Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние проблемы 7
ГЛАВА 2. Природные условия территории Енисейского меридиана 21
2.1. Рельеф 21
2.2. Климат 25
2.3. Почвы 29
2.4. Растительность 31
ГЛАВА 3. Объекты и методика исследований 43
3.1. Объекты 43
3.2. Методика 55
ГЛАВА 4. Моделирование географической изменчивости фитомассы светлохвойных древостоев 67
4.1. Лиственничники 68
4.1.1. Возрастная структура 68
4.1.2. Географическая изменчивость фитомассы 87
4.2. Сосняки 98
4.2.1. Возрастная структура 98
4.2.2. Географическая изменчивость фитомассы 112
ГЛАВА 5. Моделирование географической изменчивости годичного прироста фитомассы светлохвойных древостоев 121
5.1. Лиственничники 121
5.2. Сосняки 134
Выводы 144
Литература 145
Приложения 164
Введение к работе
Глобальные изменения климата, связанные с увеличением СОг в атмосфере и парниковым эффектом, во многом определили исследования углеродного цикла лесных экосистем. Леса, поглощая углекислый газ, на длительный срок аккумулируют его в фитомассе живых растений, их остатков разной степени деструкции, гумуса и торфа (Исаев и др., 1995). Географическая изменчивость фракционной структуры исследована недостаточно, это особенно касается притундровых и северотаежных лесов, для которых только в последние годы получены экспериментальны данные (Kajimoto et al., 1999; Плешиков и др., 2002). Углубленное изучение природы лесных биогеоценозов требует достаточно точных знаний фитомассы, ее фракционной структуры и годичного прироста, чтобы определить участие отдельных компонентов растительного покрова в круговороте углерода.
Использование банка данных о фракционной структуре фитомассы древостоев, полученных на пробных площадях, позволяет изучить зависимости массы отдельных фракций от стволового запаса и рассчитать конверсионные коэффициенты перехода от запасов к общей фитомассе. Последнее необходимо для оценки суммарных запасов для более крупных биомов - лесорастительный округ, провинция, подзона и зона с использованием статистических лесоустроительных данных, в которых указаны площади и запасы лесообразователей по группам возраста.
При этом принципиально важным становится оценка как общей фитомассы, так и ее годичной продукции и нахождение географических закономерностей распределения этих фракций древостоев на лесопокрытых площадях.
Первоочередную актуальность подобные исследования имеют для лиственничников и сосняков бореальной зоны Средней Сибири, занимающих около 75 % ее лесопокрытой площади (Стаканов, 2002), так как по прогнозам многих ученых (Чебакова и др., 1999, 2002; Плешиков и др., 2002; Ваганов,
з
Кирдянов, 2002; Стаканов и др., 2002; Ведрова и др., 2002) возможные изменения функционирования произойдут в высоких широтах.
Цели и задачи исследования. Цель работы заключалась в разработке моделей географической изменчивости фитомассы и годичной продукции светлохвойных древостоев Енисейского меридиана.
В связи с поставленной целью решались следующие задачи:
• изучить особенности структуры фитомассы и годичной продукции лиственничников и сосняков Енисейского меридиана;
• разработать математические модели географической изменчивости фитомассы и годичной продукции лиственничных и сосновых древостоев;
• экстраполировать разработанные модели динамики фитомассы и годичной продукции на площадь лесорастительных округов, провинций, подзон и зон с учетом структуры лесного фонда.
Научная новизна» Впервые разработаны математические модели географической изменчивости фитомассы и годичного прироста светлохвойных древостоев Енисейского меридиана. Создана наиболее полная база данных о фитомассе и годичной продукции лиственничников и сосняков для притундровой и бореальной зоны Енисейской трансекты. Впервые показана взаимосвязь между фитомассой светлохвойных древостоев и суммой температур воздуха выше 5° и 10°С и средней годовой. Положения, выдвигаемые на защиту:
• Материалы лесоинвентаризации в комплексе с данными пробных площадей позволяют определить фитомассу и годичную продукцию лиственничных и сосновых древостоев Енисейского меридиана по лесорастительным округам, провинциям, подзонам и зонам.
