close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

522

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-3 6$$*/
На правах рукописи
Сопига Вячеслав Анатольевич
Оценка годичного депонирования углерода в фитомассе
лесопокрытых площадей Уральского Федерального округа
Специальности 06.03.02. - Лесоустройство и лесная таксация,
06.03.03. - Лесоведение, лесоводство;
лесные пожары и борьба с ними
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Екатеринбург 2005
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2
Работа выполнена в Уральском государственном лесотехническом универ­
ситете.
Научные руководители -
Официальные оппоненты -
доктор сельскохозяйственных наук
профессор В. А. Усольцев;
кандидат сельскохозяйственных наук
Г. Г. Терехов
доктор биологических наук
С. Н. Санников,
кандидат сельскохозяйственных наук
доцент Л. П. Абрамова
Ведущая организация - Оренбургский государственный агроуниверситет
Защита состоится 1 декабря 2005 г. в 10.00 часов на заседании диссерта­
ционного совета Д 212.281.01 при Уральском государственном лесотехни­
ческом университете по адресу: 620100, Екатеринбург, Сибирский тракт,
36.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государст­
венного лесотехнического университета.
Автореферат разослан
28 октября 2005 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
j
доктор сельскохозяйственных наук профессоц;^^
Л. И. Аткина
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3
ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы. После ратификации Россией Протокола Киото
в октябре 2004 г. для нашей страны открываются новые перспективы в
оценке биосферной роли национальных лесов. Для России, располагающей
22 % площади планетарных лесов, оценка углерододепонирующей роли
лесного покрова особенно актуальна. Это может обеспечить высокие эколо­
гические и экономические выгоды, поскольку удельные затраты на сокра­
щение 1 тонны выбросов С02 в России на два порядка ниже, чем в США и
Японии (Ануфриев. 2004).
Начиная с 1970-х гг. исследования первичной продукции (NPP) и
углерододепонирующей способности лесных экосистем сместились с уров­
ня отдельных насаждений на ландшафтный уровень, столкнувшись при
этом с массой неопределенностей, обусловленных нехваткой и неточностью
эмпирических данных о фитомассе и первичной продукции наземных эко­
систем, особенно их подземной сферы.
Понятия углерод и фитомасса связаны стабильным соотношением
1:2, однако точность имеющихся оценок депонируемого в лесной фитомас­
се углерода совершенно неприемлема для выше названных целей. Как в
1960-е годы эти оценки на планетарном уровне различались на порядок,
варьируя в пределах от 4 (Miiller, 1960) до 41 Гт (Deevey, I960), так и спустя
30 лет, снизившись по общему уровню вчетверо, они тем не менее сохрани­
ли десятикратный перепад, от 1 (Krauchi, 1993) до ЮГт(Global..., 1991).
Для лесов России оценки углеродного пула в фитомассе также неод­
нозначны и по данным разных исследователей варьируют от 28 до 50 Гт, а в
расчете на 1 га лесопокрытой площади - от 154 до 500 т. Еще большая не­
определенность - с почвенным углеродным пулом, оцениваемым от 91 до
350 Гт (Kurbanov, 2000). Поэтому не удивительно, что роль лесных экоси­
стем в глобальных биосферных циклах разными исследователями оценива­
ется с точностью до наоборот: от отрицательной (Woodwell et al., 1978) до
положительной (Кобак и др., 1980).
Точность оценки запасов и годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях определяется. количеством их экспериментальных
определений на ключевых участках (пробных площадях) и методом их экс­
траполяции на территорию региона. В мировых сводках о запасах и депо­
нировании углерода по Уральскому региону данных нет. В литературе от­
сутствуют также какие-либо сведения.о запасах и депонировании углерода
на покрытых лесом площадях Уральского региона на уровне лесхозов.
Настоящая работа посвящена оценке углерододепонирующей
способности лесных насаждений на п№утпиу.цтцу~ n тптпд ^qv Уральского
Федерального округа (УрФО).
|
РГАУ-МСХА
*™"~
имени К.А. Тимирязева
Ц Н имен
» * И . Железном
ф 1
Фонд научней литературы
У
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4
Исследования автора проводились в 2001-2005 гг. в рамках проектов
«Региональные закономерности депонирования углерода экосистемами ос­
новных лесных формаций России» и «Оценка запасов углерода и углерод­
но-кислородного бюджета в лесных экосистемах Уральского региона»,
гранты РФФИ №№ 00-05-64532 и 01-04-96424.
Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы - оцен­
ка депонирования органического углерода в фитомассе насаждений на двух
- уровнях - локальном и региональном. В первом случае ставилась цель изу­
чения структуры органического углерода в фитомассе культур ели разного
возраста на Среднем Урале с составлением нормативов ее учета, а во вто­
ром - разрабатывался метод определения годичного депонирования углеро­
да в фитомассе насаждений лесопокрытых площадей УрФО, и получены ре­
зультаты по каждому из 150 лесхозов с использованием фактических дан­
ных о фитомассе и первичной продукции насаждений и материалов Госу­
дарственного учета лесного фонда (ГУЛФ), с последующим географиче­
ским анализом полученных результатов.
В связи с поставленной целью сформулированы задачи исследования:
•
изучить структуру углеродного пула в фитомассе в ельников искусст­
венного происхождения разного возраста на территории УрФО;
•
сформировать базу данных о первичной продукции лесообразующих
пород УрФО;
•
разработать систему эмпирических регрессионных моделей первич­
ной продукции фитомассы лесообразующих пород и совместить ее с дан­
ными ГУЛФ и с ранее разработанными моделями фитомассы для террито­
рии УрФО;
•
построить карты-схемы распределения годичного депонирования уг­
лерода на лесопокрытых площадях по областям УрФО.
Перечисленные положения выносятся на защиту.
Научная новизна. Впервые эмпирическим путем определены запасы
углерода, накапливаемые в культурах ели разного возраста и разных спосо­
бов их создания и выращивания на территории УрФО. Сформирована база
эмпирических данных о первичной продукции лесообразующих пород и
рассчитаны соответствующие эмпирические модели, экстраполированные
по материалам ГУЛФ на лесопокрытые площади на уровне лесхозов. Вы­
полнено картирование годичного депонирования углерода на лесопокрытых
площадях 150 лесхозов УрФО. Впервые при картировании годичного депо­
нирования углерода применен рекурсивный принцип совмещения эмпири­
ческих данных последнего не только с материалами ГУЛФ, но и с картамисхемами углеродного пула насаждений.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5
Практическая значимость работы состоит в разработке исходной
базы для расчета углеродного бюджета лесных экосистем УрФО, для реали­
зации систем лесохозяйственных мероприятий, направленных на повыше­
ние продуктивности и комплексного освоения лесов УрФО. Результаты ра­
боты могут быть полезны при разработке лесного кадастра и экологических
программ разного уровня.
