определения индекса смешивания на подеревном уровне, а внизу - на повыдельном.

На рис.4 приводится иллюстрация визуального задания запроса в ГИС Mapinfo, результатом которого будет являться таблица со списком номеров выделов, имеющих общую границу, а также их главных пород.

Таблица. 2.

_Градации индекса смешивания

Нулевое

Слабое

Умеренное

Высокое

Очень высокое

М;=0

Mj=0,25

М;=0,5

М;-0,75

Mpl

Все виды соседних объектов соответствуют виду объекта

Один вид на соседних объектах не соответствует виду объекта

Два вида на соседних объектах не соответствуют виду объекта

Три вида на соседних объектах не соответствуют виду объекта

Более 3 видов на соседних объектах не соответствуют виду объекта

Внутри повыдельной структуры лесничества можно исследовать варьирование индексов смешивания с применением кривой нормального распределения.

Где х - величина индекса смешивания или условная градация,

Р(х) - вероятность того, что лесной выдел будет иметь индекс равный х, с - среднее квадратическое отклонение индекса от среднего значения.

Выбрет» ьолонкк

из1«блии: елшпййом •

келито. Квартал. к кс пито. ГлП орода, кастен_слито. Г nil орада, KacTeH_cnnToXW. кастен_сгнчто.\/0

сзрулпфомгъ по колонкам

j Таблицы | ±j|

j Колонки | ±|

i ■ 1 "" —'■ J'OflftpaTOfSbi Г±1

|к. с л кто. кастен_слиго 1 1—'

obi Intersect* кастен_сл*го.оьГ i Сучение [±J

And (кслиго.Выдел о Г" ' " "I <1

каетвн_сл1*го.У0 Or [Функции jij к.<эстем_сп1*го KW о кслиго. KW)

И поместить в таблицу: "Ф Еегультат в Сгмсок | ОК | Отмена

j Select ion

Сохранить...

Дчнстигь 1 Проверить j

Рис 4. Пример визуального задания запроса в ГИС Maplnfo. 3.1.5. Индекс нормальности распределения ЛРП

Представленность различных типов насаждений на территории Лисинско-го учебно-опытного лесхоза может быть оценена с точки зрения ее соответствия теории нормального леса [Федорчук, 2009; Kumar, 2004]. Учитывая тот факт, что территория лесхоза долгое историческое время была объектом интенсивной хозяйственной деятельности, представляется интересным оценить, насколько она отличается от нормальной возрастной структуры, где все классы возраста должны бьггь представлены одинаковыми площадями. Такая возрастная структура отвечает принципам устойчивого управления лесами и приближение к ней может рассматриваться как положительное явление. Под термином «индекс нормальности» следует понимать расчётный индекс разнообразия, где типы вы-делов и их площади берутся на базе возможного нормального распределения выделов с учетом реальной ситуации для выбранного участка леса. В исследовании предполагается сравнение фактического индекса разнообразия и индекса нормальности.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ " Г

4.1. Пространственный анализ разнообразия лесного растительного покро-ва(1993- 2004 г.)

В ходе исследования был проведен анализ лесонасаждений Лисинского, Перинского и Кастенского лесничеств Ленинградской области. На основании полученных данных были рассчитаны индексы разнообразия и компактности лесного растительного покрова (ЛРП) - результаты представлены в табл. 3.

Таблица 3.

Индексы разнообразия и компактности ЛРП лесничеств Лисинского УОЛХ.

Показатель Лесничество

Лисинское Перипское Кастепское

По породам и классам возраста. По породам и классам возраста. По породам и классам возраста

По породам, классам возраста и бонитетам По породам, классам возраста и бонитетам По породам, классам возраста и бонитетам

Площадь А,(га) 10027 7730 10604 .

Индексы разнообразия ЛРП

Взвешенное число групп участков 28 26 32

Иш= 1/4 63 71 75

Индекс разнообразия ЛРП V 0,00249 0,00314 0,00207

0,00522 0,00791 0,00355

1993: 0.002466 1993: 0.002874 1993: 0.001956

Индекс разнообразия ЛРП V рассчитанный через площадь в тысячах га 0.91698 0.95682 0.87344

0.9979 0.9999 0.9991

1993: 0.91532 1993: 0.94376 1993: 0.8589

Индекс Шеннона Н 3,355 3,313 3,192

4,241 4,352 4,012

1993: 3.4472 1993: 3.3570 1993: 3.4053

Индексы компактности ЛРП

Индекс компактности уо 0,3052 0,3347 0,4235

Число фрагментов 68 61 57 •

194 199 165

1993: 69 1993: 57 1993: 53

Примечание: индексы компактности для 1993 годы не были рассчитаны из-за высокой трудоемкости и низкой точности работ с бумажными планами - электронные карты для этого периода неприменимы.

4.1.1. Анализ индексов разнообразия ЛРП

На основании приведенных (в табл. 3) индексов разнообразия ЛРП и индексов Шеннона можно заключить, что наибольшим разнообразием характеризуется лесной фонд Перинского лесничества. В целом изученные участки лесного фонда характеризуются низким разнообразием ЛРП, что выражается в низких значениях соответствующего показателя. Здесь, однако, падо заметить, то полученные результаты в значительной мере зависят от показателей, по которым было проведено формирование групп участков. Можно предположить, что при использовании вместо преобладающей породь1 и группы возраста других таксационных или геоморфологических показателей нами были другое ранжирование лесничеств по разнообразию ЛРП в них.

Лисинское Перимское Кастенское

Лесничество

Рис. 5. Число типов выделов по материалам за два последовательных лесоустройства в 1993 и 2004 годах. На рис. 5, 6 и 7 приведена динамика за два последовательных лесоустройства в 1993 и 2004 годах числа типов выделов, индексов разнообразия и Шеннона ЛРП лесничеств.

Данные рис. 5 показывают, что число типов выделов за межревизионный период изменилось незначительно, упало в Лисинском лесничестве и увеличилось в Перинском и Кастенском. Индексы разнообразия и Шеннона возрастали по веем лесничествам, однако, увеличение индекса разнообразия оказывается менее значительным по сравнению с индексом Шеннона.

0,98 ■■ ------- "; ..... ..... ■ ■

0>9Б "

13 0.94 -

■

Н ^^ □ 1993

I |

Писинское Перинсгое Кастенское - '

Лесничество

Рис. 6. Величины индекса разнообразия ЛРП по материалам за два последовательных лесоустройства в 1993 и 2004 годах.

3 4 г- --------------------------------.

