Оценка годичного депонирования углерода в фитомассе лесопокрытых площадей Уральского Федерального округа

Сопига, Вячеслав Анатольевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Оценка годичного депонирования углерода в фитомассе лесопокрытых площадей Уральского Федерального округа
ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Оценка годичного депонирования углерода в фитомассе лесопокрытых площадей Уральского Федерального округа"

На правах рукописи

Сопига Вячеслав Анатольевич

Оценка годичного депонирования углерода в фитомассе лесопокрытых площадей Уральского Федерального округа

Специальности 06.03.02. - Лесоустройство и лесная таксация, 06.03.03. - Лесоведение, лесоводство; лесные пожары и борьба с ними

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Екатеринбург 2005

Работа выполнена в Уральском государственном лесотехническом университете.

Научные руководители - доктор сельскохозяйственных наук

профессор В. А. Усольцев; кандидат сельскохозяйственных наук Г. Г. Терехов

Официальные оппоненты - доктор биологических наук

С. Н. Санников,

кандидат сельскохозяйственных наук доцент Л.П.Абрамова

Ведущая организация - Оренбургский государственный агроуниверситет

Защита состоится 1 декабря 2005 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.281.01 при Уральском государственном лесотехническом университете по адресу: 620100, Екатеринбург, Сибирский тракт, 36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного лесотехнического университета.

Автореферат разослан 28 октября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук профессо]

Л. И. Аткина

(Ш/

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность темы. После ратификации Россией Протокола Киото в октябре 2004 г. для нашей страны открываются новые перспективы в оценке биосферной роли национальных лесов. Для России, располагающей 22 % площади планетарных лесов, оценка углерододепонирующей роли лесного покрова особенно актуальна. Это может обеспечить высокие экологические и экономические выгоды, поскольку удельные затраты на сокращение 1 тонны выбросов СОг в России на два порядка ниже, чем в США и Японии (Ануфриев. 2004).

Начиная с 1970-х гт. исследования первичной продукции (NPP) и углерододепонирующей способности лесных экосистем сместились с уровня отдельных насаждений на ландшафтный уровень, столкнувшись при этом с массой неопределенностей, обусловленных нехваткой и неточностью эмпирических данных о фитомассе и первичной продукции наземных экосистем, особенно их подземной сферы.

Понятия углерод и фитомасса связаны стабильным соотношением 1:2, однако точность имеющихся оценок депонируемого в лесной фитомассе углерода совершенно неприемлема для выше названных целей. Как в 1960-е годы эти оценки на планетарном уровне различались на порядок, варьируя в пределах от 4 (Müller, 1960) до 41 Гт (Deevey, 1960), так и спустя 30 лет, снизившись по общему уровню вчетверо, они тем не менее сохранили десятикратный перепад, от 1 (Kräuchi, 1993) до ЮГт (Global..., 1991).

Для лесов России оценки углеродного пула в фитомассе также неоднозначны и по данным разных исследователей варьируют от 28 до 50 Гт, а в расчете на 1 га лесопокрытой площади - от 154 до 500 т. Еще большая неопределенность - с почвенным углеродным пулом, оцениваемым от 91 до 350 Гт (Kurbanov, 2000). Поэтому не удивительно, что роль лесных экосистем в глобальных биосферных циклах разными исследователями оценивается с точностью до наоборот: от отрицательной (Woodwell et al., 1978) до положительной (Кобак и др., 1980).

Точность оценки запасов и годичного депонирования углерода на ле-сопокрытых площадях определяется количеством их экспериментальных определений на ключевых участках (пробных площадях) и методом их экстраполяции на территорию региона. В мировых сводках о запасах и депонировании углерода по Уральскому региону данных нет. В литературе отсутствуют также какие-либо сведения о запасах и депонировании углерода на покрытых лесом площадях Уральского региона на уровне лесхозов.

Настоящяя работа посвящена оценке углерододепонирующей способности лесных насаждений на лесопокрытых площадях Уральского Федерального округа (УрФО). —

Исследования автора проводились в 2001-2005 гг. в рамках проектов «Региональные закономерности депонирования углерода экосистемами основных лесных формаций России» и «Оценка запасов углерода и углеродно-кислородного бюджета в лесных экосистемах Уральского региона», гранты РФФИ №№ 00-05-64532 и 01-04-96424.

Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы - оценка депонирования органического углерода в фитомассе насаждений на двух - уровнях - локальном и региональном. В первом случае ставилась цель изучения структуры органического углерода в фитомассе культур ели разного возраста на Среднем Урале с составлением нормативов ее учета, а во втором - разрабатывался метод определения годичного депонирования углерода в фитомассе насаждений лесопокрытых площадей УрФО, и получены результаты по каждому из 150 лесхозов с использованием фактических данных о фитомассе и первичной продукции насаждений и материалов Государственного учета лесного фонда (ГУЛФ), с последующим географическим анализом полученных результатов.

В связи с поставленной целью сформулированы задачи исследования:

• изучить структуру углеродного пула в фитомассе в ельников искусственного происхождения разного возраста на территории УрФО;

• сформировать базу данных о первичной продукции лесообразующих пород УрФО;

• разработать систему эмпирических регрессионных моделей первичной продукции фитомассы лесообразующих пород и совместить ее с данными ГУЛФ и с ранее разработанными моделями фитомассы для территории УрФО;

• построить карты-схемы распределения годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях по областям УрФО.

Перечисленные положения выносятся на защиту.

Научная новизна. Впервые эмпирическим путем определены запасы углерода, накапливаемые в культурах ели разного возраста и разных способов их создания и выращивания на территории УрФО. Сформирована база эмпирических данных о первичной продукции лесообразующих пород и рассчитаны соответствующие эмпирические модели, экстраполированные по материалам ГУЛФ на лесопокрытые площади на уровне лесхозов. Выполнено картирование годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях 150 лесхозов УрФО. Впервые при картировании годичного депонирования углерода применен рекурсивный принцип совмещения эмпирических данных последнего не только с материалами ГУЛФ, но и с картами-схемами углеродного пула насаждений.

Практическая значимость работы состоит в разработке исходной базы для расчета углеродного бюджета лесных экосистем УрФО, для реализации систем лесохозяйственных мероприятий, направленных на повышение продуктивности и комплексного освоения лесов УрФО. Результаты работы могут быть полезны при разработке лесного кадастра и экологических программ разного уровня.

Разработанные нормативы используются Свердловской лесоустроительной экспедицией при устройстве лесов Уральского региона.

Обоснованность выводов и предложений. Использование обширного экспериментального материала и современных методов статистического анализа, системный подход при содержательном анализе фактических материалов и интерпретации полученных результатов, реализация поставленных задач на уровне рекурсивных регрессионных моделей, использование современной вычислительной техники и адекватных компьютерных программ определяют обоснованность приведенных в диссертации выводов и предложений.

Личное участие автора._ Все виды работ по теме диссертации от сбора экспериментального материала до анализа и обработки полученных результатов осуществлены автором или при его непосредственном участии.

Апробация работы. Основные результаты изложены на научно-технических конференциях аспирантов УГЛТУ, 2003, 2005; Международной научно-практической конференции «Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты», Томск, 2005; научно-технической конференции, посвященной 160-летию Ф.А. Теплоухова «Проблемы озеленения городов и развития лесного комплекса», Пермь, 2005.

Публикации^ Основное содержание диссертации изложено в 8 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и 5 приложений. Список использованной литературы включает 150 наименований, в том числе 62 иностранных. Текст иллюстрирован 30 таблицами и 10 рисунками.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Точность оценки углерододепонирующей способности лесных насаждений определяется не только количеством экспериментальных данных о их фитомассе и первичной продукции, но и методами получения этих данных. Первичная продукция разных фракций фитомассы насаждений оценивается с разной степенью сложности и точности. Наиболее просты и доступны методы оценки первичной продукции листвы, наиболее сложны и

проблематичны - методы оценки первичной продукции ветвей и корней. Ж. Парде (Parde, 1980) одной из главных неопределенностей при оценке первичной продукции стволов и ветвей считает варьирование ширины годичного кольца по длине ствола или ветви, а также - во времени, и, как следствие последнего - неопределенность с понятиями текущего и среднеперио-дического приростов. Хотя есть множество других неопределенностей, которые при разных методах и их модификациях могут перекрывать смеще-_ ния, связанные с проблемой годичного кольца.

В реализации концепции устойчивого развития значительное внимание уделяется снижению антропогенных выбросов наиболее обильного биогена - углерода и связыванию атмосферной углекислоты лесным покровом. Путем интенсивного лесоразведения можно скомпенсировать 11-15% антропогенных выбросов С02 (Brown, 1996). Лесные культуры, особенно молодые, связывают атмосферный углерод более интенсивно в сравнении с естественными насаждениями. В Уральском регионе исследования структуры фитомассы и углерододепонирующей способности проводились в основном в естественных насаждениях, а в лесных культурах фактически не исследовались ни возрастная динамика и структура фитомассы, ни влияние на нее способов закладки и формирования культур.

При исследовании сложных систем изолированные оценки редко дают адекватные результаты. Обычно динамика лесных экосистем может быть более или менее эффективно описана с помощью не одной, а нескольких характеристик, которые являются частично или полностью взаимозависимыми. Математические зависимости, объединенные в единую логически непротиворечивую концепцию, образуют систему связанных (рекурсивных) уравнений, основным достоинством которой является внутренняя согласованность описываемых закономерностей, когда зависимая переменная предыдущего уравнения входит в последующее в качестве независимой переменной.

Поскольку эмпирические данные первичной продукции насаждений значительно менее представлены по сравнению с таковыми для фитомассы, то представляется перспективным при моделировании и картировании первичной продукции применять рекурсивный принцип, когда в модели первичной продукции в качестве независимых переменных включаются не только таксационные характеристики насаждений, но и значения их фитомассы, которые на первых этапах исследований определялись в зависимости только от таксационных характеристик.

Экстраполяция данных первичной продукции на лесопокрытую площадь и картирование таких данных выполняется обычно на региональном

уровне, когда исходной единицей картирования является экорегион, выделяемый в результате деления территории по зональному и провинциальному градиентам (Палуметс, 1988; Исаев и др., 1993; Алексеев, Бердси, 1994; Швиденко и др., 2000). При этом географические закономерности распределения депонирования углерода в фитомассе насаждений выявляются лишь в самых общих чертах. Для повышения степени детализации картирования названных показателей необходимо подобные расчеты осуществлять не на уровне экорегиона, а на уровне лесхоза как исходной единицы лесо-инвентаризации в системе ГУЛФ.

Запасы углерода в насаждениях лесопокрытых площадей УрФО на уровне лесхозов были рассчитаны В. А. Усольцевым с соавторами (2003) и О. А. Богословской (2005) на основе материалов ГУЛФ и базы данных о фактических запасах фитомассы в насаждениях Урала в количестве 1230 определений для 10 лесообразующих пород. Рассчитанные на ее основе регрессионные модели, описывающие изменение фитомассы насаждений в связи с возрастом и запасом стволовой древесины, обеспечили корректное совмещение фактических значений фитомассы с данными ГУЛФ.

Общие запасы углерода в фитомассе насаждений на территории УрФО определены в 4,29 млрд. т, в том числе по административным образованиям, млн. т: Ямало-Ненецкий округ - 560; Ханты-Мансийский округ -1643; собственно Тюменская область -511; Свердловская область - 1261; Курганская область - 90 и Челябинская область - 224, а в расчете на 1 га общей площади соответственно 6,6; 6,7; 30,5; 46,5; 30,1 и 42,0 т.

ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ И ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования выполнены в 50 км к северо-западу от г. Екатеринбурга на территории Билимбаевского лесхоза Свердловской области в подзоне южной тайги. Приведена краткая природная характеристика района исследования, описаны климат, рельеф и почвы, дана характеристика лесного фонда. Основные типы леса - разнотравный и ягодниковый.

Исследования выполнены в молодых культурах ели (Picea obovata Ledeb.), заложенных на Среднем Урале в 1972 и 1985 гг. Тереховым Г. Г. разными способами из семян местного происхождения. Было заложено две серии опытов. По истечении некоторого периода, характеризуемого обычно интенсивным отпадом, в каждой серии опытов были заложены пробные площади для определения структуры фитомассы и депонируемого в ней углерода.

Серия опытов 1а. Заложена в Починковском лесничестве Билимбаевского лесхоза Свердловской области в разнотравно-зеленомошном типе

леса на вырубках 5-летней давности в нижней части макросклона восточной экспозиции с уклоном 5-6° на дерново-подзолистых суглинистых почвах с залеганием глинистых водоупоров на глубине 0,5-0,6 м.

Поперек склона нарезались пласты плугом ПЛП-135 и гряды плугом ПЛМ-1,3. Гряды сформированы двойным встречным проходом плуга. Химическая обработка почвы проводилась с помощью тракторного опрыскивателя. В качестве гербицида использован нитосорг в дозе 10 кг/га по дей-- ствующему веществу. Контрольным вариантом принята часть вырубки без обработки почвы, непосредственно примыкающая к опытным вариантам.

Спустя 5 лет после посадки, т.е. по достижении насаждениями биологического возраста 9 лет, проведена таксация насаждений (табл. 1) и определена фитомасса культур по каждому варианту, а также объем надземной и подземной части деревцев методом ксилометрирования.

Серия опытов 16. По достижении биологического возраста 20 лет таксационные показатели и фитомасса культур определены вторично, но по более широкому спектру вариантов. Все варианты имеют в этом случае дубли - на открытом месте и под пологом 25-летней березы, возобновившейся сразу после рубки материнского ельника (табл. 2).

Серия опытов 2. Заложена в 1972 г. в Шамарском лесхозе Свердловской области на вырубке 3-летней давности. Почвы подстилаются пермскими глинами, по режиму увлажнения они относятся к свежим, периодически влажным. Было заложено два опытно-производственных участка (ОПУ 1-72 и ОПУ 2-72). Все варианты выполнены в двух повторностях -без уходов (контроль) и с уходами на обоих участках. Агротехнические уходы проведены на 2, 3 и 4 году после посадки в варианте «по пластам» и на 3 год в вариантах «по минполосам» и «по валам». Лесоводственные уходы выполнены на 8, 13 и 17 годы после посадки. Таксационные показатели и фитомасса культур по каждому варианту и на контроле определены по достижении биологического возраста 31г. (табл. 3).

Формирование базы данных о первичной продукции насаждений осложнялось тем, что лишь в незначительной части публикаций, содержащих информацию о фитомассе насаждений, есть данные об их первичной продукции. В итоге сформированная база данных о фитомассе и первичной продукции насаждений Уральского региона включает в себя 245 определений, в том числе: сосна (кедр)- 101, ель (пихта)- 50, лиственница - 19, береза* 31, осина - 23, ольха- 5, липа - 16 определений годичной продукции, совмещенных с данными о фитомассе на тех же пробных площадях, т/га.

Экспериментальных данных о первичной продукции насаждений ле-сообразующих пород Урала оказалось примерно в 5 раз меньше, чем данных по фракционному составу фитомассы (1230 определений). Эта диспро-

порция явилась основным аргументом в пользу выбранного нами метода расчета годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях УрФО.

Таблица 1

Таксационные показатели 9-летних культур ели по вариантам подго-

товки почвы в сравнении с контролем (серия опытов 1а I

Посадочный Биологичес- Диаметр Высота Текущая Объем

материал кии возраст корневой стволика, густота, стволиков,

Вид* Возраст, лет насаждения, лет шейки, мм см экз./га дм3/га

Гряды

СН 3 8 6,8 57,3 5836 410

СН 4 9 10,1 68,8 3618 280

СЖ 2+2 9 11,9 70,2 3082 290

Пласты

СН 3 8 4,6 45,2 2665 123

СН 4 9 8,4 67,3 3375 233

СЖ 2+2 9 10,2 68,0 2426 185

Химобработка

СН 4 9 10,0 59,4 2456 154

СЖ 2+2 9 10,2 64,3 2081 136

Контроль

СН 4 9 5,3 43,3 2395 68

СЖ 2+2 9 8,6 50,1 1927 127

* СН - сеянцы, СЖ - саженцы.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

Пробные площади заложены по методике, общепринятой при исследовании биопродуктивности насаждений. Выполняли сплошной перечет деревьев, замеряли их высоты. По этим данным строили графики высот деревьев в зависимости от диаметров.

Модельные деревья взяты в количестве 6 шт. на каждой пробе, по 2 модели от каждой из трех градаций толщины стволов в пределах ее варьирования. После обрубки крону делили на три равных секции вдоль по стволу и каждую секцию взвешивали с точностью 50 г на весах грузоподъемностью 10-20 кг. Для определения массы хвои и скелета кроны модельная часть кроны, образованная из средних по размеру ветвей, взятых из середины каждой секции, взвешивалась с точностью до 5 г. Затем отделяли всю хвою и повторно взвешивали оставшийся скелет ветви. По Соотношениям

Таксационные показатели 20-летних культур ели с разными вариантами их создания и ухода ___ (серия опытов 16)____

Варианты подго- 1 № проб- Возраст, Средние Густота, Площадь Запас, Класс

товки и обработки ной пло- лет Высота, Диаметр, экз/га сечений, м3/га бони-

почвы щади м см м2/га тета

Гряда 2* 20 • 4,45 5,2 3884 6,97 25,7 ГУ

2** 20 4,05 4,0 2248 2,58 6,2 IV

Гряда 3* 20 4,3 5,0 4351 8,27 23,3 IV

3** 20 3,55 3,9 3277 3,65 10,2 IV

Гряда 4* 19 3,70 4,5 4266 6,40 19,1 IV

4*« 19 4,05 4,0 3776 4,46 14,3 IV

Пласт 8* 20 4,1 5,1 4885 10,2 29,2 IV

8** 20 3,5 3,7 2082 4,09 15,7 IV

Пласт 17* 19 4,0 4,5 4786 7,01 16,2 IV

17** 19 3,9 4,4 3044 3,92 12,4 IV

Двойной пласт 10* 20 4,4 5,2 2915 7,70 18,5 IV

Химическая 7* 20 4,8 4,7 2667 4,35 19,5 III

обработка у** 20 3,0 3,2 2253 1,46 3,3 IV

Химическая 14* 20 4,04 4,5 2662 4,31 11,4 IV

обработка 14** 20 2,2 2,9 2378 1,15 2,1 V

Контроль (без об- 24* 20 3,5 3,6 2060 2,63 3,6 IV

работки почвы) 24** 20 2,5 2,5 2149 0,94 1,2 V

Примечание: * - открытое место; ** - под пологом (в коридорах) мелколиственного древостоя.

Таблица 3

Таксационные показатели 31-летних культур ели по вариантам подготовки почвы в сравнении с контролем (серия опытов 2)

Под-вариант* Средние Густо- Запас, Класс

> Вариант Высота, м Диаметр, см та, экз/га м3/га бонитета

Пласт 1 7,0 6,6 1801 19,5 IV

2 7,3 6,8 1075 12,7 IV

1-72 Минполос 1 8,6 8,5 1712 25,8 III

а 2 8,9 7,4 1317 21,0 III

Вал по 1 7,8 7,3 1277 17,0 III

минполосе 2 8,9 8,7 924 13,9 III

Пласт 1 4,8 4,5 2351 16,5 V

2 5,4 5,3 1861 29,0 V

{Ч Минполос 1 6,4 4,7 2068 19,3 IV

(N а 2 7,0 5,9 1694 25,1 IV

Вал по 1 4,8 4,2 1533 10,5 V

минполосе 2 5,1 4?8 1169 8,9 V

* 1 - без ухода (контроль); 2- с уходом

хвои и скелета в каждой секции рассчитывали массу хвои и скелета всего дерева. От каждой секции брали навески для определения содержания сухого вещества в хвое и скелете.

Фитомасеа стволов определялась непосредственным взвешиванием на весах. Стволы после спиливания расчленялись на 50-сантиметровые отрубки, которые затем взвешивались в сыром состоянии с точностью 50 г. С торцов этих отрубков выпиливались диски для определения содержания коры и абсолютно сухого вещества в древесине и коре. Диски взвешивались с точностью до 0,1 г, затем в лабораторных условиях сушились в термостатах при температуре 100-105 °С до постоянного веса. По результатам взвешивания древесины и коры дисков до и после сушки определялось содержание абсолютно сухого вещества в сырой навеске и в целом в стволе. Масса корней отмыта и взвешена по комплексному методу А.Ф. Чмыра (1984).

Расчет фитомассы на 1 га (Р„ т/га) выполнен по соотношению площадей сечений:

Р; = с:р;/2:&)С, (1)

где в - сумма площадей сечений древостоя на пробной площади, м /га; Хр, и - соответственно суммарная масса 1-й фракции и суммарная площадь сечений всех моделей на пробе. Метод по точности не уступает регрессионному (Маё^ск, 1982).

Согласно К. И. Кобак (1988), содержание углерода в абсолютно сухой фитомассе деревьев характеризуется переводными коэффициентами, равными 0,5 для древесных частей и 0,45 - для недревесных. У пихты бальзамической (Xing et al., 2005), установлены переводные коэффициенты для стволов и ветвей - 0,52, для корней - 0,50 и для хвои - 0,53, а у твердолиственных Австралии для древесных фракций - 0,49 с варьированием от 0,47 до 0,51 (Gifford, 2000). Поскольку переводные коэффициенты характеризуются незначительной изменчивостью, в наших расчетах для всех фракций фитомассы принят единый переводной коэффициент, равный 0,5.

Математико-статистическая обработка материалов выполнена по программам STATGRAFICS и EXCEL для среды MS Windows.

ГЛАВА 4. ФРАКЦИОННАЯ СТРУКТУРА УГЛЕРОДА В ФИТОМАССЕ КУЛЬТУР ЕЛИ РАЗНОГО ВОЗРАСТА В СВЯЗИ СО СПОСОБАМИ ВЫРАЩИВАНИЯ

4.1. Структура фитомассы в культурах ели на уровне дерева.

Структура фитомассы ели на уровне дерева выполнена лишь в 20-летних культурах (серия опытов 16), где было взято наибольшее число (102) модельных деревьев. Для выявления различий фитомассы деревьев при разных способах выращивания применены регрессионные уравнения

In Р, = ао + а,Х; + а21пЛ+ а3Ы +m\nh\nd, (2)

где Р, - фитомасса фракции дерева в абсолютно сухом состоянии (стволы в коре, кора ствола, ветви, хвоя, корни), кг; h и d - соответственно высота (м) и диаметр ствола на высоте груди (см); Ху - бинарная переменная.