Разработанные нормативы используются Свердловской лесоустрои­
тельной экспедицией при устройстве лесов Уральского региона.
Обоснованность выводов и предложений. Использование обширно­
го экспериментального материала и современных методов статистического
анализа, системный подход при содержательном анализе фактических ма­
териалов и интерпретации полученных результатов, реализация поставлен­
ных задач на уровне рекурсивных регрессионных моделей, использование
современной вычислительной техники и адекватных компьютерных про­
грамм определяют обоснованность приведенных в диссертации выводов и
предложений.
Личное участие автора._ Все виды работ по теме диссертации от
сбора экспериментального материала до анализа и обработки полученных
результатов осуществлены автором или при его непосредственном участии.
Апробация работы. Основные результаты изложены на научнотехнических конференциях аспирантов УГЛТУ, 2003, 2005; Международ­
ной научно-практической конференции «Лесопользование, экология и ох­
рана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты», Томск, 2005; научнотехнической конференции, посвященной 160-летию Ф.А. Теплоухова «Про­
блемы озеленения городов и развития лесного комплекса», Пермь, 2005.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 8 пе­
чатных работах.
Структура it объем диссертации. Диссертация изложена на 130
страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения
и 5 приложений. Список использованной литературы включает 150 наиме­
нований, в том числе 62 иностранных. Текст иллюстрирован 30 таблицами
и 10 рисунками.
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Точность оценки углерододепонирующей способности лесных насаж­
дений определяется не только количеством экспериментальных данных о
их фитомассе и первичной продукции, но и методами получения этих дан­
ных. Первичная продукция разных фракций фитомассы насаждений оцени­
вается с разной степенью сложности и точности. Наиболее просты и дос­
тупны методы оценки первичной продукции листвы, наиболее сложны и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
проблематичны - методы оценки первичной продукции ветвей и корней. Ж.
Парде (Parde, 1980) одной из главных неопределенностей при оценке пер­
вичной продукции стволов и ветвей считает варьирование ширины годич­
ного кольца по длине ствола или ветви, а также - во времени, и, как следст­
вие последнего — неопределенность с понятиями текущего и среднепериодического приростов. Хотя есть множество других неопределенностей, ко­
торые при разных методах и их модификациях могут перекрывать смеще. ния, связанные с проблемой годичного кольца.
В реализации концепции устойчивого развития значительное
внимание уделяется снижению антропогенных выбросов наиболее
обильного биогена - углерода и связыванию атмосферной углекислоты
лесным покровом. Путем интенсивного лесоразведения можно
скомпенсировать 11-15% антропогенных выбросов СОг (Brown, 1996).
Лесные культуры, особенно молодые, связывают атмосферный углерод
более интенсивно в сравнении с естественными насаждениями. В
Уральском
регионе
исследования
структуры
фитомассы
и
углерододепонирующей способности проводились в основном в
естественных насаждениях, а в лесных культурах фактически не
исследовались ни возрастная динамика и структура фитомассы, ни влияние
на нее способов закладки и формирования культур.
При исследовании сложных систем изолированные оценки редко
дают адекватные результаты. Обычно динамика лесных экосистем может
быть более или менее эффективно описана с помощью не одной, а
нескольких характеристик, которые являются частично или полностью
взаимозависимыми. Математические зависимости, объединенные в
единую логически непротиворечивую концепцию, образуют систему
связанных (рекурсивных) уравнений, основным достоинством которой
является внутренняя согласованность описываемых закономерностей, когда
зависимая переменная предыдущего уравнения входит в последующее в ка­
честве независимой переменной.
Поскольку эмпирические данные первичной продукции насаждений
значительно менее представлены по сравнению с таковыми для фитомассы,
то представляется перспективным при моделировании и картировании пер­
вичной продукции применять рекурсивный принцип, когда в модели пер­
вичной продукции в качестве независимых переменных включаются не
только таксационные характеристики насаждений, но и значения их фито­
массы, которые на первых этапах исследований определялись в зависимо­
сти только от таксационных характеристик.
Экстраполяция данных первичной продукции на лесопокрытую пло­
щадь и картирование таких данных выполняется обычно на региональном
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7
уровне, когда исходной единицей картирования является экорегиоя, выде­
ляемый в результате деления территории по зональному и провинциально­
му градиентам (Палуметс, 1988; Исаев и др., 1993; Алексеев, Бердси, 1994;
Швиденко и др., 2000). При этом географические закономерности распре­
деления депонирования углерода в фитомассе насаждений выявляются
лишь в самых общих чертах. Для повышения степени детализации картиро­
вания названных показателей необходимо подобные расчеты осуществлять
не на уровне зкорегкона, а на уровне лесхоза как исходной единицы лесоинвентаризации в системе ГУЛФ.
Запасы углерода в насаждениях лесопокрытых площадей УрФО на
уровне лесхозов были рассчитаны В. А. Усольцевым с соавторами (2003) и
О. А. Богословской (2005) на основе материалов ГУЛФ и базы данных о
фактических запасах фитомассы в насаждениях Урала в количестве 1230
определений для 10 лесообразующих пород. Рассчитанные на ее основе
регрессионные модели, описывающие изменение фитомассы насаждений в
связи с возрастом и запасом стволовой древесины, обеспечили корректное
совмещение фактических значений фитомассы с данными ГУЛФ.
Общие запасы углерода в фитомассе насаждений на территории Ур­
ФО определены в 4,29 млрд. т, в том числе по административным образова­
ниям, млн. т: Ямало-Ненецкий округ - 560; Ханты-Мансийский округ 1643; собственно Тюменская область - 511; Свердловская область - 1261;
Курганская область - 90 и Челябинская область - 224, а в расчете на 1 га
общей площади соответственно 6,6; 6,7; 30,5; 46,5; 30,1 и 42,0 т.
ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ
И ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования выполнены в 50 км к северо-западу от г. Екатеринбурга
на территории Билимбаевсхого лесхоза Свердловской области в подзоне
южной тайгя. Приведена краткая природная характеристика района
исследования, описаны климат, рельеф и почвы, дана характеристика
лесного фонда. Основные типы леса- разнотравный и ягодниковый.
Исследования выполнены в молодых культурах ели {Picea obovata
Ledeb.), заложенных на Среднем Урале в 1972 и 198-5 гг. Тереховым Г. Г.
разными способами из семян местного происхождения. Было заложено две
серии опытов. По истечении некоторого периода, характеризуемого обычно
интенсивным отпадом, в каждой серии опытов были заложены пробные
площади для определения структуры фитомассы и депонируемого в ней уг­
лерода. ,
,.
Серия опытов 1а. Заложена в Починковском лесничестве Билимбаеаского лесхоза Свердловской области в разнотравно-зеленомошном типе
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8
леса на вырубках 5-летней давности в нижней части макросклона восточной
экспозиции с уклоном 5-6° на дерново-подзолистых суглинистых почвах с
залеганием глинистых водоупоров на глубине 0,5-0,6 м.
Поперек склона нарезались пласты плугом ПЛП-135 и гряды плугом
ПЛМ-1,3. Гряды сформированы двойным встречным проходом плуга. Хи­
мическая обработка почвы проводилась с помощью тракторного опрыски­
вателя. В качестве гербицида использован нитосорг в дозе 10 кг/га по дей- ствующему веществу. Контрольным вариантом принята часть вырубки без
обработки почвы, непосредственно примыкающая к опытным вариантам.
Спустя 5 лет после посадки, т.е. по достижении насаждениями биологи­
ческого возраста 9 лет, проведена таксация насаждений (табл. 1) и определе­
на фитомасса культур по каждому варианту, а также объем надземной и под­
земной части деревцев методом ксилометрирования.
Серия опытов 16. По достижении биологического возраста 20 лет
таксационные показатели и фитомасса культур определены вторично, но по
более широкому спектру вариантов. Все варианты имеют в этом случае
дубли - на открытом месте и под пологом 25-летней березы, возобновив­
шейся сразу после рубкн материнского ельника (табл. 2).
Серия опытов 2. Заложена в 1972 г. в Щамарском лесхозе Свердлов­
ской области на вырубке 3-летней давности. Почвы подстилаются перм­
скими глинами, по режиму увлажнения они относятся к свежим, периоди­
чески влажным. Было заложено два опытно-производственных участка
(ОПУ 1-72 и ОПУ 2-72). Все варианты выполнены в двух повторностях —
без уходов (контроль) и с уходами на обоих участках. Агротехнические
уходы проведены на 2, 3 и 4 году после посадки в варианте «по пластам» и
на 3 год в вариантах «по минполосам» и «по валам». Лесоводственные ухо­
ды выполнены на 8, 13 и 17 годы после посадки. Таксационные показатели
и фитомасса культур по каждому варианту и на контроле определены по
достижении биологического возраста 31 г. (табл. 3).
Формирование базы данных о первичной продукции насаждений ос­
ложнялось тем, что лишь в незначительной части публикаций, содержащих
информацию о фитомассе насаждений, есть данные об их первичной про­
дукции. В итоге сформированная база данных о фитомассе и первичной
продукции насаждений Уральского региона включает в себя 245 определе­
ний, в том числе: сосна (кедр)- 101, ель (пихта)- 50, лиственница - 19, бе­
реза- 31, осина — 23, ольха- 5, липа — 16 определений годичной продукции,
совмещенных с данными о фитомассе на тех же пробных площадях, т/га.
Экспериментальных данных о первичной продукции насаждений лесообразующих пород Урала оказалось примерно в 5 раз меньше, чем дан­
ных по фракционному составу фитомассы (1230 определений). Эта диспро-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9
порция явилась основным аргументом в пользу выбранного нами метода
расчета годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях
УрФО.
Таблица 1
Таксационные показатели 9-летних культур ели по вариантам подго­
товки почвы в сравнении с контролем (серия опытов 1а)
Посадочяый
Биологичес­ Диаметр
Высота Текущая кЭбъем
материал
кий возраст корневой
стволика, густота, СТВОЛИКОВ,
зтаУга
дм3/га
Вид* Возраст, насаждения, шейки, мм см
лет
] лет
Гряды
СК
3
8
6,8
5836
57,3
410
4
9
10,1
68,8
3618
280
сн 2+2
9
70,2
3082
290
П,9
еж
Пласты
3
8
4,6
45,2
2665
123
сн
4
9
67,3
3375
8,4
233
ГоГ 2+2
9
10,2
68,0
2426
185
~сж;
Химобработка
4
2456
10,0
59,4
154
9
сн 2+2
9
2081
105
136
fry
„
еж
Контроль
4
9
2395
5,3
43,3
68
сн 2+2
9
50Д
1927
8,6
127
еж * СН - сеянцы, СЖ - саженцы.
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.
Пробные площади заложены по методике, общепринятой при иссле­
довании биопродуктивности насаждений. Выполняли сплошной перечет
деревьев, замеряли их высоты. По этим данным строили графики высот де­
ревьев в зависимости от диаметров.
Модельные деревья взяты в количестве 6 шх, на каждой пробе, по 2
модели от каждой из трех градаций толщины стволов в пределах ее
варьирования. После обрубки крону делили на три равных секции вдоль по
стволу и каждую секцию взвешивали с точностью 50 г на весах грузоподъ­
емностью 10-20 кг. Для определения массы хвои и скелета кроны модельная
часть кроны, образованная из средних по размеру ветвей, взятых из сере­
дины каждой секции, взвешивалась с точностью до 5 г. Затем отделяли всю
хвою и повторно взвешивали оставшийся скелет ветви. По соотношениям
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица
Таксационные показатели 20-летних культур ели с разными вариантами их создания и ухода
(серия опытов 16)
Средние
Варианты подго­ № проб­ Возраст,
Густота, Площадь Запас,
Класс
лет
товки и обработки ной пло­
Высота, Диаметр, экз/га сечений, м'/га
бони­
почвы
щади
тета
м
см
м2/га
2*
20
5,2
25,7
IV
Гряда
• 4,45
3884
6,97
4,0
20
2**
4,05
2248
6,2
IV
2,58
5,0
3*
20
23,3
Гряда
4,3
4351
8,27
IV
3**
20
3,55
3,9
10,2
3277
3,65
IV
4*
3,70
Гряда
19
4,5
4266
6,40
IV
19,1
4**
19
4,05
4,0
3776
4,46
14,3
IV
8*
20
Пласт
4,1
4885
10,2
29,2
IV
5,1
8**
3,5
20
3,7
2082
4,09
15,7
IV
17*
4,0
4,5
Пласт
19
4786
7,01
16,2
IV
17**
19
4,4
3,9
3044
12,4
3,92
IV
5,2
20
10*
4,4
2915
Двойной пласт
7,70
18,5
IV
7*
20
4,8
4,7
2667
Химическая
19,5
4,35
III
7**
20
3,0
3,2
обработка
2253
IV
1,46
3,3
20
4,04
4,5
14*
2662
4,31
IV
Химическая
П,4
14**
20
2,9
обработка
2,2
2378
V
1,15
2,1
20
3,5
3,6
2060
24*
2,63
3,6
IV
Контроль (без об­
работки почвы)
24**
20
2,5
2149
V
2,5
0,94
1,2
Примечание: * - открытое место; ** - под пологом (в коридорах) мелколиственного древостоя.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11
Таблица 3
Таксационные показатели 31 -летних культур ели по вариантам подго­
товки почвы в сравнении с контролем (серия опытов 2)
*1
Вариант
1-72
Пласт
Минполос
а
Вал по
минполосе
2-72
Пласт
Минполос
а
Вал по
минполосе
Средние
ПодВысота, Диаметр,
' ва­
м
см
риант*
1
2
1
2
1
2
I
2
1
2
1
2
7,0
7,3
8,6
8,9
7,8
8,9
4,8
5,4
6,4
7,0
4,8
5,1
6,6
6.8
8,5
7,4
7,3
8,7
4,5
5,3
4,7
5.9
4,2
4,8
Густо­
та,
экз/га
Запас,
м 3 /га
Класс
бони­
тета
1801
1075
1712
1317
1277
924
2351
1861
2068
1694
1533
1169
19,5
12,7
25,8
21,0
17,0
13,9
16,5
29,0
19,3
25,1
10,5
8,9
IV
IV
III
III
III
III
V
V
IV
IV
V
V
* 1 - без ухода (контроль); 2- с уходом
хвои и скелета в каждой секции рассчитывали массу хвои и скелета всего
дерева. От каждой секции брали навески для определения содержания
сухого вещества в хвое и скелете.
