Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса 14
Выводы 55
2. Программа, методика исследований и объем выполненных работ 59
2.1. Программа исследований 59
2.2. Методика закладки пробных площадей 62
2.3. Определение запасов углерода в почвах 66
2.4. Оценка древесного детрита 68
2.5. Перевод фитомассы в углерод 70
2.6. Расчет эмиссии углерода в процессе заготовки и транспортировки древесины сосны 71
Выводы 72
3. Природные условия и лесной фонд района исследований 74
3.1. Территория 74
3.2. Климат 78
3.3. Общая характеристика сосны 84
3.4. Анализ лесного фонда региона 89
Выводы 98
4. Разработка методологии оценки бюджета лесных насаждений 101
4.1. Моделирование бюджета углерода на уровне насаждения
4.2. Моделирование пула углерода в продуктах из древесины сосны
4.2.1. Подходы по оценке углерода в продуктах из древесины 111
4.2.2. Расчет углерода в продуктах из древесины сосны 116
4.2.3. Варианты моделирования 125
Выводы 127
5. Результаты и обсуждения 130
5.1. Математические модели биопродуктивности различных фракций сосновых насаждений 130
5.1.1. Стволовая древесина 130
5.1.2. Крона сосны 142
5.1.3. Фитомасса нижних ярусов растительности 151
5.1.4. Древесный детрит 155
5.2. Депонирование углерода различными фракциями сосновых насаждений района 160
5.2.1. Таблицы биологической продуктивности 160
5.2.2. Динамика накопления углерода сосновым насаждением . 162
5.2.3. Сравнение полученных данных по фитомассе с данными других авторов 169
5.2.4. Средний прирост углерода в насаждениях сосны 171
5.2.5. Углерод почв 176
5.3. Депонирование углерода продуктами из древесины сосны в Волго-Вятском природно-экономическом районе 180
5.3.1. Эмиссия углерода в процессе заготовки и перевозки соснового леса 180
5.3.2. Углерод в продуктах из древесины сосны по варианту «Лесозаготовка 1992 года» 184
5.3.3. Углерод в продуктах из древесины сосны по варианту "Терминального пользования 1992" 196
5.3.4. Углерод в продуктах из древесины сосны по варианту «Среднее за 90-е» 196
5.3.5. Углерод в продуктах из древесины сосны по варианту «Расчетной лесосеки 2000» 197
5.3.6. Анализ вариантов депонирования углерода продуктами из древесины сосны 197
5.4. Бюджет углерода сосновых насаждений центрального лесотаксационного района 201
5.4.1. Бюджет углерода на уровне соснового насаждения 201
5.4.2. Депонирование углерода сосновым насаждением на период трех оборотов рубки 204
5.4.3. Критерии депонирования углерода лесным насаждением 213
5.4.4. Бюджет углерода сосновых насаждений на уровне лесотаксационного района 216
Выводы 228
Заключение и рекомендации 233
Глоссарий 246
Приложения 252
Список использованной литературы 281
Акты о внедрении работы 316
- Методика закладки пробных площадей
- Расчет эмиссии углерода в процессе заготовки и транспортировки древесины сосны
- Подходы по оценке углерода в продуктах из древесины
- Депонирование углерода различными фракциями сосновых насаждений района
Введение к работе
Актуальность темы. Феномен глобального потепления климата заставляет человечество разрабатывать мероприятия по смягчению его последствий на окружающую среду и существование человека. Большинством междуна юдных организаций мира проблема повышения концентрации парниковых азов в атмосфере земли признана одной из приоритетных.
На сегодняшний день леса признаны одним из главных уникальных природных механизмов, способных компенсировать возросшие индустриальные и транспортные эмиссии парниковых газов в атмосферу земли. Леса России в этом механизме представляют собой особую роль, которая широко обсуждается на последних заседаниях ООН и международных соглашениях (Киотский протокол) по изменению климата.