я3'35! ■

3 3.3 1 Щ Н 1

I 3.25 ■ ■

' «I ■ ■ _ ^^

¡3,,5 ■ ■ ■

I Г| ГИ Г ■ ■

Лисинское Перинское Кастенское -

' Лесничество / - ' '

Рис. 7. Величины индекса Шеннона для ЛРП по материалам за два последовательных лесоустройства в 1993 и 2004 годах.

Увеличение индекса разнообразия и индекса Шеннона для Лисинского лесничества при фактическом равенстве типов выделов по сравниваемым годам

можно объяснить выравниванием площадей между различными типами выде-лов. В Перинском и Кастенском лесничествах увеличение индексов произошло под действием обоих факторов и увеличения числа типов выделов и, возможно, выравнивания их площадей между типами.

4.1.2. Анализ индексов компактности лесного растительного покрова

Как видно из табл. 4, наиболее компактным является лесной массив Кас-тенского лесничества (у =0.42348 ), что, наряду с формой образующих его фрагментов лесного фонда, может быть объяснено их сравнительно меньшим количеством, а также значительным доминированием размера одного из фрагментов.

Из рассмотренных лесничеств наименьший индекс компактности наблюдается в Перинском (у = 0.02763).

Таблица 4.

Номер фрагмента Показатель

А;(га) «га) п X

Лисинекое лесничество

1 10027 32.853 0.3052 1.0

А= 10027 Со=32853 ув=0.3052 у =0.3052

Перинское лесничество

1 39.99 82.13 0.4869 10.0052

2 80.03 255.78 0.3129 0.0103

3 19.45 29.86 0.3834 0.0015

4 7598.53 23084 0.3294 0.9830

А=7730.0 Со=23901 уо=0.33476 у=0.02763

Кастенское лесничество

1 10604 25040. 0.42348 1.0

А= 10604 Со=25040 уо=0.42348 у=0.42348

Значения индексов разнообразия и компактности ЛРП могут быть использованы при планировании лесохозяйственных мероприятий. Очевидно, что любые мероприятия увеличивающие индекс компактности лесного покрова следует рассматривать как отвечающие одновременно требованиям устойчивого управления лесами, так как они направлены на сокращение степени фрагментации ЛРП. Не всегда такую однозначную интерпретацию дает индекс разнообразия ЛРП, так как его увеличение может свидетельствовать и об увеличении числа типов выделов, которые различаются по преобладающей породе и возрасту. Если разновозрастность древостоев можно безусловно рассматривать как положительное явление, то появление в составе преобладающих пород лесного фонда ряда мелколиственных пород однозначно оценить нельзя. Потому всегда необходимо руководствоваться принципами целесообразия применительно к разнообразию ЛРП. Проведение более масштабных исследований в этой области позволило бы выработать четкие критерии целесообразия в принятии управляющих решений или рекомендаций.

4.1.3. Вектор изменчивости лесного растительного покрова

Для большей наглядности, полученный в ходе исследования вектор изменчивости ЛРП Б {V, у } был представлен в виде графика. Как видно из рис.6, чем дальше от точки начала координат находится вектор изменчивости, характеризующий рассматриваемый объект, тем большим разнообразием растительного покрова и компактностью территории характеризуется последний. На основании полученных величин векторов можно заключить, что наибольшим разнообразием характеризуется лесной фонд Перинского лесничества ¥ {\г= 0,00314, у=0,3347 }., Кастенское лесничество характеризуется наиболее высоким индексом компактности ¥ {у= 0,00207, у=0,4235 }. что, наряду с формой образующих его фрагментов лесного фонда, может быть объяснено их сравнительно меньшим количеством, а также значительным доминированием размера одного из фрагментов.

Рис.8. Индексы разнообразия и компактности ЛРП Лисинского учебно-опытного лесхоза Ленинградской области (1 - Ллсинское, 2 - Перинское, 3 - Кастенское лесничества).

4.2. Пространственный анализ разнообразия ЛРП (по 3 критериям - по породам, классам возраста и бонитетам).

Целью данного исследования является сравнительный анализ индексов пространственного распределения лесонасаждений' получаемых в зависимости от количества критериев схожести лесонасаждений применительно к вопросам сохранении биологического разнообразия в рамках лесоустроительных мероприятий.

Применение ГИС-технологий позволяет работать с картографическими материалами в электронной форме и значительно сократить затраты труда на определение площадей выделов и иных параметров, необходимых для расчета показателей разнообразия. Тем не менее, при проведении данного исследования потребовался сравнительно большой объём ручной работы, обусловленный нетипичной для ГИС постановкой задачи.

В данной работе принимается во внимание разнообразие ЛРП, отражающееся в различии преобладающих пород, классов бонитета и их возрастов, а так же представленности различных категорий земель лесного фонда на повыдель-

ном уровне. Как видно на этом рисунке, чем дальше от точки начала координат находится точка, характеризующая рассматриваемый объект, тем большим разнообразием ЛРП и компактностью территории характеризуется последний.

На основании полученных величин индексов разнообразия ЛРП и индексов Шеннона можно заключить, что наибольшим разнообразием характеризуется лесной фонд Перинского лесничества. А Кастенское лесничество характеризуется наиболее высоким индексом компактности что, можно объяснить большей площадью и монолитностью данного лесничества.

0,45

0,4

0,35

н 0,3

£ я 0,25

2 2 0,2

2 0,15

Й ш 0,1

5 0,05

♦ по 2-м

критериям ■ по 3-м

упмтапмаи

0,002 0,004 0,006 0,008 0,01

Индексы разнообразия

Рис.9. Индексы разнообразия и компактности ЛРП Лисинского учебно-опытного лесхоза Ленинградской области (1 - Лисинское, 2 - Перинское, 3 - Кастенское лесничества).

Данные выводы справедливы для разделения лесонасаждений на фрагменты-группы как по 2, так и по 3 критериям.

По нашему мнению, учитывая тот факт, что рассмотренные индексы рассчитываются на основе стандартных лесоустроительных материалов, следует разработать более удобный способ их получения и в дальнейшем включить их в лесоустроительную инструкцию в раздел анализа динамики лесного фонда и, таким образом, хотя бы частично учесть требования Конвенции о биологическом разнообразии в лесоустроительном проектировании.

4.3. Фрагментация и смешивание насаждений как результат хозяйственной деятельности

Одним го аспепктов актуальной проблемы сохранения биологического разнообразия [А1екзееу А.Б., Ношх СаиЬегуШе С., 2006] является пространственная расчлененность и неоднородность лесного растительного покрова. В частности, в результате проведения основных лесохозяйственных мероприятий рубок и возобновления, которые осуществляются на относительно небольших площадях, происходит фрагментация лесного растительного покрова и смешивание насаждений, ранее существовавших как целостные массивы [Алексеев А.С, 2007; Селиховкин А.В, 2009; Фам Тхи Ким Тхоа и др, 2009].

