Экологическая климатология и климатические ресурсы (стр. 17 )

3.11 Лесохозяйственные климатические ресурсы

Климатические ресурсы обеспечивают в той или иной степени доступ челове­ка ко всем природным ресурсам, среди которых мировые леса являются одними из наиболее востребованных. Лес интенсивно используется в различных отрас­лях хозяйства, а также обеспечивает функционирование всей биосферы. Лесные массивы относятся к числу исчерпаемых, но возобновимых природных ресурсов. Громадные площади лесов распределены по поверхности земного шара крайне неравномерно. Значительная их часть находится в труднодоступных географиче­ских районах и экономически не выгодна для пользования. Лесной фонд под­держивается за счет естественного и искусственного возобновления. Каждый из этих методов имеет свои положительные и отрицательные стороны.

В целом искусственные леса, т. е. создаваемые посевом и посадкой, состав­ляют незначительную часть от площади всех лесов планеты. Такие леса называ­ют man-made forests (леса, созданные человеком). Демографический рост повы­шает потребности человека в лесных ресурсах, и как следствие доля и значение искусственных лесов неуклонно растут. В этой связи чрезвычайно важно знать природные условия, наиболее благоприятствующие росту леса.

Основными факторами, определяющими распространение древесных пород на земной поверхности, являются климат и плодородие почвы.

Климат влияет на следующие характеристики:

·  производительность лесов и разнообразие лесной флоры и фауны;

·  направленность и динамику нежелательных сукцессий;

·  гидрологический режим лесов и рек;

·  устойчивость лесных биогеоценозов к разрушающим природным и антропогенным факторам.

Основными показателями в характеристике климата являются тепло - и влагообеспеченность, выраженные в различных единицах; их значения также входят в комплексные показатели.

Границы распространения древесных пород определяются некоторыми край­ними значениями количества тепла и влаги, а оптимальные их значения (неоди­наковые для различных пород) обусловливают высокое качество и продуктивность древостоев. При проектировании эталонных насаждений необходимо, прежде всего, учитывать требования растений к определенным климатическим условиям. Эта­лон - это насаждение, которое по породно­му составу, продуктивности и качеству наилучшим образом отвечает целям лесно­го хозяйства, т. е. в возрасте спелости дает древесину требуемых сортиментов, выполняет защитные функции, устойчиво против вредных биотических и абиоти­ческих факторов, максимально использует естественное плодородие почв, давая значительный прирост древесины. В зоне лесостепи достаточно тепла, но не хватает влаги, а в зоне смешанных лесов доста­точно и тепла, и влаги. Влияние на древостой любого климатического фактора происходит в комплексе с другими факторами, что отражается в виде определенных показателей. Во всем мире, и в России в частности, наибольшее хозяйственно-экономическое значение имеют хвойные леса, поэтому при оценке пригодности областей для лесного хозяйства по некоторым параметрам климата целесообразно ввести некоторые оптимальные значения, которые характерны для зон, где про­дуктивность естественных хвойных насаждений максимальна. Это зоны южной тайги и смешанных лесов.

Для лесохозяйственных климатических ре­сурсов были выбраны климатические показатели, указанные в табл.59.

Таблица 59

Диапазон изменения специализированных показателей лесохозяйственных климатических ресурсов для территории РФ

Показатель	Единица измерения	Минимум	Максимум
Радиационный баланс	МДж/м2	705	2292
Количество осадков	мм	232	1300
Сумма активных температур (> 10 СС)	°С	300	3600
Продолжительность вегетации	дни	30	200
Показатель увлажнения	—	0,17	0,7
Индекс континентальности	—	95	272
Число дней с сильным ветром (> 15 м/с)	дни	0,7	52,4
Пожароопасность	дни/мес	0	18
Число дней с низкой температурой воздуха (< -30 °С)	дни	0	30

В зависимости от значимости показателей, каждому из них придан опреде­ленный вес, максимальный вес у показателя увлажнения (0,15). Радиационный баланс, осадки, сумма активных температур, продолжительность вегетации, континентальность климата оценивались с весом 0,14. Негативно сказываются на состоянии лесных биогеоценозов экстремальные значения скорости ветра (> 15 м/с) и отрицательная температура, а также пожароопасность регионов: особенно восприимчивы подрост и старые деревья. Однако определяющей роли в размещении лесных массивов эти климатические показатели не играют, а явля­ются дополнением к основным: вес каждого из них равен 0,05.