На основе предварительного сравнительного анализа фактических значений фитомассы деревьев в связи с массообразующими параметрами выделено два варианта попарного сравнения уравнений (2), характеризующих способы выращивания культур ели соответственно на открытых местах и в коридорах вторичного лиственного древостоя. В пределах каждого выделены пары подвариантов, и каждая пара закодирована бинарной переменной X,, где j = 1, 2, 3,..., 7. Дня первой составляющей названной пары бинарная переменная Xj принята равной 1, а для второй - равна нулю. Коэффициенты детерминации R2 уравнений (2) варьируют в пределах 0,93+ 0,99.

Различия фитомассы достоверны лишь между вариантами закладки культур по грядам и с химобработкой, поэтому для тех и других составлены раздельные таблицы для подеревной оценки фитомассы по двум входам - высоте и диаметру ствола. При равенстве линейных размеров стволов в обоих вариантах показатели фитомассы ели по грядам (пластам) на 22 % выше по сравнению с выращиванием с химобработкой.

4.2. Фракционный состав углерода в фактических данных фитомассы на уровне древостоя, полученных на пробных площадях

Запасы углерода в фитомассе культур ели разного возраста на уровне древостоя пересчитаны с показателей фитомассы в абсолютно сухом состоянии по-переводному коэффициенту 0,5.

Серия опытов 1а. Установлено (табл. 4), что в возрасте 9 лет наибольшие массу и объем ель сформировала на грядах вследствие лучшего дренажа, питания и устранения конкуренции трав, тогда как при химоб-работке действует лишь последний фактор. Сравнение запасов углерода в фитомассе ели, выращенной с подготовкой почвы по каждому из трех вариантов, с контролем показало, что углерод фитомассы культур на подготовленной почве достоверно выше, чем на контроле (Ц^ = 2,3*11,6 >to5= 2,0).

Серия опытов 16. Показатели фитомассы 20-летних культур ели, рассчитанные на 1 га по разным вариантам подготовки почвы и продублированные в каждом варианте (открытое место и под пологом), приведены в сравнении с контролем в табл. 5. Анализ выполнен с применением бинарной переменной Xj в качестве независимой переменной:

Р.-ао + а,^ (3)

где Р, - запас углерода в фитомассе фракции древостоя, т/га. Разница по фитомассе между вариантами на уровне древостоя оказалась достоверной во всех случаях, кроме одного.

Наибольшие различия углерода в фитомасе насаждений установлены по вариантам «посадка по грядам и пластам» и «контроль» на открытых местах, с превышением первого над вторым в 6,4 раза. Наименьшие, но тем не менее достоверные различия, выявлены по вариантам «посадка по грядам и пластам» и «химобработка» на открытых местах, с превышением первого над вторым в 2,0 раза.

При посадке под пологом лиственного древостоя 5-кратное превышение запасов углерода оказалось в вариантах «посадка по грядам и пластам» по сравнению с вариантом «химобработка» и с контролем.

Серия опытов 2. Установлено (табл. 6), что бонитет на ОПУ 2-72 на 1 класс ниже, чем на ОПУ 1-72, по-видимому, вследствие худших ле-сорастительных условий и периодических повреждений молодых побегов ели заморозками в пониженном местообитании, где скапливаются холодные массы воздуха. Текущая густота в первом случае оказалась ниже, чем во втором, на 17-23 % в вариантах без ухода и на 21-42 % в вариантах с уходом. Возможно, вследствие более густых культур на ОПУ 2-72 лесоводственные уходы (разреживания) повысили здесь запасы фитомассы на 6-29 %, а на ОПУ 1-72, напротив, они снизили запасы фитомассы на 10-50 %.

Таблица 4

Углерод фитомассы и общий (ксилометрический) объем 9-летних культур ели по вариантам подготовки почвы в

сравнении с контролем (серия опытов 1а)

, Посадочный материал* Биологический возраст, лет Запас углерода в фитомассе, кг/га Объем, дм3/га

Стволики Ветви Хвоя Надземная часть Корни Итого Стволики Надземная часть Корни Итого

Гряды

СН 8 61,5 10,8 61,8 134,1 49,0 183,1 410 787 396 1183

СН 9 41,9 8,30 42,4 92,6 33,5 126,1 280 687 278 965

СЖ 9 43,5 10,3 45,9 99,7 35,6 135,3 290 613 266 879

Пласты

СН 8 18,4 3,86 20,8 43,1 16,4 59,5 123 270 129 399

СН 9 34,9 6,60 32,4 73,9 24,8 98,7 233 558 241 799

СЖ 9 27,8 4,97 28,5 61,3 20,9 82,2 185 420 169 589

Химобработка

СН 9 23,1 3,56 23,4 50,1 22,3 72,4 154 341 160 501

СЖ 9 20,4 3,54 21,1 45,0 19,7 64,7 136 301 169 470

Контроль

СН 9 10,2 з,и 8,50 21,8 10,2 32,0 68 140 86 226

СЖ 9 19,0 3,57 18,1 40,7 14,4 55,1 127 276 105 381

* СН - сеянцы, СЖ - саженцы.

Таблица 5

Фактические данные запаса углерода в фитомассе 20-летних культур ели по вариантам подготовки почвы в

_ сравнении с контролем (серия опытов 16) _

Вариант № пробной площади Запас углерода в фитомассе, т/га Бинарные переменные

Древесина ствола Кора ствола Скелет кроны Хвоя Надземная Корни Всего х, Х2 Хз Х4 Х5 х6 Х7

Гряда 2* 3,43 0,50 2,31 3,33 9,57 2,92 12,5 1 1 1 1

2** 1,33 0,17 0,79 0,99 3,28 0,59 3,87 0 1 1 1

Гряда 3* 4,42 0,70 4,44 6,57 16,1 3,40 19,5 1 1 1 1

з** 1,36 0,25 0,96 1,32 3,89 0,79 4,68 0 1 1 1

Гряда 4* 4,14 0,77 3,95 4,74 13,6 2,83 16,4 1 1 1 1

4*» 2,32 0,30 1,40 2,66 6,68 1,35 8,03 0 1 1 1

Пласт 8* 6,45 0,88 4,79 5,90 18,0 3,09 21,1 1 1 1 1

8** 1,67 0,27 1,55 2,29 5,78 0,92 6,70 0 1 1 1

Пласт 17* 4,10 1,24 2,97 5,68 14,0 2,87 16,9 1 1 1 1

17** 2,32 0,34 1,67 2,73 7,06 1,23 8,29 0 1 1 1

Двойной пласт 10* 4,30 0,50 2,45 3,33 10,6 1,47 12,1 1 1 1 1

Химическая обработка 7* 2,29 0,32 1,74 2,16 6,51 1,30 7,81 1 1 0

0,42 0,065 0,44 0,48 1,40 0,24 1,64 0 1 0

Химическая обработка 14* 2,16 0,32 1,82 2,50 6,80 1,74 8,54 1 1 0

14** 0,32 0,05 0,21 0,33 0,91 0,20 1.11 0 1 0

Контроль (без обработки почвы) 24* 0,66 0,10 0,60 0,71 2,07 0,51 2,58 0 0

24** 0,31 0,06 0,34 0,35 1,06 0,22 1,28 0 0

Примечание: * - открытое место; ** - под пологом вторичного лиственного древостоя.

Таблица 6

Углерод надземной фитомассы 31-летних культур ели по вариантам подготовки почвы в сравнении с контролем (серия опытов 2)

Запас углерода в фитомассе, т/га

о •S! Вариант Подвари- Стволы Ветви Итого

ант* Древе- Кора Жи- Отмер- Хвоя

2; сина вые шие

Пласт 1 4,77 0,36 1,89 0,18 1,62 8,82

2 3,12 0,22 1,19 0,11 1,07 5,71

(N Г- Мин- 1 6,10 0,69 2,74 0,25 2,91 12,7

1 полоса 2 4,94 0,59 2,31 0,20 2,44 10,5

Вал по 1 4,15 0,32 1,60 0,07 1,40 7,54

минполосе 2 3,38 0,28 1,76 0,14 1,30 6,86

Пласт 1 4,00 0,36 2,82 0,11 2,58 9,87

2 7,15 0,47 2,79 0,18 2,14 12,7

Мин- 1 4,66 0,41 1,76 0,11 1,45 8,39

1 (N полоса 2 6,00 0,51 2,20 0,17 1,95 10,8

Вал по 1 2,61 0,16 0,85 0,08 0,85 4,55

минполосе 2 2,22 0,12 1,34 0,06 1,05 4,79

* 1 - без ухода (контроль); 2-е уходом

Установленные запасы углерода в фитомассе культур в возрасте от 9 до 31 г. дали возможность впервые на Среднем Урале составить эскиз таблицы биологической продуктивности по углероду для зеленомошной группы типов леса с посадкой по грядам и пластам (табл. 7).

Специфические особенности роста культур ели на Урале (подмерзание молодых побегов в период заморозков, солнечные ожоги весной, высокая верховодка на вырубках и др.) обусловливают довольно низкую их продуктивность: например, по сравнению с культурами ели в пессимальных для Белоруссии условиях (III класс бонитета) запас углерода в надземной фитомассе на Урале меньше в 2-15 раз.

Таблица 7

Эскиз таблицы биопродуктивности по углероду полных молодых

культур ели сибирской IV класса бонитета на Среднем Урале

Возраст, лет Средняя высота, м Густота, тыс. экз/га Запас, м3/га Углерод штомассы, т/га

Стволы Ветви Хвоя Итого

10 0,86 3,379 0,51 0,111 0,019 0,080 0,21

15 1,9 2,782 2,5 0,57 0,15 0,34 1,05

20 3,4 2,424 7,6 1,81 0,61 0,95 3,37

25 5,4 2,178 18,0 4,45 1,84 2,12 8,41

30 7,7 1,996 36,7 9,28 4,54 4,07 17,9

35 10,5 1,854 66,9 17,3 9,77 7,07 34,1

ГЛАВА 5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДИЧНОГО ДЕПОНИРОВАНИЯ УГЛЕРОДА В НАСАЖДЕНИЯХ ЛЕСОПОКРЫТЫХ ПЛОЩАДЕЙ

УРФО

При расчетах депонирования углерода на лесопокрытых площадях применяется структура уравнения зависимости так называемого конверсионного коэффициента - показателя, представляющего собой частное от деления годичного прироста той или иной фракции фитомассы 2, (т/га) на запас стволовой древесины (М, м3/га), от величины, обратной возрасту древостоя {МЛ) (Замолодчиков, Уткин, 2000; Уткин и др., 2003).

2/ М + (1/А), (4)

где 2, - годичный прирост массы г-й фракции (хвои, ветвей, стволов, корней и нижних ярусов) в абсолютно сухом состоянии, т/га.

С другой стороны, с XIX века (Наг^, 1896) известна взаимосвязь величины депонируемого в фитомассе прироста с массой ассимиляционного аппарата, которую можно выразить зависимостью (Усольцев, 1997):

Ш, = 1{\пРг), (5)

где Рр - наличная масса хвои, т/га.

Зависимость (5) составляет основу нашей концепции; она корректируется возрастом насаждения и некоторыми показателями фракционной структуры фитомассы, рассчитывается в виде системы связанных (рекурсивных) уравнений и имеет биологическое обоснование:

\nZ¡ = i{\nP,,\nA,\nM). (6)

Упомянутые два метода нами сопоставлены на примере базы данных о фитомассе и первичной продукции северотаежных ельников (Усольцев и др., 2005). В результате установлено, что ошибка определения первичной продукции в первом случае составила 21%, а во втором 7%. Поэтому второй (биологически обусловленный, рекурсивный) метод принят в качестве базового при наших расчетах углеродного пула на лесопокрытых площадях.

По этим же двум методам рассчитаны регресс ионные модели годичной продукции (т/га) насаждений лесообразующих пород УрФО по 245 определениям базы данных. При расчете по 2-му методу в модели введены в качестве независимых переменных показатели фитомассы. Сопоставление методов по коэффициентам детерминации показывает, что Я2 во втором случае за редкими исключениями на 12-370 % выше, чем в первом.

Регрессионные уравнения вида (4) и (6) для УрФО совмещаются далее с таблицами-матрицами распределений покрытой лесом площади и запаса стволовой древесины по лесообразующим породам и классам (группам) возраста, составленными по материалам ГУЛФ для каждого лесхоза. С учетом возраста главной рубки, назначенного лесоустройством по каждой породе, группы возраста переведены в классы возраста.

Согласно методу 1, путем табулирования уравнений (4) по запасу стволов (М, м3/га) и возрасту (А, лет) насаждений, сведенных в упомянутые таблицы-матрицы ГУЛФ, рассчитаны величины годичного прироста фитомассы по фракциям на 1 га лесопокрытой площади в каждой ячейке матрицы.

Согласно методу 2, уравнения (6) табулируются не только по запасу стволов (М, м3/га) и возрасту (А, лет) насаждений, сведенных в упомянутые таблицы-матрицы ГУЛФ, но и по значениям массы хвои, корней и нижних ярусов, которые берутся из таблиц с результатами выполненых расчетов фитомассы. Тем самым реализуется рекурсивный принцип совмещения результатов экстраполяции запасов фитомассы и ее годичного прироста.

В итоге рассчитаны величины годичного прироста фитомассы по фракциям на 1 га лесопокрытой площади в каждой ячейке матрицы. Полученные значения умножали на лесопокрытую площадь в каждой ячейке и суммировали. Подобная процедура по совокупности лесообразую-щих древесных пород осуществлена по всем 150 лесхозам на территории УрФО.

Таким образом, при табулировании моделей (4) по значениям запасов стволов и возраста древостоев и моделей (6) по упомянутым величинам и по значениям массы хвои, корней и нижних ярусов вначале получены годичные приросты фитомассы на 1 га, затем умножением их на лесопокрытую площадь, соответствующую каждой ячейке, получены совокупные приросты фитомассы на всей площади. После сложения результатов по классам возраста получены итоговые приросты фитомассы по каждой фракции отдельно для каждой породы, и путем сложения последних по фракциям и породам получены итоговые приросты фитомассы на всей покрытой лесом площади лесхоза.

Мы получили по методу 2 показатели годичного прироста фитомассы, взвешенные по классам возраста, запасам стволовой древесины и долевому участию каждой породы и совмещенные по рекурсивному принципу с массой ассимиляционного аппарата, корней и нижних ярусов.

Путем деления полученных приростов фитомассы на лесопокрытую и общую площади получены распределения по лесхозам приростов фитомассы в т на 1 га соответственно лесопокрытой и общей площадей.

Сопоставление средних оценок годичного прироста фитомассы на территории административных образований УрФО, выполненных по двум методам (табл. 8), показывает, что за исключением Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского АО, имеет место 2-3-кратное превышение результатов первого метода по отношению к второму. Доля годичного прироста фитомассы корней по отношению к общему, полученная по 2-му методу, снижается в направлении с севера на юг (табл. 9),

и эта закономерность объясняется известным увеличением ФАР и соответственно - снижением жесткости условий произрастания, тогда как аналогичный показатель, полученный по 1-му методу, напротив, повышается, что может быть объяснено лишь неточностью метода. Поскольку оценки 2-го метода получены с привлечением данных о массе ассимиляционного аппарата и биологически обусловлены и поскольку массив экспериментальных данных о фитомассе значительно выше, нежели таковой по первичной продукции, есть основание отдать предпочтение результатам 2-го метода как более близким к истинным.

Таблица 8

Соотношение средних оценок годичного прироста фитомассы на территории административных образований УрФО, полученных

по двум методам

Административное образование Годичный прирост фитомассы, т/га

Метод 1 Метод 2 Отношение 1-го к 2-му

Ямало-Ненецкий АО 1,05 0,94 1,1

Ханты-Мансийский АО 1,68 2,73 0,6

Тюменская область 10,9 4,21 2,6

Свердловская область 15,3 5,8 2,6

Курганская область 11,4 6,42 1,8

Челябинская область 23,1 7,89 2,9

Таблица 9

Соотношение долей годичного прироста подземной фитомассы в процентах к общей, полученных по двум методам_

Административное образование Доля годичного прироста массы корней, % к общей

Метод 1 Метод 2 Отношение 1-го к 2-му

Ямало-Ненецкий АО 17 24 0,7

Ханты-Мансийский АО 12 24 0,5

Тюменская область 47 18 2,6

Свердловская область 38 21 1,8

Курганская область 37 18 2,1

Челябинская область 36 17 2,1

В работе В.А. Усольцева (1998) было показано, что при экстраполяции фитомассы насаждений на лесопокрытую площадь, представленную повыдельными данными ГУЛФ, систематические ошибки за счет недоучета массообразующих показателей могут достигать по массе листвы 50 % (например, когда в уравнение фитомассы включен только возраст насаждения, но отсутствуют запас стволов, средний диаметр и гус-

тота). Настоящим исследованием показано, что повысить точность уравнений биопродуктивности и точность конечных результатов их экстраполяции можно не только путем увеличения количества массообразую-щих показателей в уравнении, но и путем совмещения уравнений годичной продукции с уравнениями фитомассы и затем - совмещения процедуры экстраполяции годичной продукции на лесопокрытую площадь с результатами экстраполяции фитомассы.

В существующей ситуации, когда экспериментальные данные о первичной продукции многократно меньше данных о фитомассе насаждений, разработанный и предложенный метод «привязки» процедуры экстраполяции первичной продукции насаждений на лесопокрытую площадь к ранее полученным результатам подобной экстраполяции фитомассы насаждений можно рассматривать как перспективный способ повышения точности картирования первичной продукции насаждений.

Итоговые цифровые данные о годичном приросте фитомассы, полученные по методу 2, пересчитаны по переводному коэффициенту углерод: фитомасса, равному 0,5, и даны в виде карт-схем, наглядно представляющих территориальное распределение годичного депонирования лесного углерода в пределах каждого административного образования.

Очевидных географических закономерностей в пределах отдельных административных образований (за исключением горно-таежных областей - Свердловской и Челябинской) установить в большинстве случаев не представляется возможным. Причина этого - различная степень концентрации углерода на единице общей площади разных лесхозов в пределах одного административного образования, обусловленная, во-первых, различной степенью концентрации запасов стволовой древесины на 1 га, доля которой в запасах углерода в насаждении составляет 70-80 %, и, во-вторых, - разными долями лесной и лесопокрытой площадей в общей площади: чем меньше доля лесопокрытой и лесной площадей в общей площади, тем при прочих равных условиях меньше годичное депонирование органического углерода, поскольку углерододепонирующая способность нелесных и нелесопокрытых площадей составляет лишь около 10 % к лесопокрытой площади (Исаев и др., 1993).

Поскольку в расчет приняты лишь лесоустроительные базы данных о запасах стволовой древесины и лесопокрытых площадях, полученные результаты не учитывают величину углерододепонирующей емкости нелесных и не покрытых лесом площадей, т.е. депонирование углерода на 1 га общей площади представляет собой депонирование углерода на 1 га лесопокрытой площади, экстраполированное на общую площадь.

Под депонированием углерода в нашем случае понимается величина, аналогичная первичной нетго-продукции (NPP). Иногда этот показатель оценивается по изменению средних запасов насаждений в регионе за определенный период, т.е. имеется в виду не NPP, а NEP

(NEE)- чистая экосистемная продукция (чистый экосистемный баланс). При таком подходе годичное депонирование углерода на лесопокрытых площадях Европейско-Уральской части РФ оценивается величиной 0,656 г/га (Исаев, Коровин, 1997) против наших показателей, варьирующих от 0,47 для Ямало-Ненецкого округа до 4,0 т/га для Челябинской области.

На сводной карте-схеме, построенной для УрФО в целом, отчетливо прослеживается общая закономерность "профиля продуктивности", по Е.М. Лавренко с соавторами (1955): повышение годичного депонирования углерода на 1 га в направлении от лесотундр (0,42 т/га в Тарко-Салинском лесхозе Ямало-Ненецкого автономного округа) к уральским горным лесам (5,4 т/га в Верх-Исетском лесхозе Свердловской области) с последующим снижением в подзоне лесостепи (2,1 т/га в Брединском лесхозе Челябинской области).

Таким образом, нашими расчетами, выполненными на площадях лесного фонда Уральского федерального округа (127 млн. га), куда вошла вся территория УрФО за исключением площадей Госземзапаса в северной части Ямало-Ненецкого автономного округа и земель сельскохозяйственного пользования, установлено, что годичный сток атмосферного углерода в фитомассу насаждений на территории УрФО составляет 164,8 млн. т и распределен по административным образованиям следующим образом, млн. т: Ямало-Ненецкий округ - 25,4; Ханты-Мансийский округ - 63,8; Тюменская область - 21,1; Свердловская область - 39,3; Курганская область - 4,8 и Челябинская область - 10,4.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 .При оценке углерододепонирующей способности лесных культур и составлении соответствующих нормативов в условиях Урала необходимо учитывать способ их создания и последующего формирования. Наибольшие различия углеродного пула в фитомасе насаждений установлены по вариантам «посадка по грядам и пластам» и «контроль» на открытых местах, с превышением первого над вторым в 6,4 раза. При посадке под пологом вторичного лиственного древостоя к возрасту 20 лет устанавливается примерно 5-кратное превышение запасов углерода в вариантах «посадка по грядам и пластам» по сравнению с вариантом «химобра-ботка» и с контролем.

2. Впервые для Уральского региона составлена таблица хода роста по углероду для культур ели в возрастном диапазоне 10-35 лет. Подмерзание молодых побегов в период заморозков, солнечные ожоги весной, близкий уровень верховодки на вырубках и др.) обусловливают более низкую продуктивность культур ели на Урале по фитомассе (в 2-15 раз) по сравнению с культурами в пессимальных условиях Белоруссии.

3. При расчетах депонирования углерода на лесопокрытых площадях применяется структура уравнения зависимости так называемого конвер-

сионного коэффициента - показателя, представляющего собой частное от деления годичного прироста той или иной фракции фитомассы 21 (т/га) на запас стволовой древесины (Л/, м3/га), от величины, обратной возрасту древостоя {НА).

С другой стороны, общеизвестна взаимосвязь величины депонируемого в фитомассе прироста с массой ассимиляционного аппарата. Эта зависимость составляет основу нашей концепции; она корректируется возрастом насаждения и некоторыми показателями фракционной структуры фитомассы, рассчитывается в виде системы связанных (рекурсивных) уравнений и имеет биологическое обоснование.

Упомянутые два метода сопоставлены на примере базы данных о фитомассе и первичной продукции северотаежных ельников. В результате установлено, что ошибка определения первичной продукции в первом случае составила 21%, а во втором 7%. Поэтому второй (биологически обусловленный, рекурсивный) метод принят в качестве базового при расчетах углеродного пула на лесопокрытых площадях.

4. Данные ГУЛФ для 150 лесхозов УрФО, структурированные в виде матриц распределения лесопокрытых площадей и запасов древесины по классам возраста, явились основой, к которой были «привязаны» регрессионные модели первичной продукции. Если при первом методе модели табулируются только по возрасту и запасу древесины (данные ГУЛФ), то при втором кроме них используются результаты ранее выполненных расчетов углеродного пула на лесопокрытых площадях с привлечением базы данных о фитомассе насаждений, многократно превышающей таковую для первичной продукции.

5. В сегодняшней ситуации, когда экспериментальные данные о первичной продукции многократно меньше данных о фитомассе насаждений, разработанный и предложенный метод «привязки» процедуры экстраполяции первичной продукции насаждений на лесопокрытую площадь к ранее полученным результатам подобной экстраполяции фитомассы насаждений можно рассматривать как перспективный способ повышения точности картирования первичной продукции насаждений.

6. Установлено, что общий годичный сток атмосферного углерода в фитомассу насаждений на территории УрФО (127 млн. га покрытой лесом площади) составляет 164,8 млн. т и распределен по административным образованиям следующим образом, млн. т: Ямало-Ненецкий округ -25,4; Ханты-Мансийский округ - 63,8; собственно Тюменская область -21,1; Свердловская область - 39,3; Курганская область - 4,8 и Челябинская область - 10,4.

7. Составленная карта-схема депонирования углерода на территории УрФО охватывает природные подзоны от лесотундры до лесостепи и демонстрирует повышение годичного депонирования углерода на 1 га в направлении от лесотундр (0,42 т/га в Тарко-Салинском лесхозе Ямало-

Ненецкого автономного округа) к уральским горным лесам (5,4 т/га в Верх-Исетском лесхозе Свердловской области) с последующим снижением по мере продвижения на юг, в подзону лесостепи (2,1 т/га в Брединском лесхозе Челябинской области).

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Усольцев В.А. и др. Фитомасса 20-летних еловых культур на Среднем Урале в связи со способом их выращивания / В. А. Усольцев, Г. Г. Терехов, А. М. Бирюкова, В.А. Сопига // Лесная таксация и лесоустройство (междунар. научно-практич. журн.). 2004. № 1 (33). С. 58-60.

2. Терехов Г.Г., Сопига В.А. Фитомасса культур ели разного возраста в подзонах южной тайги и хвойно-широколиственных лесов Урала // Проблемы озеленения городов и развития лесного комплекса. Сб. научных тр. Пермь: ПГСХА, 2005. С. 227-234.

3. Сопига В.А., Богословская O.A. Углерододепонирующая емкость насаждений на лесопокрытых площадях УрФО // Естественные и технические науки. 2005. № 4(18). С. 144-145.

4. Усольцев В.А. и др. Оценка двух способов эмпирического моделирования первичной продукции на примере северных лесов / В. А. Усольцев, Н.С. Ненашев, В.В. Терентьев, В.А. Сопига, Е.В. Белоусов // Экологические проблемы Севера. Межвузовский сб. научн. тр. Вып. 8. Архангельск, АГТУ, 2005. С. 98-100.

5. Сопига В.А., Терехов Г.Г. Запас углерода в 20-летних еловых культурфитоценозах на Среднем Урале в связи со способом их выращивания // Естественные и технические науки. 2005. № 4(18). С. 146-147.

6. Усольцев В.А. и др. Плотность и влажность фракционного состава фитомассы как необходимые характеристики при оценке углеродного пула лесов / В.А. Усольцев, Е.В. Белоусов, Н.С. Ненашев, В.В. Терентьев, В.А. Сопига // Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты. Матер. Междунар. конфер. Томск: ТГУСУР, 2005. С. 143-145.

7. Усольцев В.А. и др. Оценка запасов углерода в лесных экосистемах Уральского региона / В. А. Усольцев, O.A. Крапивина, C.B. Затесов, Е.В. Белоусов, В.А. Сопига, В.В. Терентьев // Леса Урала и хозяйство в них. Вып. 26. Екатеринбург: УГЛТУ, 2005. С. 40-43.

8. Усольцев и др. Распределение углерода в насаждениях лесопокрытых площадей Уральского Федерального округа / В.А. Усольцев, В.А. Сопига, O.A. Богословская // Проблемы озеленения городов и развития лесного комплекса. Сб. научных тр. Пермь: ПГСХА, 2005. С. 234-239.

Подписано в печать 24.10.05 Заказ № 450. Тираж 120. Объем 1 п.л.

ООП УГЛТУ. 620100. г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37

»21 029

РНБ Русский фонд

2006А 19681

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Сопига, Вячеслав Анатольевич

Введение. Общая характеристика работы

Глава 1. Состояние проблемы

1.1. Методы определения первичной продукции насаждений

1.2. Биологическая продуктивность насаждений искусственного и естественного происхождения

1.3. Применение систем рекурсивных уравнений в лесотаксационных исследованиях

1.4 Некоторые географические аспекты продуктивности насаждений

1.5. Запасы углерода в насаждениях лесопокрытых площадей

Уральского Федерального округа

Глава 2. Общая характеристика районов и объектов исследования

2.1. Природные условия Билимбаевского лесхоза Свердловской области

2.2. Характеристика и состояние лесного фонда Билимбаевского лесхоза

2.3. Объекты исследований и объем работ

2.4. Характеристика базы данных о первичной продукции насаждений на территории Уральского Федерального округа

Глава 3. Методика исследований

3.1. Выбор и обоснование метода исследований

3.2. Методика полевого опыта. Закладка пробных площадей

3.3. Отбор, рубка и обработка модельных деревьев

Глава 4. Фракционная структура углерода в фитомассе культур ели разного возраста в Билимбаевском лесхозе в связи со способами выращивания

4.1. Структура фитомассы в культурах ели на уровне дерева

4.2. Фракционный состав углерода в фактических данных фитомассы, полученных на пробных площадях

4.3. Эскизы таблиц хода роста по запасу углерода в фитомассе еловых молодняков искусственного происхождения

Глава 5. Распределение годичного депонирования углерода в насаждениях лесопокрытых площадей Уральского Федерального округа

5.1. Сравнительный анализ двух методов оценки углерода, депонируемого насаждениями лесопокрытых площадей

5.2. Регрессионные модели первичной продукции насаждений лесообразующих пород

5.3. Определение годичного депонирования углерода в фитомассе лесопокрытых площадей Уральского Федерального округа (Ямало-Ненецкий и и Ханты-Мансийский национальные округи, области Тюменская (без округов), Свердловская, Курганская и Челябинская)

5.4. Карты-схемы распределения годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях УрФО и их зональный анализ

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Оценка годичного депонирования углерода в фитомассе лесопокрытых площадей Уральского Федерального округа"

Актуальность темы. После ратификации Россией Протокола Киото в октябре 2004 г. для нашей страны открываются новые перспективы в оценке биосферной роли национальных лесов. Для России, располагающей 22 % площади планетарных лесов, оценка углерододепонирующей роли лесного покрова особенно актуальна. Это может обеспечить высокие экологические и экономические выгоды, поскольку удельные затраты на сокращение 1 тонны выбросов СО2 в России на два порядка ниже, чем в США и Японии (Ануфриев. 2004).

Начиная с 1970-х гг. исследования первичной продукции (NPP) и угле рододепонирующей способности лесных экосистем сместились с уровня отдельных насаждений на ландшафтный уровень, столкнувшись при этом с массой неопределенностей, обусловленных нехваткой и неточностью эмпирических данных о фитомассе и первичной продукции наземных экосистем, особенно их подземной сферы.

Понятия углерод и фитпомасса связаны стабильным соотношением 1:2, однако точность имеющихся оценок депонируемого в лесной фитомассе углерода совершенно неприемлема для выше названных целей. Как в 1960-е годы эти оценки на планетарном уровне различались на порядок, варьируя в пределах от 4 (Miiller, 1960) до 41 Гт (Deevey, 1960), так и спустя 30 лет, снизившись по общему уровню вчетверо, они тем не менее сохранили десятикратный перепад, от 1 (Krauchi, 1993) до ЮГт (Global., 1991).

Сегодня сложилась диспропорция между двумя уровнями определения углерододепонирующей способности лесных экосистем. С одной стороны, брошены колоссальные средства на оценку названной способности лесов: международный рынок "углеродных" проектов достигает 10 млрд долларов в год, из которых 4,5 млрд. приходится на долю США (Курбанов, 2002; Кондратьев, 2004), и он продолжает расти. В результате наблюдается небывалый. после Международной биологической программы, «всплеск» публикаций по фактическим данным о фитомассе и первичной продукции лесных экосистем.

С другой стороны, европейские страны, подписавшие Протокол Киото, спешат доказать положительный вклад своих лесов в углеродный баланс, не особенно заботясь о корректности методов экстраполяции эмпирических данных о фитомассе и первичной продукции на лесопокрытую площадь. В итоге их оценки для одной и той же страны, полученные по разным программам, никак между собой не связаны, т.е. представляют случайную величину (Schoene, 2002).

Точность оценки запасов и годичного депонирования углерода на ле-сопокрытых площадях определяется количеством их экспериментальных определений на ключевых участках (пробных площадях) и методом их экстраполяции на территорию региона. В мировых сводках о запасах и депонировании углерода по Уральскому региону никаких данных нет. В литературе отсутствуют также какие-либо сведения о запасах и депонировании углерода на покрытых лесом площадях Уральского региона на уровне лесхозов.

Настоящяя работа посвящена оценке углерододепонирующей способности лесных насаждений на лесопокрытых площадях Уральского Федерального округа (УрФО).

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы была оценка депонирования органического углерода в фитомассе насаждений на двух уровнях - локальном и региональном. В первом случае ставилась цель изучения структуры органического углерода в культурах ели разного возраста на Среднем Урале с составлением нормативов ее учета, а во втором — разрабатывался метод определения годичного депонирования углерода в фитомассе насаждений лесопокрытых площадей УрФО по каждому из 150 лесхозов с использованием фактических данных о фитомассе и первичной продукции насаждений и материалов Государственного учета лесного фонда (ГУЛФ), и полученные результаты приводились к форме карт-схем с последующим их географическим анализом.

В связи с поставленной целью конкретными задачами исследования были:

• сформировать базу данных о первичной продукции лесообразующих пород УрФО;

• разработать систему эмпирических регрессионных моделей первичной продукции фитомассы лесообразующих пород и совместить ее с данными ГУЛФ;

Перечисленные положения выносятся на защиту. Научная новизна. Впервые эмпирическим путем определены запасы углерода, накапливаемые в культурах ели разного возраста и разных способов их создания и формирования на территории УрФО. Сформирована база эмпирических данных о первичной продукции лесообразующих пород и рассчитаны соответствующие эмпирические модели, экстраполированные по материалам ГУЛФ на лесопокрытые площади на уровне лесхозов. Выполнено картирование годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях на уровне административных областей УрФО и на зональном уровне для УрФО в целом. Впервые при картировании годичного депонирования углерода применен рекурсивный принцип совмещения эмпирических данных последнего не только с материалами ГУЛФ, но и с картами-схемами углеродного пула насаждений.

Практическая значимость работы состоит в разработке исходной базы для расчета углеродного бюджета лесных экосистем УрФО, для реализации систем лесохозяйственных мероприятий, направленных на повышение продуктивности и комплексного освоения лесов УрФО. Результаты работы могут быть полезны при разработке лесного кадастра, осуществлении лесного мониторинга и экологических программ разного уровня.

Личное участие автора. Все виды работ по теме диссертации от сбора экспериментального материала до анализа и обработки полученных результатов осуществлены автором или при его непосредственном участии.

Апробация работы. Основные результаты исследований изложены на научно-технических конференциях студентов и аспирантов УГЛТУ, 2003, 2005; Международной научно-практической конференции «Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты», Томск, 2005; научно-технической конференции, посвященной 160-летию Ф.А. Теплоухова «Проблемы озеленения городов и развития лесного комплекса», Пермь, 2005.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 7 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и 5 приложений. Список использованной литературы включает 150 наименований, в том числе 65 иностранных. Текст иллюстрирован 30 таблицами и 10 рисунками.

Заключение Диссертация по теме "Лесоустройство и лесная таксация", Сопига, Вячеслав Анатольевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. С целью установления степени детализации инвентаризационных нормативов фитомассы и углерододепонирующей способности деревьев в культурах ели сибирской при разных способах выращивания выполнен сравнительный статистический анализ последних не по линейным размерам деревьев, а по наиболее информативному (с точки зрения биопродукционного процесса) показателю - фитомассе.

2. Установлено, что в возрасте 20 лет при одних и тех же линейных размерах, т.е. у равновеликих стволов, надземная и общая фитомасса по вариантам создания культур не различаются. Исключение составляет вариант «по грядам и пластам» в сопоставлении с вариантом «химобработка». Разница в показателях фитомассы между ними оказалась достоверной на уровне tos = 2,5 > 2,0, а превышение первых значений над вторыми составило 22 %. Поэтому для названных двух способов составлены отдельные нормативные таблицы для оценки фитомассы по полному фракционному составу с использованием двух входов - высоты дерева и диаметра ствола на высоте груди.

3. Сравнительный анализ запаса углерода в фитомассе 20-летних культур ели на уровне древостоя (т/га) показал, что названный показатель достоверно (на уровне tos ) различается практически по всем вариантам. Наибольшие различия углеродного пула в фитомасе насаждений установлены по вариантам «посадка по грядам и пластам» и «контроль» на открытых местах, с превышением первого над вторым в 6,4 раза. Наименьшие, но тем не менее достоверные различия, выявлены по вариантам «посадка по грядам и пластам» и «химобработка» на открытых местах, с превышением первого над вторым в 2,0 раза.

При посадке под пологом вторичного лиственного древостоя к возрасту 20 лет устанавливается примерно 5-кратное превышение запасов углерода в вариантах «посадка по грядам и пластам» по сравнению с вариантом «химобработка» и с контролем.

4. Таким образом, при выращивании ели как на открытых местах, так и под пологом лиственного вторичного древостоя, с ее посадкой по грядам и пластам обеспечивается 2-5-кратное превышение углеродного пула по сравнению с выращиванием при химуходе. Это происходит вследствие того, что при посадке по грядам и пластам обеспечиваются два фактора лучшего роста (дренаж и лучшее питание, во-первых, и устранение конкуренции травянистой растительности, во-вторых), а при химобработке - лишь один (устранение конкуренции трав). Столь существенная разница в названных соотношениях означает, что при формировании культур ели в их успешном росте и продуцировании лучшие условия дренажа и питания играют первоочередную роль, а устранение конкуренции напочвенного покрова — лишь вторичную.

5. Впервые для Уральского региона составлен эскиз таблицы хода роста по углероду фитомассы для молодых культур ели в возрастном диапазоне 10-35 лет. Специфические условия роста культур ели на Урале (подмерзание молодых побегов в период заморозков, солнечные ожоги весной, близкий уровень верховодки на вырубках и др.) обусловливают довольно низкую их продуктивность в первых двух классах возраста по сравнению с аналогичными культурами, произрастающими в лучших, нежели на Урале, климатических условиях, например, в подзоне хвойно-широколиственных лесов Скандинавско-Русской провинции (Белоруссия). Даже по сравнению с культурами, произрастающими в пессимальных для Белоруссии условиях, запас углерода в надземной фитомассе на Урале меньше в 2-15 раз. Поскольку во II классе возраста средние высоты культур двух регионов выравниваются, столь большие различия культур по продуктивности связаны не только с более жесткими условиями произрастания на Урале, но и с существенно меньшей (во II классе возраста в 2 раза) густотой.

6. При расчетах депонирования углерода на лесопокрытых площадях применяется структура уравнения зависимости так называемого конверсионного коэффициента - показателя, представляющего собой частное от деления годичного прироста той или иной фракции фитомассы Z, (т/га) на

•у запас стволовой древесины (М, м /га), от величины, обратной возрасту древостоя (1IA) (Замолодчиков, Уткин, 2000; Уткин и др., 2003).

С другой стороны, с XIX века (Hartig, 1896) известна взаимосвязь величины депонируемого в фитомассе прироста с массой ассимиляционного аппарата. Эта зависимость составляет основу нашей концепции; она корректируется возрастом насаждения и некоторыми показателями фракционной структуры фитомассы, рассчитывается в виде системы связанных (рекурсивных) уравнений и имеет биологическое обоснование.

7. Данные ГУЛФ для 150 лесхозов УрФО, структурированные в виде матриц распределения лесопокрытых площадей и запасов древесины по классам возраста, явились основой, к которой были «привязаны» регрессионные модели первичной продукции. Если при первом методе модели табулируются только по возрасту и запасу древесины (данные ГУЛФ), то при втором кроме них используются результаты ранее выполненных расчетов углеродного пула на лесопокрытых площадях с привлечением базы данных о фитомассе насаждений, многократно превышающей таковую для первичной продукции.

8. Наличие баз данных для 10 лесообразующих пород Уральского и прилегающих к нему регионов в количестве 1230 определений запасов фитомассы и 245 определений первичной продукции, рассчитанные на их основе регрессионные модели, описывающие изменение фитомассы и первичной продукции насаждений в связи с возрастом и запасом стволовой древесины, обеспечили корректное совмещение фактических значений первичной продукции пробных площадей с данными ГУЛФ и с результатами картирования запасов фитомассы для той же территории.

9. В сегодняшней ситуации, когда экспериментальные данные о первичной продукции многократно меньше данных о фитомассе насаждений, разработанный и предложенный метод «привязки» процедуры экстраполяции первичной продукции насаждений на лесопокрытую площадь к ранее полученным результатам подобной экстраполяции фитомассы насаждений можно рассматривать как перспективный способ повышения точности картирования первичной продукции насаждений. Тем самым реализуется рекурсивный принцип совмещения результатов экстраполяции запасов фитомассы и ее годичного прироста.

10. Установлено, что общий годичный сток атмосферного углерода в фитомассу насаждений на территории УрФО (127 млн. га покрытой лесом площади) составляет 164,8 млн. т и распределен по административным образованиям следующим образом, млн. т: Ямало-Ненецкий округ - 25,4; Ханты-Мансийский округ - 63,8; собственно Тюменская область - 21,1; Свердловская область - 39,3; Курганская область - 4,8 и Челябинская область -10,4.

11. Составленная карта-схема депонирования углерода на территории УрФО охватывает природные подзоны от лесотундры до лесостепи и демонстрирует повышение годичного депонирования углерода на 1 га в направлении от лесотундр (0,42 т/га в Тарко-Салинском лесхозе Ямало-Ненецкого автономного округа) к уральским горным лесам (5,4 т/га в Верх

Исетском лесхозе Свердловской области) с последующим снижением по мере продвижения на юг, в подзону лесостепи (2,1 т/га в Брединском лесхозе Челябинской области).

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Сопига, Вячеслав Анатольевич, Екатеринбург

1. Айвазян С.А. Прикладная статистика: Исследование зависимостей / С.А. Айвазян, И.С. Енюков, Л.Д. Мешалкин. М.: Финансы и статистика, 1985. - 487с.

2. Алехин В.В. География растений с основами ботаники / В.В. Алехин, Л.В. Кудряшов, B.C. Говорухин. М.: Госучпедгиз, 1961. - 532 с.

3. Андреяшкина Н.И. Продуктивность кустарниковых, кустарничковых и травяных сообществ лесотундры и методика ее оценки / Н.И. Андреяшкина, П.Л. Горчаковский // Экология. 1972. № 3. С. 5-12.

4. Ануфриев В.П. Природа и человек: возможно ли равновесие? / В.П. Ануфриев // Урал. 2004. - № 8. - С . 88-90.

5. Бабич Н.А. Состояние и проблемы лесовосстановления на Европейском Севере / Н.А. Бабич, А.И. Барабин, Г.С. Турыгин // Проблемы лесовыращивания на Европейском Севере. Сборник научных трудов. Архангельск, 1999. С. 4-12.

6. Бабич Н.А. Биологическая продуктивность лесных культур / Н.А. Бабич, М.Д. Мерзленко. Архангельск: АГТУ, 1998. - 89 с.

7. Базилевич Н.И Картосхемы продуктивности и биологического круговорота главнейших типов растительности суши / Н.И. Базилевич, Л.Е. Родин // Известия ВГО. 1967. - Т. 99. - № 3. - С. 190-194.

8. Богословская О.А. Запасы углерода в насаждениях некоторых экотонов и на лесопокрытых площадях Уральского региона: Автореф. дисс. на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. -Екатеринбург, УГЛТУ, 2005 22с.

9. Будыко М.И. Использование солнечной энергии природным растительным покровом на территории СССР / М.И. Будыко, Н.А. Ефимова // Ботанический журнал. 1968. - Т. 53. - № 10. - С. 1384-1389.

10. Габделхаков А.К. Первичная продуктивность липняков Башкирского Предуралья / А.К. Габделхаков // Лесоведение. 2001. - № 3. - С. 38-45.

11. Габеев В.Н. Экология и продуктивность сосновых лесов / В.Н. Габеев. -Новосибирск: Наука, 1990. 229 с.

12. Герасимов И.П. Мировая почвенная карта и общие законы географии почв / И.П. Герасимов // Почвоведение. 1945. № 3-4. С. 152-161.

13. Горбатенко В.М. О точности учета фитомассы крон и хвои сосновых древостоев / В.М. Горбатенко, В.В. Протопопов // Лесное хоз-во. 1971. №4. С. 39-41.

14. Гордина Н.П. Математическое моделирование продуктивности сосновых биогеоценозов в связи с климатическими факторами / Н.П. Гордина // Лесная таксация и лесоустройство. Красноярск: СибТИ, 1988. С. 104106.

15. Григорьев А.А. О периодическом законе географической зональности / А.А. Григорьев, М.И. Будыко // Докл. АН СССР. 1956. Т. 110, № 1. С. 129-132.

16. Докучаев В.В. Учение о зонах природы. / В.В. Докучаев. М.: Географгиз, 1948. - 63с.

17. Дружинин Ф.Н. Особенности формирования и роста подпологовой ели в лиственных насаждениях. / Ф.Н. Дружинин // Эколого-экономические аспекты гидролесоме-лиорации (Труды Ин-та леса НАН Беларуси. Вып. 58). Гомель, 2003. С. 115-116.

18. Евдокимов И.В. Особенности формирования надземной фитомассы в культурах сосны (на примере Архангельской области): Автореф. дисс. к. с.-х. наук. Архангельск: АГТУ, 2003. 20 с.

19. Загреев В.В. Географические закономерности роста и продуктивности древостоев. / В.В. Загреев. М.: Лесн. пром-сть, 1978. - 240 с.

20. Залесов С.В. Рост и производительность сосняков искусственного и естественного происхож-дения. / С.В. Залесов, А.Н. Лобанов, Н.А. Луганский. Екатеринбург: УГЛТУ, 2002. 112 с.

21. Замолодчиков Д.Г. Система конверсионных отношений для расчета чистой первичной продукции лесных экосистем по запасам насаждений / Д.Г. Замолодчиков, А.И. Уткин // Лесоведение. -2000. -№ 6. -С. 54-63.;

22. Захаров В.К. Лесотаксационный справочник. / В.К. Захаров, О.А. Трулль и др. Минск, 1959. 300 с.

23. Золотухин Ф.М. Сравнительный анализ роста сосновых молод-няков естественного и искусственного происхождения / Ф.М. Золотухин // Лесное хоз-во. 1966. №. 1. С. 30-33.

24. Ипатов Л.Ф. Строение и рост культур сосны на Европейском Севере. / Л.Ф. Ипатов. Архангельск, 1974. 108 с.

25. Исаев А.С., Коровин Г. Н., Уткин А.И. и др. Оценка запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесных экосистем России // Лесоведение. 1993. № 5. С. 3-10.

26. Исаев А.С. Депонирование углерода в лесах России / А.С. Исаев, Г.Н. Коровин // Чтения памяти академика В.Н. Сукачева. Углерод в биогеоценозах. М.: ЦЭГШ, 1997. - Вып. 15. - С.59-98.

27. Каменецкая И.В. Фитомасса и годичный прирост сосны (Pinus sylvestris L.) в тридцатилетних сосняках южной тайги / И.В. Каменецкая // Формирование го-дичного кольца и накопление органической массы у деревьев. М.: Наука, 1970. С. 62-83.

28. Кобак К.И. Биотические компоненты углеродного цикла / К.И. Кобак. -JL: Гидрометеоиздат, 1988. 248 с.

29. Колесников Б.П. Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области. / Б.П. Колесников, Р.С. Зубарева, Е.П. Смолоногов. -Свердловск, 1973 г.- 176 с.

30. Кондратьев К.Я. Приоритеты глобальной климатологии / К.Я. Кондратьев // Изв. РГО. 2004. Т. 136. Вып. 2. С. 1- 25.

31. Курбанов Э. А. Бюджет углерода сосновых экосистем Волго-Вятского района. / Э.А. Курбанов. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2002. - 290с.

32. Красников Е.Л. Особенности роста сосны в культурах на дерно-во-карбонатных почвах / Е.Л. Красников // Лесная геоботаника и биология древесных расте-ний. Сб. научных тр. Брянск: БТИ, 1982. С. 57-59.

33. Крылова И.Л., Лесков Н.Д. Связь между ростом ели и высотой над уровнем моря на Северном Урале / И.Л. Крылова, Н.Д. Лесков // Сборник трудов по лесному хозяйству. Свердловск: Кн. изд-во, 1959. -Вып. 5.-С. 91-96.

34. Курнаев С.Ф. Лесорастительное районирование СССР / С.Ф. Курнаев. -М.: Наука, 1973. 203 с.

35. Лавренко Е.М. Профиль продуктивности надземной части природного растительного покрова СССР от тундры к пустыням / Е.М. Лавренко, В.Н. Андреев, В.Л. Леонтьев // Ботанический журнал. -1955. Т. 40. - № 3.-С. 415-419.

36. Луганский Н.А. Морфолого-анатомическое строение хвои де-ревьев сосны в молодняках / Н.А. Луганский // Леса Урала и хоз-во в них. Вып. 7. Свердловск: УралЛОС ВНИИЛМ, 1972. С. 88-94.

37. Львов П.Н. Изменение таксационных показателей древостоев ельника черничного в связи с зональностью лесов европейского Севера / П.Н. Львов, Л.Ф. Ипатов //Лесн. журн. 1973. № 6. С. 14-17.

38. Маленво Э. Статистические методы в эконометрии / Э. Маленво. М.: Статистика, 1975. Вып. 1; 1976. Вып. 2. 325с. (пер. с франц.).

39. Маркова И.А. Лесокультурная оценка механизированной обработки перегнойно-торфянистых почв на вырубках в таежной зоне / И.А. Маркова, Т.А. Шестакова // Лесоведение. 2001. № 2. С. 33-40.

40. Марковский В.И. Структура и элементы географии фитомассы некоторых видов Picea (на примере Северной Евразии): Автореф. дисс. к. с.-х. наук. Екатеринбург: УГЛТУ, 2002. 22 с.

41. Молчанов А.А. Методика изучения прироста древесных растений. / А.А. Молчанов, В.В. Смирнов. М.: Наука, 1967. - 100с.

42. Назимова Д.И. Секторно-зональные закономерности структуры лесного покрова (на примере гор южной Сибири и бореальной Евразии). Дисс. в форме научн. докл. докт. биол. наук. Красноярск, 1998. -50 с.

43. Назимова Д.И. Высотная поясность и периодический закон географической зональности в горах Западного Саяна / Д.И. Назимова, Е.А. Садовничая, Н.М. Чебакова // VII-ой делегатский съезд ВБО: тез. докл.-Л.: Наука, 1983.-С. 156.

44. Нормативные материалы для таксации леса Белорусской ССР. М.: Госкомлес СССР, 1984. 308с.

45. Орлов А.Я. Метод учета массы корней деревьев в лесу / А.Я. Орлов // Лесоведение. 1967. № 1. С. 64-70.

46. Палуметс Я.К. Распределение фракций фитомассы ели европейской в зависимости от возраста и климатических факторов / Я.К. Палуметс // Лесоведение. 1988.- № 2.- С. 34 - 40.

47. Поздняков Л.К. Биологическая продуктивность лесов Средней Сибири и Якутии / Л.К. Поздняков, В.В. Протопопов, В.М. Горбатенко. -Красноярск: Книжное изд-во, 1969. 120 с.

48. Поликарпов Н.П. Климат и горные леса Южной Сибири. / Н.П. Поликарпов, Н.М. Чебакова, Д.И. Назимова. Новосибирск: Наука, 1986. - 226 с.

49. Поликарпов Н.П. Оценка биологической продуктивности лесообразующих пород на экологической основе / Н.П. Поликарпов, Н.М. Чебакова // Формирование молодняков хвойных пород. Новосибирск: Наука, 1986. 226 с.

50. Поляков А.Н. Продуктивность лесных культур./ А.Н. Поляков, Л.Ф. Ипатов, В.В. Успенский. М.: Агропромиздат, 1986. 240 с.

51. Попова А.В. Сравнительная характеристика искусственных и естественных сосняков / А.В. Попова // Лесное хозяйство. 1972. № 10. С. 44-45.

52. Программа и методика биогеоценологических исследований / Н. В. Дылис. М.: Наука, 1974.- 403 с.

53. Прохоров Ю.А. Прирост фитомассы сосняков / Ю.А. Прохоров, П.Л. Горчаковский // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. 1986. № 4. С. 70-72.

54. Родин Л.Е. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах / Л.Е. Родин, Н.П. Ремезов, Н.И. Базилевич. Л.: Наука, 1968. - 143 с.

55. Русаленко А.И. Определение прироста фитомассы в сосновых насаждениях / А.И. Русаленко, Е.Г. Петров // Текущий прирост древостоев: матер, конф. Минск, 1975. - С. 139-140.

56. Рябчиков A.M. Гидротермические условия и продуктивность фитомассы в основных ландшафтных зонах / A.M. Рябчиков // Вестн. МГУ. Cep.V, география. 1968. № 5. С. 41-48.

57. Семечкина М.Г. Структура фитомассы сосняков. / М.Г. Семечкина. -Новосибирск: Наука, 1978. 165 с.

58. Сеннов С.Н. О методике моделирования производительности / С.Н. Сенов // Моделирование и контроль производительности древостоев. Каунас: ЛитСХА, 1983. С. 44-46.

59. Смагин В.Н. Лесохозяйственное районирование Сибири / В.Н. Смагин, И.В. Семечкин, Н.П. Поликарпов // Лесные растительные ресурсы Сибири. Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1978. С. 5-23.

60. Сочава В. Б. Растительность лесной зоны / В.Б. Сочава // Животный мир СССР. Т. 4. М.: Изд-во АН СССР, 1953. С. 7-61.

61. Тябера А.П. Географические закономерности производительности сосновых древостоев / А.П. Тябера // Лесная таксация и лесоустройство. Каунас: ЛитСХА, 1988. С. 139-147.

62. Усольцев В.А., Крепкий И.С. Регрессионный анализ вертикально-фракционного распределения массы корней в сосняках Аман-Карагайского бора / В.А. Усольцев, И.С. Крепкий // Экология. 1994. № 2. С. 21-33.

63. Усольцев В.А. Фитомасса лесов Северной Евразии: нормативы и элементы географии /В.А. Усольцев Екатеринбург: УрО РАН, 2002а.-762 с.

64. Усольцев В.А. Регрессия в пассивном эксперименте: от Налимова к Нагимову / В.А. Усольцев // Лесной комплекс: состояние и перспективы развития. - Брянск: БГИТА, 20026. - Вып. 3. - С. 50-54.

65. Усольцев В.А. О планировании пассивного эксперимента при оценке фитомассы лесов / в.А. Усольцев, В.И. Марковский, С.В. Максимов и др. // Тр. ин-та / УГЛТУ. Екатеринбург: УГЛТУ, 2002в. - Выпуск 2. - С. 15-22.

66. Усольцев В. А. Элементы динамики горизонтальной структуры березняков порослевого и семенного происхождения / В.А. Усольцев // Лесоведение. 1985а. № 6. С. 19-29.

67. Усольцев В.А. Моделирование структуры и динамики фитомассы древостоев. / В.А. Усольцев. Красноярск: Изд-во Красноярского университета, 19856. 191 с.

68. Усольцев В.А. Оценка показателей продуктивности в биогруппах разной густоты / В.А. Усольцев // Лесоведение. 1985в. № 2. С. 62-72.;

69. Усольцев В.А. Рост и структура фитомассы древостоев. / В.А. Усольцев. Новосибирск: Наука, 1988. 253 с.

70. Усольцев В.А. Биоэкологические аспекты таксации фитомассы деревьев / В.А. Усольцев. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 1997. - 216 с.

71. Усольцев В.А. Формирование банков данных о фитомассе лесов / В.А. Усольцев. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. - 541с.

72. Усольцев В.А. Фитомасса лесов Северной Евразии: база данных и география / В.А. Усольцев. Екатеринбург: УрО РАН, 2001. - 708 с.

73. Усольцев В.А. Структура фитомассы кедровых сосен в плантационных культурах / В.А. Усольцев, Н.П. Щерба.- Красноярск: СибГТУ, 1998. -134 с.

74. Уткин А.И. Анализ продукционной структуры древостоев. / А.И. Уткин, С.Г. Рождественский, Я.И. Гульбе и др. М.: Наука, 1988. 240 с.

75. Уткин А.И. Биологическая продуктивность лесов: Методы изучения и результаты / А.И. Уткин // Лесоведение и лесоводство: Итоги науки и техники.-М.:ВИНИТИ, 1975.-Т. 1.-С. 9-189.

76. Уткин А.И. Изучение вертикального распределения фитомассы в лесных биогеоценозах / А.И. Уткин, Н.В. Дылис // Бюлл. МОИП. Отд. биол. 1966. Т. 71, №6. С. 79-91.

77. Ферстер Э. Методы корреляционного и регрессионного анализа /

78. Ферстер, Б. Ренц. М.: Финансы и статистика, 1983., 302с.

79. Цепляев В.П. Леса СССР. Хозяйственная характеристика. / В.П. Цепляев. М.: Сельхоз-гиз, 1961.456 с.

80. Черепнин В.Л. Фитомасса суши Земли и климат. / В.Л. Черепнин. -Красноярск: КрасГУ, 1999. -129 с.

81. Четыркин Е.М. Вероятность и статистика / Е.М. Четыркин, И.Л. Калихман. -М.: Финансы и статистика, 1982., 319с.

82. Чмыр А. Ф. Лесные культуры: методические указания по исследованию корневых систем древесных пород / А.Ф. Чмыр. Л.: ЛЛТА, 1984. - 40 с.

83. Шумилова Л.В. Ботаническая география Сибири. / Л.В. Шумилова. -Томск: Изд-во Томского ун-та, 1962. 440 с.

84. Amateis R.L. A comparision of approaches for predicting multi-product yields from weight-scaling data // R.L. Amateis, H.E. Burkhart, B.J. Greber, E.E. Watson // Forest Sci. 1984. V. 30, N 4. P. 991 998.

85. Attiwill P.M. A method for estimating crown weight in Eucalyptus and some other implications of relationships between crown weight and stem di-ameter / P.M. Attiwill //Ecology. 1966. Vol. 47. P. 795-804.

86. Baskerville G.L. Dry-matter production in immature balsam fir stands / G.L. Baskerville // Forest Sci. Monograph. 1965. No. 9. P. 1-42.

87. Brender E.V. Growth predictions for natural stands of loblolly pine in the lower Piedmont. / E.V. Brender. Ga. Forest Res. Council Rep. 1960. V. 6. 71. P

88. Brown S. Biomass of tropical tree plantations and its implications for the global carbon budget / S. Brown, A. Lugo, J. Chapman // Can. J. For. Res. 1986. Vol. 16. No. 2. P. 390 394.

89. Brown S. Present and potential role of forests in the global climate change debate / S. Brown // Unasylva 185. 1996. Vol. 47. P. 3-10.

90. Buckman R.E. Growth and yield of red pine in Minnesota / R.E. Buckman // U.S. Dept. Agric. 1962. Tech. Bull. 1272. 50 p.

91. Cannell M.G.R. Physiological basis of wood production: a review / M. Cannell // Scand. J. For. Res. 1989. Vol. 4, No. 4. P. 459 490.

92. Clutter J.L. Timber management: A quantitative approach. / J.L. Clutter, J.C. Fortson, L.V. Pienaar et al. N.-Y.: John Wiley, 1983. 333p.

93. Clutter J.L. Compatible growth and yield models for loblolly pine / J.L. Clutter // Forest Sci. 1963. V. 9, N 3. P. 354 371.

94. Coile T.S. Soil productivity for southern pines P. 1. Shortleaf and loblolly pines / T.S. Coile // Forest Farmer. 1952. V. 11, N 7. P. 10 13.

95. Curtis R.O. A method of estimation of gross yield of Douglas-fir / R.O. Curtis // Forest Sci. Monogr. 1967a. N 13. 24p.

96. Curtis R.O. Height-diameter and height-diameter-age equations for second-growth Douglas-fir / R.O. Curtis // Forest Sci. 1967b. V. 13, N 4. P. 365 -385.

97. Dahms W.G. Gross and net yield tables for lodgepole pine / W.G. Dahms // U.S.F.S. 1964. Res. Pap. PNW-8. 14 p.

98. Deevey E.S.The human population / E.S. Deevey // Scientific American. 1960. P. 1-9.

99. Drew Т. I. Some recent Japanese theories of yield-density relationships and their application to Monterey pine plantations / T.I. Drew, J.W. Flewelling // Forest Sci. 1977. Vol. 23, № 4. P. 517 534.

100. Ewers F. W. Longevity of needle fascicles of Pinus lon-gaeva (bristlecone pine) and other North American pines / F. W. Ewers, R. Schmid // Oecologia. -1981.-Vol. 51.-P. 107-115.

101. Fomby T.B. Advanced econometric methods / T.B. Fomby, R.C. Hill, S.R. Johnson. N.-Y.: Sprinder-Verlag, 1984/ 624 p.

102. Gevorkiantz S.R. The approach of under-stocked stands to normality / S.R. Gevorkiantz // J. Forestry. 1934. V. 32. P. 487 488.

103. Global BIOME Program. U.S. Environmental Agency. Corvallis, 1991.

104. Hartig R. Wachstumsuntersuchungen an Fichten / R. Hartig // Forstlich-Naturwissenschaftl. Zeitschrift. -1896. -Bd. 5. -S. 1-15, 33-45.

105. Helmisaari H.S. Below- and above-ground biomass, production and nitrogen use in Scots pine stands in eastern Finland / H.S. Helmisaari, K. Makkonen ,

106. S. Kellomaki, E. Valtonen, E. Malkonen // Forest Ecol. Manage. 2002. Vol. 165. P. 317-326.

107. Hirai S. Studies on the weight-growth of forest trees. 1. Larix leptolepis Gro-don of Fuji University Forest / S. Hirai // Bull. Tokyo Univ. For. 1947. Vol. 35. P. 91-105.

108. Holtmeier F.-K. Mountain Timberlines. Ecology, Patchiness, and Dynamics / F.-K. Hartmann. Dordrecht, Boston, London: Kluwer Academic Publishers. -2003.-369 p.

109. Huxley J. Problems of relative growth. / J. Huxley. London: Methuen and Co., 1932. 296p.

110. Jackson R.B. A global budget for fine root biomass, surface area, and nutrient contents / R.B. Jackson, H.A. Mooney, E.D. Schulze // Proc. National Acad. Sci. USA. 1997. Vol. 94. P. 7362-7366.

111. Kawahara T. Biomass and net production of man-made forests in the Philippines / T. Kawahara, Y. Kanazawa, S. Sakurai // J. Jap. For. Soc. 1981. Vol. 63. P. 320-327.

112. Kimura M. Ecological and physiological studies on the vegetation of Mt. Shimagare.VI. Growth and dry matter production of young Abies stand / M. Kimura, I. Mototani, K. Hogetsu // The Botanical Mag. Tokyo. 1968. Vol. 81. P.287-296.

113. MacKinney A.L. Volume, yield and growth of loblolly pine in the mid-Atlantic coastal region / A.L. MacKinney, L.E. Chaiken // Appalachian Forest Expt. Sta., 1939. Techn. Note 33. P. 1 30.

114. Meyer W.H. Yields of even-ages stands of loblolly pine in northern Louisiana / W.H. Meyer// Yale School Forestry Bull. 1942. V. 54. P. 1 58.

115. Moser J. W. Deriving growth and yield functions for unevenaged forest stands / J.W. Moser, O.F. Hall // Forest Sci. 1969 V. 15, N 2. P. 183 188.

116. Muller D. Kreislauf des Kohlenstoffs / D. Muller // Handbuch der Pflanzenphysiologie. Berlin; Gottingen; Heidelberg: Springer Verlag, 1960. Bd 12, No. 2. S. 934-948.

117. Nelson T.C. Current research in the South / T.C. Nelson // Fourth Conf. South. Indus. Forest Manage. Proc. 1960. P. 52 60.

118. Nelson T.C. A critical look at the normality concept / T.C. Nelson, F.A. Bennett // J. Forestry. 1965. V. 63, N 2. P. 52 60.

119. Newbould P.J. Methods for estimating the primary production of forests. / P.J. Newbould. Oxford-Edinburg: Blackwell Sci. Publ., 1970. 62 p. (IBP Handbook, No. 2).

120. Ogawa H. Principles and methods of estimating primary production in forests / H. Ogawa // Primary productivity in Japanese forests (T. Shidei and T. Kira, eds.). JIBP Syn-thesis: Univ. Tokyo Press. 1977. Vol. 16. P. 29-37.

121. Palumets J.K. Analysis of phytomass partitioning in Norway spruce / Palumets J.K.- Tartu: Univ. Press. VIII Scripta Botanica. 1991. 95 p.

122. Parde J. Forest biomass / J. Parde // Forestry Abstracts. 1980. Vol. 41, No. 8. p. 343-362.

123. Perry D.A. Biological feedbacks to climate change: terrestrial ecosystems as sinks and sources of carbon and nitrogen / D.A. Perry, J.C. Borchers, D.P. Turner et al.// The Northwest Environmental Journal. -1991. -Vol. 7. -P. 203232.

124. Pindyck R.S. Econometric models and econometric forecasts. 2 nd ed. / R.S. Pindyck, D.L. Rubenfeld. -N.-Y.: McGraw-Hill, 1981. 620 p.

125. Roenz B. Regressions- und Korrelationsanalyse: Grundlagen, Methoden, Beispiele / B. Roenz, E. Foerster. Wiesbaden: Gabler, 1992. 370 s.

126. Satoo T. Materials for the studies of growth in forest stands. 7. Primary produc-tion and distribution of produced dry matter in a plantation of Ciimamomum camphora / T. Satoo // Bull. Tokyo Univ. For. 1968. Vol. 64. P. 241-275.

127. Satoo T. Forest Biomass. Martinus Nijhoff / T. Satoo, H. Madgwick // Dr. W. Junk Publishers (Forestry Sciences, No. 6). 1982. 152 p.

128. Satoo T. Materials for the studies of growth in forest stands. 4. Amount of leaves and production of wood in a young plantation of Chamaecyparis obtusa / T. Satoo, M. Senda // Bull. Tokyo Univ. For. 1958. Vol. 54. P. 71-100.

129. Schoene D. Assessing and reporting forest carbon stock changes: a concerted effort // Unasylva 210. Vol. 53. 2002. P. 76-81.

130. Schumacher F.X. Growth and yield of natural stands of the southern pines. / F.X. Schumacher, T.S. Coile. Durham, NC.: T.S. Coile. Inc. 1960. 115 p.

131. Schumacher F.X. A new growth curve and its application to timber-yield studies / F.X. Schumacher // J. Forestry. 1939. V. 37/ P. 819 820.

132. Shiyatov S.G. Rates of change in the upper treeline ecotone in Polar Ural Mountains // PAGES News. 2003. V. 11. № 1. P. 8 10.

133. Simmons E.M. Effect of stand density on mortality and growth of loblolly pine / E.M. Simmons, G.L. Schnur // J. Agric. Res. 1937. V. 54. P. 47 58.

134. Wenger K.F. The relation of growth to stand density in natural loblolly pine stands / K.F. Wenger, T.C. Evans, T. Lotti et al. // U.S. Forest Serv. Southeast. Forest Exp. Sta. 1958. N 97. Юр.

135. Whittaker R.H. Net production relations of shrubs in the Great Smoky Mountains // Ecology. 1962. Vol. 43. P. 357-377.

136. Whittaker R. H. Classification of natural communities. Bot. Review, 1962, Vol. 28, N1. P. 1-239.

137. Whittaker R.H. Measurement of net primary production of forests / R.H. Whittaker, G.M. Woodwell // Duvigneaud P. (ed.). Productivity of forest ecosystems. Proc. Brussels Symposium, 1969. Paris: Unesco, 1971. P. 159175.

138. Woodwell G.M., The biota and the world carbon butget / G.M. Woodwell, R.H. Whittaker, W.A. Reiners et al. // Science. 1978. V.199. P. 141-146.

139. Xing Z., Bourque C.P.-A., Swift D.E., Clowater C.W., Krasowski M., Meng F.-R. (2005) Carbon and biomass partitioning in balsam fir {Abies balsamea). Tree Physiology. Vol. 25: 1207-1217.

Информация о работе

Сопига, Вячеслав Анатольевич
кандидата сельскохозяйственных наук
Екатеринбург, 2005
ВАК 06.03.02

Диссертация

Оценка годичного депонирования углерода в фитомассе лесопокрытых площадей Уральского Федерального округа - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы