Методологические и технологические аспекты лесопатоло- гического мониторинга как основы интегрированной систе мы защиты лесов на примере Московской области

4. Воронцов А.И. Лесная энтомология. - М.: Высшая школа, 1982.-367с.

5. Коломиец Н.Г., Артамонов С.Д. Чешуекрылые -вредители березовых лесов. - Новосибирск: Наука, Сиб. Отд., 1985.- 128 с.

6. Коршунов Ю.П., Вийдалепп Я.Р. Пяденицы Хакасии. Сообщение 1 / Фауна и экология растительноядных и хищных насекомых Сибири. Вып. 43. -Новосибирск, 1980. -С. 44-81.

7. Коршунов Ю.П., Вийдалепп Я.Р. Пяденицы Хакасии. Сообщение 2 / Полезные и вредные насекомые Сибири. - Новосибирск: Наука, 1982.-С. 101-107.

8. Рожков А.С. Сибирский шелкопряд. - М.: АН СССР, 1963.-520 с.

9. Свиридов А.В. К оценке фаунистических показателей, используемых при разработке региональных

вопросов охраны насекомых, на материале по чешуекрылым Центрального БАМа / Эколого-фаунистические исследования. - М., 1981. - С. 85-89.

10. Свиридов А.В. Материалы к познанию совок (Lepidoptera, Noctuidae) Северного Приамурья / Морфологические и географические аспекты эволюции насекомых. - М.: МГУ, 1985. - С. 155-183.

11. Эпова В.И. К фауне и экологии совок (Lepidoptera, Noctuidae) восточного участка зоны БАМ / Насекомые зоны БАМ. - Новосибирск: Наука, 1987. - С. 82-99.

12. Seitz A. Die Gross-Schmetterlinge der Erde. -Stugart,1938. Bd. 3. Suppl. - 332 s.

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЛЕСОПАТОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА КАК ОСНОВЫ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ЛЕСОВ НА ПРИМЕРЕ

МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

М.Е. КОБЕЛЬКОВ

Современное развитие общества определяет комплексное негативное воздействие на леса, что должно определять изменение идеологии лесозащиты в перспективе. Вероятно, она должна заключаться в разработке и организации системного и интегрированного подхода к решению лесозащитных задач, направленных на поддержание прежде всего экологических функций лесов; выполнении международных обязательств по устойчивому управлению и сохранению биологического разнообразия. Необходима законченная технологическая цепочка, которая включала бы в себя: получение объективной информации о состоянии лесов; прогноз их состояния; механизм принятия решений; выбор оптимальных вариантов; экономически и экологически обоснованные действия.

В настоящее время имеются объективные предпосылки определенного изменения идеологии лесозащиты, позволяющей быстро, гибко, рационально реагировать на комплекс факторов, отрицательно действующих на состояние лесов. На основе глубокого понимания процессов, происходящих

в биогеоценозах, их количественной оценки, принципиально важно знать, куда и когда нам не нужно вмешиваться и когда экологически и экономически такое вмешательство будет обоснованным.

Данный подход к организации лесозащиты имеет системную основу и может рассматриваться как интегрированная защита леса (ИЗЛ), которая должна являться неотъемлемой частью ведения лесного хозяйства. ИЗЛ можно сформулировать так: это управление патологическими факторами с использованием различных средств и методов с целью устойчивого развития лесов, сохранения биоразнообразия, удовлетворения экономических, экологических и других потребностей человека. Основой ИЗЛ должно являться глубокое знание экологии леса.

Информационной основой такого подхода может стать лесопатологический мониторинг (ЛПМ), являющийся функциональным направлением лесного мониторинга.

В рамках ведения ЛПМ могут быть решены следующие основные задачи:

1) получение объективной информации о состоянии насаждений, являющихся основным объектом лесопатологического мониторинга;

2) выявление и количественная оценка комплекса факторов, отрицательно влияющих на состояние лесов;

3) создание и ведение баз данных по лесопатологической информации на основе ГИС-технологий;

4) разработка и реализация необходимых прогностических моделей и алгоритмов;

5) реализация системы принятия решений, основанной на многофакторных алгоритмах, поступлении и обработке текущей лесопатологической информации;

6) обеспечение различных уровней управления лесного хозяйства оптимальными вариантами управленческих действий на основе системы принятия решений и пакетов оперативных и установочных мероприятий.

