Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ДЕПОНИРОВАНИЕ УГЛЕРОДА КУЛЬТУРАМИ ДУБА ЧЕРЕШЧАТОГО ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ (НА ПРИМЕРЕ МОХОВСКОГО ОПЫТНОГО ЛЕСНИЧЕСТВА НОВОСАЛЬСКОГО ЛЕСХОЗА ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ)

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ДЕПОНИРОВАНИЕ УГЛЕРОДА КУЛЬТУРАМИ ДУБА ЧЕРЕШЧАТОГО ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ (НА ПРИМЕРЕ МОХОВСКОГО ОПЫТНОГО ЛЕСНИЧЕСТВА НОВОСАЛЬСКОГО ЛЕСХОЗА ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ)"



На правах рукописи

СТЕПОЧКИН Лев Михайло в ¡к

ДЕПОНИРОВАНИЕ УГЛЕРОДА КУЛЬТУРАМИ ДУБА ЧЕРЕШЧАТОГО ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ (на примере Мохове кого опытного лесничества Нов ос 51.1 ьс кого лесхоза Орловской области)

03.00.16 - Экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Воронеж-2003

Работа выполнена на кафедре лесоводства Воронежской государственной лесотехш веско й академии

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор Таранхов Владимир Иванович

Официальные оппоненты - доктор биологических наук, профессор

Крылов Артур Георгиевич кандидат сельскохозяйственных наук, с.н.с. Трегубо» Олег Викторович

Ведущая организация - Главное управление природных ресурсов и охраны

окружающей среды МПР РФ по Воронежской области

Защита состоится «6 »рефа^ 2004 г, в часов на заседании диссертационного совета Д 212.034.01 при Воронежской государственной лесотехнической академии,

394613, г, Воронеж, ул. Тимирязева 8, Воронежская государственная лесотехническая академия. Факс - 8 {0732)538461

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГЛТА.

Автореферат разослан О&С- 200 5 г.

Ученый секретарь диссерташюнного совета д-р с. -х. наук, профессор

Панков Я.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Как известно, -экосистемы Земли обеспечивают сток углекислого газа га атмосферы посредством фотосинтеза с последующ;ш удержанием углерода в составе органического вещества. 64% всего продуцируемого органического вещества создается в наземных экосистемах, из которых 60% связано с развитием лесных биогеоценозов. Таим образом, лесной сектор в решении проблемы парникового эффекта занимает одну из ведущих ролей. Антропогенное регулирование углеродного баланса непосредственно связано с повышением продуктивности насаждений и увеличением покрытых лесом площадей. При создании лесных культур существует необходимость в прогнозах ожидаемого эффекта Такой прогноз возможен по таблицам хода роста, снабженным до полн ител ьны ми сведениями о текущем выполнении эколопгчесетк функций. Наиболее точный прогноз возможен по местным таблицам, которых на нынешний день еще недостаточно.

Цель >1 задачи исследований. Целью исследований является изучение динамики углеродного баланса культур дуба черешчатого в условиях овражно-балочнь:х систем Орловской области.

Задачи:

1) Определить динамику основных таксационных показателей насаждений, отражающую не только биологическое развитие насаждений, но и антропогенное влияние.

2) Выявить особенности {(нормирования структуры фитомассы насаждений с их возрастом.

3) Изучить изменение текущей аккумуляции углерода я его содержание в основных депо лесного биогеоценоза.

4) Дать количествешгую оценку потокам углерода между основными депо биогеоценоза.

5) Определять текущую утилизацию солнечной энергии в ф иго мае ее I!

детрите лесного биогеоценоза в зависимости от возраста

Научная новизна. Впервые дана оценка основных экологических функций модальных монокультур дуба и разработаны таблицы, отражающие их изменение в возрастном диапазоне от 30 до 170 лет.

Таблицы содержат сведения не только о фитомассе, но и о текущих перемещениях углерода между основными депо лесного биогеоценоза. Таблицы разработаны для двух крайних, взаимно противоположных сценариев - при условии ежегодной выборки древесины из насаждения и при полном отсутствии выборки древесины.

Новизна заключается и в расположении объекта исследований — впервые описаны модальные культуры дуба, произрастающие в условиях овражно-бадочных систем Орловской области.