Региональная изменчивость конверсионных коэффициентов связи запас:фитомасса этих древостоев обусловлена условиями их произрастания. • Выявленные зависимости общей фитомассы и отдельных фракций светлохвойных древостоев от их таксационных показателей и климатических факторов имеют четко выраженную зонально-географическую дифференциацию.
Практическая значимость работы. Результаты работы могут быть использованы при прогнозе возможных изменений углеродного бюджета лесных экосистем Енисейского меридиана, мониторинге состояния лесов и экологических программ регионального уровня.
Обоснованность выводов и положений Использование обширного экспериментального материала и данных лесоустройства, современных методов автоматизированного статистического анализа, интерпретация полученных результатов, реализация поставленных задач на уровне многофакторных регрессионных моделей, на базе компьютерных программ определяют обоснованность выводов и положений.
Личное участие автора. Сбор экспериментальных и создание банка лесоустроительных данных, анализ и обработка полученных результатов проводились автором или при его непосредственном участии.
Апробация работы. Основные результаты работы изложены на конференциях молодых ученых (Красноярск, 2001), «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики» (Томск, 2001), «Региональные проблемы перехода к устойчивому развитию: ресурсный потенциал и его рациональное использование в целях устойчивого развития» (Кемерово, 2001), «Boreal forests and environment: local, regional and global scales» (Krasnoyarsk, 2002).
Публикации. Опубликовано 9 печатных работ, приняты в печать 2.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений- Общий объем составляет 175 страниц, содержит 31 таблицу, 47 рисунков и 8 приложений. Список литературы включает 192 наименования, в том числе 24 иностранных. Исследования выполнены в рамках интеграционного проекта СО РАН № 67, НТП "Глобальные изменения природной среды и климата" и при поддержке гранта РФФИ 02-04-49459 "Запасы и потоки углерода, азота и зольных элементов в лесных и агросистемах Средней Сибири" и индивидуального гранта молодых ученых ККФН.
Климат
Климат Средней Сибири во многом определяется ее положением в центральной части Евроазиатского материка, влиянием Северного Ледовитого океана и трансформированных воздушных масс Атлантики, Большое влияние на климатические условия оказывает рельеф и широтная протяженность территории, что предопределяет большую изменчивость солнечной радиации, температурного режима и осадков. Климат плато Путорана и Анабарского резко - континентальный, но вследствие их орографического положения, осадков выпадает значительно больше, в наиболее высокой части до 1500 мм, уменьшаясь с продвижением на восток до 600 мм (Плешиков, 2002). В левобережье Енисея (Западно-Сибирская низменность) климат менее континентален вследствие влияния воздушных масс Атлантики, на севере Западно-Сибирской равнины средняя годовая температура на 2-3 выше по сравнению с восточной и осадков выпадает на 50-100 мм больше, чем в правобережной части Енисея. С продвижением на юг, как в левобережной равнинной, так и в правобережной плоскогорной регионах Средней Сибири климат становится теплее (табл.2.1), продолжительность холодного периода уменьшается до 6-7 месяцев на 56 слп., а теплого возрастает до 3-4 месяцев. Годовое количество осадков увеличивается до 400-450 мм в подзоне северной и средней тайги Западно-Сибирской равнины и до 450- 500 мм в таких же подзонах Среднесибирского плоскогорья. Основным фактором, определяющим тепловые ресурсы и влагообмен растительности, являются суммарная радиация и радиационный баланс (В), которые изменяется в зависимости от широты местности в равнинах и от высоты в горах (Бахтин, 1967; Поликарпов, Чебакова, Назимова, 1983).