Результаты этих расчетов индекса смешивания приведены на рис. 10 и в табл. 5

Рис.10 показывает, что распределение встречаемости выделов по градациям индекса смешивания отвечает нормальному закону во всех трех лесничествах с высокой степенью достоверности.

Кастенское

Перинское

Лисинское

0 12 3 4

Градация смешивания - х

0 12 3 4 Градация смешивания - х

Рис.10. Нормальное распределение встречаемости градаций индекса смешивания в лесничествах Лисинского учебно-опытного лесхоза.

Таблица 5

Встречаемость градаций индекса смешивания в трёх лесничествах Лисинского учебно-опытного лесхоза._

Кастенское 1

Перинское

Лисинское

Градация смешивания

0 (индекс=0)

1 (индекс=0.25)

2 (индекс=0.5)

3 (индекс=0.75) 4 (индекс=1)

значение индекса

0.850

0.851

1.746

1.674

0.813

о (параметр кривой Гаусса)

х (параметр кривой Гаусса)

99.98%

98.35%

99.59%

Я (инф. способность кривой)

Результаты определения параметров нормального распределения представлены в табл. 6.

■ Таблица 6

Параметры нормального распределения доли встречаемости градаций смешивания

Кастенское Перинское Лисинское

2 0.850124 0.851216 0.812666

М 1.74552 1.67419 1.84382

К2 99.98% 98.35% 99.59%

Из данных табл. 5 и рис.10 следует, что наибольший уровень смешивания имеет место в Лисинском лесничестве, средний в Кастенском и наименьший в Перинском лесничествах. Такие значения среднего индекса смешивания соответствуют интенсивности хозяйственной деятельности по лесничествам. В Ли-

синском лесничестве такая интенсивность наивысшая. В целом средний индекс смешивания варьирует от 0,401 до 0,466 что характеризует интенсивность смешивания насаждений в лесничествах как близкую к умеренной (см. табл. 5).

Представленность различных типов насаждений на территории Лисинско-го учебно-опытного лесхоза может быть оценена с точки зрения ее соответствия теории нормального леса [Федорчук В.Н., Кузнецова М.Л, Шорохов А.А, 2009; Kumar D.J., Nautiyal J, 2004]. Учитывая тот факт, что территория лесхоза долгое историческое время была объектом интенсивной хозяйственной деятельности, представляет интерес оценить, насколько она отличается от нормальной возрастной структуры, где все классы возраста должны быть представлены одинаковыми площадями. Такая возрастная структура отвечает принципам устойчивого управления лесами и приближение к ней может рассматриваться как положительное явление.

Результаты расчёта фактического индекса и индекса нормальности разнообразия [Алексеев А.С, 2007; Фам Тхи Ким Тхоа, Чернов И.М., Алексеев А.С, 2009] по лесничествам и ревизионным периодам лесоустройства Лисинского учебно-опытного лесхоза представлены на рис. 11 и в табл. 6.

Сравнение фактических и нормальных ИР

0.005 0.0045 0.004 0.0035 0.003 0.0025 0.002 0.0015 0.001 0.0005 0

1993 2004 1993 2004

Рис. 11. Фактический индекс и индекс нормальности разнообразия по лесничествам Лисинского учебно-опытного лесхоза за два ревизионных периода.

Таблица 6

Отклонения фактического индекса разнообразия от индекса нормальности по лесничествам Лисинского учебно-опытного лесхоза за два ревизионных периода.

Лисинское Перинское Кастенское

1993 2004 1993 2004 1993 2004

Нормальности 0.00346 0.00381 0.00402 0.00473 0.00243 0.00291

Фактический 0.00247 0.00249 0.00287 0.00314 0.00196 0.00207

Отклонение 0.00099 0.00132 0.00115 0.00159 0.00047 0,00084

Полученные результаты расчетов показывают, что наиболее близка к нормальной возрастная структура насаждений Кастенского лесничества, наименее - Перинского, Лисинское занимает промежуточное положение. Во всех

трех лесничествах произошло ухудшение возрастной структуры древостоев за последние 10 лет с 1993 по 2004 год по сравнению с нормальной. Этот факт позволяет оценить ведение хозяйственной деятельности в этот период времени как недостаточно эффективное.

ВЫВОДЫ И ОБОБЩЕНИЯ

1. Разработанные методы позволяют достаточно детально проанализировать и оценить пространственное разнообразие лесного растительного покрова на основе стандартных данных лесоустройства. Оценка и анализ облегчаются если применяются ГИС-технологии.

2. Полученные результаты благодаря их универсальности могут служить одним из источников для подготовки отчетов в связи с международной Конвенцией по биоразнообразию и по устойчивому управлению лесами, критерий 2 из списка Критериев и индикаторов устойчивого управления лесами, утвержденных Приказом № 21 от 05.02.1998 Федеральной службы лесного хозяйства «Об утверждении критериев и индикаторов устойчивого управления лесами Российской Федерации».

3. Как показал проведенный анализ, показатели разнообразия лесного растительного покрова сильно зависят от числа атрибутов - признаков, присваиваемых каждой элементарной территориальной единице. Чем больше признаков, тем выше значения показателей разнообразия. Поэтому при проведении на их основе сравнений методически важно, чтобы число атрибутов у элементарных площадей было одним и тем же. Увеличивая число атрибутов можно искусственно увеличивать индексы разнообразия изучаемой территории.

4. Увеличение степени компактности территории, отражаемой индексом компактности практически всегда можно рассматривать как положительное явление с экологической точки зрения, в то время как увеличение индекса разнообразия может отражать негативные тенденции. Например, увеличение числа видов растений на изучаемой территории может происходить за счет рудераль-ных, заносных видов или видов, характерных для промежуточных стадий восстановительных сукцессий.

5. Хозяйственная деятельность в виде рубок спелых и перестойных насаждений оказывает сильное воздействие на их фрагментацию и смешивание, особенно если зарастание вырубок происходит естественным путем через восстановительную сукцессию. В результате этого возможно возникновение неконтролируемой пространственной динамики насаждений, которая может увести лесной растительный покров изучаемой территории далеко от его естественного состояния. Аналогичный пространственный эффект могут иметь природные воздействия на насаждения в виде пожаров, ветровалов, вспышек вредителей и болезней.