Энергия Солнца, приходящая на земную поверхность, является главным фактором жизни, распределение которого в биосфере неравномерно: растение использует лишь незначительную часть этой энергии, определяемую значением радиационного баланса, диапазон колебаний которого на огромной территории РФ составляет от 705 МДж/м2 (Ненецкий АО) до 2292 МДж/м2 (Республика Дагестан). В зоне наибольшей продуктивности радиационный баланс равен 1205—1582 МДж/м2, а в качестве оптимального выбрано некое среднее значение 1300 МДж/м2. К северу количество солнечной радиации закономерно снижается, а к югу повышается. Солнечная радиация влияет на жизненные процессы леса, обусловливая фотосинтез, транспирацию, тепло - и влагообмен и др. Огромную роль в жизни леса играет тепло и, прежде всего, микроклиматическая изменчи­вость термического режима в приземном слое воздуха. При оптимальном режиме тепла обеспечивается нормальное протекание всех физиологических процессов, ростовых и стадийных изменений. Увеличение количества радиационного тепла, приходящего на единицу поверхности, на 20-33 % потенциально повышает средний класс бонитета на 0,8-1,0, но только в случаях, когда рост и продук­тивность насаждений лимитируются теплом.

Потребность в тепле у каждой древесной породы строго определенная, однако эти тепловые границы изучены достаточно слабо. Первостепенное значение для любой фенологической фазы развития дерева и древостоя в целом, а также для различных функций (фотосинтез, транспирация и т. д.) имеют сумма активных температур воздуха и число дней в году со средней суточной температурой > 10 °С (вегетационный период), которые определяют продуктивность леса. Если сумма активных температур не достигает оптимальных для данной породы значений, то дерево полноценно не развивается: не имеет характерной высоты, объема, отсутствует плодоношение, т. е. снижается в целом бонитет древостоя.

В качестве оптимального значения суммы активных температур выбрано 1800 °С, а оптимума продолжительности вегетационного периода -120 дней. При этом разброс значений суммы активных температур по отдельным областям в пределах России составляет от 300 до 3600 °С, а в случае вегетационного пе­риода 20-300 дней. Температура воздуха является одним из факторов, очерчи­вающих ареал произрастания той или иной древесной породы. Очень высокие и очень низкие значения температуры одинаково отрицательно влияют на выжи­ваемость древесных пород.

Процессы естественного и искусственного возобновления леса (особенно в на­чальных стадиях формирования) и продуктивность древостоев тесно связаны с водой, как экологическим фактором. Влага необходима для прорастания семян, играет большую роль в фотосинтезе, при извлечении питательных минеральных веществ из почвы. Зимние осадки являются резервом для будущего вегетацион­ного периода, предохраняют почву и растения от промерзания, высушивающего действия ветра. В умеренном климате произрастание леса возможно при количе­стве осадков минимум 400 мм/год. Фактически из всего годового количества осадков растение использует лишь 150-175 мм воды в год, однако лучшие леса произрастают в районах, где годовая сумма осадков колеблется от 600 до 700 мм. Это, прежде всего, Брянская, Вологодская, Владимирская, Ивановская, Кировская, Костромская, Пермская, Ленинградская, Московская области и др.

Влажность воздуха наряду с осадками воздействует на условия существова­ния леса. Практическое значение в лесном хозяйстве имеет относительная влаж­ность воздуха как один из важнейших показателей пожароопасности в лесу.

Немаловажное значение для жизни растений имеет соотношение тепла и вла­ги как комплексный показатель климатических условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности растений. При рассмотрении процессов испаре­ния в качестве показателя используется дефицит влажности воздуха (с ним тесно связаны транспирация и урожайность растений), который положен в основу комплексного показателя увлажнения. Другие метеорологические показатели (гидротермический коэффициент, индекс сухости) неточно выражают реальные условия транспирации и не позволяют провести отвечающую практическим запросам дифференциацию территории по особенностям климата. Влагопотребление и продуктивность растений тесно связаны с показателем увлажнения, в основу которого положены влагообеспеченность и дефицит влажности воздуха. Показатель увлажнения рассчитывается по формуле

ПУ = P/D,

где Р - сумма осадков за год; D - дефицит влажности воздуха.