В последние годы межправительственной комиссией экспертов по изменению климата (IPCC) большое внимание уделяется инвентаризации запасов углерода в лесных экосистемах мира. Проведенный анализ литературы показ ш, что существующие оценки запасов углерода в лесах России имеют большие различия, что вызвано отсутствием единого, научно обоснованного методологического подхода к проблеме, а также отсутствием единой базы данных о фитомассе и ее продуктивности для лесов России. Большинство отечественных исследователей ограничивается определением запасов углерода в лесных экосистемах без учета его перехода в другие пулы на разных этапах роста насаждения и депонирования углерода в продуктах из древесины в процессе их эксплуатации. В связи с этим к лесной таксации, как науке количественной, в свете указанной проблемы предъявляются повышенные требования к точности проводимых исследований и инвентаризации лесного фонда.
Актуальность проведенных исследований и повышения точности оценок по запасам углерода в лесных экосистемах России подтверждают: Федеральная целевая программа «Леса России» (1997), «Концепция устойчивого управления лесами Российской Федерации» (1998), «Концепция развития лесоустройства» (2000).
Цель и задачи исследования. Главная цель работы - определить бюджет углерода сосновых насаждений центрального лесотаксационного района Российской Федерации, для выполнения которой решаются следующие программные задачи: изучить динамику депонирования углерода различными компонентами сосновых насаждений центрального таксационного района в процессе его роста; составить нормативы биологической продуктивности нормальных сосновых лесов для центрального лесотаксационного района на основе многофакторных математических моделей; выявить особенности депонирования углерода каждым компонентом соснового леса и определить главные потоки углерода из соснового насаждения в атмосферу; изучить период нахождения углерода в продуктах из древесины сосны на 100-летний период при различных вариантах главного и промежуточного пользования; выявить критерии, которые будут способствовать дальнейшей оценке углеродного бюджета лесных экосистем и при проведении международных совместных проектов по снижению концентрации углекислого газа атмосферы; 6) определить депонирование углерода на уровне соснового насаждения и всех сосновых лесов исследуемого района.
Объекты и предмет исследования. Объектами исследования явились сосновые насаждения центрального лесотаксационного района различных условий местопроизрастания и продуктивности, продукты из древесины сосны и лесотаксационные нормативы по оценке их углерододепонирующих возможностей: биологической продуктивности и критерии по оценке депонирования углерода сосновыми насаждениями.
Основные методы исследований. Метод пробных площадей, методы математической статистики, многофакторное линейное и нелинейное моделирование.
Научная новизна работы. Впервые для крупного лесотаксационного района Российской Федерации разработана концептуальная методология и проведена комплексная оценка бюджета углерода сосновых насаждений, включая депонирование продуктами из древесины сосны.
На основе экспериментальных данных выявлены закономерности накопления углерода различными фракциями сосновых насаждений. Проведенные исследования способствуют пониманию размеров различных пулов углерода сосновых лесов, а также фундаментальных процессов, которые определяют ход углеродного обмена между пулами.
Разработаны и рекомендованы к применению критерии по оценке углерододепонирующих функций сосновых насаждений в зависимс :ти от масштаба приближения (насаждение, регион) и рубок главного пользования. Предложены нормативы по оценке депонирования углерода сосновыми насаждениями разного возраста и класса бонитета.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту: комплексная методология оценки бюджета углерода лесных насаждений, включающая депонирование углерода во время роста насаждения и в продуктах из его древесины; методика обработки данных по исследованию углерода в продуктах из древесины сосны в процессе их эксплуатации и термин льного использования; закономерности накопления углерода различными фракциями соснового насаждения центрального лесотаксационного района в процессе его роста. математические модели связи массы различных фракций соснового насаждения с его основными таксационными показателями. нормативы биологической продуктивности нормальных сосновых насаждений центрального лесотаксационного района, совмещенные с динамикой основных таксационных показателей. критерии оценки депонирования углерода сосновыми насаждениями при различных видах рубок главного пользования.
Практическая значимость полученных результатов. Полученные данные представляют интерес с позиции использования сосновых лесов центрального лесотаксационного района как устойчиво углерододепонирующих лесных насаждений. Сосновые леса района не только активно ежегодно депонируют углерод (промышленные и транспортные эмиссии СОо), но также являются хранителями его огромных запасов во всех компонентах насаждения. Это дает возможность России использовать углеродные кредиты, установленные международными соглашениями по изменению климата (Киотский протокол).
Результаты исследований, лесотаксационные нормативы применя отся в практике международных организаций и практике ведения лесного хозяйства России. Основное применение работы:
В материалах (TSLMPCC) отдела технической поддержки межправительственной комиссии экспертов по изменению климата (Япония).
В базе данных мировых лесных запасов углерода Европейского института леса (Финляндия).
При лесоустройстве лесов Приволжского федерального округа Поволжским государственным лесоустроительным предприятием в виде таблиц биологической продуктивности сосновых насаждений, критериев оценки сосновых насаждений в процессе лесоустройства с позиции депони] ования углерода лесной экосистемой и в продуктах из древесины сосны п зеле ее заготовки.
В виде таблиц биологической продуктивности сосновых насаждений внедрены Ульяновским лесоустроительным предприятием при лесоустройстве УНПКЛП МарПИ в 1991-1993 гг.
Два учебных пособия «Аэрокосмические методы в лесном хозяйстве» и «Лесоустройство: международные аспекты устойчивого управления лесами», рекомендованные Министерством высшего образования России и УМО по образованию в области лесного дела для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 260400 «Лесное хозяйство».
Результаты работы могут быть полезны при осуществлении есного мониторинга, реализации лесохозяйственных мероприятий по повышению продуктивности и комплексному использованию лесных ресурсов, создании баз данных по запасам углерода в лесах России.
Практические и теоретические результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс и НИР в Марийском государственном техническом университете, Ижевской государственной сельскохозяйственной академии, Башкирском государственном аграрном университете, Ботаническом саду УрО РАН, Национальном парке «Чаваш Вармане» и Казанской сельскохозяйственной академии.
Достоверность и обоснованность выводов основывается на об]лирном экспериментальном материале пробных площадей, репрезентативно представляющем объект исследования, комплексным и системным подходами к реализации поставленных задач на уровне многофакторных математических моделей и их адекватной интерпретацией. Достоверность полученных моделей подтверждена соответствующими статистическими критериями.
Личный вклад соискателя. Основная часть экспериментального материала собрана лично автором (1990-2001 гг) или при его участии. Автор принимал непосредственное участие в составлении методологии исследований, провел обработку полевых данных и математико-статистический анализ, сделал выводы и предложения.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлены и обсуждены на следующих конференциях, семинарах и симпозиумах:
Международные Семинар «Инвентаризация парниковых газов в Тихоокеанском регионе» (Шонан, Япония, 2002).
Симпозиум «Проблемы меняющегося мира» (Амстердам, Голландия, 2001). Семинар «Глобальное потепление и леса Поволжья» (Йошкар-Ола, 2001). Семинар по проблемам «Устойчивого развития и окружающей ;реды» (Москва, Голицыно, 2001).
Конференция «Роль бореальных лесов и лесного хозяйства в глобальном бюджете углерода» (Эдмонтон, Канада, 2000). XXI мировой конгресс IUFRO «Леса и общество: роль исследований» (Куала-Лумпур, Малайзия, 2000).
Семинар «Биотопливо для снижения эмиссии С02: энергетический, транспортный и индустриальный сектора» (Гатлинбург, США, 1999). Симпозиум «Динамика корней и глобальное потепление» (США, 1999). Симпозиум «Устойчивое развитие и окружающая среда» (Сан-Хосе, Коста-Рика, 1997).
Конференция «Нарушения бореальных лесных экосистем: влияние ч ловека и естественные процессы» (Дулус, США, 1996).
Конференция «Будущее лесной политики в Европе: баланс экономических и экологических требований» (Иоенсу, Финляндия, 1996). Симпозиум «Многоцелевое использование лесных ресурсов» (Хельсинки, Финляндия, 1995).
Симпозиум «Лес и общество» (Цюрих, Швейцария, 1993). Симпозиум «Учиться у леса» (Падова, Италия, 1992). Конференция «Лес и проблема роста» (Wageningen, Голландия, 1991).
Российские
Конференция, посвященная 100-летию проф. И.С. Аверкиева (Ї- эшкар-Ола, 2001).
Конференция «Экология и леса Поволжья» (Йошкар-Ола, 1998).
Конференция «Современные проблемы учета и рационального использования лесных ресурсов» (Йошкар-Ола, 1998).
Расширенное заседание научно-методического совета по специальности 260400 «Лесное и лесопарковое хозяйство» учебно-методического объединения по образованию в области лесного дела Минобразования Российской Федерации (Йошкар-Ола, 1998).
Конференция «Природопользование: состояние, проблемы и г гги их решения» (Йошкар-Ола, 1997).
Конференция «Проблемы использования, воспроизводства и охраны лесных ресурсов» (Йошкар-Ола, 1997).
Конференция «Восстановление, выращивание и комплексное использование сосновых лесов России» (Йошкар-Ола, 1995).
Конференция «Проблемы лесной биогеоценологии и методические основы их решения» (Йошкар-Ола, 1993).
Конференция «Проблемы леса и охрана природы в Республике Марий Эл» (Йошкар-Ола, 1992).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 52 раооты в отечественных и зарубежных изданиях, в том числе два учебных пособі а и две монографии.
Структура и объем диссертации. Диссертация, объемом 315 страниц машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и приложений. Список использованной литературы включает 442 наименования, в том числе 160 иностранных. Текст иллюстрирован 36 таблицами и 41 рисунком.
Методика закладки пробных площадей
Экспериментальный материал был собран в течение 10 лет с 1990 по 2000 гг., с июня по сентябрь путем закладки пробных площадей, а также выписки и систематизации данных глазомерно-измерительной таксации участков с преобладанием сосны. Для исследований подобраны преимущественно чистые сосновые насаждения высокой полноты (0,8-1,0). Допускалась примесь других пород не более двух единиц в составе, которые не принимались в расчет при дальнейших вычислениях. Кроме того, использованы материалы пробных площадей, заложенных кафедрой есной таксации и лесоустройства Марийского государственного технического университета, на изучение хода роста сосновых древостоев в разные годы.
За основу полевых работ приняты рекомендации по закладке постоянных пробных площадей (ОСТ 56-69-83) на исследование биологической продуктивности и таблицы хода роста, дополненные новыми подходами. Пробные площади заложены в разных типах сосновых лесов естественного ряда развития в сходных условиях рельефа и экспозиции. Закладываемые пробные площади служили для выбора модельных деревьев за их пределами, а в дальнейшем - для учета древесного детрита в процессе естеств иного изреживания деревьев.
На каждой пробной площади проводился сплошной перечет деревьев основного элемента леса в количестве не менее 200 штук, а в молодняках - не менее 400 штук; в трех центральных ступенях толщины измерялись средние диаметры и высоты для пяти деревьев; детально описывался живой напочвенный покров, подрост и подлесок (Курбанов, 1994; Грачев, Курбанов, 1998; Курбанов, 1996). Замер диаметра деревьев проводился с точностью до 0,1 см в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Все данные заносились в карточку пробной площади с оформлением абриса и при «язкой к местности. За пределами пробной площади вырубались модельные деревья пропорционально их числу в ступенях толщины общим количеством 10-15 штук на пробную площадь.
Ствол. У модельных деревьев измерялись диаметры у основания, на 1,3 высоты, определялась общая длина, а по годичным кольцам - возраст. По измерениям определяли объемы всех модельных деревьев сосны и в дальнейшем через плотность (Полубояринов, 1976) вычисляли их массу.
Крону срубленных модельных деревьев подразделяли на три части: верхнюю, среднюю и нижнюю. У каждой срубленной ветви измеряли ее длину, диаметр у основания в коре (без коры) и массу. Каждую ветвь подразделяли на фракции: диаметром у основания более 0,8 см и древесную зелень (диаметром у основания менее 0,8 см). Обесхвоенные ветви немедленно взвешивали на весах, а сырую массу хвои определяли через разность весов с хвоей и без хвои. Этот способ является более предпочтительным, чем непосредственное взвешивание хвои, которая за время работы по обрыванию значительно теряет влагу. Для опред ления влажности ветвей, побегов и хвои из каждой части кроны брали по три средних по размеру модельные ветви и одну среднюю по размерам ветвь длиной 15 - 20 см. Все сырые образцы взвешивали в лесу, а в лабораторных условиях высушивали в термостатах при температуре 105 С. Высушивание проводили не менее трех часов до установления постоянной массы (Курбанов, 1994, 1995).