6. При планировании лесохозяйственных мероприятий целесообразно учитывать пространственные характеристики разнообразия лесного растительного покрова и назначать их таким образом, чтобы увеличивать его компактность, а разнообразие приближать к естественному состоянию.

Список публикаций по теме диссертации

1. Фам Тхи Ким Тхоа, Чернов И.М., Алексеев A.C. Пространственный анализ разнообразия лесного растительного покрова (на примере Лисинского учебно-опытного лесхоза). // Биологическое разнообразие, озеленение, лесопользование. Сборник материалов Международной научно-практической конференции молодых ученых, проходившей 11-12 ноября 2008 г. СПб.: Изд-во СПбГЛТА. 2009. С.46-52.

2. Алексеев A.C., Фам Тхи Ким Тхоа., Чернов И.М. Фрагментация и смешивание насаждений как результат хозяйственной деятельности // Извеетия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Вып. 191. СПб., 2010г. С.13-22.

3. Фам Тхи Ким Тхоа, Чернов И.М., Алексеев A.C. Пространственный анализ разнообразия лесного растительного покрова с применением ГИС-технологий (на примере Лисинского учебно-опытного лесхоза)// Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Вып. 192. СПб., 2010г. С.288-296.

4. Фам Тхи Ким Тхоа. Лесонарушения при проведении рубок. // Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка. Сборник материалов Международной научно-практической конференции молодых ученых, проходившей 15-16 ноября 2006 г. СПб.: Изд-во СПбГЛТА. 2007. С.35-38.

5. Фам Тхи Ким Тхоа, Нгуен Нган Ха. Особенности динамики горимости лесов Ленинградской области. // Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка: Сборник материалов Международной научно-практической конференции молодых ученых, проходившей 15-16 ноября 2006 г, Санкт-Петербург. Изд-во СПбГЛТА. 2007. С.38-41.

6. Фам Тхи Ким Тхоа, Нгуен Нган Ха. Особенности динамики горимости лесов Ленинградской области. // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Сборник докладов молодых ученых на ежегодной научной конференции Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Вып. 12. СПб., 2007. С.64-66.

ФАМ ТХИ КИМ ТХОА АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать с оригинал-макета 21.09.10. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 1,0. Печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ № 212. С 6а.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издательско-полиграфический отдел СПбГЛТА 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5.

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Фам Тхи Ким Тхоа

Введение.

Глава 1. Обзор литературы и состояние вопроса.

1.1. Основные понятия биоразнообразия.

1.2.0сновные закономерности биоразнообразия.

1.2.1. Основные закономерности видового разнообразия.

1.2.2. Пространственные закономерности биоразнообразия. "Горячие точки " биоразнообразия.

1.2.3. Закономерности динамики и структуры биоразнообразия.

1.3. Методы оценки биоразнообразия.

1.4. Влияние хозяйственных мероприятий на биоразнообразие.

1.5. Критерии устойчивого управления лесным хозяйством и биоразнообразие.

1.6. Природоохранные мероприятия и биоразнообразие.

1.6.1. Подходы к определению объектов и методов природоохранных мероприятий.

1.6.2. Мероприятия по сохранению биоразнообразия.

1.6.3. Нормативно-правовые основы сохранения биоразнообразия.

1.7. Выводы по главе 1.

Глава 2. Характеристика объекта исследований.

2.1. Физико-географические условия.

2.2. Климатические условия.

2.3. Население и хозяйство.

2.4. Лесная растительность Лисинского учебно-опытного лесхоза.

2.5. Характеристика лесного фонда Лисинского учебно-опытного лесхоза.

2.6. Редкие и подлежащие охране виды растений.

2.7. Почвы, пожары и противопожарные меры.

2.7.1. Характеристика почв.

Глава 3. Методика пространственного анализа биоразнообразия.

3.1 Индексы, их расчет и анализ.

3.1.1. Индекс разнообразия лесного растительного покрова V.

3.1.2. Индекс компактности лесного растительного покрова.

3.1.3. Вектор изменчивости лесного растительного покрова Б.

3.1.4. Индекс смешивания лесного растительного покрова.

3.1.5. Индекс нормальности распределения лесного растительного покрова. .71 !

3.2. ГИС и пространственное разнообразие.72 {

Глава 4. Результаты исследований.

4. 1. Пространственный анализ разнообразия лесного растительного покрова(1993- 2004 г.).

4.1.1. Анализ индексов разнообразия лесного растительного покрова V.

4.1.3. Вектор изменчивости лесного растительного покрова.

4.2. Пространственный анализ разнообразия лесного растительного покрова (по 3 критериям - по породам, классам возраста и бонитетам).

4.3. Фрагментация и смешивание насаждений как результат хозяйственной деятельности.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Пространственный анализ разнообразия лесного растительного покрова на основе данных лесоустройства с применением ГИС-технологий"

Актуальность темы работы. Одним из важнейших принципов устойчивого управления лесами является сохранение биологического разнообразия. Для успешного выполнения данного принципа необходимо решить целый ряд задач, в первую очередь это - оценка биоразнообразия лесных экосистем изучаемого региона. В связи с этим особенно актуальными являются вопросы разработки и выбора определяемых количественных показателей растительного биоразнообразия, которые в ходе многоцелевого комплексного лесоустройства могут быть в свою очередь использованы при оценке состояния лесных экосистем и проектировании лесохозяйственных мероприятий.

В настоящее время общество все больше осознает, что в процессе длительной и бездумной эксплуатации природных ресурсов оно безвозвратно утрачивает естественные природные комплексы, а вместе с ними — многочисленные виды растений и животных, которые не могут существовать вне этих естественных экосистем. Известно, что лесные экосистемы обладают наибольшим разнообразием по сравнению с другими типами экосистем, расположенными в той же климатической зоне.

Проблема биоразнообразия в течение последних лет довольно оживленно обсуждается биологами и экологами. Применительно к лесным экосистемам эта проблема закономерно вызывает большой интерес в странах Западной Европы. В этих странах в результате многовекового, интенсивного хозяйствования, направленного на получение максимального количества наиболее ценной древесины, леса полностью утратили свой первозданный облик. Коренные (климаксовые - по Клементсу, выработавшиеся - по Сукачеву) леса, собственно и являющиеся основой современного лесного биоразнообразия на территории Европы сохранились лишь в северной части России (республики Карелия и Коми, Мурманская и Архангельская области). Они сейчас привлекают внимание исследователей Западной Европы, особенно стран с близкими уеловиями — Финляндии и Швеции.