Расходные составляющие радиационного баланса складываются из затрат тепла на суммарное испарение (LE) , турбулентный теплообмен (Р) и на тепловые потоки в почву (F) по уравнению: B=LE + P + F Так как затраты тепла на тепловый поток в почву в годовом балансе составляют около 1% , то он обычно не учитывается. Суммарное испарение зависит от испаряемости и запасов влаги в почве и турбулентный теплообмен от радиационных условий и увлажнения, т.е. соотношением тепла и влаги определяется структура теплового баланса растительного покрова. Радиационный баланс Средней Сибири изменяются в широтном направлении от 920- 1000 Мдж/м2 год в притундровых лесах до 1140-1340 Мдж/м2 в южной тайге и суммарное испарение от 200 до 380 мм (табл. 2.2). Таблица 2.1 В самых северных притундровых горных лесах (Путоранская, Анабарская и Мойеро-Котуйский) ЛП суммарное испарение составляет около 200 мм на что затрачивается 52% радиационного баланса (отношение LE / В =0,52) и турбулентный теплообмен 48%. По экспериментальным данным (Гаврильев, 1967) в летний период в елово-березовом лесу (15 км севернее г. Игарки) затраты тепла на испарение составляют 50% от радиационного баланса и остальная его часть расходуется на турбулентный теплообмен и тепловые потоки в почву. В обобщенной сводке (Павлов, 1984) для лесотундры в теплый период соотношение составляющих теплового баланса следующее (%): LE/ В- 40-50, Р/ В- 45-35, F/ В-10-15. В подзоне северной тайги испарение возрастает до 293 мм в западной части и 251 мм в восточной или в среднем составляет 265 мм и увеличиваются до 63% затраты тепловых ресурсов (LE / 13= 0,63). Для среднетаежных лесов при суммарном испарении 285 мм затраты тепла на его испарение составили 712 Мдж или 64 % радиационного баланса. В южнотаежных лесорастйтельных провинций суммарное испарение изменяется от 272 мм в лесах Енисейского кряжа до 391 мм в Кеть-Чулымском или в среднем для этой подзоны равно 380 мм. Затраты тепла на его испарение составляют 77% радиационного баланса. По литературным данным (Павлов, 1984) в целом для лесной зоны Сибири отношение LE/B находится в пределах 70-80 %. Значительная широтная протяженность Средней Сибири, сложное и разнообразное орографическое строение определили многообразие почвенного покрова. Характерной особенностью почв этого региона является повышенная роль многолетней мерзлоты в почвообразовании, в результате чего формируются почвы с криогенными свойствами, которые являются наиболее распространенными, и занимают больше половины края (Ершов, 2000). В обобщающей сводке Л.С. Шугалей, Э.П. Попова, В.А. Алексеев (1994) приведены преобладающие типы почв во всех лесорастйтельных округах и провинциях
Западной и Средней Сибири и более детальная классификация площадей по таксономическим единицам почв края дана в сводке Ю.И. Ершова (2000). В Западно-Сибирской низменности в подзоне притундровых лесов в почвенном покрове доминируют тундровые торфянисто- глеевые мерзлотные, тундровонглеевые гумусные, тудрово-глеево-перегнойкые почвы, относящиеся к очень холодным, длительно промерзающим и мерзлотным почвам (Василевская, 1980; Фирсова, Дедков, 1983; Краснощеков, 1999). Суровые климатические условия обуславливают большой запас органики вследствие замедленной минерализации (Ершов, 1994). В северо- и средне-таежной подзонах тундровые почвы сменяются
Возрастная структура
Исследованиями установлено, что существует тесная связь общей фитомассы лиственничных древостоев с запасом древесины, которая выражается линейной зависимостью с определенными коэффициентами детерминации составляющими 0,99 для притундровой зоны и северной тайги, 0,94 - средней и 0,96 - для южной тайги. Коэффициенты корреляции между фитомассой лиственничников и запасом древесины в притундровой зоне и северной тайге равны 0,99; в средней тайге - 0,97; в южной - 0,98 (рисАЛ Л). Используя, рассчитанные по экспериментальным данным, региональные конверсионные коэффициенты (табл. 3.5 - 3.8) и сведения о запасах древесины в коре по формуле (3.1) были определены запасы фитомассы лиственничников Енисейского меридиана (табл. 4 Л Л).