Фитомасса стволов определялась непосредственным взвешиванием
на весах. Стволы после спиливания расчленялись на 50-сантиметровые
отрубки, которые затем взвешивались в сыром состоянии с точностью 50
г. С торцов этих отрубков выпиливались диски для определения содер­
жания коры и абсолютно сухого вещества в древесине и коре. Диски
взвешивались с точностью до 0,1 г, затем в лабораторных условиях су­
шились в термостатах при температуре 100-105 °С до постоянного веса.
По результатам взвешивания древесины и коры дисков до и после сушки
определялось содержание абсолютно сухого' вещества в сырой навеске и
в целом в стволе. Масса корней отмыта и взвешена по комплексному ме' тоду А.Ф. Чмыра (1984).
Расчет фитомассы на 1 га (Р ь т/га) выполнен по соотношению
площадей сечений:
Pi-CTpi/ZgOG,
(1)
где G — сумма площадей сечений древостоя на пробной площади, м /га;
Ipi и Eg, - соответственно суммарная масса £-й фракции и суммарная
площадь сечений всех моделей на пробе. Метод по точности не уступает
регрессионному (Madgwick, 1982).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12
Согласно К. И. Кобак (1988), содержание углерода в абсолютно су­
хой фитомассе деревьев характеризуется переводными коэффициентами,
равными 0,5 для. древесных частей и 0,45 — для недревесных. У пихты
бальзамической (Xing et al., 2005), установлены переводные коэффици­
енты для стволов и ветвей - 0,52, для корней - 0,50 и для хвои - 0,53, а у
твердолиственных Австралии для древесных фракций - 0,49 с
варьированием от 0,47 до 0,51 (Gifford, 2000). Поскольку переводные ко­
эффициенты характеризуются незначительной изменчивостью, в наших
расчетах для всех фракций фитомассы принят единый переводной коэф­
фициент, равный 0,5.
Математико-статистическая обработка материалов выполнена по
программам STATGRAFICS и EXCEL для среды MS Windows.
ГЛАВА 4. ФРАКЦИОННАЯ СТРУКТУРА УГЛЕРОДА В
ФИТОМАССЕ КУЛЬТУР ЕЛИ РАЗНОГО ВОЗРАСТА В СВЯЗИ СО
СПОСОБАМИ ВЫРАЩИВАНИЯ
4.1. Структура фитомассы в культурах ели на уровне дерева.
Структура фитомассы ели иа уровне дерева выполнена лишь в 20летних культурах (серия опытов 16), где было взято наибольшее число
(102) модельных деревьев. Для выявления различий фитомассы деревьев
при разных способах выращивания применены регрессионные уравнения
lnP 1 = a0 + aiX/+a2lnA+a3lru/+a4lnAln4
(2)
где Pi - фитомасса фракции дерева в абсолютно сухом состоянии (стволы
в коре, кора ствола, ветви, хвоя, корни), кг; h и d - соответственно высота
(м) и диаметр ствола на высоте груди (см); X; - бинарная переменная.
На основе предварительного сравнительного анализа фактических
значений фитомассы деревьев в связи с массообразукмцими параметрами
выделено два варианта попарного сравнения уравнений (2),
характеризующих способы выращивания культур ели соответственно на
открытых местах и в коридорах вторичного лиственного древостоя. В
пределах каждого выделены пары подвариантов, и каждая пара
закодирована бинарной переменной X?, где,/ = 1, 2, 3,..., 7. Дня первой
составляющей названной пары бинарная переменная Xj принята равной
1, а для второй - равна нулю. Коэффициенты детерминации R2
уравнений (2) варьируют в пределах 0,93-!- 0,99.
Различия фитомассы достоверны лишь между вариантами закладки
культур по грядам и с химобработкой, поэтому для тех и других состав­
лены раздельные таблицы для подеревной оценки фитомассы по двум
входам - высоте и диаметру ствола. При равенстве линейных размеров
стволов в обоих вариантах показатели фитомассы ели по грядам (пла­
стам) на 22 % выше по сравнению с выращиванием с химобработкой.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13
4.2. Фракционный состав углерода в фактических данных фитомассы на
уровне древостоя, полученных на пробных площадях
Запасы углерода в фитомассе культур ели разного возраста на
уровне древостоя пересчитаны с показателей фитомассы в абсолютно
сухом состоянии по-переводному коэффициенту 0,5.
Серия опытов 1а. Установлено (табл. 4), что в возрасте 9 лет наи­
большие массу и объем ель сформировала на грядах вследствие лучшего
дренажа, питания и устранения конкуренции трав, тогда как при химобработке действует лишь последний фактор. Сравнение запасов углерода
в фитомассе ели, выращенной с подготовкой почвы по каждому из трех
вариантов, с контролем показало, что углерод фитомассы культур на
подготовленной почве достоверно выше, чем на контроле (ц, т . =
2,3*11,6 >tos= 2,0).
Серия опытов 16. Показатели фитомассы 20-летних культур ели,
рассчитанные на 1 га по разным вариантам подготовки почвы и продуб­
лированные в каждом варианте (открытое место и под пологом), приве­
дены в сравнении с контролем в табл. 5. Анализ выполнен с
применением бинарной переменной Xj в качестве независимой
переменной:
P.— ao + a.Xj,
(3)
где Л - запас углерода в фитомассе фракции древостоя, т/га. Разница по
фитомассе между вариантами на уровне древостоя оказалась достовер­
ной во всех случаях, кроме одного.
Наибольшие различия углерода в фитомасе насаждений установ­
лены по вариантам «посадка по градам и пластам» и «контроль» на от­
крытых местах, с превышением первого над вторым в 6,4 раза. Наи­
меньшие, но тем не менее достоверные различия, выявлены по вариан­
там «посадка по грядам и пластам» и «химобработка» на открытых мес­
тах, с превышением первого над вторым в 2,0 раза.
При посадке под пологом лиственного древостоя 5-кратное пре­
вышение запасов углерода оказалось в вариантах «посадка по грядам и
пластам» по сравнению с вариантом «химобработка» и с контролем.
Серия опытов 2. Установлено (табл. 6), что бонитет на ОПУ 2-72
на 1 класс ниже, чем на ОПУ 1-72, по-видимому, вследствие худших лесорастйтельных условий и периодических повреждений молодых побе­
гов ели заморозками в пониженном местообитании, где скапливаются
холодные массы воздуха. Текущая густота в первом случае оказалась
ниже, чем во втором, на 17-23 % в вариантах без ухода и на 21-42 % в
вариантах с уходом. Возможно, вследствие более густых культур на
ОПУ 2-72 лесоводственные уходы (разреживания) повысили здесь запа­
сы фитомассы на 6-29 %, а на ОПУ 1-72, напротив, они снизили запасы
фитомассы на 10-50 %.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 4
Углерод фитомассы и общий (ксилометрический) объем 9-летних культур ели по вариантам подготовки почвы в
сравнении с контролем (серия опытов 1а)
1 Посадоч­ Биологический
Запас углерода в фитомассе, кг/га
возраст, лет 1 Ство- Вет­ Хвоя I Надземна* Корни
ный мате­
риал*
1 лики ви
1 часть
Гряды
8
61,5
10,8
61,8
134,1
49,0
си
41,9
8,30
42,4
9
33,5
92,6
сн
9
43,5
10,3
45,9
99,7
35,6
еж
Пласты
8
18,4
3,86
20,8
43,1
СН
16,4
34,9
6,60
32,4
9
СН
24,8
73,9
9
27,8
4,97
28,5
СЖ
20,9
61,3
Химобработка
3,56
23,4
50,1
9
СН
23,1.
22,3
20,4
3,54
21,1
19,7
45,0
СЖ
9
Контроль
10,2
9
10,2
21,8
СН
з.п 8,50
18,1
\9,0
3,57
14,4
СЖ
9
40,7
* СН - сеянцы, СЖ - саженцы.
|
Объем, дм'/га
Ито- I Ство- Надзем­ Кор­ Ито­
го | лики ная часть ни
го
183,1
126,1
135,3
410
280
290 "1
787
687
613
396
278
266
1183
965
879
59,5
98,7
82,2
123
233
185
270
558
420
129
241
169
399
799
589
72,4
64,7
154
136
341
301
160
169
501
470
32,0
55,1
68
127
140
276
86
105
226
381
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 5
Фактические данные запаса углерода в фитомассе 20-летних культур ели по вариантам подготовки почвы в
сравнении с контролем (серия опытов 16)
Бинарные переменные
Ка проб­
Запас углерода в фитомассе, т/га
ной
Над­
Вариант
площа­ Древе­ Кора Скелет
Кор­ Все­
Хвоя
зем­
сина
ство­
Xi х 2 Х3 х 4 х 5 х 6 X,
ди
го
ни
кроны
ная
ствола ла
Гряда
Гряда
2»
2**
3*
з**
4*
4»*
8*
Пласт
8**
17*
Пласт
17**
Двойной пласт
10*
Химическая об­
7*
7**
работка
14*
Химическая об­
работка
14**
Контроль (без об­ 24*
работки почвы)
24**
Гряда
3,43
1,33
4,42
1,36
4,14
2,32
6,45
•1,67
4,10
2,32
4,30
2,290,42
2,16
0,32
0,66
0,31
0,50
0,17
0,70
0,25
0,77
0,30 [
0,88
0,27
1,24
0,34
0,50
0,32
0,065
0,32
0,05
0,10
0,06
2,31
0,79
4,44
0,96
3,95
1£40
4,79
1,55
2,97
1,67
2,45
1,74
0,44
1,82
0,21
0,60
0,34
3,33
0,99
6,57
1,32
4,74
2,66
5,90
2,29
5,68
2,73
3,33
2,16
0,48
2,50
0,33
0,71
0,35
9,57
3,28
16,1
3,89
13,6
6,68
18,0
5,78
14,0
7,06
10,6
6,51
1,40
6,80
0,91
2,07
1,06
2,92
0,59
3,40
0,79
2,83
1,35
3,09
0,92
2,87
1,23
1,47
1,30
0,24
1,74
0,20
0,51
0,22
12,5
3,87
19,5
4,68
16,4
8,03
21,1
6,70
16,9
8,29
12,1
7,81
1,64
8,54
1,И
2,58
1,28
1
0
1
0
1
0
1
0
г
0
1
1
0
1
0
Примечание; * - открытое место; ** - под пологом вторичного лиственного древостоя.
0
0
1
0
0
0
0
0
0
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16
Таблица 6
Углерод надземной фитомассы 31-летних культур ели по вариантам
подготовки почвы в сравнении с контролем (серия опытов 2)
... _...,
—_
Запас углерода в фитомассе, т/га
>>
ПодвариСтволы
Ветви
Ито­
Древе- ! Кора Жи- ! Отмер- Хвоя
аит*
Вариант
го
сила
вые
пме
0,18
8,82
4,77
0,36
1,62
1
1,89
Пласт
5,71
2
0,11
1,07
3,12
0,22
1,19
Мин2,74
2,91
12,7
1
6,20
0,69
0,25
пол оса
4,94
0,20
10,5
2,31
2,44
0,59
г
0,07
Вал по
1
4,15
1,40
7,54
0,32
1,60
минполосе
0,14
2
6,86
3,38
1,76
1,30
0,28
1
2,58
9,87
4,00
0,36
2,82
0,11
Пласт
0,18
2,14
2
12,7
7,15
0,47
2,79
Мин1
0,41
4,66
1,76
1,45
8,39
о,п.
полоса
2
6,00
0,17
1,95
10,8
0,51
2,20
0,08
Вал по
1
2,61
4,55
0,16
0,85
0,85
минполосе
2
0,06 И , 0 5
4,79
1,34
2,22
0,12
* I - без ухода (контроль^, 2 - е уходом
1-72
со
3
ZL'Z
Установленные запасы углерода в фитомассе культур в возрасте от
9 до 31 г. дали возможность впервые на Среднем Урале составить эскиз
таблицы биологической продуктивности по углероду для зеленомошкои
группы типов леса с посадкой по грядам и пластам {табл. 7).