Фитомасса подлеска и подроста. При перечете особое внимание должно быть уделено выделению подроста диаметром 8-12 см, иногда 16 см. К подросту относили ярус древостоя высотой от 4 до 8 м, если его ысота составляла менее 3/4 высоты главного яруса. Для учета подроста и подлеска на пробной площади закладывали до 20 площадок, расположенных вдоль линий по диагонали пробной площади. Размер площадок на пробах 0,2 - 0,5га равнялся 2x2 м. На учетных площадках делали перечет подроста по породам, группам возраста и благонадежности. Перечет подлеска также производили по породам, высотам и степени благонадежности. Возраст подроста сосны определяли по мутовкам, у остальных пород - подсчетом годичных слоев у трех-пяти срубленных экземпляров каждой породы. В срезанных экземплярах определяли вес ствола, ветвей и хвои. Несколько образцов древесины ветвей и хвои брались для определения содержания их влаж .юсти.
Фитомасса травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового покрова, лесной подстилки. На каждой исследуемой пробной площади исследовали 10 учетных площадок по 1м2, равномерно заложенных в наиболее характерных местах, чтобы охватить строение покрова всего насаждения в целом. На выбранных площадках срезали весь растительный покров вровень с поверхностью почвы. Срезанные растения разбирали по видам, а также разделяли на листья и многолетние стебли. Все образцы взвешивали на месте, а в лаборатории высушивали для перевода в воз; ушно-сухую массу. Учет корневых масс травянистых растений произьодили методом монолитов (размером 25x25 см) с отмывкой на ситах с ячейками 0,25 мм с трехкратной повторностью. Фитомасса корней. В лесных насаждениях значительное количество органической массы накапливается корнями деревьев. По А.А. Молчанову (1971), масса корней от массы стволов составляет от 70% в 20-летнем возрасте до 40% в 180-летнем. На относительно рыхлых почвах с достаточно благоприятным режимом увлажнения, аэрации, температуры и содержания питательных веществ сосна образует мощные горизонтальные кс ши в основном, поверхностном слое и глубоко проникающие стержневой и якорные корни (Орлов, Кошельков, 1971).
Расчет эмиссии углерода в процессе заготовки и транспортировки древесины сосны
Эмиссия углерода от использования лесозаготовительной и лесотранспортнои техники с момента заготовки сосны до ее доставки на нижний склад, пилораму или потребителю оценивалась с использованием нормативов расхода топлива на заготовку 1000 м3 древесного сырья и на 100 км пробега грузового автотранспорта (Сердечный и др., 1990). В настоящее время, по данным машинного парка лесозаготовительных предприятий района, при заготовке древесины в основном используется следующая техника: бензопила "Урал" или «Дружба», челюстной погрузчик ПЛ-1(2), трелевочный трактор ТДТ-55А, валочно-пакетирующая маши а ЛП-19, машины для перевозки древесины марки "Урал" и "МАЗ". В расчетах эмиссии углерода в процессе заготовки и транспортировки древесины во внимание принимались следующие принципиальные условия: до 60% древесины заготавливается лесозаготовителями в зимний период; основная масса древесины заготавливается при помощи бензопил и только 10% приходится на ЛП-19; среднее расстояние транспортировки древесины до нижнего склада составляет 40 км; среднее значение эмиссии углерода при сжигании 1 кг т плива составляет 0,86 кгС (IPCC, 1995); коэффициент плотности для всех видов бензинов и дизельного топлива составляет 0,75 кг л"1; при расчетах норм расхода топлива в качестве среднего значения объем хлыста принимался 0,39 - 0,49 м3.
Примеры расчетов приведены в прил. 4. Экспериментальный материал по теме исследований был собэан в течение 10 лет в 90-е годы путем закладки пробных площадей, а также выписки и систематизации данных глазомерной таксации участков леса с преобладанием сосны. Кроме того, использованы материалы пробных площадей по изучению хода роста сосновых насаждений, заложенных кафедрой лесной таксации и лесоустройства Марийского государственного технического университета. Для повышения точности проведенных исследований также были использованы данные таблиц хода роста, полученные предыдущими исследователями на основании выявленных ими закономерностей и связей отдельных факторов таксационных показателей между собой и с природными факторами (региональные и всеобщие таблицы). Экстенсивная форма ведения лесного хозяйства в Российской Федерации приводит к высокому проценту захламленности насаждений. К крупному древесному детриту помимо традиционного сухостоя, пней, валежа и ветровала добавляется древесина от санитарных рубок и рубок ухода, которая в большинстве случаев остается в лесу на перегнивание. На всех заложенных пробных площадях было определено содержание углерода в ф древесном детрите. При оценке углерода в почвах под сосновыми насаждениями применено методическое предположение, что на определенном этапе роста леса органика почв достигает своего равновесного значения. Иначе говоря, органика почв находится в балансном состоянии - количество поступающего углерода в почвы с опадом/отпадом древостоя равняется его истоку из системы в процессе разложения. Расчет эмиссии углерода от использования лесозаготовительной и лесотранспортной техники при моделировании бюджета углерода проводился на основе существующих нормативов расхода тогаи ва на заготовку древесного сырья и его доставку на нижний склад или потребителю.