Предварительно рассмотрим структуру запасов этих древостоев. Возрастная динамика стволового запаса однозначно показывает увеличение их к возрасту спелости, при котором они достигают 41-82 м /га в притундровой зоне, 90-149 м /га в северной тайге, 127-160 м /га в средней и 156 - 231 м /га в южной. Спелые и перестойные древостой составляют более половины общих запасов лиственницы (рис. 4.1.2). Около 25 % от общего запаса приходится на приспевающие и 16 % - на средневозрастные древостой. Запасы мюлодияков I и II .классов возраста приблизительно равны 1 - молодняки I класса возраста; 2 молодняка II класса возраста; 3 ----средневозрастные; 4 — приспевающие; .5 — спелые; 6 — перестойные. Структура фитомассы лиственничников изменяется в соответствии с накопленным запасом. Для притуидровых и северотаежных лесов с небольшими запасами и замедленным ростом характерна низкая фитомасса от 2 8 т/га в молодниках і класса, возраста до 37 - 55 т/га в перестойных древостоях, для. среднетаежных - 6 - 82 т/га и. 14 - 103 т/га. для древостоев южной тайги (табл. 4.1 Л; рис, 4Л Л) Но ДХІ Митрофанову (1983), в спелых древостоях северной тайги фитомасса изменяется от 20 до 200 т/га, в средней тайге в 80-летних равна 82 т/га, 120-летних - 240 т/га, что выше наших данных и объясняется большими запасами древесины; Общая фитомасса в 240 - 280 летнем лиственничнике в районе
Туры равна 39 т/га (Kajimoto Т. et аЦ 1999), что совпадает с прицеленными. По литературным данным (Углерод в экосистемах лесов и болот России, 1994), географическая изменчивость запасов углерода при расчете на фитомассу равна: в северной тайге 20 - 40, средней 40 - 120 , южной 40-170 т/га, что близко к нашим данным. Отметим, что большая изменчивость фитомассы даже в пределах одного возраста обусловлена многими факторами, в том числе и эдафическими. Долинные древостой имеют, как правило, большой запас по сравнению с плакорными (Усолыдев и др., 2000), но так как площади их незначительны, то и ошибка в запасах фитомассы будет менее 5 %. Изменение общей фитомассы лиственничников Енисейского меридиана с возрастом аппроксимируется следующими уравнениями: Средние запасы фитом&ееы лиственничных древостоев Енисейской трансектм с учетом нлонхади каждой ДО и 101 составляют 65,3 т/га По данным IX Shepashenko et aL (1998) фитомасса лиственницы в восточной части Сибири в пересчете на углерод равна 4S тС/га, что несколько выше ваших данных На рисунке 4.1.4 показаны суммарные запасы фитомассы лиственничных древостоев по зонам и занимаемые ими площади. В притундровой зоне суммарные запасы лиственничников составляют 696,6 млн. i\ в северной тайге 1198,7 млн, т, в средней - 1489,6 млн, т. Наименьшие суммарные запасы фитомассы приходятся; на южнотаежную зону 311,0 млн. т, что объясняется небольшими площадями занимаемыми лиственничными древоетоями,
Возрастная структура
В притундровой зоне сумма температур воздуха свыше 5С составляет 774С, а свыше 10С - 528С (Плешиков, 2002), по мере удаления от долины Енисея к плоскогорью она уменьшается до 420С в среднем. На северной границе подзоны средней тайги сумма температур выше 10С равна 800 -1000С и 1200 - 1400С на юге. В южной тайге сумма активных температур выше 5С увеличивается до 1760С, выше 10С - до 1500С. Запасы фитомассы при продвижении с севера на юг увеличиваются от 26 до 123 т/га. Коэффициент корреляции между запасами фитомассы и суммой активных температур свыше 5 и 10С составляет 0,99. Влияние средней годовой температуры воздуха, представляющей функцию годовой динамики солнечной радиации, на географическую Q4 изменчивость запаса фитомассы и углерода в лесах России ранее не обсуждалось. Так как глобальные изменения связывают именно с ее повышением, то важно установить зависимость накопленных запасов фитомассы в насаждениях от t ср. год В пределах Енисейского меридиана средняя годовая температура воздуха, по многолетним данным 115 метеостанций (Справочник по климату СССР, 1969) изменяется от - 14 С на северной границе лесотундры до - 0,5 на южной границе таежной подзоны (рис, 4 Л Л 6). Пространственное распределение термоизоплет носит сложный характер, расстояние между ними изменяется от 90 - 120 км/град, в таежной зоне до 200 — 280 км/град, в лесотундре, что обусловлено, в основном, поступлением солнечной радиации и зависит от широты, долготы и высоты местности. Эта карта совмещалась с картами запасов фитомассы для нахождения их зависимости от средней годовой температуры воздуха. Установлено, что в лиственничных древостоях отмечаются высокие (0,87 - 0,92) корреляционные связи между этими параметрами, с повышением Ц.год от - 14 до - 0,5 запасы фитомассы увеличиваются от 20 до 120 т/га (рис.4Л .17). На рисунке 4Л Л 7. показано изменение общей фитомассы лиственницы в зависимости от средней годовой температуры воздуха, которое описывается экспоненциальным уравнением с R2 = 0,88: МобЩ = 237,13 e 1589t, где Мобщ — запасы фитомассы лиственничных древостоев, т/га; t — средняя годовая температура воздуха, С.