На международном уровне разработаны и большинством стран приняты законы, конвенции, соглашения по различным аспектам сохранения биоразнообразия. Кроме того, в каждой стране существуют свои законы и правила. Однако до полного решения проблемы еще далеко. До сих пор отсутствует единая точка зрения на то, какие биологические виды действительно необходимы для нормального функционирования экосистем и поэтому, должны быть объектом охраны и защиты. Огромную роль в этой проблеме играют местные условия, существующие в этих условиях различные типы лесных экосистем, каждому йз которых присуще свое особенное разнообразие видов.

При столь большом интересе к проблеме биоразнообразия следует четко сформулировать и обосновать представление о том, что же это такое и как его измерять в целях организации практической деятельности по его использованию, мониторингу и сохранению.

Основным способом сохранения биоразнообразия сегодня, безусловно, является постоянно расширяющаяся сеть особо охраняемых природных территорий. Такие сети существуют во многих странах, но охраняемые участки не могут обеспечить сохранения всех уникальных местообитаний, так как ограничены по площади. Можно и^долшю разумно пользоваться лесными ресурсами. Оценка биоразнообразия лесных экосистем является обязательным условием при организации устойчивого управления лесами и входит в число критериев и индикаторов такого управления (Алексеев и др., 1998).

Цель работы и задачи исследований. Разработать методику количественного определения растительного биоразнообразия лесных экосистем Ли-синского учебно-опытного лесхоза и создать на ее основе систему статистических показателей, рекомендуемую для оценки растительного биоразнообразия лесных экосистем с целью устойчивого управления лесами.

Для достижения поставленной цели было необходимо решение следующих задач: 1) изучить методы оценки растительного биоразнообразия лесных экосистем; применяемые в научных исследованиях.

2) произвести пространственный анализ разнообразия лесного растительного покрова Лисинского учебно-опытного лесхоза на уровне входящих в его структуру лесничеств (участковых);

3) определить индексы разнообразия лесного растительного покрова;

4) определить индексы компактности лесного растительного покрова;

5) определить индексы смешивания лесного растительного покрова;

6) определить индексы нормального лесного растительного покрова;

7) испытать пригодность индексов лесной вариабельности (Б { V, у }) в качестве дополнительного инструмента устойчивого управления лесными биологическими ресурсами;

Положения, выносимые на защиту;

- Методика количественного определения растительного биоразнообразия лесных экосистем;

Научная новизна исследования заключается в количественном определении и сравнительном анализе растительного биоразнообразия лесных экосистем Лисинского учебно-опытного лесхоза. При этом наряду с классическим показателем а-разнообразия и его статистическими характеристиками в рамках исследования были использованы вектор изменчивости, состоящий из индексов разнообразия и компактности лесного растительного покрова. Их применение позволило оценить горизонтальное пространственное разнообразие лесных экосистем. Специальное значение имеют оценки растительного биоразнообразия лесных экосистем, полученные на основе использования индексов смешивания и нормальности лесного растительного покрова на повыдель-ном уровне. Разработана методика количественной оценки процессов смешивания и фрагментации насаждений в результате хозяйственной деятельности и результаты ее применения.

Личный вклад: Автор участвовал в разработке методики исследования, подборе и обработке экспериментальных данных, анализе полученных результатов, формулировке выводов и практических рекомендаций.

Практическая ценность работы. Полученные данные могут быть использованы:

1) для оценки растительного биоразнообразия лесных экосистем;

2) при планировании и проектировании лесохозяйственных мероприятий в рамках многоцелевого комплексного лесоустройства;

3) при оценке влияния лесохозяйственных мероприятий на лесные экосистемы;

4) при проведении экологической лесной сертификации.

Обоснованность и достоверность результатов. Сбор данных проводился по стандартной методике с использованием доступных баз данных в геоинформационной системе ЛУГИС и конвертированных баз данных в геоинформационной системе Mapinfo Professional. Обработка пространственной информации проводилась стандартными инструментами вышеперечисленных систем в соответствии с требованиями используемых методик исследования. При последующей статистической обработке данных использовались общепринятые пакеты прикладных программ: STATISTICA, STATGRAP HIC S Plus и Microsoft Excel и стандартные способы работы в них.

Апробация работы. По материалам диссертационной работы сделаны 2 доклада на конференциях молодых ученых СГ16ГЛТА.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы. Структура и объем работы. Диссертация состоит из 4 глав, введения, заключения, списка литературы из 139 наименований и 4 приложения. Работа изложена на 141 страницах машинописного текста и содержит 22 таблицы и 21 рисунок.

Заключение Диссертация по теме "Лесоустройство и лесная таксация", Фам Тхи Ким Тхоа

Выводы и обобщения

3. Как показал проведенный анализ, показатели разнообразия лесного рас тигельного покрова сильно зависят от числа атрибутов - признаков, присваиваемых каждой элементарной территориальной единице. Чем больше признаков, тем выше значения показателей разнообразия. Поэтому при проведении на их основе сравнений методически важно, чтобы число атрибутов у элементарных площадей было одним и тем же. Увеличивая число атрибутов можно искусственно увеличивать индексы разнообразия изучаемой территории.

4. Увеличение степени компактности территории, отражаемой индексом компактности практически всегда можно рассматривать как положительное явление с экологической точки зрения, в то время как увеличение индекса разнообразия может отражать негативные тенденции. Например, увеличение числа видов растений на изучаемой территории может происходить за счет рудеральных, заносных видов или видов, характерных для промежуточных стадий восстановительных сукцессий.

5. Хозяйственная деятельность в виде рубок спелых и перестойных насаждений оказывает сильное воздействие на их фрагментацию и смешивание, особенно если зарастание вырубок происходит естественным путем через восстановительную сукцессию. В результате этого возможно возникновение неконтролируемой пространственной .динамики насаждений, которая может увести лесной^растительный покров изучаемой территории далеко от его естественного состояния. Аналогичный пространственный эффект могут иметь природные воздействия на насаждения в виде пожаров, ветровалов, вспышек вредителей и болезней.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Фам Тхи Ким Тхоа, Санкт-Петербург

1. 200 лет лесному учебному и опытному делу в Лисинском учебно-опытном лесхозе: Учебное пособие для студентов специальности 260400 лесное дело и садово-парковое хозяйство, под ред. Г.И. Редько. - СПб.: ЛТА, 1997.-356с., ил.

2. Александров Б.М. Донная фауна озер Карелии и ее кормовое значение для рыб: Докл. по материалам опубликованных работ, представленных к защите на соискание ученой степени канд. биол. наук. J11966. 17с.

3. Александров В.Д. Классификация растительности. Л., 1969. 275с.