Практическая значимость. На основании полученных таблиц возможны прогнозы ожидаемого экологического эффекта при создании культур дуба черешчапгого в условиях овражно-балочных систем Орловской области. Разработанные таблицы также пригодны для оценки экологических функций ныне произрастающих насаждений и дают более полную картииу сложившегося углеродного баланса, по сравнению с распространенным в настоящее время методом учета, основанным на данных материалов лесоустройства. На защиту выносится:

1) Модель потоков углерода и его депонирования в культурах дуба.

2) Модель динамики экологических функций культур дуба,

3) Возможность увеличения утилизации солнечной энергии и текущего депонирования углерода при минимуме затрат на лесохозяйственные мероприятия.

4) Возможность получения близких к предельным запасов углерода в культурах к §0 - летнему возрасту при минимуме затрат на лесохозяйственные мероприятия.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на межвузовских и внутривузовских конференциях (Воронеж 2001, 2002), на международных научных конференциях (Брянск 2003), на семинарах кафедры лесоводства ВГЛТА (2001 - 2003).

Личный вклад. Автором разработаны программа и методика исследований, выбраны объекты, собран, обработан и проанализирован экспериментальный материал, написана диссертация.

Публикации, по материалам диссертации опубликовано 5 научных работ.

Структура н объем рукописи.

Диссертация изложена на 128 страницах, включая характеристику работы, содержание работы, состоящее из 5 глав н выводов. Материалы исследований иллюстрированы 36 рисунками и 20 таблицами. Список литературы содержит 130 наименований, из которых 6 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

Вопрос обеспечения стока углерода и его депонирования лесными экосистемами тесно связан с определением ззпасов л прироста фитомассы насаждений. Наиболее полно этот вопрос изучался в период проведения Международной биологической программы (МБП), В это время были сформулированы н основные методики учета фракций фитомассы насаждешш.

В этой главе проанализирована литература по вопросам парникового эффекта (Белов 1964, Исаев 1995, Комиссаров 1965, Моисеев 2002, Мокроносов 1994. Молчанов 1973, Софроноз 1996, Тарко 1994), депонирования углерода экосистемами Земли (Борисов 2003, Вомперсюгй 1994, Ззварзин J 994. Замолодчнков 1994, Исаев 1994, Уткин 1993, Макаревский 1991, Писаренхо 2001), формирования фитомассы лесных экосистем и биогенного круговорота вещества (Уткин 1986, Горышвда 1974, Кобак I9S8, Молчанов 1971, Орлоз 1994. Ремезов 3961, Базилевич 1994, Родии 1965, Усодьцев 2001).

2 ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

В главе рассматриваются местоположение объекта, климатические характеристики района исследований, его гидрология, гидрография, рельеф, почвы. Также рассматривается лесная растительность.

Объектом наших исследований послужили монокультуры дуба черешчатого в возрастном диапазоне от 56 до 156 лет.

Для оценки состояния насаждений на пробных площадях использована 5 -бальная шкала (Лукъянец, Ильин 1982)

Для определения динамики таксационных показателей насаждений приняты во внимание следующие методы построения таблиц хода роста: метод ЦНИИЛХ, типологический метод (Загреев 1992), выборочно-статистический (Ануч1ш 1977),

Для определения динамики ф иго массы насаждений использована комбинация аллометрического и объемно-конверсионного метода (Дылнс 1974, Утюга, Замолодчиков 1997). Для оценки запасов углерода древостоя на пробных площадях применен метод поучастковой аллометрии (Уткин, Замолодчиков 1997). Аллометрические связи установлены на основании детально обработанных модельных деревьев.

Для учета запасов углерода подлеска и лесной подстилки применялся метод учетных площадок (Дылис 1974, Родин, Ремезов, Баз ил ев ич, Смирнов 1965, 1968, 1978),

Материалы исследований обработаны с помощью компьютерных программ; MS Excel, Stadia. Исходтае данные обработаны общими методами описательной статистики, ятя выравнивания и аппроксимации данных использован анализ тренда. Не достоверные данные из расчетов исключены.

3 ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ИССЛЕДУЕМЫХ НАСАЖДЕНИЙ И ИХ СОСТОЯНИЕ

На территории объекта исследований расположен особо ценный лесной маеага - Шатнловский лес. Лесные культуры здесь начали создавать еще в первой половине !9 века, некоторые из которых сохранились я до наших дней. Оптимальные способы создания насаждений в Моховом определялись методом «проб к ошибок», использовался различный посевной и посадочный материал, разные схемы смешения пород, поэтому в настоящее время Шатиловский лес является ценным объектом для исследовательских работ. Выработанная самобытная система лесоводства связана с деятельностью нескольких поколений землевладельцев с.Моховое - Шатиловых. Первые попытки создания лесных культур принадлежат В.О. Шатилову, но они были малоудачными и не получили широкого распространения. С 1821 года под руководством Ф.Х. Майера посадки леса приобретают более массовый характер. В последствии в эту деятельность включается И,Н. Шатилов, при котором имение Моховое получило свою широкую известность. Продолжил его дело И.И. Шатилов, который заложил более половины ныне существующих насаждений этого особо пенного лесного массива.

На основании материалов лесоустройств и имеющихся литературных сведений, начиная с 50-х годов прошлого века, можно проследить некоторое средневзвешенное снижение полноты и запасов насаждений. Это связано с повышением интенсивности ведения лесного хозяйства Высокополнотные насаждения за вторую половину прошлого века были пройдены рубками ухода и приведены к оптимальной полноте.

Можно выделить и наиболее часто распространенные повреждения дуба за тгеп период - повреждения трутовиком и зеленой дубовой листоверткой,

В последние 20 лет несколько увеличился отпаа в насаждениях в связи с распространением суховершинное™ дуба, что говорит о повреждениях корневых систем, причиной которых в свою очередь может являться снижение уровня фунтовых зод, а также уменьшение высоты снежного покрова, способствующее более глу бокому промерзанию почвы зимой.

Естественного возобновления дуба на обследованных участках не обнаружено. Это связано с высокой густотой подлеска, который представлен преимущественно черемухой. Черемуха является высоко толерантной породой. Значительная теневыносливость позволяет ей широко расселяться пол пологом дуба. В условиях недостаточной освещенности эта порода не плодоносит (за исключением опушечных местоположений) и ее расселение происходит преимущественно вегетативным путем, более интенсивным, по-сравнению с семенным. Создавая плотный приземный полог, подлесок создает не благоприятный световой режим для напочвенного покрова и самосева дуба Также развитию самосева препятствуют грызуны, а в удаленных от населенных пунктов урочищах и дикие копытные животные.

Довольно часто встречаются молодые деревца дуба в периферийной части урочищ, в пограничных полосах между лесом и полем, но среди них не было обнаружено ни одной здоровой особи.

Пробные площади при исследовании были заложены в наиболее крупных, модальных таксационных выяелах. В самых старших культурах дуба (1847 и (872 года создания) присутствует ель обыкновенная разного возраста, естественного происхождение не превышающая двух единиц состава. На этих выделах пробные площади были заложены на подобранных участках с минимальным участием ели.

При обследовании отмечено высокое содержание сухостоя и вал ежа (до 40 м3/га). Отмечены следующие патологические признаки; сухов ершшнасть, морозобоины, трутовик, повреждение листоверткой, ветролом. Общее состояние насаждений изменяется в пределах !.17 - 2.01 балла. Связи между патологическим состоянием культур дуба и их возрастом не прослеживается (Таблица I),

Таблица I - Характеристика таксационных показателей пробных площадей

лея. Госте Тип леса 1 тип лесораст. условий. Сумма площадей сечеНИЛ м'.'| л Средний диаметр, си Высота, м Запас, м '/га. Средний диаметр отпада, см Запас отлада, м3/га Число С1ОДЛОВ, шт/га. Срамшй балл СОСТОЯНИЯ Полнота

56 1 од Д»-Ла 21 6 19.4iO.52 18.0 191.2 !4.6±0,61 21.92 736 1.88 0.8

58 ¡ОД Д*-Д1 21,4 20.3±0.65 18.6 1908 I5.3i0.68 33.83 660 2,01 08

68 юд Л«-Дг 21.8 22.Ш.71 21.8 231.0 16±0.82 40.10 625 1.89 0.7

78 юд Да." Дг 16.9 301094 23.0 132.5 21.4*5.07 28.38 314 1.89 0.5

78 юд Д*,-Д> 19.4 28 ±0.96 23.5 2170 22.Э±Г54 43.79 358 1.99 0.6

91 юл Л*.-А 16.7 33.3i0.99 25.2 195.6 22.9il.69 29.04 246 1.85 0,5

103 ¡од д„-д> 17.3 39.5±1,05 24.9 197.7 33.2±!,59 34 03 183 2,03 0.5

106 юд 21.8 33, Н0.71 24.4 244.5 28,4±1.50 41.32 260 1,89 0.6

113 ЮД Д--Д 22.7 37.4i0.97 27.0 278.7 34.3±1.78 29.83 206 1 65 0.6

1 и юд 17.0 39,2± 1.12 26.1 202,1 31.0±1.95 41.58 140 1.17 0.5

131 юд Д.-Д1 17.4 45.7± 1.03 27.4 213.1 33.5±5 72 3.48 106 1.54 0.5

156 ю л Д=к-Дг 196 43.5il.07 27.6 244.2 зз.э±гзо 25.2 132 1.67 0.5

то

4 НАКОПЛЕНИЕ УГЛЕРОДА В ОСНОВНЫХ ДЕПО ЛЕСНОГО БИОГЕОЦЕНОЗА

Для построения динамики таксационных показателей были использованы материалы лесоустройсгв 1962, 1975, 1985 и 1995 г.г. Из материалов последнего лесоустройства были отобраны таксационные выделы монокультур дуба (состав 1 ОД), произрастающие в наиболее характерных условиях - Д., и представляющие собой наиболее распространенный тип леса — дубраву снытъевую (около 95% монокультур дуба лесничества). По картографическому материалу предыдущих лесоустройсгв были отслежены изменения 2 нумерации отобранных выделов, а по таксационным описаниям определены изменения основных показателей насаждений. Таким образом, был получен набор фрагментов хода роста монокультур дуба. После исключения аномальных рядов, полученные данные были аналитически выровнены в соответствии с рекомендациями Н.В. Третьякова (метол ЦНИИЛХ) (рис. 1).

Рисунок1! - Выравнивание изменения высоты насаждения с возрастим Аналогично были выровнены изменения диаметров и сумм площадей сечения насаждений. После математической увязки полученные данные были сведены в следующую таблицу:

Таблица 2 - Динамика таксационных показателей модальных культур дуба

Bra рал, лет Высота, м. Дна-MffTp. см. Чнс-ло стволов, шт/га Сумма Ш1 ошалей сечений ttVra Полнота Запас, м'/га. Прирост текущий, м'/га а год. Прирост средний, м*/г» в roa Текущий отпад м 7га в гад

30 S4 9 7 1950 14.52 Ü.Í 629 3.93 2.10 212

40 li.s 13.7 1140 16.SS OS 105.4 4,13 IM J.H

50 16. £ 17,9 715 18.04 0.7 149.0 4, С 2.9В 3.Í7

60 19.6 22.2 439 18.99 0.6 Ш,7 2.97 3.03 4.03

70 21,7 26.5 357 19.63 0.6 205,7 1,24 294 3.66

80 23.2 30.2 231 20.10 06 224.3 1.75 2.80 2,99

90 24.4 33.1 238 20.48 0.6 239.0 1.40 2.66 2.17

100 25.4 35.4 2!1 20,77 0,6 2J1.1 1.14 2.S1 1.69

110 26,1 37.3 193 1102 0,6 161.0 0.9S 2,37 1.36

120 26.S 33? 179 21.22 0.6 2694 O.SO 2.24 1.13

130 27.3 402 169 21.39 0.6 276.5 0,69 1.13 0,95

НО 27. S 41.3 161 21.54 0.6 232.7 0.60 2 02 0Í1

ISO 28.2 42.3 154 21.67 0.6 mi 0.52 1,92 0.70

160 2S.5S 43,2 149 21.78 0.6 292.8 0.46 1 83 0.61

170 2S,9 44.0 144 It 88 0 6 197,0 0.41 1 75 0.53

В соответствии с полученным рядом были заложены пробные площади, на которых были определены аллометрические изменения массы фракций среднего дерева и его основных размеров с возрастом (таблица 3).

Таблица 3 - Изменение таксационных характеристик и массы недревесных фракций надземной фитомассы среднего дерева в насаждении

Возраст, лет Высота, м. Н Й(А)/А Диаметр, см, В = Г(А)/А А.с.в, коры, т. PfrfcOpbl"' А.с.в, ветвей, кг. ■Ph&ÍTBeíl-fíd2h> А.с.в, листьев, кг, ffd^ii)

30 8,4 9 7 0.GJ0 J.516 0.239

40 12.4 13.7 0.01 <1 4.463 0.705

50 16.7 17.9 0.023 10.226 1.615

60 ¡9.6 22.2 0.036 18.438 1911

70 21.6 26,4 0.053 23,805 4.548

80 23.2 ЗОЛ 0.071 40.167 6.342

90 24.4 33.0 0.087 50.700 8.005

100 25,3 35,3 0.103 60,314 9.523

ПО 26.1 37.2 0.U6 68,989 10,393

120 26,7 38.8 0.129 76.826 12,130

130 27.3 40.1 0.140 83,863 13.242

140 27.8 41.3 0,150 90.290 14,256

150 28.2 42 3 0.159 96.063 S5.16S

160 28.5 43 1 0.167 101.347 ¡5,986

170 28,9 43.9 0.175 106.064 16,747

Достоверность аппроксимации, 0,97 0.974 0.952 0.893 0.990 0,942 0.658

На пробных площадях был произведен учет массы сухого вещества, поступающего на поверхность почвы с опалом, с разделением на быстро минерализующийся - листовой и медленно минерализующийся - преимущественно веточный (таблица 4).

Как видно из приведенных данных по опало-подстилочному коэффициенту разложение листовой части опаца происходит в среднем в течение 2 лет, веточного -за 13 лет.Как известно, при отмирании органического вещества оно продолжает некоторое время удерживать углерод в своем составе (в опаце - леской подстилке и отпдде - крупном древесном детрите) до полной минерализации.

При сопоставлении прироста фитомассы (определенного методом поучастковон аллометрии), массы поступающего спада (определенного методом учетных площадок) и отпада (установленного по текущему выбывагояо стволов подчиненной части насаждения и их размерам), сроков их минерализации была установлена динамика потоков углерода в основных депо лесного биогеоценоза и дана их количественная оценка в зависимости от возраста (таблица 5).

При сравнешш вариантов депонирования углерода (рис. 3), можно отметить, что при отсутствии выборки древесины депонирование углерода существенно увеличивается и к 80 - летнему возрасту система достигает почти равновесного состояния между приходом и расходом углерода. Депонирование продолжается и в более старшем возрасте, но оно минимально. Существенный вклад осуществляет углеродный пул, образованный мертвым органическим веществом - детритом. Наибольшее текущее депонирование в фитомассе наблюдается в период интенсивного прироста. В этот же период наблюдается наибольшее поступление органического вещества в отпад, а следовэтельно и депонирование углерода в детрите.

Таблица 4 - Поступление и накопление органического вещества в лесной подстилке

втом числе: Поступ- втом числе: Опадо-подегилочный кол]|фгщиемт.

Шчраст, лег Общая масса 110ЙСТ11ЛМ, т/га 1 ¡еразложнв-ш неся листья, т/га. Лигноостатки подстилка, т/га. ление вещества с опалом, т/га в год. Листовой опад, т/га в гол. Поступление лигио-сод^ржащих фрЙКЦИЙ, т/га в год. а.с.в. листьев подстилки / ас.в, листьев опала Лигноостатки-солержание / поступление Общее вещество подстилкн-содержанне/ поступление.

56 4.2*0.21 2.040.! 0 2.2±0.16 2.7*0.06 2,0*0.14 06*0.04 0.98 3.33 1.54

58 19.0il.t3 4.3*0.20 14 6*!.07 3.5*0.22 2.1*0.15 1.4*0 18 2,08 100 5.26

68 15 3*1.45 4.5*0.29 10.7*1,39 4.5*0.19 2.7*0.10 1.7*0.21 1.64 6.25 3.45

78 56*0.40 2.5*0.09 3.1*0.39 2.4*0.05 2.0*0.25 0,3*0.03 1.23 7 69 2 33

78 14.4-tl.G8 2.5*0.19 11.9*1.02 3.8*0.17 2.4*0.24 [4±0.14 1.06 8.33 3.70

91 12.0±0.84 2,6±0.17 94*0.76 4.0*0.32 2.2*0.20 1.8±0.32 1.19 5.00 2.94

103 22.6tl.54 3.5*0.15 19.1*1.55 5.9*0.52 2.2*0.15 3.6*042 1.54 526 3.85

106 4.0*0 16 10.7*0.84 3.7*0.14 2.8*0.13 0.9*0.12 1.43 1111 3.85

МЗ 17.7*2.06 4.410.29 13.2*2.09 5.1*0.26 3.2*0.29 2.0*0.25 134 6.67 3.45

ИЗ 1 1.6±0.98 4.6*0.16 7.0*0.95 3.5*0.11 2.3*0.11 1.1*0.11 2.0 5.88 3,33

131 7.4*0.48 2.6*0,14 4 8*0.47 3.6*0.2 2.5*0.12 1.1*0.22 1.02 4.35 2.04

156 9.3*1.68 3.0*0.10 6.2*1,75 3.5*0 09 2.8*0.29 06*0 08 1.05 10,0 2.63

среднее 12.8 л 1.54 3.4*0.26 9.4*1.38 3.9*0.26 2.4*0.36 1.4*0.24 1.3±0,Ю 6.9*0 68 3.2*0.27

О 5 3 0.9 4.8 09 0.4 0.8 0.4 2.4 0.9

С, % 41.4 266 50.6 23.5 14.5 57.8 25.9 337 29.6

Р, % 12.0 7.7 14 6 6 8 4.2 ) 6.7 7.5 9.7 8.5

Таблица 5 - Потоки и депонирование углерода в насааздении дуба

При отсутствии выборки древесины Прн выборке древесины

Теку- Посту Потер Посту Потер

пленне иугле- шенне иугле-

¡лей угле- рода угле- рода

депониро- Содер- рода в детрит при Mime- Посту- Сред- рода 8 детрит при мине- Посту- Сред-

ваны е жали ti с опа- Запас ра- пление Общее нее с опа- Запас ра- пление Общее ние

в угле- лом )( угле- диа- угле- содер- депо- лом и угле- лн1а- угле- содер- депо-

ф|[1'0- рода в отпа- рода в ции рода в жание ниро- отпа- рода в ЦЩ! рода а жание ниро-

массе, фнто- дом, дет- детри- почву, угле- вание, дом, дет- детри- почву, угле- вание,

раст, т/га в массе, т/га в рите. та, т/га т/га в |Х>дз, т/га в т/га в рите, та, т/га т/га в рода, 1/га в

лгг год. тЛ'а. год. т/га. в год. год. т/та год. год. т/га. в год год. т/га год

30 15 25.5 2.8 13.0 2.2 0.2 38.4 1.3 2.17 808 2,03 0.16 33.5 1.1

40 1.6 41.2 3.2 21.2 2.5 0.2 62.4 1.6 2.22 9,78 2.10 0.17 51,0 1.3

50 1.6 58.1 3.5 29.5 2 9 0.2 87.7 1.8 2.28 11.42 2,18 0.17 64 6 1.4

60 1.2 71.0 3.5 35.2 3.1 0.2 106.! 1.8 2.29 12.49 2.20 0.18 83.4 1.4

70 0.S 80.1 3.4 38.9 3.2 0.3 119.1 1.7 2.26 13.22 2.24 0.18 93.4 1.3

80 0.7 87.1 3.1 37.6 3.4 0.3 124.8 ¡.6 2.20 12.88 2,26 0.18 100.0 1.3

90 0.5 92.6 2.8 33.0 3.2 0.3 125.6 1.4 2.13 11.85 2.22 0.18 104 5 1.2

100 0.4 97.1 3.6 28.3 2.9 0.2 125.4 1,3 2.10 10 85 2 16 0.17 ¡07.9 1.1

ПО 0.4 100.8 2.5 24.9 2.7 0.2 1256 1.1 2,07 10,11 2.11 0.17 1)0,9 1.0

120 0 3 103.8 2.4 2 2.9 2.6 0.2 126.7 1.1 2.05 9.69 2.09 0.17 113.5_ 0.9

130 0.3 106 5 2.3 20.2 26 0.2 126,6 10 2.04 9.12 2.09 0.17 115.6 0.9

НО 0.2 IOS.7 2.3 17.7 2 4 0.2 126.5 0.9 2.03 8.64 206 0.16 117.4 0.8

ISO 0 2 110,7 2.2 15.9 2.4 0.2 126.6 0.8 2.02 829 205 0.16 119.0 0.8

160 02 112.4 2.2 N.5 2.3 0.2 1269 0.8 2.01 8.01 2.03 0.16 120 4 0.8

170 0.1 113.9 2.2 13.4 2.3 0.2 127.3 0.7 2.01 7.80 2.02 0.16 121.6 0.7

Схему работы вышеуказанной табличной модели можно представить в следующем виде:

А т м осф

Р а

Фитомаеса ., 58.1 т/га

г. 3-3.5 т/га в гад

2.0-2.7 т/га в год

Детрит 11.4-29.5 т/га

а 17-0,23 т/га в год

У

Почва

Рисунок 2 - Потоки углерода и его содержание в культурах дуба (на примере 50-летгок насаждений)

Данная модель построена для двух крайних сценариев: I) при отсутствии выборки древесины, 2) при ежегодной уборке древесины из насаждения.

140 ■

120 ■

100 ■

§ 3-

,«•

і ■ ' . • • т

60 —

Є0 ■

♦ » *

]

I

I

20

А- - = 1 ! ;

---1 ^-^-г-гзпі^

* *

20

40

60

80

100

* ойиНАІ ЗЄП5С і; и отсутствия высоркн др«чснны : ■ оощчї запас прм а ыооике древесины і 1X запас в лет рита яри ^т' утс' егл эдбодо рревесиньїі : о запас з ЛАТрштв при выборке > д запас угоерода в «зснтомассе___і

120 1Л0 160 130 Зозраст, лет.

Рисунок 3 - Изменение запасов углерода в насаждении дуба с возрастам

5 ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУЛЬТУРАМИ ДУБА СТОКА УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА, ЭМИССИИ КИСЛОРОДА И УТИЛИЗАЦИИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

При образовании одной тонны абсолютно сухого органического вещества в процессе фотосинтеза го атмосферы обеспечивается сток 1335 кг углекислого газа и возвращается в атмосферу 1395 кг восстановленного кислорода (Белов 1964),

В химических связях молекул органики утилизируется солнечная энергия, В данной работе расчет калорийности произведен исходя из положения, что один килограмм сухого вещества содержит 4900 ккал энергии (Смольянов 2000),

В расчет включены запасы тепла в фитомассе, крупном древесном детрите, лигноостатках подстилки и листовом оггаде. Расчет также произведен для двух теоретически крайних сценариев: 1) при ежегодной выборке древесины и 2) при полном отсутствии выборки древесины.

Анализируя полученные данные можно отметить, что при отсутствии выборки крупного древесного детрита, система достигает близких к предельным запасам энергии в 50 лет, а начиная со 120 - летнего возраста ее накопление с приростом равно потерям тепла при минерализации детрита.

При периодической выборке древесины фитомасса и мортмасса выступают в качестве депо, непрерывно накапливающего энергию.

Культуры дуба за 170 лет способны обеспечить сток 440-460 т/га углекислого газа и эмиссию 335-350 т/га кислорода.

ВЫВОДЫ

П Количественной углеродной спелости культуры луба достигают в 60 лет, текущее депонирование углерода в этот период составляет 1.4-1.8 т/га в год, 2) Несмотря да то, что модальные культуры дуба имеют сравнительно невысокую полноту, они способны депонировать углерод на значительном возрастном промежутке - до 3 70 лет.

Таблица 6 - Обеспечение стока углекислого raía, выделения кислорода насаждением и энергетическая оценка основных депо лесного биогеоценоза

Во: pací, лет Упиипировшю солнечной энергии, млрд ккал/га. Обеспечен сток COi/i/ra. Выделено кислорода, л/га.

В фито-массе В мертвом органическом BCUieCTUC Ree ГО

При выборке Лреыссиньг Dei выборки древесины При выборке древесины Бе i выборки древесины При выборке древесины Ее) выборки дрсвесш 1 Í.1 При выборке древесины Бм выборки древесины

30________ 40 0 25 OOS 0.13 0.33 0,37 121.8 139.6 92.5 106.0

0.40 0.09 0.21 0.49 0.61 185.3 226 6 140 7 172.0

50 0 56 0 11 0.29 0 67 0.85 252.7 318.6 191.8 241.8

60 0 69 0.12 0 34 0.81 1 03 303 2 385.7 2302 292.8

7Ü 0.78 0.13 0 38 0 91 1.16 339.2 432.7 257 5 328 5

SO 0 К5 0.12 0.36 0.97 1.21 363.4 453.3 275.9 344 1

DU 0.90 0 [ 1 0.32 1.01 1.22 379.6 456.3 288.2 3464

KW____ Iii) 0 94 0.11 0 27 1.05 1 22 392.1 455.6 297 7 345.9

0.98 0.10 0.24 1.08 1.22 402.8 4565 305.8 346.5

120 1.01 0.09 0,22 1 10 1.23 412 4 460 5 313.1 3+9 6

1.30 1 03 0.09 0.20 1.(2 1.23 420.0 460.1 318.8 349.3

1-10 1.06 o.os 0 17 1.14 i 23 426 5 459 5 323.8 348 8

ist)______ 160 1 07___ 1 0У 0.08 0 15 115 1.23 432.3 460.0 328.2 349.2

оок 0.14 1.17 1 23 437.4 «1.1 332.1 350 0

170 1.10 о.ок 0.13 1.18 1.23 442 0 462.5 335.6 351.1

3) При отсутствии такого мероприятия, как уборка захламленности, возможно получение запасов углерода в насаждении близких к потенциально достижимым уже к 80-летнему возрасту — около 125 т/га.

4) Наиболее интенсивное депонирование углерода наблюдается в насаждениях до 80 - летнего возраста, в более старшем возрасте при отсутствии лесохозяйственных мероприятий депонирование углерода минимально, а сток я эмиссия углерода почти достигают равновесного баланса.

5) Около 80% запасов углерода в насаждениях приходится на фитомассу древостоя, следовательно, увеличение депонирования углерода насаждениям» тесно связано с повышением их производительности,

6) Текущее депонирование утлерода тесно связано с приростом насаждений, а следовательно и с их возрастной структурой, поэтому на территории Европейской части России наблюдается больший текущий сток углерода (0.7т/га в год), по сравнению с ее азиатской частью (0.2-0.3 т/га в год), вследствие преобладания в последней перестойных насаждений. В Орловской области средний возраст культур составляет 52 года - близкий к возрасту максимального депонирования - 45 годам (1.6 т/га в год - в фитомассе).

7) В среднем древостой дуба при своем росте и развитии ежегодно теряют с онадом н отпадом значительную часть от всего продуцируемого органического вещества: 60% в 50-летнем возрасте, 70% в 100-летнем и 80% в 170-летнем.

8) Подстилка в культурах дуба с возрастом не накапливается, что связано со сравнительно небольшими сроками ее разложения (около 2-х лет ятя листового опада и 13 лет для веточного). Она выступает в качестве некоторого незначительного депо углерода, размер которого тесно связан с погодными условиями сезона. Общий опадо-подстиломный коэффициент составляет около 3.2=0.27.

9) При регулярном проведении такого лесохозяйственного мероприятия как уборка захламленности почва недополучает к 100-летнему возрасту около 4.7 т/га

20 Р - 1 9 0 3

углерода в составе гумуса а к 170- летнему около 7 т/га (соответственно 1/4 и 1/5 от потенциально возможного поступления).

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Степочкин Л.М Роль подлеска в культурах дуба черешчатого Мохове к ого лесничества Орловской области/ Л.М. Степочкин // Лес. наука, молодежь. - Сб, матер, по итогам научн.-исслед. работы молодых ученых ВГЛТА за 2002-2003 годы. -Воронеж: ВГЛТА, 2003.-С, 159-162.

2. Степочкин Л.М. Депонирование углерода дубравами Моховского лесничества Орловской области/ Л.М. Степочкин, В.И. Таранков // Лес, наука, молодежь. - Сб. матер, по ігтогам научн.-исслед. работы молодых ученых ВГЛТА за 2002-2003 годы. - Воронеж: ВГЛТА, 2003.-С. 155-169.

3. Степочкин Л.М, Особенности динамики таксационных показателей культур дуба Шагиловского леса// Л.М. Степочкин, Титаренко Г.А. // Деп. в ВИНИТИ 2003, №461.-5с.

4. Степочкин Л.М. К вопросу о состоянии перестойных насаждений Шипова леса И Л.М. Степочкин, Титаренко Г.А. // Деп. в ВИНИТИ 2003, №461.-7с,

5. Степочкин Л.М. Углеродный баланс культур дуба черешчатого Орловской области / Л.М. Степочкин // Лесоведение, эколопи и биоресурсы. - Материалы международной научной конференции (февраль, октябрь 2003 г.), - Брянск: БГИТА, 2003.-С, 107.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим присылать по адресу: 394613, г, Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ВГЛТА, Ученому секретарю. Факс: 8(0732} 53-84-61,

Подписано в печать Форм. Бум, 60x81 1/16 Заказ №

Усл. пл. л. 1.0 Тираж (00 экз.

Воронежская государственная лесотехническая академия 394613, г, Воронеж, ул. Тимирязева, 3