Введение к работе
Актуальность темы. Оценка биологической продуктивности лесов является одной из наиболее приоритетных задач лесоведения. Особенно актуальной эта проблема стала после принятия Рамочной Конвенции ООН об изменении климата (1992) и Киотского протокола (1997), согласно которым мировое сообщество связывает возможность стабилизации климата с повышением продукционного потенциала растительного покрова, в первую очередь, планетарных лесов.
За последние 16 лет опубликовано несколько «инвентаризационных» оценок фитомассы лесов РФ (Алексеев, Бердси, 1994; Исаев, Коровин, 1999; Швиденко и др., 2000, 2002; Замолодчиков и др., 2005; Кудеяров и др., 2007), основанных на данных Государственных учетов лесного фонда (ГУЛФ). Исследования различались как в части степени их детализации, так и в применяемых методах и моделях. Вместе с тем, итоговые оценки, приводимые различными группами в последнее десятилетие, не различались больше, чем на±10 % (Швиденко и др., 2007).
Чистая первичная продукция (ЧИП) является основным индикатором, отражающим особенности состояния и функционирования лесных экосистем, поэтому ее знание исключительно важно для познания их современного состояния и функционирования. Однако существует немного работ на эту тему, а опубликованные средние оценки ЧПП для покрытых лесной растительностью земель России различаются более чем в 2 раза - от 204 до. 614 гС/м2 в год (Замолодчиков, Уткин, 2000; Швиденко и др., 2001; Gower et al., 2001; Филипчук, Моисеев, 2003; Моисеев, Алябина, 2007), что определяет необходимость их уточнения (Швиденко и др., 2007).
Настоящая работа посвящена оценке углерододепонирующей способности лесных насаждений на лесопокрытых площадях республики Коми с формированием автоматизированной информационной системы и с принятием в качестве исходной (базовой) единицы расчетов территории отдельного лесхоза по данным лесоинвентаризации до 2007 года.
Исследования автора проводились в 2007-2010 гт. в рамках проектов «Разработка системы пространственного анализа депонирования углерода лесными экосистемами Уральского региона» и «Первичная биологическая продуктивность лесных экосистем в градиенте промышленного загрязнения», гранты РФФИ №№ 07-07-96010 и 09-05-00508, а также по Государственному контракту № П1713 - Проведение поисковой научно-исследовательской работы «Разработка автоматизированной системы оценки углерододепонирующей способности лесов России» в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., мероприятие 1.3 «Проведение научных исследований молодыми учеными - кандидатами наук и целевы-
ми аспирантами в научно-образовательных центрах» по направлению «Оценка ресурсов и прогнозирование состояния литосферы и биосферы».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является оценка распределения запасов углерода и его годичного депонирования в фитомассе насаждений на лесопокрытых площадях республики Коми с формированием информационной системы в среде СУБД ADABAS, Natural и ГИС «Карта 2008» на основе фактических данных о фитомассе, ЧПП насаждений и материалов ГУЛФ.
В связи с поставленной целью конкретные задачи исследования:
заложить 12 пробных площадей в насаждениях лесообразующих пород Уральского региона, пополнив тем самым базу данных о биопродуктивности лесов;
сформировать базу данных о фитомассе и ЧПП лесообразующих пород Уральского региона и на ее основе разработать систему эмпирических регрессионных моделей фитомассы и ЧПП;
совместить эмпирические модели фитомассы и ЧПП с данными ГУЛФ Республики Коми и составить соответствующие таблицы;
построить карты-схемы распределения запасов и годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях Республики Коми;
разработать автоматизированный вариант совмещения баз данных фито
массы, ЧПП и ГУЛФ на основе системы управления базой данных
(СУБД) ADABAS с редактором приложений Natural и ГИС «Карта 2008».
На защиту выносятся следующие положения:
таблицы возрастной динамики фитомассы высокополнотных елово-пихтовых древостоев для среднетаежной подзоны уральского региона;
таблицы распределения запаса фитомассы и ЧПП в насаждениях лесопокрытых площадей на территории 33 лесхозов Республики Коми;
карты-схемы распределения углеродного пула и годичного депонирования углерода, отнесенных на 1 га насаждений лесопокрытых площадей Республики Коми;
система автоматизированного совмещения баз данных фитомассы, ЧПП и ГУЛФ и актуализации результатов с выводом их на интерактивную карту на основе СУБД ADABAS, Natural и ГИС «Карта 2008».
Научная новизна. Впервые с использованием материалов ГУЛФ выполнено на уровне лесопокрытых площадей отдельных лесхозов Республики Коми картографирование запасов и годичного депонирования углерода и выполнен их географический анализ; впервые разработана автоматизированная система совмещения баз данных фитомассы, ЧПП и ГУЛФ на основе СУБД ADABAS с редактором приложений Natural и ГИС «Карта 2008».
Практическая значимость работы состоит в разработке исходной базы для расчета углеродного бюджета лесных экосистем, для реализации систем лесохозяйственных мероприятий, направленных на. повышение продуктивности и комплексное освоение лесов Республики Коми. Результаты работы полезны при осуществлении экологического мониторинга и экологических программ разного уровня и используются Уральским филиалом ФГУП «Рослесинфорп> и Пермской экспедицией филиала ФГУП «Рослесинфорг» «Поволжский леспроект» в их практической деятельности, а также Институтом биологии Коми Научного Центра УрО РАН (имеются справки).
Обоснованность выводов и предложений. Использование обширного экспериментального материала и современных методов статистического анализа, системный подход при анализе фактических материалов и интерпретации полученных результатов, использование адекватных компьютерных программ определяют обоснованность полученных выводов.
Личное участие автора. Все виды работ по диссертации от сбора исходного материала до анализа и обработки полученных результатов осуществлены автором или при его непосредственном участии.
Апробация работы. Основные результаты исследований изложены на международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2007, 2008); международной научно-технической конференции «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития» (Брянск, 2008); всероссийской конференций с международным участием «Пожары в лесных экосистемах Сибири» (Красноярск, 2008); всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Научное творчество молодежи — лесному комплексу России» (Екатеринбург, 2008, 2009); региональной научно-практической конференции «Региональные проблемы природопользования и охраны окружающей среды» (Курган, 2008); 10-й международной научно-практической интернет-конференции «Лес-2009» (Брянск, 2009); всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Б.П. Колесникова (Екатеринбург, 2009); всероссийской научной конференции с участием иностранных ученых «Эколого-географические. аспекты лесообразовательного процесса» (Красноярск, 2009).
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 21 печатной работе, в том числе 2 - в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 126 страницах, состоит из введения, 7 глав и 3 приложений. Список использованной литературы включает 133 наименования, в том числе 41 иностранных. Текст иллюстрирован 28 таблицами и 38 рисунками.