4. Алексеев A.C. Мониторинг лесных экосистем: Учебное пособие. СПб., СПБГЛТА, 2003,116с.

5. Алексеев A.C., Селиховкин A.B., Келломяки С. И др. Устойчивое управление лесным хозяйством: научные основы и концепции. СПбГЛТА, Международный центр лесного хозяйства и лесной промышленности -МЦЛХП. СПб. Йоэнсуу. 1998. 207 с.

6. Алексеев A.C., Трейфельд Р.Ф., Григорьева С.О., Егорова ГЛ. Оценка растительного разнообразия лесных экосистем. На примере Карельского перешейка Ленинградской области СAPE-BIODIVERS1TY, 2002.

7. Андреев К.А., Кучко A.A. Биологическое разнообразие лесных экосистем. М., 1995. 356 с.

8. Антипин В.К., Кузнецов О.Л. Охрана разнообразия болот Карелии //Биоразнообразие, динамика и охрана болотных экосистем Восточной Фенноскадии. Петрозаводск, 1998. С.10-30.

9. Белоусова H.A., Сазонов C.B., Кучко A.A., Кравченко A.B. Состояние и перспективы развития системы охраняемых, природных территорий Карелии// Охраняемые природные территории и памятники природы. Петрозаводск, 1992. С. 6-17.

10. Бигон М., Таунсенд К., Харпер Дяс. Экологи. Особи популяции и сообщества : В 2-х т Т.2:Пер. с англ-М :Мир, 1989.-477 е.,ил.

11. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества. Т2. М., 1989. 477 с.

12. Боч М.С., Смагин В.А. Флора и растительность болот Северо-Запада России и принципы их охраны. СПб, 1993. 225 с.

13. Бродский А.К. Введение в проблемы биоразнообразия. Иллюстрированный справочник СПБ: ДУАН, 2002-104с.

14. Буданцев А.Л., Яковлев Г.П. Иллюстрированный определитель растений Карельского перешейка. СПб : Спец.Лит; Издво СПХФА, 2000.

15. Булыгин Н.Е., Ковязин В.Ф., Мартынов E.H. Природа Карельского перешейка: Учебное пособие для средней школы. СПб.: СПБЛТА, 2000. 120с.

16. Верхунов П.М., Моисеев H.A., Мурахтанов Е.С. Лесоустройство : Учебное пособие -ЙошкарОла: МарГТУ, 2002. 444с.

17. География и мониторинг биоразнообразия. М.: Издательство Научного и учебно-методического центра Моск. ун-та, 2002. 432 с. URL http://nature.ok.ru

18. Герд С.В. Биоценозы бентоса больших озер Карелии. Петрозаводск, 1949а. 197 с.

19. Емельянов И.Г. Разнообразие и его роль в функциональной устойчивости и эволюции экосистем.— Киев: Б.и., 1999. — 168 с.

20. Емельянов И.Г. Разнообразие и его роль в функциональной устойчивости и эволюции экосистем.— Киев: Б.и., 1999. — 168 с.

21. Инструкция о порядке создания и размножения лесных карт. Государственный комитет СССР по лесному хозяйству. М.:1987, 80 с.

22. Казимиров Н.И. Елышки Карелии. Л., 1971. 140 с. Карта растительности болот Карелии. М 1: 600000. Рукопись. Фонды Ин-та биологии КарНЦ РАН. Пеорозаводск, 1968.

23. Кравченко A.B., Белоусова H.A., Сазонов С.В., Яковлев Е.Б. (ред) Флора и фауна охраняемых природных территорий Карелии. Вып. 1. Петороза-водск 1990. С. 32-43.

24. Конвенция по биологическому разнообразию. Рио-де-Жанейро. 1992.// http://www.biodat.ru/chm/chm 1 .htm

25. Курбанов Э.А., Яконлев И.А., Устойчивое управление лесами: Международный аспект. Учебное пособие. Министерство общего и Профессионального Образования Российской Федерацию Марийский Государственный технический Университет, 2000.

26. Лебедева Н.В, Дроздов H.H., Криволуцкий Д.А. Биоразнообразие и методы его оценки.М.: Изд-во МГУ, 1999. 94 с.

27. Лисино. 200 лет служения лесам России. / Под ред. A.B. Селиховкина. СПб. 2009. 224 с.

28. Методы изучения лесных сообществ. СПб.: НИИХимии СПбГУ, 2002. -240 с.

29. Морозова P.M. Лесные почвы Карелии. Л., 1991. 184 с.

30. Никифоров A.A. Анализ структуры, динамики и продуктивности лесного растительного покрова с применением ГИС-технологий, математического и 3D моделирования (на примере Лисинского УОЛХ): дисс. Канд. С.-х. наук: 06.03.02. СПб.: СПбЛТА, 2005. -С.157.

31. Ницнеко A.A. Об изучении экологической структуры растительного покрова // Ботан. журн. 1969. Т. 54. N 7, С. 1002-1014.

32. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975. - 740 с.

33. Оценка и сохранение биоразнообразия лесного покрова в заповедниках европейской России.- М.: Научный мир, 2000.- 185с.

34. Проблемы экологии растительных сообществ севера. — СПб., 2005.

35. Протасов А,А. Киоразнообразие и его оценка. Концептуальная диверсико-логия. Киев: Ин-т гидробиологии HAH Украины, 2002. 105 с

36. Розенберг Г'.С. Теоретический анализ связи между площадью описания и числом встреченных видов // Биол. науки., 1989, № И, с. 76-83.

37. Розенберг Г.С., Мозговой Д.11., Гелашвили Д.Б. Экология. Элементы теоретических конструкций современной экологии. Самара: СамНЦ РАН, 1999.-396 с.

38. Саковец В.И., Ананьев В.А. Оценка биоразнообразия лесов Карелии // Биологическое разнообразие лесных экосистем. М.,1995. С.

39. Синькевич Т.А. Биоразнообразие лесных фитоценозов Карелии и его количественная оценка // Биологическое разнообразие лесных экосистем. М., 1995. С. 216-218.

40. Сукачев В.Н., Дылиц Н.В., Молчанов A.A. и др. Основы лесной биогео-ценологии. М., 1964. 574 с.

41. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы.- М.: Прогресс, 1980.-328 с.

42. Федорчук В.Н., Кузнецова М.Л, Шорохов A.A. Оценка экосистемного разнообразия лесов // Труды Санкт-Петербургского НИИ лесного хозяйства. Выпуск 1 (18). СПб. 2009. С. 29-40.