При оценке показателей антиресурсов (скорость ветра > 15 м/с, температура воздуха < -30 °С, пожароопасность) принят принцип „чем мень­ше - тем лучше".

Экстремально низкие значения температуры негативно сказываются на лесе. Действие их проявляется в выжимании морозом из почвы молодых древесных растений (всходов, самосева, сеянцев), образовании морозобойных трещин в древесных стволах. Морозобою подвержены многие хвойные и лиственные поро­ды. Степень опасности образования морозобоя определяют макро - и микроклимат, рельеф, почвенные условия, предшествующий вегетационный период (сухой период чрезвычайно ослабляет деревья).

Большая скорость ветра является еще одним показателем антиресурсов, с ко­торым приходится считаться в лесохозяйственной практике. Из повреждений и потерь, наносимых лесу ветром, наиболее ощутимы по силе воздействия бурело­мы и ветровалы. В европейской части России число дней с опасным ветром не превышает 17.

Чрезвычайно убыточны для лесного хозяйства лесные пожары. Огневые по­вреждения деревьев проявляются в виде ожогов ствола, кроны и перегорания корней. Воздействие низового пожара, в результате которого сгорает напочвен­ный покров и обжигается снаружи нижняя часть стволов, может быть разным для отдельных пород из-за различий в толщине коры, высоте до начала живой кроны и глубине корней. В молодом возрасте все древесные породы, особенно хвойные, сильно страдают от огня. Низкая пожароопасность наблюдается в северных районах нашей страны и повышается в областях, где мало осадков и преобладают высокие значения температуры воздуха.

Значения показателей лесохозяйственных климатических ресурсов для Центрально-Черноземного региона представлены в таблице 60.

Климатические ресурсы каждой административно-территориальной единицы оценивались сначала в баллах, а затем в условных единицах (у. е.) отдельно по каждому выбранному климатическому показателю (табл. 61).

Таблица 60.

Значения основных специализированных показателей лесохозяйственных климатических ресурсов

Административно-территориальная единица (область)	Число дней с темпера­турой воздуха < -30 °С	Годовое количество осадков, мм	Число дней с пожаро­опасной обстанов-кой	Число дней со скоро­стью ветра > 15м/с	Радиаци­онный баланс, МДж/м2	Сумма активных температур (> 10 °С), °С	Продолжи­тельность вегетации, дни	Градация ресурсов, у. е
Белгородская	1,0	545	12	14	1511	2650	154	10,05 –12,55
Воронежская	1,6	527	12	5	1509	2625	152
Тамбовская	1,6	543	12	10,7	1509	2450	140
Липецкая	1,6	517	12	9	1509	2510	149
Курская	2,2	587	12	11	1511	2395	150

Таблица 61

Лесохозяйственные климатические ресурсы

Административно-территориальная единица (область)	Ресурсы
балл	у. е.
Белгородская	7,1	10,9
Воронежская	7,1	10,9
Курская	7,8	11,9
Липецкая	7,6	11,5
Тамбовская	7,5	11,4

Как видим, более благоприятные для произрастания лесных насаждений климатические условия формируются в Курской области. Белгородская и Воронежская области с более засушливыми условиями вегетационного периода наименее благоприятны для лесной растительности.

В основу оценки стоимости лесохозяйственных климатических ресурсов по­ложена сырьевая функция лесов, которую можно выразить через стоимость древесины на корню. Климатические условия роста древесных пород влияют на производительность древостоев и, следовательно, на потенциально возможный ежегодный доход от пользования лесом.

Оценка стоимости лесохозяйственных климатических ресурсов С (млн. руб.) производится по формуле

С =	8,0×140,7×S×a/A
1000

где 8,0 - максимально возможный годовой прирост древесины, м3/га; 140,7 - стоимость древесины на корню при устойчивом рациональном лесопользовании, млн. руб.; S - площадь земель лесного фонда, тыс. га; а - лесохозяйственные ресурсы региона, у. е.; А - лесохозяйственные ресурсы, обеспечивающие мак­симально возможный годовой прирост древесины, у. е.