Полученные зависимости показывают, что при повышении Ц.год произойдет смещение на север границ всех подзон и зон и соответственно, увеличатся запасы древесины и фитомассы. Наибольший тренд отмечается в средне- и южнотаежных подзонах, а наименьший в лесотундре и северной тайге (рис. 4.1.17). Рис. 4. L17, Зависимость фитомассы лиственничных древостоев Енисейского меридиана от средней годовой температуры воздуха Таким образом, продукционные параметры древостоев тесно коррелируют с климатическими условиями их произрастания. 4.2 Сосняки 4.2.1. Возрастная структура Фитомасса сосновых древостоев, как показал анализ созданной базы данных (табл. 2.4, приложение 4), варьирует в больших пределах, поэтому для последующего анализа использовали коэффициенты связи фитомассы с запасом древесины (рис. 4.1.1). Коэффициенты корреляции между запасом и фитомассой составляют 0,99 для северной и средней тайги; 0,98 - для южной. Для перехода от запасов древесины к фитомассе использовали конверсионные коэффициенты (табл. 3.5 — 3.8), региональные значения которых были рассчитаны по экспериментальным данным (приложение 3, 4), и условную плотность древесины (Стаканов, Грешилова, 2002). Затем, с привлечением данных лесного фонда о запасах древесины (табл. 3.2) и полученных конверсионных коэффициентов, по формуле (3.1) были рассчитаны запасы фитомассы сосновых древостоев Енисейского меридиана по лесорастительным округам и провинциям (табл. 4.2.1). Предварительно рассмотрим структуру запасов древесины по классам возраста и лесорастительным округам и провинциям. Возрастная динамика накопления стволового запаса показывает увеличение его к возрасту спелости, при котором достигает значений 110 — 300 м3/га. В северной тайге запасы стволовой древесины изменяются от 30 м3/га в 40-летнем возрасте до 110 - 150 м3/га в 120-летнем, средней - от 9 — 15 м3/га до 165 - 170 м3/га и южной - от 22 - 30 м3/га в молодняках I класса возраста до 250 - 300 м3/га в спелых древостоях. В перестойных древостоях северной и средней тайги наблюдаются некоторое снижение запасов древесины: 110 - 130 м3/га в северотаежных лесах и 125 - 185 м3/га в среднетаежных, а в южной тайге запас древесины незначительно увеличивается до 270 - 300 м /га. Более 52 % от общего запаса древесины приходится на спелые и перестойные сосновые древостой бореальной зоны Так как моделирование базируется на установленных корреляционных связях, то рассмотрим зависимости массы отдельных фракций от возраста и запаса. Возрастная динамика массы хвои характеризуется в молодняках северо- и среднетаежной подзоны сравнительно быстрым увеличением, затем кульминацией и с дальнейшим увеличением возраста — постепенным снижением (рис. 4.2.6). Наибольшая масса хвои приходится на возрастной диапазон 60 — 80 лет. В южнотаежной подзоне пик массы хвои сдвигается в сторону меньшего возраста. Зависимость массы кроны и хвои сосняков от запаса древесины во всех подзонах выражается почти линейной зависимостью (рис. 4.2.7). Наименьшая доля древесины стволов сосняков отмечается в северной тайге и составляет 35 % в молодняках I класса возраста и 62 % в спелых и перестойных древостоях. В средней тайге он возрастает до 44 - 68 %, а в южной тайге достигает наибольших значений - 45 - 72 % в тех же возрастах (табл. 4.2.2). Процент коры в общей фитомассе сосновых древостоев имеет наибольшие значения в молодняках II класса возраста и варьирует от 8 % в северной до 11 % в средней и южной тайге, уменьшаясь к возрасту спелости до 5 - 7 %. Масса кроны в общей фитомассе сосняков варьирует в in следующих пределах; в мододняках I класса возраста она составляет 43 %, уменьшаясь в возрасте спелости до 11 %, в средней тайге 35 8 % и южной .... 34 - 7 % в соответствующих возрастах.