43. Федорчук В.Н., Нешатаев В.Ю., Кузнецова М.Л. Лесные экосистемы северо-западных районов России: Типология, динамика, хозяйственные особенности. СПб., 2005.-382с.

44. Хохлова Т.Ю., Антипин В.К., Токарев П.Н. Особо охраняемые природ-, ные территории Карелии (Изд. второе. Перераб. и допол.) Петрозаводск, 2000а. 312с.

45. Цвелев H.H. Определитель сосудистых растений Северо-Западной России ( Ленинградская, Псковская и Новгородская области). СПб., Изд-во СПХФА. 2000.

46. Цинзерлинг Ю.Д. География растительного покрова СевероЗапада европейской части СССР. Л.,1932.378 с.

47. Черешнев И.А. Биологическое разнообразие пресноводной ихтиофауны СевероВостока России. Владимирвосток, 1996. 198 с.

48. Чертов О.Г. Об оценке состояния лесов и их биоразнообразия на Северо-Западе России // Лесное хозяйство и многообразие природы: Финляндия Республика Карелия и Карельский перешеек: Докл. Финско-Российского семинара. Йоэнсуу, 1995.-С. 281-287.

49. Шеляг-Сосонко Ю. Р., Емельянов И. Г. Экологические аспекты концепции биоразнообразия // Экология и ноосферология. — 1997. — 3, № 1-2. — С. 131-140.

50. Aberg J., jansson G., Swenson J., Angelstam P. The effect of matrix on the occurrence of hazel grouse (Bonasa bonasia) in isolated habitat fragments Oc-ceologia, 1995, 103:265-269.

51. Alekseev A.S., Houix J-P., Gauberville C. La diversite floristique des forets de l'Isthme de Carelie // Foret-entreprise № 167 Mars 2006. p.29-32.

52. Andren H. Effects of habitat fragmentation on birds and mammals in landscapes with different proportions of suistable habitat a review Oikos, 1994.71.355-366.

53. Angelstam P. Conservation of communities the importance of edges, surroundings and landscape mosaic structure. In: Hansson, I, (ed). Ecological principles of nature conservation Elsevier London, 1992, pp. 9-69.

54. Angelstam P., Pettersson B. Principles of present Sweish forest biodiversity management In: Hansson, I.(eds). Boreal ecosystems and landscapes-structures functions and conservation of biodiversity Ecological Bulletins, 1997.

55. Angelstam P., Rosenberg P., Rulcker C., Aldrig,sallan,ibland, ofta,Skog & Forsning, 1993,1/93.

56. Anon. Forest practices code of British Columbia Act S.B.C. 1994,c,41.

57. Awls J. A theory of justice Harvard University Press Cambridge, 1971.

58. Booth D.E. Estimating prelogging old-growth in the Pacific Northwest J. Forestry, 1991, 89, 25-29.

59. Boyle T.J.B., Sayer J.A. Measurement, monitoring and conservation of biodiversity in managed tropical forest, commonwealth Forestry Review, 1995, 74, 20-25.

60. BrownS.P. A note on environmental risk Journal of environmental economics and management, 1983, 6: 282-286.

61. Brush S.B. In situ conservation of landraces in center of crop diversity. Crop Science, 1995, 35, 346-354.

62. Burley J., Gauld I. measuring and monitoring biodiversity: a commentary in T.J.B. Boyle and B. Boontawee (eds): Measuring and monitoring biodiversity in tropical and temperate forests, CIFOR, Bogor, 1995,pp. 19-46.

63. Carlson A., Stenberg I. Dendrocopos leucotos Department of Wildlife Ecology Report 27. Swedish university of Agricultural Sciences Uppsala. 1995.

64. Convention of Biological Diversity of the 1UCN. — Rio de Janeiro, 1992.

65. Daust D.K. Biodiversity and land management from concept to practice Unpublished M.Sc. Thesis Faculty of Forestry University of Columbia, 1994.

66. Daust D.K., Bunnell F.I. Predicting biological diversity on forest land in British Columbia Northwest Environ J, 1992.

67. Daust D.K., Bunnell F.I., Geographical information systems and forest wildlife recent developments and future prospects Proceedings of the XXIIUGB Congress, 1994.

68. DeGraaf R., Miller R.I. Conservation of faunal diversity in forested landscapes Chapman and Hall London, 1996.

69. Encyclopedia Britannica. Encyclopedia Britannica 2003 Ultimate Reference, 2003.

70. Esseen P.A., Renhorn K.E., Pettersson R.B. Epiphytic lichen biomass in managed and old-growth boreal forests: effect of branch quality. Ecological Applications, 1996.

71. Forsman E.D., Meslow E.C., Strub M.J. Spotted owl abundance in young versus old-growth forests Oregon Wildlife Society Bulletin, 1997, 5: 43-47.

72. Forsman E.D., Meslow E.C., Wight H.M. Distribution and ecology of the sported owl in Oregon Wildlife Monographs, 1984.

73. Gadow K.Y., Puumalainen J. Scenario planning for sustainable forest management. Sustainable Forest Management. KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS-DORDRECHT/BOSTON/LONDON, 2000.

74. Gadow K.V., Hui G.V. Characterizing forest spatial structure and diversity // Proceedings of the Conference "Sustainable Forestry in Temperate Regions", University of Lund, Sweden, 7-9 April 2002. P. 20-30.

75. Global Biodiversity Assessment / Ed. Y. Heywood, R. Watson. — Cambrige : Univ. Press (UNEP), 1995. — 1140 p.

76. Gradel A. Assessment, description and forecast of forest diversity // Final Thesis of MSc European Forestry. 2005. 75 p. + appendices.

77. Green R.N., Klinka K., Afield ginde to site identification and interpretation for the Vancouver Forest Region BCMOF Research Branch Crown Publication, 1994.

78. Harper J.L., Hawksworth D.L. Biodiversity: measurement and estimation Preface philos trans Roy Soc. London, 1994, 345, 5-12.

79. Harper J.L., Hawksworth D.L. Preface In hawksworth, D.L (ed). Biodiversity measurement and estimation. Preface philos trans Roy.Soc . London, 1995, 345, 5-12.

80. Hoen H.F., Veisten K., 1994. Attitude towards and willingness to pay for changes in Norwegian forest management practices. Skogforsk. Report. Department of forest sciences Agricultural University of Norway As, 1994, 4/94.

81. Katzner D.W. The shackle-vickers approach to decision-making in ignorance Journal of post Keynesian economics, 1989,12:237-259.

82. Katzner D.W. Time, ignorance and uncertainty in economic models. University of Michigan Press, 1995.

83. Kouki J. Biodiversity in the Fennoseandian boreal forests: natural variation and its management: Annales Zoologici Fenniei, 1994, 31(1), 217 p.