Подходы по оценке углерода в продуктах из древесины
В настоящее время рассматриваются три подхода к оценке эмиссии углерода от лесозаготовки и пула древесных продуктов: 1) по изменению запасов; 2) продукции; 3) атмосферному потоку (Brown и др., 1998). На глобальном уровне, с технической и научной точек зрения, подходы не имеют больших различий, поэтому получаемые результаты во всех случаях адекватно описывают потоки углерода между атмосферой и древесиной. Однако существуют различия при оценках на национальном уровне.
Первый подход основывается на чистых изменениях в запасах углерода в лесах и пуле древесных продуктов в пределах конкретного государства. Изменение в запасах лесных насаждений в этом случае учитывается для страны-производителя данного леса, а изменения в запасах продуктов из древесины - для страны-потребителя (рис. 4.3.1). Все запасы углерода в продуктах, пересекающие границу государств, становятся предметом инвентаризации страны-потребителя.
Второй подход (по продукции) также оценивает изменения в запасах углерода в лесах и продукции из древесины. В этом случае ответстве» гность за углерод в древесной продукции остается за страной-производд гелем. Экспорт углерода древесных продуктов остается на балансе страны-производителя (см. рис. 4.3.2.).
В третьем подходе за основу принимается оценка потоков углекислого газа между биосферой и атмосферой. Во внимание принимаются действительные эмиссии и стоки углерода на национальном уровне. Эмиссия от заготовки деловой древесины и продуктов из древесины относится на счет страны-потребителя, в то время как фиксация углерода зачитывается стране-производителю. Любая эмиссия, связанная с потерей углерода древесных продуктов, зачитывается стране, в которой используется данная про, ,укция (см. рис. 4.3.3.). Расчет эмиссии углерода из продуктов принимается таким же образом, как от эмиссии ископаемого топлива. Если продукция из древесины произведена в той же стране, где она используется, то изменения в перемещении эмиссии не регистрируются.
Основные различия в рассмотренных подходах заключаются в конечном пункте использования древесной продукции - стране-производителе или стране-потребителе. Подход по атмосферному потоку рассчитывает чистую эмиссию в атмосферу, в то время как подходы по изменению запасо з и по продукции предполагают изменения в запасах лесов и пуле про,; уктов. Третий подход рассматривает пулы углерода между страной и атмосферой, что учитывает сумму всех потоков углерода. В целом, такой подход стимулирует страну производитель увеличивать экспорт древесной продукции. Это может привести к значительным вырубкам леса, потому что при экспорте вырубленного леса его продукция ставится на баланс страны-потребителя.
Подход по изменению запасов имеет системное ограничені з для пределов страны, что позволяет учитывать изменения запасов древесины, включая импорт и экспорт. Второй подход (по продукции) имеет системное ограничение для продукции из древесины, выращенной в конкретной стране, даже в том случае, если она экспортируется и потребляется за ее пределами.
Также как и для предыдущих расчетов, для запасов углерода в древостое на корню в пределах каждого подхода по оценке запасов углерода в древесной продукции существуют два метода: по потокам и запасам. Метод по потокам требует включения в расчеты утечки углерода из биомассы продуктов и факторов, влияющих на эти процессы. При этом во вні мание принимается весь цикл жизни продукта от начальной стадии эксплуатации до терминального помещения на полигон твердых бытовых отходов. Этот метод принят нами за основу при исследовании депонирования углерода продуктами из древесины сосны.
Депонирование углерода различными фракциями сосновых насаждений района
Все полученные данные по накоплению фитомассы сосновыми насаждениями центрального лесотаксационного района сведены в таблицы биологической продуктивности, которые по подобию таблиц хода роста в свою очередь дифференцированы по классам бонитета (см. табл. П2). В последние годы такие таблицы в качестве нормативных материалов по биологической продуктивности различных древесных пород і ироко разрабатываются проф. В.А. Усольцевым и его учениками с применением рекурсивных систем математических моделей (Тепикин, 1994; Мельникова, 1993; Азаренок, 2000; Усольцев, 2001, 2002). Таблицы биологической продуктивности позволяют выявить различия и закономерности в характере распределения фитомассы (углерода) всех компонентов лесного насаждения в динамике с его возрастом, а также определить текущие и среднепериодические приросты фитомассы каждого класса продуктивности и группы возраста древостоя. Кроме того, такие таблицы служат прекрасным нормативно-справочным материале і для лесной таксации и лесоустройства, а также могут быть полезны в научной работе специалистам лесного хозяйства, биологам и экологам. Входными признаками в составленные таблицы биологической продуктивности служат возраст, средние высоты и диаметры насаждения, а также фитомасса: хвои, ветвей в коре, стволов в коре сосны, живого напочвенного покрова, подроста, подлеска, крупного древесного детрита и корней сосны. В дальнейших расчетах эти данные, переведенные в запасы депонированного органического углерода (табл. прил. 3), использоваяы для моделирования углеродного бюджета сосновых насаждений центрального лесотаксационного района России. Полученные данные свидетельствуют о том, что в течение роста нормального соснового насаждения наибольшие запасы углерода нестволовой биомассы (GPP) накапливают корни и древесный детрит (рис. 5.4, табл. ПЗ).
Значительный вклад в общий запас углерода также вносит крона сосны (ветви и хвоя). Далее следует масса живого напочв иного покрова и подроста с подлеском. В возрасте 100 лет максимум углерода нестволовой части нормального соснового насаждения II класса бонитета (сосняк черничный) приходится на корни - 27 тС га" . В древесном детрите к этому времени содержится 9,4 тС га"1; в кроне - 11,1 тС га"1; в подросте и подлеске - 1,1 тС га"1; в ЖНП - 2,3 тС га"1. Одновременно с ростом соснового древостоя происходит накопление углерода и в нижних ярусах растительности, основным из которых является живой напочвенный покров. Увеличение запасов углерода в данном типе растительности для нормальных сосновых насаждений II класса бс штета составляет с 0,6 тС га"1 в 20-летнем возрасте до 2,6 тС га"1 в 140-летнем древостое (табл. ПЗ). Развитие нижних ярусов растительности сосновых насаждений зависит от ряда факторов, основными из которых являются возраст, сомкнутость полога, влажность условий произрастания, природные и антропогенные нарушения и т.п. (Габеев, 1990). Кроме того, живой напочвенный покров сосновых лесов имеет тенденцию к увеличению с ухудшением условий местопроизрастания, что объясняется увеличением травянистой растительности и массы мелких кустарничков. В нормальном сосновом насаждении IV-V классов бонитета увеличение углерода в живом напочвенном покрове составляет с 0,7 тС га"1 в молодняках до 2,8 тС га" в перестойных насаждениях (табл. ПЗ). Накопление органического углерода подростом и подлеском подч іяется общей закономерности увеличения биопродуктивности нормального соснового насаждения с улучшением условий местопроизрастания. В 100-летнем возрасте соснового насаждения I класса бонитета в подросте и подлеске содержится 1,2 тС га1, в то время как в сосняках V класса бонитета (сфагнового типа) содержание углерода в данном уровне растительности составляет 0,6 тС га"1. К 100-летнему возрасту нормальное сосновое насаждение II класса бонитета (сосняк брусничный) имеет наибольшие запасы углерода (pre. 5.5) в биомассе ствола (45%) и органике почвы (33%). Далее следует фит шасса корней (12%), древесного детрита (4%) и ветвей (4%). Наименьшее значение в этом запасе имеют хвоя (1%), живой напочвенный покров (1%) и подрост с подлеском (0.6%). В насаждениях с более низкой полнотой запасы углерода в фитомассе стволовой древесины должны быть ниже, что, в свою очередь, должно привести к увеличению доли органики почв и нижних ярусов растительности в общем запасе углерода.