Наибольший процент корней сосняков характерен ют северной тайги и изменяется от 16 % в 20-летних древостоях, увеличиваясь до 22 % в 120 летних В средней тайге этот показатель составляет 12 % в молодниках J класса возраста и 17 % в спелых древостоях, уменьшаясь в южной тайге до 12 -14 %. Процентное соотношение фракций фитомассы на примере спелых сосняков приведено на рисунке 4,2,8, из которого видно, что в ее составе доминирует надземная часть, составляющая для спелых древостоев 78 - 86 %9 а том числе: кора и крона составляет около 5-7 %. Процент корней изменяется от 14 до 22. В таблице 4,2,3 приведена средняя на 1 га фракционная структура сосняков по классам возраст, десораетитедьиых округов и провинций, и более наглядно она представлена на рисунке 423 для спелых сосняков. Отмененные вытъ закономерности процентного соотношения отдельных фракций фитомассы сосновых древостоев отражаются в абсолютных показателях. Так, в северной тайге древесина ствола составляет 46 2 т/га, в средней - 57,6 и в южной « 97,5 т/га.. Масса коры в кроны варьирует от 3,6 5Л т/га в северотаежной зоне до 6,7 - 9,2 т/га в .южнотаежной, соответственно (рис, 4.2.90 Фитомаееа корней спелых сосняков изменяется от 15,6 т/г& в северной тайге до 18,4 т/га в южной.
По данным В,М Гор6&тенж (1970) и Л.К, Позднякова (1975) в северной тайге масса корней 100-летних сосновых древоетоев составляет 13,7 т/га, древесины ствола 48Д коры 5,7 т/га, что близко к нашим данным. т При анализе географической изменчивости фитомассы сосняков использовались те же критерии, которые применялись при моделировании географической изменчивости фитомассы лиственничников. По значениям парной корреляции определялась степень влияния таких переменных как: возраст (А), запас (V), средние высота (Н) и диаметр (D), полнота (Р) на функцию отклика (табл. 4.2.4). Таблица 4.2.4 Матрица коэффициентов парной корреляции А V Н D Р А 1 0,69 0,82 0,83 0,37 V 1 0,92 0,91 0,83 Н 1 0,99 0,71 D 1 0,66 Р 1 Мобщ. 0,67 0,99 0,92 0,90 0,85 Ms, 0,66 0,99 0,90 0,89 0,83 Мсг 0,41 0,63 0,60 0,58 0,55 мг 0,84 0,91 0,94 0,94 0,64 р 0,05 Моделировалось отношение общей фитомассы и массы фракций к запасу стволовой древесины (Mj/Vj, где і = 3; рассматривалась масса стволовой древесины (Мй), кроны (МсГ) и корней (Mr); j - возраст). На рисунке 4.2.10 показаны зависимости Мобщ/V и M/V от возраста. Влияние средней высоты и среднего диаметра оказалось не существенным, как показала проверка значимости коэффициентов регрессии, 112 которая проводилась по критерию Стьюдента, поэтому в дальнейшем анализе эти показатели не использовались. Сравнивая регрессионные уравнения, объясняющие изменчивость переводных коэффициентов фитомассы в пределах региона посредством включенных в них переменных, получаем уравнения вида: Мобщ/V = ао+ а2 In V + а3 InA-lnV + 84 In Р, Mst/V = ао+ ai In A + а2 In V, Mcr/V = ао + a. In А + а2 In V + а4 In Р, Mr./V = ао+ a, In А + а3 InA-lnV, где ао - 2Ц - постоянные коэффициенты уравнений; М щ. - общая фитомасса, т/га; V - запас древесины, м /га; А - возраст, лет; Р - полнота. Постоянные коэффициенты уравнений, а также коэффициенты множественной детерминации (R), критерий Фишера (F) и стандартные ошибки уравнений (SE) приведены в таблице 4.2.5. Ошибки уравнений не превышают 15 %.
Сосняки
Для сосновых древостоев опубликовано значительно больше, по сравнению с лиственничниками экспериментальных данных (Семечкина, 1977; Казимиров и др., 1977; Стаканов, 1978, 1990; Габеев, 1990; Аткин, Аткина, 1993, 1994; Онучин, Спицына, 1995), что дает возможность рассчитать корреляционные связи между текущим изменением запаса и приростом фитомассы. Установлена линейная зависимость между этими показателями с коэффициентом корреляции равным 0,89 (рис. 5.4). m и Рис. 5А. Зависимость годичного прироста фитомассы сосновых древостоев от текущего изменения запаса Фракционная структура годичного прироста древостоев в зависимости от условий произрастания следующая. Стволовая древесина составляет в годичном приросте фитомассы 20 - 50 % (табл. 5.6). Доля остальных фракций изменяется от 20 - 40% хвои, 8 - 20% скелетной части ветвей и корней и 3 — 5 % коры и репродуктивных органов (Казимиров и др., 1977; Стаканов, 1990; Онучин, Спицына, 1995; Ведрова и др., 2000).
Прирост древесины ствола в северной тайге изменяется от 20,5 % в молодняках I класса возраста до 34,4 % в спелых древостоях, в средней - от 34,5 % до 42,8 % и южной тайге от 36,8 % до 46,2 % в соответствующих возрастах (рис. 5.5). в молодняках I класса возраста составляет 56,6 %, и 44,6 % в спелых сосняках. В средней тайге он уменьшается до 52,6 % в 20-летних древостоях и 42 % в спелых. В южной тайге прирост кроны достигает значений 51,2 % и 41,4 % в тех же возрастах. Наибольший прирост массы корней сосновых древостоев отмечается в северной тайге и составляет 18 - 20 %, в средней — 11 - 10 % и в южной тайге достигает наименьших значений - 8 - 9 % (рис. 5.5). По данным Т.А. Гульбе с соавторами в сосновых древостоях Европейской части России в молодняках II класса возраста прирост древесины ствола составляет 42 %, коры — 4 % и крон - 54 %. Общая годичная продукция фитомассы определена как сумма приростов фитомассы наличного запаса и отпада. Годичный отпад сосновых древостоев изменяется в зависимости от возраста и полноты в следующих пределах (табл. 5.7). В северной и средней тайге он варьирует от 0,5 - 0,6 % в молодняках II класса возраста до 0,4 % в спелых сосновых древостоях, увеличиваясь в южной тайге до 1,0 — 0,5 % в тех же возрастах.
Средний на 1 га годичный отпад приведен в таблице 5.8. В северной тайге он изменяется от 0,05 - 0,10 т/га год в молодняках II класса возраста до 0,32 - 0,38 т/га год в перестойных сосняках, В средней тайге годичный отпад варьирует от 0,01 в молодняках I класса возраста до 0,34 — 0,50 в перестойных древостоях. Годичный отпад сосняков в южной тайге достигает значений от 0,01 - 0,04 т/га год в 20-летних до 1,0,5 - 1,15 в перестойных. Общая годичная продукция фитомассы лиственничников с учетом годичного отпада приведена в таблице 5.9. Наибольшие запасы фитомассы в годичном приросте сосняков отмечены в молодняках II класса возраста по всем подзонам. В северной тайге они составляют 2,24 т/га, в средней - 2,38 т/га и южной - 3,94 т/га. Далее запасы фитомассы в годичном приросте снижаются и к возрасту спелости достигают значений 0,76 т/га в северной тайге, 1,12 т/га в средней и 2,40 т/га в южной тайге (рис. 5.6). Изменение годичной продукции общей фитомассы сосняков Енисейского меридиана с возрастом аппроксимируется уравнением вида: AM = 0,000014 ехр(6,170568 lnA-0,792305 (1пА)2) - северная тайга, ДМ = 0,000001 ехр(7,523008 lnA-0,920730 (1пА)2) - средняя, ДМ = 0,00022 ехр(4,811699 lnA-0,594529 (1пА)2) - южная тайга, где ДМ - годичный прирост общей фитомассы, т/га год; А - возраст, лет. Для каждого уравнения рассчитан коэффициент детерминации, составляющий 0,95 для северотаежной; 0,92 среднетаежной и 0,79 для южнотаежной подзоны (рис. 5.6). Годичный прирост всех фракций фитомассы лиственничных древостоев приведен в таблице 5.10.