84. Kumar D.J., Nautiyal J. Forest variability index: a vector quantifying forest stand diversity and forest compactness. Forest Policy and Economics 6. Elsevier, 2004, pp. 271-288.

85. Lockwood C., Moore T. Harvest scheduling with spatial constraints a simulated annealing approach. Can J. For Res., 1992,23: 468-478.

86. Meslow E.C., Holthausen R.S., Cleaves D.A. Assessment of terrestrial species and ecosystems J. Forestry, 1994, 92: 12-19.

87. Microsoft Encarta 2003 reference library: Microsoft, 1003.

88. Myers N. Biodiversity and the precautionary principle. Ambio, 1993,22(2-3):4-79.

89. Namkoong G.What do measures of biodiversity tell us? In: T.J.B. Boyle and B.Boontawee. (eds). Measuring and monitoring Biodiversity in Tropical and Temperate Forests, CIFOR, Bogor, 1995, pp. 87-95.

90. Nelson J.D., Shannon T. Cost and timber supply assessment of the coastal biodiversity guidelines. Faculty of Forestry University of British Columbia, 1994.

91. Olivier 1., Beattle A.J., Designing a cost-effective invertebrate survey a test of methods for rapid assessment of biodiversity, Ecological Applications, 1996, 6,594-607.

92. Palmberg-Lerche C. the conservation of forest genetic resources issues and programmes Diversity, 1993.

93. Peterken G. Natural woodland: Ecology and Conservation'in Northern Temperate Regions Cambridge University press. Cambridge, 1996.

94. Randall A. Total and nonuse values. In: Braden, J.B, and Kolstad, C.D.(eds), 1991. Measuring the demand for environment quality. North-Holland Amsterdam, 1991, pp, 303-321.

95. Ricklefs E., Schluter D. Species diversity in ecological communities. Historical and geographical percpectives. Chicago University Press. Chicago, 1993.

96. Rodda G.H. How to lie with biodiversity, Conservation Biol, 1993. 7. 959-960.

97. Rozenzweig M.L. Species diversity in space and time. Cambridge University Press. Campridge, 1995.

98. Rozenzweig M.L., Abramsky Z. How diversity and productivity related? In: Ricklefs, E and Schluter, D. Species diversity in ecological communities. Hisor-ical and geographical perspectives, 1993.

99. Scheiner S.M. Measuring pattern diversity, Ecology, 1992.73: 1860-1867.

100. Schmidt R. Ou an est I' amenagement des forets tropicales humides? UNA-LYLVA, 1987, vol.,39, p(2-17).

101. Schreuder H.T., Gregoire T.G., Wood G.B. Sampling methods for multire-source forest inventory, Wiley, NY, 1993,446 pp.

102. Sjoberg K. Modern forestry and the capercaillie. In : DeGraaf R and Miller R.I ( eds). Ecological principles of nature conservation Elsevier London, 1996.

103. Solberg B. Forest sector models as methodological tools in forest policy analysis. In: Tikkanen. I(ed) Silva Fennica, 1986,(20)4:419-427.

104. Stanners D., Bourdeau P. Europe's environment: The Dobris assessment European Environment Agency Copenhagen, 1995.

105. Stork N.E. measuring and inventorying arthropod diversity in tropical and temperate forests C1FOR, Bofor, 1995.

106. Sutherland G. Habitat dependency groups of vertebrates in coastal western hemlock forest, 1996.

107. Swenson J.E. Angelstam P. Habitat separation by sympatric forest grouse in Fennoscandia in relation to forest succession Can.J. Zool., 1994, 71: 13031310.

108. Tilman D., Pacala S. The maintenance of species richness in plant communities In: Ricklefs |E, and Schuter, D.(eds). Species diversity in ecological communities Historical and geographical perspectives, 1993.

109. UNEP (United Nations Environment Program). Convention on biological diversity. UNEP. Nairobi, 1992.

110. Vanclay J.K. Modelling forest growth and yield: Applications to mixed tropical forests, CAB1, WALLINGGFORD, UK, 1994, 312 pp.

111. Veisten K., Hoen H.F. Attitudes towards and willingness to pays for changes in Norwegian forest management practices. Skogforsk. Report. Department of forest sciences. Agricultural University of Norway. As., 1994, 4/49.

112. Veisten K., Hoen H.F., Navrud |S., Strand J. Valuing biodiversity in Norwegian forests: A contingent valuation study with multiple bias testing. Memorandum Department of Economics University of Oslo. Norway. 1993. N 7.

113. Vital Forest Graphics. UNEP, FAO, UNFF. 2009. 75 p.

114. Wells R., Daust D.K. A preliminary analysis of stand structure in coastal west-, ern hemlock zone forests of various ages MacMillan Bloedel Ltd., 1994.

115. Williams J.T. Identifying and protecting the origins of our food plants, in EO. Wilson (ed). Biodiversity, National Academy Press, Washington DC, 1998, pp. 240-247.

116. Williams P.H. Choosing conservation areas using taxonomy to measure more of biodiversity In Moon, T.Y.(ed) Manus. Col. ISBC. KE1. Korean Entomological Institute. Seoul, 1993.

117. Williams P.H., Humphries C.J. Comparing character diversity among biotas in KJ Gaston (eds). Biodiversity a biology of numbers and difference, Blackwell, Oxford, 1996, pp. 54-76.

118. Wilson E.O. Biodiversity National academy press, Washington, D.C., 1988.

119. Wilson E.O. Biophilia. Harvard University Press Cambridge Mass,1984

120. Wilson E.O. The biological diversity crisis: A challenge to science Issues Sci. Technol., 1985.

121. Wilson E.O., Peter F.M. Biodiversity National academy press, Washington D.C., 1988.

122. Yoshimoto A., Brodies J.D. Short and long-term impacts of spatial restrictions on harvest scheduling with reference to riparian zone planning CAN J. For. RES, 1994.

123. Yoshimoto A., Brodies J.D., Sessions J. A new hyeristic to solve spatially constrained long-term harvest esheduling ploblems For. Sci., 1994, 40: 365-396.

Информация о работе

Фам Тхи Ким Тхоа
кандидата сельскохозяйственных наук
Санкт-Петербург, 2010
ВАК 06.03.02

Диссертация

Пространственный анализ разнообразия лесного растительного покрова на основе данных лесоустройства с применением ГИС-технологий - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Пространственный анализ разнообразия лесного растительного покрова на основе данных лесоустройства с применением ГИС-технологий - тема автореферата по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы