Пространственная дифференциация таксационных показателей древостоев в условиях горного рельефа : на примере Кавказского государственного природного биосферного заповедника

• Автор: Шевела, Светлана Юрьевна
• Шифр специальности: 25.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 199 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Информационно-методическое обеспечение исследования

1.1. Общие сведения об исследуемой территории

1.2. Понятийно-терминологический аппарат исследования

1.3. База геоданных

L4. Программное и методическое обеспечение исследования

Глава 2. Морфометрический анализ рельефа исследуемой территории

2.1. Рельеф и растительный покров

2.2. Гипсометрический анализ

2.3. Крутизна склонов

2.4. Экспозиция склонов
2.5. Горизонтальная расчлененность
Глава 3. Таксационное описание территории
3.1. Типы землепользования
3.2. Доминанты, субдоминанты
3.3. Распределение таксационных показателей
Глава 4. Пространственная структура однопородных древостоев
4.1. Пихта
4.2. Бук
4.3. Береза
4.4. Сосна
4.5. Ель
4.6. Рододендрон
Заключение
Список использованной литературы

Введение
Актуальность исследования. Проблема пространственной организации лесных сообществ в горах представляет особый интерес, прежде всего, в связи с фактором рельефа. Распределению этих сообществ на разных масштабных уровнях свойственна трудно поддающаяся описанию пространственная дифференциация. Объяснение дифференциации и нахождение соответствующих закономерностей возможны посредством сопряженного анализа структуры древостоев и морфометрических характеристик рельефа.
Кавказский государственный природный биосферный заповедник им. Х.Г. Шапошникова - крупнейший резерват Кавказа, природоохранное значение которого трудно переоценить. Разным аспектам исследования лесов Западного Кавказа посвящено большое количество работ [Динник, 1885; Динник, 1902; Соснин, 1939; Герасимов, 1948; Орлов, 1951; Орлов, 1953; Хуторцов, 1957; Горчарук, 1965; Кавказ ..., 1966; Голгофская, 1967в; Горчарук, 1992; Бебия, 2002; Придня, 2003; Голгофская, 2003; Коваль, 2001; Онищенко, 2006; Битюков, 2007; Загурная, 2009а; Загурная, 20096; Акатов, 2010; Грабенко, 2011; Полежай, 2011; Соколова, 2013; и др.]. Однако до сих пор количественной оценке распределения таксационных показателей древостоя в связи с морфологическими свойствами земной поверхности не уделялось должного внимания. Определение вклада рельефа в таксационную структуру древостоев носило описательный характер^ при этом, как правило, исследователи оперировали объектами рельефа в масштабе макросклонов или хребтов. С появлением цифровых моделей рельефа и ГИС-технологий проблема сопряженной оценки распределения таксационных показателей древостоев и морфологических характеристик земной поверхности обрела новые технические контуры. К тому же стало возможным реализовать актуальные требования к детальности описания - на уровне мезо- и микромасштабных явлений.
Полученные карты состояния лесных насаждений и построенная база данных, опирающиеся на современные технологии, способствуют достижению нового уровня информационного обеспечения лесного хозяйства заповедника с необходимой систематизацией и обработкой больших массивов данных. В этом заключается практический аспект работы. В теоретическом плане актуальность определяется необходимостью разработки научно-методического обеспечения для анализа пространственной организации древостоев, выраженной в таксационных показателях, в связи с морфологическими особенностями горного рельефа.
Объекты исследования - лесная растительность и рельеф Кавказского заповедника в пределах северного макросклона (площадь 1,75 тыс. км2). Предмет исследования - влияние горного рельефа на пространственное распределение таксационных показателей древостоев.
Цель работы - исследование и количественная оценка влияния рельефа на таксационные показатели древостоя в горах по данным Кавказского заповедника. Детальность пространственного анализа отвечает масштабу лесотаксационного выдела, а в рельефе — мезо- и микроформам. Для достижения цели в работе поставлены и решены задачи:
1. Построить цифровые модели рельефа и карты, отражающие морфологические свойства поверхности исследуемой территории, соответствующие пространственной точности анализа.
2. Проанализировать морфологические свойства земной поверхности в конкретных показателях (гипсометрия, крутизна, экспозиция склонов) путем построения морфометрических карт и пространственного статистического анализа.
3. Создать базу данных, содержащую таксационные описания древостоев (доминанты, субдоминанты, класс возраста, диаметр, высоту, бонитет) исследуемой территории, а также векторную и растровую картографическую основу.
4. Построить карту земель (землепользования) по классификации CORINE Land Cover как ландшафтной основы анализа пространственной дифференциации растительного покрова.
5. Построить карты распределения комплекса таксационных показателей древостоя (доминанты, субдоминанты, диаметр, высота, бонитет, возраст) на уровне выделов.
6. Выполнить количественные оценки влияния морфометрических переменных рельефа на распределение таксационных показателей древостоя для главных лесообразующих пород (пихта кавказская, береза Литвинова, бук восточный, сосна обыкновенная, рододендрон кавказский1 и ель восточная).
Фактический материал. В качестве источников исследования использованы глобальная цифровая модель рельефа ASTER GDEM (июнь 2009 г.); таксационные описания заповедника по данным лесоустройства 2005 г., а также материалы измерений автора, собранные при полевых исследованиях на тестовых площадках на территории заповедника (2006-2012 гг.).
Методологическая база. При разработке методического аппарата диссертации особое внимание уделено разработкам, отражающим опыт изучения лесотаксационных показателей основных лесообразующих пород заповедника, прежде всего, в их связи с рельефом [Динник, 1885; Динник, 1902; Соснин, 1939; Орлов, 1951; Голгофская и др., 19676; Голгоф-ская, 2003; Горчарук, 1992; Онищенко, 2006; Акатов, 2010; Грабенко, 2011; Ризаев, 2010;
1 Рододендрон кавказский анализируется наряду с лесообразующими породами согласно исходному таксационному описанию и фитоцснотическому значению кустарника.

параметрам [Геоморфология 2005], с анализом которых связано изучение строения и состава земной поверхности посредством определения взаимного положения форм рельефа по вертикали. Производными от высоты местности являются уклоны и вертикальная кривизна поверхности. Высотная амплитуда форм рельефа, определяющая потенциальную энергию экзогенных преобразований и устойчивость слагающих земную поверхность пород, геоморфологически не менее значима [Тимофеев, 2004]. Гипсометрический анализ, как правило, предшествует любому физико-географическому исследованию в районах с существенными высотными амплитудами земной поверхности. Между тем, полноценный гипсометрический анализ территории заповедника до настоящего времени не проводился.
Крутизна склонов наряду с экспозицией представляют собой ведущие морфометрические параметры при объяснении пространственной дифференциации ландшафтов и их элементов в горах. Уклоном считается угол между наклоном поверхности и горизонтальной плоскостью. Отсюда участие уклонов поверхности в формировании градиентов геофизических полей. Геометрия земной поверхности, а именно крутизна, длина и экспозиция склонов, определяют объемы и направление вещественного переноса, включая поверхностный сток, а также характер развития экзогенных процессов в целом. Крутизна и форма поверхности (вогнутая, выпуклая), освещенность склонов отражают разномасштабное перераспределение воды и солнечной радиации на земной поверхности, что отражается, прежде всего, на растительности и ее таксационных параметрах. Если высота местности и экспозиция склонов так или иначе обычно рассматриваются исследователями в качестве факторов дифференциации растительности в горах, о влиянии уклонов на таксационные показатели древостоя почти ничего не известно.
Экспозиция склонов, показывающая их расположение относительно стран света, наряду с крутизной является важной картометрической характеристикой земной поверхности в горных условиях. В географическом понимании экспозиция склона характеризует его отношение к ориентированным в пространстве разномасштабным процессам (инсоля-ционным, циркуляционным, гравитационным и прочим). В расчетах экспозиции на основе ЦМР она принимается равной азимуту проекции нормали склона на горизонтальную плоскость. Учет экспозиции склона представляет интерес при анализе влияния направленных лито-, гидро-, геохимических, аэродинамических потоков на ландшафтную дифференциацию (посредством прямого и опосредованного воздействия на экзогенные процессы, почвообразование, растительность и т.п.). В горах ориентировка склонов опосредует эрозионно-денудационную деятельность и определяет, таким образом, морфологические свойства земной поверхности. Построение карт экспозиции склонов позволяет оценить влияние ингаляционных, циркуляционных, экзогенных процессов на структуру и со-