Организация лесопатологического мониторинга лесов, расположенных на урбанизированных территориях или примыкаю-

щих к ним - к каковым относится и Московская область - предполагает, что в данных условиях происходит частичное преобразование ландшафтов; массовое образование отходов, поступающих в атмосферу, воду, землю; наблюдаются избыточные рекреационные нагрузки на лесные сообщества и другие негативные антропогенные воздействия. В этих условиях могут обостряться проблемы, связанные с повреждением лесов патологическими факторами биогенного характера.

Задача организации ЛПМ, как системы обеспечения сбора информации о состоянии лесов и их поврежденности комплексом патологических факторов для соответствующих прогнозов и обоснования принятия решений может, быть решена при выполнении следующих условий:

1) выделение зон возможных видов антропогенных и других влияний на леса и районирование территорий по степени их воздействия;

2) определение качественных и количественных параметров структуры лесного фонда определенных территорий;

3) территориальное размещение базовых звеньев ЛПМ пропорционально представленности территорий зон возможных нагрузок в ключевых участках лесного фонда, определенных на основе анализа его структуры.

Исходя из вышеперечисленных условий, для территории лесного фонда Московской области Московским центром защиты леса и мониторинга совместно с специализированным лесоустроительным предприятием ВНИИЦлесресурса разработана Программа-методика организации и ведения ЛПМ, основные положения которой приведены ниже.

Основной целью проведения лесопатологического мониторинга является периодический регулярный сбор данных о повреж-денности лесов комплексом абиотических и биотических факторов для соответствующих прогнозов, принятия решений, разработки мероприятий по оздоровлению насаждений и повышению их жизнеспособности, рационального использования лесных ресурсов.

К абиотическим факторам повреждения лесов отнесены: повреждения токсическими газами, морозом или заморозками, засухой, снегом, пожаром, молнией, механизмами.

К биотическим факторам повреждения лесов отнесены: повреждения грибными заболеваниями, насекомыми, дикими и домашними животными, человеком.

Базовыми информационными звеньями системы лесопатологического мониторинга являются:

- сеть пунктов постоянных наблюдений (ППН) для детальной комплексной оценки фоновых изменений динамики состояния насаждений;

- сеть модельных маршрутов (ММ), включающих основные типы насаждений в пределах лесорастительных районов, на которой проводится оценка текущего состояния насаждений с целью принятия решений о повыдельной лесопатологической таксации и прогнозировании лесопатологической ситуации в лесах;

- система сигнализации о повреждении насаждений комплексом патологических факторов для оценки пространственного распространения патологических факторов.

В программу работ входят: подготовительные работы; закладка постоянных пунктов наблюдений в ключевых участках; закладка модельных маршрутов в ключевых участках; комплексная оценка состояния насаждений на ППН и ММ и факторов, определяющих её; порядок и форма представления результатов работ на ППН и ММ, повыдельной таксации, а также системы сигнализации.

Работы проводятся в пределах лесорастительных районов по всей Московской области.

Подготовительные работы Подбор картографических материалов

Картографической основой лесопатологического мониторинга, организованного на лесотипологической основе, являются: территориальная топографическая карта, масштаб 1:200 000; схема-карта лесохозяйственных

предприятий, масштаб 1:100 000; планы лесонасаждений, окрашенные по породам, масштаб 1:25 000; планшеты, М 1:10 000.

Выделение подрайонов по рекреационному, сельскохозяйственному, промышленному и другим воздействиям на леса

Выделение подрайонов по различным видам нагрузок проводится на основе имеющейся информации о зонах воздействия на леса рекреационных нагрузок, сельскохозяйственных объектов, промышленных выбросов. В пределах контролируемой территории выделяются участки лесов, находящиеся под воздействием рекреантов. При этом возможно распределение площади по степени рекреационных нагрузок.

Границы зон воздействия рекреационных нагрузок наносятся на схемы-карты лесхозов, масштаб 1:100 000. К зонам рекреационных нагрузок относятся: участки леса, используемые в рекреационных целях, и участки леса, примыкающие в радиусе 1 км к объектам постоянных мест отдыха - дома отдыха, санатории, базы отдыха и др., - садовым и дачным кооперативам.

Аналогичная работа проводится по сельскохозяйственным объектам. На схемы-карты лесхозов наносятся фермы крупного рогатого скота, птицефермы, животноводческие комплексы.

К зонам воздействия сельскохозяйственных объектов относятся участки леса в радиусе 1 км от объекта.