Специфические особенности роста культур ели на Урале
{подмерзание молодых побегов в период заморозков, солнечные ожоги
весной, высокая верховодка на вырубках и др.) обусловливают довольно
низкую их продуктивность: например, по сравнению с культурами ели в
песеймальных для Белоруссии условиях (III класс бонитета) запас
углерода в надземной фитомассе на Урале меньше в 2-15 раз.
Таблица 7
Эскиз таблицы биопродуктивности по углероду полных молодых
культур ели сибирской IV класса бонитета на Среднем Урале
Возраст, Средняя Густота, Запас,
Углерод фитомассы, т/га
3
лет
высота, м тыс, экз/га м /га Стволы Ветви Хвоя
Итого
0,2]
0,51
3,379
0,111
0,019 0,080
1_J0___ 0,86
0,34
1,05
15
0,57
1,9
2,782
2,5
0,15
2,424
0.9S
20
3,4
7,6
1,81
3,37
0,61
8,41
25
5,4
2,178
18,0
2,12
4,45
1,84
1,996
4,54
4,07
30
7,7
17,9
9,28
36,7
1 35
1
10,5
) 1,854
| 66,9 | 17,3
9,77
7,07 | 34,1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
17
ГЛАВА 5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДИЧНОГО ДЕПОНИРОВАНИЯ
УГЛЕРОДА В НАСАЖДЕНИЯХ ЛЕСОПОКРЫТЫХ ПЛОЩАДЕЙ
УРФО
При расчетах депонирования углерода на лесопокрытых площадях
применяется структура уравнения зависимости так называемого конвер­
сионного коэффициента - показателя, представляющего собой частное от
деления годич1юго прироста той или иной фракции фитомассы Z, (т/га)
на запас стволовой древесины (М, м3/га), от величины, обратной возрасту
древостоя ( Ш ) (Замолодчиков, Уткин, 2000; Уткин и др., 2003).
Z/A/=ao+a,(l/A),
(4)
где Z, - годичный прирост массы i-й фракции (хвои, ветвей, стволов,
корней и нижних ярусов) в абсолютно сухом состоянии, т/га.
С другой стороны, с XIX века (Hartig, 1896) известна взаимосвязь
величины депонируемого в фитомассе прироста с массой ассимиляцион­
ного аппарата, которую можно выразить зависимостью (Усольцев, 1997):
lnZ,= f(brV),
(5)
где Рр - наличная масса хвои, т/га.
Зависимость (5) составляет основу нашей концепции; она коррек­
тируется возрастом насаждения и некоторыми показателями фракцион­
ной структуры фитомассы, рассчитывается в виде системы связанных
(рекурсивных) уравнений и имеет биологическое обоснование;
1п2( = f (InP,, Ш, \пМ).
(6)
Упомянутые два метода нами сопоставлены на примере базы дан­
ных о фитомассе и первичной продукции северотаежных ельников
(Усольцев и др., 2005). В результате установлено, что ошибка определе­
ния первичной продукции в первом случае составила 21%, а во втором
7%. Поэтому второй (биологически обусловленный, рекурсивный) метод
принят в качестве базового при наших расчетах углеродного пула на ле­
сопокрытых площадях.
По этим же двум методам рассчитаны регрессионные модели го­
дичной продукции (т/га) насаждений лесообразующих пород УрФО
по 245 определениям базы данных. При расчете по 2-му методу в модели
введены в качестве независимых переменных показатели фитомассы.
Сопоставление методов по коэффициентам детерминации показывает,
что Я2 во втором случае за редкими исключениями на 12-370 % выше,
чем в первом.
Регрессионные уравнения вида (4) и (6) для УрФО совмещаются
далее с таблицами-матрицами распределений покрытой лесом площади и
запаса стволовой древесины по лесс-образующим породам и классам
(группам) возраста, составленными по материалам ГУЛФ для каждого
лесхоза. С учетом возраста главной рубки, назначенного лесоустройст­
вом по каждой породе, группы возраста переведены в классы возраста.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
IS
Согласно методу 1, путем табулирования уравнений (4) по запасу
стволов (Л/, м3/га) и возрасту (Л, лет) насаждений, сведенных в упомяну­
тые таблицы-матрицы ГУЛФ, рассчитаны величины годичного прироста
фитомассы по фракциям на 1 га лесопокрытой площади в каждой ячейке
матрицы.
Согласно методу 2, уравнения (б) табулируются не только по запа­
су стволов (А/, м3/га) и возрасту {А, лет) насаждений, сведенных в упомя­
нутые таблицы-матрицы ГУЛФ, но и по значениям массы хвои, корней и
нижних ярусов, которые берутся из таблиц с результатами выполнены*
рзсчетов фитомассы. Тем самым реализуется рекурсивный принцип со­
вмещения результатов экстраполяции запасов фитомассы и ее годичного
прироста.
В итоге рассчитаны величины годичного прироста фитомассы по
фракциям на 1 гз лесопокрытой площади в каждой ячейке матрицы. По­
лученные значения умножали на лесопокрытую площадь в каждой ячей­
ке и суммировали. Подобная процедура по совокупности лесообразующих древесных пород осуществлена по всем 150 лесхозам на территории
УрФО.
Таким образом, при табулировании моделей (4) по значениям за­
пасов стволов и возраста древостоев и моделей (б) по упомянутым вели­
чинам и по значениям массы хвои, корней и нижних ярусов вначале по­
лучены годичные приросты фитомассы на 1 га, затем умножением их на
лесопокрытую площадь, соответствующую каждой ячейке, получены
совокупные приросты фитомассы на всей площади. После сложения ре­
зультатов по классам возраста получены итоговые приросты фитомассы
по каждой фракции отдельно для каждой породы, и путем сложения по­
следних по фракциям и породам получены итоговые приросты фитомас­
сы на всей покрытой лесом площади лесхоза.
Мы получили по методу 2 показатели годичного прироста фито­
массы, взвешенные по классам возраста, запасам стволовой древесины и
долевому участию каждой породы и совмещенные по рекурсивному
принципу с массой ассимиляционного аппарата, корней и нижних яру­
сов.
Путем деления полученных приростов фитомассы на лесопокры­
тую и общую площади получены распределения по лесхозам приростов
фитомассы в т на 1 га соответственно лесопокрытой и общей площадей.