Зоны воздействия промышленных загрязнений выделяются на основе данных Гидрометеоцентра и санитарных служб о распространении выбросов на контролируемой территории, материалов специальных обследований и других возможных источников.

К зонам промышленного воздействия на леса относятся: участки леса, находящиеся под воздействием промышленных выбросов с превышением ПДК более чем в 1 раз по основным видам поллютантов; участки леса, находящиеся в 100-метровой полосе, примыкающей к автомобильным дорогам республиканского значения.

Зоны промышленного воздействия на леса также наносятся на схемы-карты лесхозов, масштаб 1:100 ООО.

Кроме вышеперечисленных, могут выделяться и другие зоны нагрузок на леса.

Анализ структуры лесного фонда

Для организации наблюдений, удовлетворяющих условиям выборочного метода исследований (оценки), производится расслоение (стратификация) всей совокупности лесного фонда на более.мелкие единицы. Для биологических систем, в том числе и лесных, за элементарный объект принимается биогеоценоз. Выделение его производится по ряду характерных для него признаков. Для лесных биогеоценозов ими считаются однородность (однотипность): возрастной структуры, состава пород древостоя, происхождения, динамики биологических процессов и т. д.

Эти основные признаки биогеоценоза с той или иной степенью объективности и точности, равно как и его границы, фиксируются лесоустройством для каждого лесного насаждения. Поскольку понятие «лесное насаждение» или «таксационный выдел» в определенной степени соответствует понятию «биогеоценоз», для задач лесопатологического мониторинга за единичный объект принимается лесотаксационный выдел.

Реальную связь с состоянием насаждения имеют основные таксационные характеристики, известные для каждого выдела, -породный состав, происхождение, возраст, бонитет, полнота, тип леса и тип условий места произрастания.

При стратификации лесов на типы насаждений используются именно эти показатели. При этом возможно укрупнение типов насаждений. Насаждения 16, 1а и I классов бонитета объединяются в группу высо-

кобонитетных насаждений; П - Ш - средне-бонитетных, а IV - V классов - в группу низкобонитетных. Подобное укрупнение типов насаждений в группы используется для породного состава, полноты и возраста. Для стратификации лесов по типам насаждений, проводимой при организации лесопатологического мониторинга, приняты следующие объединения:

1) по происхождению главной породы в насаждении - лесные культуры или естественные насаждения; по месту главной породы в структуре полога - первый или второй ярус; по материалам таксации принимаются варианты сочетаний групп этих признаков;

2) по доле участия главной породы в составе древостоя: - чистые - 8 - 10 единиц состава; с преобладанием главной породы -5-7 единиц; смешанные - менее 5 единиц;

3) по типам леса - согласно классификации, принятой в конкретном регионе;

4) по возрасту - принятое деление на классы возраста;

5) по полноте: высокополнотные - с относительной полнотой от 0,8 до 1,0; сред-неполнотные - от 0,6 до 0,7; низкополнот-ные - от 0,4 до 0,5; несомкнутые - менее 0,4 и редины.

При этом характеристика страты имеет следующий алгоритм (таблица).

Наиболее крупное разделение лесов регионов при проектировании сети лесопатологического мониторинга выполняется в соответствии с существующим лесорастительным районированием.

Внутри лесорастительного района для каждой группы лесов, сформированной согласно перечисленным выше признакам, определяется представительность страты в общей совокупности насаждений.

Таблица

1 2 3 4 5 6 7 8 , 9 10 11 12

Порода Бонитет 1 Тип леса Состав Класс возраста Полнота Площадь страты, га Запас страты, м3 Кол-во выделов Процент площади страты Процент запаса страты Отобрано выделов

Количество отбираемых выделов при оценке состояния насаждений зависит от точности предполагаемых результатов и от задач, стоящих перед лесопатологическим мониторингом. Минимальный объем контролируемых выделов составляет 2 % от общей совокупности лесного фонда.

Анализ структуры лесного фонда проводится на персональных компьютерах с использованием лесоустроительных материалов на магнитных носителях.

Определение площадной структуры лесного фонда по основным лесорастительным характеристикам проводится по пяти лесорастительным районам:

1) сосново-еловые леса;

2) еловые леса с участием сосны и лиственницы;

3) хвойно-широколиственные леса;

4) сосновые леса с примесью ели;

5) широколиственных пород;

6) хвойно-дубовые леса.

Подбор таксационных выделов для закладки ППН и ММ

На основе результатов анализа структуры лесного фонда каждого лесорастительного района по каждому лесничеству выделяется ключевой участок - таксационный выдел, являющийся наиболее типичным для данного лесорастительного района. Типичность участка определяется по характеристике страты и ее представленности в структуре лесного фонда.

Подбор участков для размещения натурной сети лесопатологического мониторинга осуществляется с учетом трех условий: 1 - представительности основных типов насаждений - страт, выраженной в площади, количестве выделов, запасе; 2 - пропорционального распределения контролируемых участков в зонах нагрузок; 3 - доступности и компактности выбираемых участков.

В соответствии с изложенными требованиями для каждого лесничества подбираются 2 участка площадью 300...400 га каждый. Подбор кварталов производится по картографическим материалам: топографическим картам масштаба 1:200 ООО и

1:100 000; общим схемам лесхоза, планам лесонасаждений. Подбор выделов внутри кварталов выполняется с учетом возможности их точной привязки и надежной идентификации при прохождении маршрута. Площадь выдела, включенного в модельный маршрут, должна составлять не менее 1 га.

Допускается включать в ММ выделы меньшей площади в случае, когда в выбранных кварталах невозможно найти выделы указанной площади для оценки состояния страты.

Маршрут по протяженности не должен превышать среднего дневного перехода. Предпочтительны маршруты, привязанные к существующим линейным ориентирам и дорожной сети, особенно кольцевые маршруты с надежными ориентирами на местности. Подобранные для ММ участки леса фиксируются на плане лесонасаждений как проектные.

Для закладки ППН выбирается насаждение из числа наиболее типичных. Площадь выдела под ППН должна быть не менее 2 га. В идеальном случае участок под ППН должен быть расположен на модельном маршруте. После закладки ППН данный выдел исключается из хозяйственного использования в установленном порядке.

Полевые работы

Работы по лесопатологическому мониторингу проводятся в 2 этапа:

1-й этап - период, когда можно количественно оценить степень воздействия патологических факторов - дефолиация, де-хромация, повреждение стволов и т.д.;

2-й этап - период, когда проявляются воздействия патологических факторов на состояние насаждений.

В связи с этим полевые работы проводятся в течение всего вегетационного периода, до начала пожелтения листвы. По каждому лесорастительному району разрабатывается календарный план очередности проведения полевых работ, который должен выдерживаться ежегодно (± 7 дней). Календарный план полевых работ разрабатывается с учетом времени воздействия патологических факторов на состояние контролируемых насаждений.

Определение местонахождения ППН, их привязка и закладка в натуре

Постоянным пунктом наблюдений является предварительно выбранный типичный для каждого лесорастительного района таксационный выдел площадью не менее 2 га. В выделе, являющемся ППН, закладываются круговые пробные площади, радиус и количество которых определяется по полноте и возрасту насаждений.

Количество круговых площадок на каждом ППН должно быть таким, чтобы на них суммарное количество деревьев основной породы было не менее 100 штук. Первое центральное дерево круговой площадки привязывается к хорошо заметным ориентирам - квартальным просекам, трассам, квартальным столбам, канавам, дорогам и т. д. Расстояние до ориентиров промеряется рулеткой. Место, от которого производится замер, отмечается краской с указанием направления.

Последующие круговые площадки размещаются с учетом их количества и обязательным условием наиболее полного охвата выдела.

Центральное дерево второй круговой площадки привязывается к первому; третье

- ко второму и т. д. Привязка фиксируется на учетной карточке ППН (паспорте), где указываются азимут и расстояние до центрального дерева пробной площади.

После привязки центрального дерева круговой площадки на нем на высоте 1,5 м наносится кольцо шириной 2 см. Под кольцом со стороны линии привязки наносится маркировка: в числителе указывается номер ППН, в знаменателе - номер круговой площадки.

Центральное дерево является одновременно модельным деревом № 1. Затем строго на север отмеряется радиус пробной площади, и проводится нумерация деревьев по порядку, начиная с № 2. Нумеруются деревья всех пород, входящие в круговую площадку и имеющие диаметр 10 см и выше.

Порядковый номер дерева наносится на высоте 1,5 м. На каждой пробной площади нумерация проводится заново.

При оценке состояния деревьев на ППН оценивается часть показателей, предусмотренных Программой-методикой организации и проведения работ по региональному мониторингу лесов европейской части СССР (Вильнюс, 1989 г.), составленной в соответствии с методикой ЕЭК ООН.

При оценке учетных деревьев устанавливаются причины их повреждения: эмиссии, влияние стихийных бедствий, механические, биологические, грибные и др.

Индивидуальная оценка состояния модельных деревьев проводится в следующей последовательности: состояние крон, кроновой части ствола и ветвей, подкроно-вой части ствола, корней.

Основными показателями при оценке состояния крон модельных деревьев являются: дефолиация - объедание листвы, хвои; возраст хвои, дехромация; наличие вредителей, болезней, а также степень поврежден-ности (пораженности) ими.

Основными показателями при оценке кроновой и подкроновой частей ствола и ветвей являются: пораженность (поврежден-ность) болезнями (вредителями); механические повреждения; повреждения абиотическими факторами.

Определение местонахождения модельных маршрутов, их привязка и закладка в натуре

Модельным маршрутом является набор выделов наиболее типичных для каждого лесорастительного района насаждений в пределах заранее отобранных по определенным критериям кварталов.

Основными критериями подбора кварталов являются: типичность насаждений, доступность; равномерность распределения по территории лесхоза, лесорастительного района. Количество выделов на одном модельном маршруте должно быть около 25 штук. В каждом лесничестве при условии закладки двух маршрутов количество контролируемых выделов будет составлять около 50 штук.

Подбор выделов производится по материалам распределения лесного фонда по

основным таксационным показателям. Из набора типичных выделов в пределах намеченных кварталов выбираются те выделы, которые позволяют с наименьшими трудозатратами обрабатывать маршрут.

Схема расположения модельного маршрута определяется в камеральных условиях и наносится на неокрашенный план лесонасаждений, М 1:25 ООО. На план наносится также схема прохождения маршрута, указываются точки, в которых проводится визуальная или количественная оценка состояния насаждений.

В каждом выделе модельного маршрута проводится количественная или визуальная оценка распределения деревьев по категориям состояния по породам; отмечаются признаки повреждения, степень повреждения, причины ослабления или усыхания насаждений. Количественная оценка состояния насаждений проводится в том случае, если при визуальной оценке выявляются отклонения в состоянии от нормы. Кроме того, по каждому определяемому показателю необходимы критерии, по которым будет определяться необходимость проведения детальных работ.

Оценка состояния насаждений на модельных маршрутах проводится по каждому ярусу и подросту.

Основными показателями состояния насаждений являются: средняя категория состояния, величина текущего отпада, дефолиация, дехромация. В процессе работ выявляются основные факторы воздействия на состояние насаждений, в том числе причины, вызывающие ослабление, деградацию и усыхание древостоев.

Система сигнализации, как базовое звено ЛПМ, при правильной организации, позволит получать пространственную и площадную оценку распространения комплекса патологических факторов для определенных территориальных единиц.

Заключение

Организация и ведение наблюдений за состоянием основных лесообразующих пород

на ППН дает возможность проводить фоновую оценку динамики их состояния в зависимости от структуры, возраста насаждений , условий произрастания и других факторов. Наличие временных рядов показателей состояния и предикторов, определяющих их, позволит рассчитывать необходимые прогностические модели применительно к каждой лесообразующей породе - в пределах лесорастительных районов; возможно, и более дробных территориальных единиц.

Оценка состояния типов насаждений на ММ, основанная на предварительной стратификации лесного фонда, имеет ряд преимуществ.

Каждый выдел лесного фонда имеет в базе данных свое имя - имя страты, к которой он принадлежит. Выборочная оценка состояния выделов определенных страт позволяет, в случаях отклонений состояния древостоев от нормы, оперативно получать информацию через базу данных о пространственном размещении выделов данной страты в пределах лесничеств, лесхозов лесорастительных районов.

Это дает возможность ориентировать ведение сигнализации или проводить детальные лесопатологические обследования целенаправленно, уменьшая при этом финансовые и трудовые затраты, а также оперативно решать текущие задачи.

Наблюдения на ММ, направленные на оценку состояния типов леса, а не надзор за отдельными видами вредителей и болезней, директивно определенных для каждого региона, позволяют отследить появление (воздействие) любого фактора, в том числе насекомых и болезней, которые в определенные периоды не являются доминирующими.

Становится возможным выявление комплексов патологических факторов для типов леса в пределах лесничеств, лесхозов, лесорастительных районов.

Функционирование трех базовых звеньев ЛПМ, взаимно дополняющих друг друга, позволит решать как текущие, так и долговременные задачи информационного обеспечения лесозащиты.