Сопоставление средних оценок годичного прироста фитомассы на
территории административных образований УрФО, выполненных по
двум методам (табл. 8), показывает, что за исключением ЯмалоНенецкого и Ханты-Мансийского АО, имеет место 2-3-кратное
превышение результатов первого метода по отношению к второму. Доля
годичного прироста фитомассы корней по отношению к общему, полу­
ченная по 2-му методу, снижается в направлении с севера на юг (табл. 9),
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19
и эта закономерность объясняется известным увеличением ФАР и соот­
ветственно - снижением жесткости условий произрастания, тогда как
аналогичный показатель, полученный по 1-му методу, напротив, повы­
шается, что может быть объяснено лишь неточностью метода. Поскольку
оценки 2-го метода получены с привлечением данных о массе ассимиля­
ционного аппарата и биологически обусловлены и поскольку массив
экспериментальных данных о фитомассе значительно выше, нежели та­
ковой по первичной продукции, есть основание отдать предпочтение ре­
зультатам 2-го метода как более близким к истинным,
Таблица 8
Соотношение средних оценок годичного прироста фитомассы на терри­
тории административных образований УрФО, полученных
по двум методам
Годичный прирост фитомассы, т/га
Административное обра­
зование
Метод 1
Метод 2
Отношение 1-го
к 2-му
1,05
Ямало-Ненецкий АО
0,94
1,1
1,68
2,73
Ханты-Мансийский АО
0,6
10,9
• 4Д1
Тюменская область
2,6
Свердловская область
15,3
5,8
2,6
11,4
6,42
Курганская область
1,8
Челябинская область
23,1
7,89
2,9
Таблица 9
Соотношение долей годичного прироста подземной фитомассы в
процентах к общей, полученных по двум методам
Доля годичного прироста массы корней,
Административное обра­
зование
% к общей
Метод 1
Метод 2
Отношение 1-го
к 2-му
17
24
Ямало-Ненецкий АО
0,7
Ханты-Мансийский АО
12
24
0,5
Тюменская область
47 •
18
2,6
38
Свердловская область
21
1,8
Курганская область
37
18
2,1
36
Челябинская область
17
2,1
В работе В.А. Усольцева (1998) было показано, что при экстрапо­
ляции фитомассы насаждений на лесопохрытую площадь, представлен­
ную повыдельными данными ГУЛФ, систематические ошибки за счет
недоучета массообразующих показателей могут достигать по массе лист­
вы 50 % (например, когда в уравнение фитомассы включен только воз­
раст насаждения, но отсутствуют запас стволов, средний диаметр и гус-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20
тота). Настоящим исследованием показано, что повысить точность урав­
нений биопродуктивности и точность конечных результатов их экстра­
поляции можно не только путем увеличения количества массообразующих показателей в уравнении, но и путем совмещения уравнений годич­
ной продукции с уравнениями фитомзссы и затем - совмещения проце­
дуры экстраполяции годичной продукции на лесопокрыгую площадь с
результатами экстраполяции фитомассы.
В существующей ситуации, когда экспериментальные данные о
первичной продукции многократно меньше данных о фитомассе насаж­
дений, разработанный и предложенный метод «привязки» процедуры
экстраполяции первичной продукции насаждений на лесопокрыгую
площадь к ранее полученным результатам подобной экстраполяции фи­
томассы насаждений можно рассматривать как перспективный способ
повышения точности картирования первичной продукции насаждений.
Итоговые цифровые данные о годичном приросте фитомассы, по­
лученные по методу 2, пересчитаны по переводному коэффициенту угле­
род: фитомасса, равному 0,5, и даны в виде карт-схем, наглядно пред­
ставляющих территориальное распределение годичного депонирования
лесного углерода в пределах каждого административного образования.
Очевидных географических закономерностей в пределах отдель­
ных административных образований (за исключением горно-таежных
областей — Свердловской и Челябинской) установить в большинстве слу­
чаев не представляется возможным. Причина этого - различная степень
концентрации углерода на единице общей площади разных лесхозов в
пределах одного административного образования, обусловленная, вопервых, различной степенью концентрации запасов стволовой древесины
на 1 га, доля которой в запасах углерода в насаждении составляет 70-80
%, и, во-вторых, - разными долями лесной и лесопокрытой площадей в
общей площади: чем меньше доля лесопокрытой и лесной площадей в
общей площади, тем при прочих равных условиях меньше годичное де­
понирование органического углерода, поскольку углерододепонируюшая
способность нелесных и нелесопокрытых площадей составляет лишь
около 10 % к лесопокрытой площади (Исаев и др., 1993).
Поскольку в расчет приняты лишь лесоустроительные базы данных
о запасах стволовой древесины и лесопокрытых площадях, полученные
результаты не учитывают величину углерододепонируюшей емкости не­
лесных и не покрытых лесом площадей, т.е. депонирование углерода на 1
га общей площади представляет собой депонирование углерода на 1 га
лесопокрытой площади, экстраполированное на общую площадь.
Под депонированием углерода в нашем случае понимается величи­
на, аналогичная первичной нетто-продукции (NPP). Иногда этот
показатель оценивается по изменению средних запасов насаждений в
регионе за определенный период, т.е. имеется в виду не NPP, a NEP
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
21
(NEE)- чистая экосистемная продукция (чистый экосистемный баланс).
При таком подходе годичное депонирование углерода на лесопокрытых
площадях Европейско-Уральской части РФ оценивается величиной 0,656
т/га (Исаев, Коровин, 1997) против наших показателей, варьирующих от
0,47 для Ямало-Ненецкого округа до 4,0 т/га для Челябинской области.
На сводной -карте-схеме, построенной для УрФО в целом,
отчетливо
прослеживается
общая
закономерность
"профиля
продуктивности", по Е.М. Лавренко с соавторами (1955): повышение
годичного депонирования углерода на 1 га в направлении от лесотундр
(0,42 т/га в Тарко-Салинском лесхозе Ямало-Ненецкого автономного
округа) к уральским горным лесам (5,4 т/га в Верх-Исетском лесхозе
Свердловской области) с последующим снижением в подзоне лесостепи
(2,1 т/га в Брединском лесхозе Челябинской области).
Таким образом, нашими расчетами, выполненными на площадях
лесного фонда Уральского федерального округа (127 млн. га), куда во­
шла вся территория УрФО за исключением площадей Госземзапаса в се­
верной части Ямало-Ненецкого автономного округа и земель сельскохо­
зяйственного пользования, установлено, что годичный сток атмосферно­
го углерода в фитомассу насаждений на территории УрФО составляет
164,8 млн. т и распределен по административным образованиям сле­
дующим образом, млн. т: Ямало-Ненецкий округ - 25,4; ХантыМансийский округ - 63,8; Тюменская область — 21,1; Свердловская об­
ласть — 39,3; Курганская область — 4,8 и Челябинская область - 10,4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1.При оценке углерододепонирующей способности лесных культур и
составлении соответствующих нормативов в условиях Урала необходи­
мо учитывать способ их создания и последующего формирования. Наи­
большие различия углеродного пула в фитомасе насаждений установле­
ны по вариантам «посадка по грядам и пластам» и «контроль» на откры­
тых местах, с превышением первого над вторым в 6,4 раза. При посадке
под пологом вторичного лиственного древостоя к возрасту 20 лет уста­
навливается примерно 5-кратное превышение запасов углерода в вариан­
тах «посадка по грядам и пластам» по сравнению с вариантом «химобработка» и с контролем.
2. Впервые для Уральского региона составлена таблица хода роста по
углероду для культур ели в возрастном диапазоне 10-35 лет.
Подмерзание молодых побегов в период заморозков, солнечные ожоги
весной, близкий уровень верховодки на вырубках и др.) обусловливают
более низкую продуктивность культур ели на Урале по фитомассе (в 2-15
раз) по сравнению с культурами в пессимальных условиях Белоруссии.
3. При расчетах депонирования углерода на лесопокрытых площадях
применяется структура уравнения зависимости так называемого конвер-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
22
сионного коэффициента - показателя, представляющего собой частное от
деления годичного прироста той или иной фракции фитомассы Z, (т/га)
на запас стволовой древесины (Л/, м3/га), от величины, обратной возрасту
древостоя {НА).
С другой стороны, общеизвестна взаимосвязь величины депонируе­
мого в фитомассе прироста с массой ассимиляционного аппарата. Эта за­
висимость составляет основу нашей концепции; она корректируется воз­
растом насаждения и некоторыми показателями фракционной структуры
фитомассы, рассчитывается в виде системы связанных (рекурсивных)
уравнений и имеет биологическое обоснование.
Упомянутые два метода сопоставлены на примере базы данных о фи­
томассе и первичной продукции северотаежных ельников. В результате
установлено, что ошибка определения первичной продукции в первом
случае составила 21%, а во втором 7%. Поэтому второй (биологически
обусловленный, рекурсивный) метод принят в качестве базового при
расчетах углеродного пула на лесопокрытых площадях.
4. Данные ГУЛФ для 150 лесхозов УрФО, структурированные в виде
матриц распределения лесопокрытых площадей и запасов древесины по
классам возраста, явились основой, к которой были «привязаны» регрес­
сионные модели первичной продукции. Если при первом методе модели
табулируются только по возрасту и запасу древесины (данные ГУЛФ), то
при втором кроме них используются результаты ранее выполненных
расчетов углеродного пула на лесопокрытых площадях с привлечением
базы данных о фитомассе насаждений, многократно превышающей тако­
вую для первичной продукции.
5. В сегодняшней ситуации, когда экспериментальные данные о пер­
вичной продукции многократно меньше данных о фитомассе насажде­
ний, разработанный и предложенный метод «привязки» процедуры экст­
раполяции первичной продукции насаждений на лесопокрытую площадь
к ранее полученным результатам подобной экстраполяции фитомассы
насаждений можно рассматривать как перспективный способ повышения
точности картирования первичной продукции насаждений.
6. Установлено, что общий годичный сток атмосферного углерода в
фитомассу насаждений на территории УрФО (127 млн. га покрытой ле­
сом площади) составляет 164,8 млн. т и распределен по административ­
ным образованиям следующим образом, млн. т: Ямало-Ненецкий округ 25,4; Ханты-Мансийский округ — 63,8; собственно Тюменская область 21,1; Свердловская область - 39,3; Курганская область - 4,8 и Челябин­
ская область- 10,4.
7. Составленная карта-схема депонирования углерода на территории
УрФО охватывает природные подзоны от лесотундры до лесостепи и
демонстрирует повышение годичного депонирования углерода на 1 га в
направлении от лесотундр (0,42 т/га в Тарко-Салинском лесхозе Ямало-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23
Ненецкого автономного округа) к уральским горным лесам (5,4 т/га в
Верх-Исетском лесхозе Свердловской области) с последующим
снижением по мере продвижения на юг, в подзону лесостепи (2,1 т/га в
Брединском лесхозе Челябинской области).
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
1. Усольцев В.А. и др. Фитомасса 20-летних еловых культур на
Среднем Урале в связи со способом их выращивания / В. А. Усольцев, Г.
Г. Терехов, А. М. Бирюкова, В.А. Сопига // Лесная таксация и лесоуст­
ройство (междунар. научно-практич. журн.). 2004. Hi I (33). С. 58-60.
2. Терехов Г.Г., Сопига В.А. Фитомасса культур ели разного воз­
раста в подзонах южной тайги и хвойно-широколиственных лесов Урала
// Проблемы озеленения городов и развития лесного комплекса. Сб. на­
учных тр. Пермь: ПГСХА, 2005. С. 227-234.
3. Сопига В.А., Богословская О.А. Углерододепонируюшая емкость
насаждений на лесопокрытых площадях УрФО // Естественные и техни­
ческие науки. 2005. № 4(18). С. 144-145.
4. Усольцев В.А. и др. Оценка двух способов эмпирического моде­
лирования первичной продукции на примере северных лесов / В. А.
Усольцев, Н.С. Ненашев, В.В. Терентьев, В.А. Сопига, Б.В. Белоусов II
Экологические проблемы Севера. Межвузовский сб. научи, тр. Вып. 8.
Архангельск, АГТУ, 2005. С. 98-100.
5. Сопига В.А., Терехов Г.Г. Запас углерода в 20-летних еловых
культурфитоценозах на Среднем Урале в связи со способом их выращи­
вания // Естественные и технические науки. 2005. № 4(18). С 146-147.
6. Усольцев В.А. и др. Плотность и влажность фракционного соста­
ва фитомассы как необходимые характеристики при оценке углеродного
пула лесов / В.А. Усольцев, Е.В. Белоусов, Н.С. Ненашев, В.В. Теренть­
ев, В.А. Сопига // Лесопользование, экология и охрана лесов: фундамен­
тальные и прикладные аспекты. Матер. Междунар. конфер. Томск:
ТГУСУР, 2005. С. 143-145.
7. Усольцев В.А. к др. Оценка запасов углерода в лесных экосисте­
мах Уральского региона / В. А. Усольцев, О.А. Крапивина, С В . Залесов,
Е.В. Белоусов, В.А. Сопига, В.В. Терентьев // Леса Урала и хозяйство в
них. Вып. 26. Екатеринбург: УГЛТУ, 2005. С. 40-43.
8. Усольцев и др. Распределение углерода в насаждениях лесопокры­
тых площадей Уральского Федерального округа / В.А. Усольцев, В.А.
Соаига, О.А. Богословская // Проблемы озеленения городов и развития
лесного комплекса. Сб. научных тр. Пермь: ПГСХА, 2005. С. 234-239.
Подписано в печать 24.I0.Q5. Заказ № 450. Тираж 120. Объем ! п.л.
ООП УГЛТУ. 620100. г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
678 Кб
Теги
522
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа