Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оценка запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Свердловской области и Башкирии

ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Оценка запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Свердловской области и Башкирии"

На правах рукописи

003 158119

Канунникова Ольга Владимировна

Оценка запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Свердловской области и Башкирии

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 2007

2 О СЕН 2007

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

профессор С Г Щиятов, кандидат сельскохозяйственных наук доцент НА Кряжевских

Ведущая организация - Оренбургский государственный агроуниверситет

Защита состоится 28 сентября 2007 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

Факс (343)254-62-25, е-тай §епега1@тх2 из£зи ги

Автореферат разослан 23 августа 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Л И Аткина

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Протокол Киото обязывает мировое сообщество разработать стратегию компенсации промышленных выбросов биологической фиксацией атмосферного углерода как основного биогена планеты и стимулирует первый шаг человечества в познании глобального углеродного цикла Предполагают, что путем интенсивного лесоразведения можно скомпенсировать от 11-15% (Brown, 1996) до 60 % антропогенных выбросов ССЬ (Сонген и др, 2005) Искусственные лесные фитоценозы, особенно молодые, связывают атмосферный углерод более интенсивно в сравнении с естественными насаждениями Средства от реализации квот на выбросы ССь через механизмы Киотского протокола могут быть привлечены в виде инвестиций в устойчивое управление российскими лесами, в том числе - на лесовосстановление и лесоразведение (Замолодчиков и др , 2005)

Однако оценки углерододепонирующей способности лесов неоднозначны и для лесов России по данным разных исследователей варьируют по углеродному пулу от 28 до 50 Гт (Kurbanov, 2000) и по годичному стоку углерода в лесные экосистемы от 58 до 429 Мт (Запиханов и др , 2006) Соответственно остаются неопределенными и оценки относительного нет-то-стока CQ> в лесах России — от 41 (Гитарский и др , 2002) до 17% (Сон-ген и др . 2005) от общей эмиссии

Настоящяя работа посвящена оценке углерододепонирующей способности лесных насаждений на лесопокрытых площадях юго-запада уральского региона (на примере лесов Башкирии) С целью показать возможности депонирования углерода молодыми искусственными фитоцено-зами, а также - пополнить базу эмпирических данных о запасах углерода в фитомассе лесов уральского региона, в одном из лесхозов Свердловской области заложена серия пробных площадей в искусственных еловых насаждениях II класса возраста

Исследования автора проводились в 2005-2007 гг в рамках проектов «Картирование углерододепонирующей емкости лесных экосистем Уральского региона» и «Разработка системы пространственного анализа депонирования углерода лесными экосистемами Уральского региона», гранты РФФИ №№ 04-05-96083 и 07-07-96010

Цель и задачи исследования Целью диссертационной работы была оценка депонирования органического углерода в фитомассе насаждений на двух уровнях - локальном и региональном В первом случае поставлена цель изучения структуры органического углерода в культурах ели 33-35-летнего возраста на Среднем Урале (Свердловская обл ) с составлением нормативов ее учета, а во втором - разработан и реализован метод определения запаса и годичного депонирования углерода в фитомассе насаждений лесопокрытых площадей на юго-западе уральского региона (Башкирия) с использованием фактических данных о фитомассе и первичной про-

дукции насаждений и материалов Государственного учета лесного фонда (ГУЛФ) с построением карт-схем в качестве заключительного этапа В связи с поставленной целью конкретные задачи исследования

• изучить структуру углеродного пула в фитомассе ельников искусственного происхождения II класса возраста на территории Среднего Урала,

• сформировать базу данных о фитомассе и первичной продукции лесо-образующих пород уральского региона,

• разработать систему эмпирических регрессионных моделей фитомассы и ее первичной продукции для лесообразующих пород и совместить их с данными ГУЛФ Башкирии,

• построить карты-схемы распределения запасов и годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях Башкирии

Перечисленные положения выносятся на защиту Научная новизна Впервые эмпирическим путем определены запасы углерода, накапливаемые в культурах ели II класса возраста при разных способах их создания и формирования на Среднем Урале, и составлены таблицы хода роста по запасу углерода (ТХРУ) Сформирована база эмпирических данных о фитомассе и первичной продукции лесообразующих пород и рассчитаны соответствующие эмпирические модели, экстраполированные по материалам ГУЛФ на лесопокрытые площади 59 лесхозов Башкирии Впервые с использованием материалов ГУЛФ выполнено картирование запасов и годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях Башкирии на уровне лесхозов

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

Разработанные нормативы используются Свердловской лесоустроительной экспедицией и Северо-Казахстанским филиалом Казахского государственного института по проектированию лесного хозяйства в лесах Урало-Тургайского региона

Обоснованность выводов и предложений Использование обширного экспериментального материала и современных методов статистического анализа, системный подход при 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 исследований изложены на международной научно-практической конференции «Современные проблемы устойчивого управления лесами, инвентаризации и мониторинга лесов», Санкт-Петербург. 2006, международной научно-технической конференции «Урал промышленный - Урал полярный», Екатеринбург, 2007, международной научной конференции «Биологическое разнообразие азиатских степей», Казахстан, Кустанай, 2007, международной научно-практической конференции «Современное состояние лесного хозяйства и озеленения в республике Казахстан проблемы, пути их решения и перспективы», Казахстан, Щучинск, 2007, Третьем международном научно-практическом интернет-семинаре «Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири», Томск, 2007, Восьмой международной научно-технической интернет-конференции «JIec-2007», Брянск, 2007, всероссийской научной конференции с международным участием «Новые методы в дендроэкологии», Иркутск, 2007

Публикации, Основное содержание диссертации изложено в 14 печатных работах, в том числе 2 - в рецензируемых журналах «Хвойные бо-реальной зоны» и «Лесной вестник»

Структура и объем диссертации Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и 4 приложений Список использованной литературы включает 208 наименований, в том числе 35 иностранных Текст иллюстрирован 27 таблицами и 10 рисунками

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

В России преобладают естественные леса, занимающие наибольшую площадь бореальной зоны В то же время интенсивно создаются лесные культуры, и в последние годы объем лесовосстановительных работ по Рос-лесхозу достиг 800 тыс га, из которых 41 и 39 % представлены культурами соответственно ели и сосны (Леса России, 2006) Однако их биологическая продуктивность изучена хуже по сравнению с естественными лесами

Обычно при сравнительном изучении различных способов формирования искусственных насаждений оценка вариантов ведется на основе замеров высот и диаметров деревьев, и по степени их различия устанавливается преимущество того или иного варианта либо специфика той или иной закономерности (Дружинин, 2003, Ефименко, Холодилова, 2003, Юрьева, 2007) Наиболее изучены в отношении биологической продуктивности культуры сосен обыкновенной и кедровой и ели (Бабич, Мерзленко, 1998, Усольцев, Щерба, 1998, Маркова, Шестакова, 2001, Евдокимов, 2003, Терехов, Усольцев, 2006, Люминарская, 2007), но имеющиеся результаты зачастую разрозненны и несопоставимы, и пока нет единого мнения о влия-

нии различных способов создания и выращивания лесных культур на их биологическую продуктивность

Н А Бабич (Бабич, Мерзленко. 1998) провел обширные исследования биопродуктивности культур сосны обыкновенной в Архангельской области и установил достоверное влияние на запасы фитомассы в возрасте 37 лет типа леса и таежной подзоны, но между способами создания культур посевом и посадкой существенного различия не выявлено

Влияние способа подготовки почвы на биопродуктивность культур ели на вырубках в Ленинградской области исследовано И А Марковой и Т А Шестаковой (2001) Установлено, что общая фитомасса и доля корней в общей фитомассе культур, созданных по грядам и плужным пластам, существенно выше, чем в культурах, посаженных по целине

На Среднем Урале биопродуктивность 20-летних еловых культур исследована в сравнении двух видов — Picea abies и Р obovata, однако достоверного различия между ними при прочих равных условиях не выявлено Общая фитомасса еловых культур, созданных спустя 5 лет после вырубки елово-соснового древостоя и находящихся под пологом вторичных мелколиственных деревьев, составляет 19-54 т/га С ним контрастируют участки культур, созданных на открытых участках свежей вырубки, где фитомасса не превышает 12-15 т/га вследствие ежегодного повреждения заморозками и кущения крон (Терехов, Усольцев, 2006)

Географические аспекты биопродуктивности насаждений исследовались Е М Лавренко с соавторами (1955), А А Григорьевым и М И Бу-дыко (1956), Н И Базилевич и Л Е Родиным (1967), М И Будыко и Н А Ефимовой (1968), В Н Габеевым (1990), Я К Папуметсом (1991), В А Усольцевым (1998), В Л Черепниным (1999) и др

На основе карты агроклиматического районирования Северо-Востока страны Н И Хлыновская (1988) составила карту запасов надземной и подземной фитомассы растительного покрова Для этого были выведены и последовательно использованы две зависимости первая характеризовала связь фитомассы с суммой температур выше 10°, а вторая — связь последней с совокупностью трех факторов - широты, долготы и высоты над уровнем моря По существу, это была трехмерная ординация биопродуктивности обезличенного растительного покрова в первом приближении

Точность оценки запасов и годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях определяется количеством их экспериментальных определений на пробных площадях и методом их экстраполяции на территорию региона Поэтому первоочередную важность представляет формирование баз данных пробных площадей о запасах и депонировании углерода в Уральском регионе с привлечением опубликованных данных

М. Ф Макаревский (1991) впервые в России на примере Карелии определил запасы углерода в лесном фонде путем стыковки фактических

данных об углероде на пробных площадях с данными государственного >чета лесного фонда (ГУЛФ) Позднее близкие подходы к оценке запасов > порода на лесопокрытыч площадях бы ш применены и в других peí иона\ - в Свердловской ('Усольцев и др 2003) и Лрханге 1ьской (Цветков С \ри-на 2003) областях и в Бурятии (Тулохонов и др 2006) а также на уровне субъектов федерации на всей лесопокрытой площади России и бывшего СССР (Исаев и др , 1993. Алексеев, Бердси 1994 Швиденко и др, 2000 2001) В частности, для лесов Башкирии получена оценка углеродного пула включая почвенную сферу, в количестве 251 млн л (Алексеев. Бердси 1994) По-видимому наиболее конструктивным при оценке \глеродо депонирующей способности лесов явтяется региональный подход при котором в пределах того или иного региона совмещаются базы данных о фактической фитомассе (углероде) на пробных площадях с данными ГУЛФ на уровне лесхозов как первичных единиц лесоинвентаризации (Усольцев 2007) Подобная попытка предпринята в настоящем исследовании

ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ И ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Приведена краткая природная характеристика территории Билимба-евского лесхоза Свердловской области, описаны климат, рельеф и почвы дана характеристика лесного фонда Для Башкирии описаны географическое положение и рельеф климатические и почвенные условия приведено 1есорастительное и лесоэкономическое районирование с выделением ipe\ лесорастительных провинций - Башкирского Предуралья Южного Урала и Зауралья (Рябчинский 1960 1961. 1962, Фаухутдинов и др , 2004)

Исследования биопродуктивности 33-35-летних культур ели {Picea ohovakt Ledeb ) заложенных в 1977 г Г Г Тереховым в кв 78 Починков-ского лесничества Билимбаевского лесхоза (50 км к северо-западу от Екатеринбурга), выполнены на участке площадью 8 6 га в подзоне южнотаежных горных лесов Средне\ральской низко! орнои провинции Уральской горно-1есной области (Колесников и др 1973) Участок расположен в верхней трети макросклона с уклоном до 5" Почва дерново-слабоподзолистая суглинистая на элювии осадочных пород

Обработка почвы проведена химическим и механическим способами Химическая обработка выполнена с помощью тракторного опрыскивателя смесью далапона и 2,4-Д аминной соли Механическая обработка почвы осуществлена плугом ПКЛ-70, с помощью которого нарезалась борозда и одновременно формировались пласты В качестве контрольного варианта оставлена целинная часть вырубки Посадка ели проведена в мае 3-летними сеянцами и 5-летними (3-г2) саженцами, выращенными в питомнике из местных семян Ручная посадка выполнена по всем вариантам обработки почвы сеянцами и (-аженцами. механическая - с помощью сажалки

СКЛ-1 - только саженцами Варианты продублированы на открытых местах и под пологом вторичного мелколиственного древостоя

Исследования углерододепонируюшей способности культур ели проведены спустя 30 лет после посадки Таксационная характеристика древостоев по вариантам подготовки почвы приведена в табл 1

Таблица 1

Таксационные показатели 33-35-летних культур ели с разными вариантами их создания и ухода

Варианты под- № ' л. лет Средние N. экз/га (2, м7га •у/, м '/га Класс

готовки и обра! ботки почвы пробы , Я, м Д см бонитета

; Борозда у* 35 8,0 7,9 1197 5,88 24,8 IV

/ , 35 4,8 4,8 1281 2,29 7,8 V ,

! Борозда 9* | 7,6 7,3 2138 9,00 34,9 IV ,

33 4,1 4,2 1765 2,40 10,6 V '

' Борозда 1 18* 1 35 9,4 9,2 1868 12,4 42,6 III ,

18** 1 35 5,8 6,0 1972 5,52 15,9 V

1 Пласт 2* ; 33 12,8 10,8 2003 18,4 62,7 I

' Хим обработка 2а* 9,4 8,5 1010 5,78 22 6 III

Хим обработка з* ■ 35 11,4 106 1258 11,2 38,9 II

3** ! 35 5 1 5,5 873 2,05 6.8 V '

Хим обработка 1* ! 35 10,5 10,8 1313 12,0 52.1 ш 1

1** ; 35 6,9 6,7 1175 4,18 14,8 IV 1

| Контроль 6** 35 4,9 4.7 1481 2,57 10,0 V :

| Контроль 19* , 35 7,0 7,4 1302 5,63 21 0 IV

19** 35 46 4,9 1008 1 89 6,9 V

Примечания * - открытое место, ** - в коридорах, под пологом мелколиственного древостоя А НО V, С и М - соответственно возраст, средние высота и диаметр, густота, сумма птощадей сечений и запас древостоя

Сформированная нами база данных о запасах фитомассы в насаждениях лесообразующих пород Урала и прилегающих к нему регионов включает в себя 1372 определения, в том числе сосна - 326, ель -71, пихта -52, лиственница - 176, кедр - 73, дуб - 100, береза- 172, осина - 81, ольха серая - 34, ольха черная - 30, липа - 215, ясень - 36, клен - 6 определений фитомассы, т/га Совмещенная база данных о первичной продукции и фитомассе насаждений Уральского региона состоит из 237 определений, в том числе сосна (кедр)- 59, ель (пихта)- 50, лиственница - 19, дуб - 26, береза- 31, осина - 23, ольха- 5, липа - 16, ясень - 3. клен - 5 определений годичной продукции и фитомассы, т/га

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Пробные площади заложены по методике, основные положения которой изложены в работах В А Усольцева (1985, 2007) В ып о пня л и 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 пробной площади (всего - 90), 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 хвои и скелета в каждой секции рассчитывали их массу для всего дерева От каждой секции брали навески для определения содержания сухого вещества в хвое и скелете

Стволы после спиливания расчленяли на 50-сантиметровые отрезки, которые затем взвешивали в свежем состоянии с точностью 50 г С их торцов выпиливали диски для определения содержания коры и абсолютно сухого вещества в древесине и коре Диски взвешивали с точностью до 0 1 г, затем сушили в термостатах при температуре 100-105"С до постоянной массы По результатам взвешивания древесины и коры дисков до и после сушки определяли содержание абсолютно сухого вещества в сырой навеске и в целом стволе

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

Р, = (Zp, / Zg,) G, ^(1)

где G - сумма площадей сечений древостоя на пробной площади, м /га. Ър, и Xg, - соответственно суммарная масса г-й фракции и суммарная площадь сечений всех моделей на пробе Метод по точности не уступает регрессионному (Madgwick, 1982, Усольцев, 2007)

Согласно К И Кобак (1988), содержание углерода в абсолютно сухой фитомассе деревьев характеризуется переводными коэффициентами, равными 0,5 для ствола и ветвей и 0,45 - для хвои и нижних ярусов Для пихты бальзамической (Xing et al, 2005) установлены переводные коэффициенты для стволов и ветвей - 0,52, для корней - 0,50 и для хвои - 0,53 В наших расчетах для всех фракций фитомассы принят единый переводной коэффициент, равный 0,5

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

ГЛАВА 4. ФРАКЦИОННАЯ СТРУКТУРА УГЛЕРОДА В ФИТОМАССЕ КУЛЬТУР ЕЛИ В БИЛИМБАЕВСКОМ ЛЕСХОЗЕ В СВЯЗИ СО СПОСОБАМИ ВЫРАЩИВАНИЯ

4 1 Структура углерода фитомассы в культурах ели на уровне дерева

Обычно при оценке углерода фитомассы деревьев используются в качестве регрессоров легко измеряемые массообразующие показатели Для практических целей необходимы регрессионные уравнения и составленные на их основе таблицы углерода фитомассы деревьев по образцу традиционных объемных таблиц с двумя входами - диаметром и высотой дерева, иногда в уравнение включается третий фактор — возраст дерева

В нашем исследовании регрессионные уравнения вначале использованы для выявления различий по углероду фитомассы деревьев при разных вариантах выращивания, поскольку непосредственное сопоставление совокупностей (массивов) фактических данных углерода фитомассы по вариантам некорректно варьирование углерода фитомассы деревьев (вследствие их дифференциации по размерам и ценотическому положению) в пределах одного варианта перекрывает таковое между вариантами Обычно используется двухфакторная зависимость

C, = f(hd), (2)

которая в форме линеаризованного уравнения множественной статической аллометрии (Усольцев, 1988) имеет вид

In С, = ао +а|1п/г- а21пс?+a3ln/zlnc¿ (3)

где С, - количество углерода в фитомассе фракции дерева (стволы в коре, кора ствола, ветви, хвоя и надземная часть, соответственно Cst СЬ, Cbr Cf и Cabo, кг, had- соответственно высота (м) и диаметр ствола (см)

Уравнения (3) взяты за основу при анализе и моделировании фракционной структуры углерода в фитомассе 33-35-летних культур ели на уровне дерева Всего включено в расчет 90 модельных деревьев и выделены два варианта попарного сравнения уравнений (3), характеризующих способы выращивания культур ели соответственно на открытых местах и под пологом вторичного лиственного древостоя, возникшего после рубки В пределах каждого выделены пары подвариантов (см табл 1), и каждая пара закодирована бинарной переменной Xj, где j = 1, 2, 3, 4 и 5 Для первой составляющей названной пары бинарная переменная X, принята равной 1, а для второй - равна нулю

Метод позволяет выявить степень достоверности различий углерода фитомассы деревьев по вариантам выращивания при условии, что их массообразующие показатели (высота и диаметр ствола) в вариантах одни и те же Установлено, что по большинству сравниваемых вариантов достоверных различий по показателю углерода в фитомассе равновеликих деревьев нет, и это является основанием для составления обобщенных нормативов

Для этого в анализ включены материалы оценки запаса углерода в фитомассе культур ели, полученные на других объектах опытных культур Билимбаевского лесхоза (Терехов, Усольцев, 2006), которые включают в себя 13 модельных деревьев в возрасте от 3 до 9 лет, 156 деревьев в возрасте 20 лет и 12 деревьев в возрасте 31 года, всего 271 дерево Из них данные по 90 деревьям в возрастном диапазоне от 3 до 20 лет получены не только по надземной фитомассе, но и по массе корней Методика определения массы корней изложена в монографии Г Г Терехова и В А Усоль-цева (2006)

В молодняках составление обобщенных моделей и таблиц для возрастного диапазона от 3 до 35 лет невозможно по той причине, что одним из входов в таблицы служит диаметр на высоте груди, а деревья ели достигают высоты 1,3 м лишь к возрасту 10-15 лет, а иногда и позднее Поэтому нами рассчитаны модели и составлены соответствующие таблицы двух типов- в одном случае по данным модельных деревьев 20-3 5-летнего возраста рассчитаны уравнения вида (3) с независимыми переменными d и h. а в другом - уравнения (4) с независимыми переменными А и h

In С, = ао +а, 1пй+ а21гъ4 +а31пМпЛ, (4)

где А - возраст дерева, лет Уравнения (3) объясняют изменчивость запаса углерода в фитомассе деревьев на 82-97 и (4) - на 96-97% Путем табулирования (3) и (4) составлены двухвходовые нормативные таблицы

Согласно таблице, составленной по (3), в различных диапазонах d влияние h на запас углерода меняет знак вследствие изменения соотношения массы ствола и кроны Это означает, что создание унифицированных моделей надземной фитомассы деревьев, основанных на теориях фракталов и пайп-модели (West et al, 1999, Chave et al 2001, Wirth et al, 2004, Ziams, Mencuccim, 2004) в принципе невозможно, что было показано в нашем специальном исследовании (Усольцев и др, 2006, Канунникова, Со-пига, 2006, Канунникова, 2007)

4 2 Фракционный состав углерода в фитомассе на уровне древостоя

Наличие в 33-35-летних культурах нескольких вариантов их закладки и формирования с достаточно представленным набором модельных деревьев дает возможность проанализировать влияние способа создания культур на фракционный состав углерода в фитомассе не только на уровне дерева (см раздел 4 1), но и на уровне древостоя

Показатели запаса углерода в фитомассе 33-35-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 2 Кодировка вариантов сохранена (см раздел 4 1)

Таблица 2

Углерод в фитомассе модельных деревьев, взятых на оныию-производсп венном участке Билимбаевского лесхоза в 33-35-ле1них культурах ели при различных вариантах способов выращивания, закодированных

бинарными переменными

Вариант обработки № нроб- Запас углерода в фшомассе, т/га*** Бинарные переменные**'1''

почвы площади Си СЬ СЬ, С1 СаЬо х, х2 Хз X, X,

Борозда 7* 5,68 0,77 1,92 1,22 8,83 1 1 1

у** 1,62 0,24 ^ 0,82 0,50 2,95 0 1 1

Борозда 9* 8,2") 0,98 3,22 1,87 13,29 1 1 1

9** 2,26 0,38 0,91 0,48 3,66 0 1 1

Борозда 18* 10,20 Г 1,24 15,85 2,55 18,59 1 1 1

18** 3,51 0,75 1,83 1,14 6,48 0 1 1

Пласг *>* 15,50 2,64 9,30 3,98 1 28,78 1 1

Хим обработка по целине 2а* 5,11 0,76 2,84 1,41 9,36 1 1 0

Хим обработка 3* 9,24 1,24 4,84 2,71 16,79 ( ( 0

по целине 1 1,40 0,23 0,84 0,43 2,67 0 1 0

Хим обработка 1* 12,69 1,33 5,16 3,23 21,08 1 1 0

по целине 1 ** 3,25 0,56 1,50 0,85 5,59 0 1 0

Контроль 6** 2,11 0,25 0,94^ 0,50 3,55 0 0

Контроль 19* 4,74 0,92 2,07 1,46 8,26 1 0

I С)** 1,40 0,24 0,69 32 2,42 0 0

* Открытое место, ** - в коридорах, под пологом мелколиственного древостоя, ***- обозначения см по тексту

Сравнительный анализ запаса углерода в фитомассе ели на уровне древостоя по вариантам и подвариантам выполнен по той же схеме, что и на уровне дерева в разделе 4 1, с той лишь разницей, что в данном случае сопоставляются не уравнения, а непосредственно совокупности значений запаса углерода в фитомассе по фракционному составу на 1 га древостоя Анализ выполнен с применением бинарной переменной Xj в качестве независимой переменной

С, = а0 + aiXj, * (5)

где С, — запас углерода в фитомассе фракции древостоя (древесина ствола в коре, ветви, хвоя и надземная часть, соответственно Cst, Cbr Cf и Cabo), т/га Бинарная переменная Xj принимает значения либо 1, либо О, т е кодирует один из вариантов единицей, а второй - нулем

Если при сопоставлении запаса углерода в фитомассе культур на уровне дерева массообразующие показатели в разных вариантах предполагались одинаковыми, т е сравнивались лишь равновеликие деревья, то при сопоставлении культур на уровне древостоя различия по вариантам учитывали не только разницу запаса углерода в фитомассе при условии равенства массообразующих показателей, но и разницу в самих массооб-разующих показателях древостоев, которые, естественно, сильно различаются по вариантам В итоге установлено статистически достоверное 4-кратное превышение запаса углерода на открытых участках по сравнению с вариантом под пологом лиственного древостоя (блоковая переменная Х|), и дальнейший сравнительный анализ с целью составления ТХРУ выполнен раздельно для каждого из упомянутых двух вариантов

Фактические значения биологической продуктивности (см табл 2) включены в базу фактических данных пробных площадей, используемую в следующей главе при расчете запасов углерода на лесопокрытых площадях уральского региона на примере Башкирии

4 3 Эскизы таблиц хода роста по запасу углерода в фитомассе еловых молодняков искусственного происхождения

Наличие возрастного ряда культур от 8 до 35 лет с известными запасами углерода в их фитомассе дало возможность впервые на Среднем Урале составить ТХРУ при различных способах выращивания ели, фрагмент которых дан в табл 3 При этом для каждого из анализируемых отдельно вариантов - «на открытых местах» и «под пологом» - выделены по три подварианта 1) посадка без подготовки почвы и химухода (контроль), 2) посадка по пластам и 3) химобработка по целине Установлено статистически достоверное различие подвариантов по величине массообразующих показателей Поэтому ТХРУ составлены по двум вариантам с выделением в каждом трех подвариантов на основе рассчитанных цепочек рекурсивных уравнений

Таблица 3

Эскиз ТХРУ культур ели сибирской на Среднем Урале*_

Класс' а \ н \ ^ \ и \ --.---- — I Углерод фитомассы, т/га |

оони-тета лет ! м | экз/га! м"7га .... ! ... ; I 1 1 Св( | СЬг | 1 . . 1 с/ Сг Итого

Посадка на открытом пространстве вырубок

контроль

V | 10 | 0,64 ! 2240 ! 0,16 1 0,025 0,006 | 0,029 0,021 0,081

IV ; 20 | 2 91 : 1770 | 3,12 0,65 0 40 1 0.59 0,44 1 2,07 |

IV ; 30 \ 7,06 | 1550 I 18,0 4 42 2,64 1,87 2,59 ! 11,5 |

II » 40 | 13,2 ! 1410 | 62,1 | 17,2 7,99 3,28 9,14 | 37,6 |

| Пласты и гряды

V 10 I 0,88 1 3710 0,59 0,099 0,025 0,109 0,072 0,31

IV 20 | 3 99 ! 2950 11,8 2,62 1,55 2,18 1,51 7,86

II 30 9,67 | 2570 67,7 17,7 10,2 6,96 8,98 43,9

I 40 18.1 ! 2340 234 69,0 30,9 12,2 31,7 143,9

Хим обработка

V | 10 { 0,79 ! 2270 0,29 | 0,048 0,012 ) 0 055 0,035 I 0,15

! IV | 20 3,59 | 1800 5,69 | 1,26 0,74 1 1,09 0,74 1 3,84

III 1 30 8,71 | 1570 32,7 ! 8,58 4,91 ! 3,49 4,38 | 21,4

I 40 16,3 | 1430 113 33,4 14,8 \ 6,11 15,5 | 69,8

Посадка под пологом вторичного лиственного древостоя

Контроль

V | 10 0,56 | 2,20 0,11 0,019 0,005 0.019 0,017 0,060 |

! V I 20 1 1,96 , 1,65 1,31 0,265 0,19 ; 0,21 0,152 081

| V | 30 4,08 , 1,39 5,48 | 1,25 I 0,75 | 0,45 0,55 1 3,01

1 V 1 40 1 6,86 | 1,24 15,1 | 3,75 | 1,48 | 0,59 I 1,38 | 7,20

Пласты и гряды

V 10 0,91 | 3,38 0,56 0,088 0,022 0,10 0,062 0,27

IV 20 3,18 1 2,54 6,44 1,24 0,77 1,09 0,56 3,66

IV 30 6,61 1 2,15 26,9 5,85 3,07 2,36 2,04 13,3

III 40 11,1 | 1,91 74,4 17,6 6,04 3,09 5,09 31,8

Хим обработка

V 10 0,70 ! 2,07 0,17 0,026 0,007 ! 0,030 0,02 ! 0,086

V 20 | 2,44 1.56 1,96 | 0,37 0,25 0,33 0,20 1,15

V 30 5,08 1,32 8,21 1 1,73 1,01 0,72 0,73 4,19

IV 40 | 8,55 1,17 22,7 5,18 2,00 | 0,94 1,83 9,95

Составленные ТХРУ показывают совершенно разные закономерности роста культур по вариантам их формирования Наиболее низкои продуктивностью (V класс бонитета) характеризуется вариант «контроль, под пологом» В этом случае культуры не выходят за пределы V класса бонитета (по шкале М iM Орлова для семенных древостоев) на протяжении всего исследованного возрастного диапазона В отличие от контроля, в вариантах «пласты и гряды, под пологом» и «хим обработка, под пологом» культуры, начав расти в I классе возраста по V классу бонитета, с возрастом ускоряют рост и к концу II класса возраста достигают в первом случае III и во втором - IV класса бонитета

На открытом пространстве культуры ели также начинают расти по V классу бонитета, но к концу И класса возраста, освободившись от угнетающего влияния травяного покрова, достигают на контроле II, а в вариантах с обработкой почвы -1 класса бонитета

Обусловленные природными условиями особенности роста культур ели сибирской на Урале (подмерзание молодых побегов в период заморозков, солнечные ожоги весной, близкий уровень верховодки на вырубках и др ) и более редкая посадка обусловливают довольно низкую их продуктивность по сравнению с культурами ели европейской, произрастающей в подзоне хвойно-широколиственных лесов (Нормативные материалы для таксации леса Белорусской ССР, 1984)

К концу II класса возраста культуры ели сибирской на открытых пространствах имеют запасы углерода в фитомассе в 5-7 раз большие, нежели в вариантах под пологом мелколиственного вторичного древостоя, а в подвариантах «пласты и гряды» и «хим обработка» - соответственно в 4 раза и на 40-80% большие, чем на контроле

ГЛАВА 5 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПАСОВ И ГОДИЧНОГО ДЕПОНИРОВАНИЯ УГЛЕРОДА В НАСАЖДЕНИЯХ ЛЕСОПОКРЫТЫХ ПЛОЩАДЕЙ БАШКИРИИ

5 1 Регрессионные модели фитомассы и первичной продукции насаждений лесообразующих пород

Значения фитомассы, приведенные в базе данных, проанализированы в связи с возрастом и запасом древостоев как основными определяющими углеродный пул показателями, входящими в сводки ГУЛФ Модели, описывающие зависимость фитомассы в абсолютно сухом состоянии (Р„ т/га) каждой фракции (стволы, ветви, хвоя, корни, нижние ярусы, куда включены подлесок, подрост и напочвенный покров, - соответственно Pst, Pbr, Pf, Pr, Pu, т/га) от возраста (А, лет) и запаса (М, м3/га) насаждения, рассчитаны для каждой древесной породы отдельно Общий вид модели, дополненной показателями фитомассы

lnP, или In (P,/M) = f [Ы, (1пЛ)2, InM In (Pbr/M)), In (Pf/M), Pf/M.. Psi\ (6)

Взаимосвязь величины депонируемого в фитомассе годичного прироста (Z, т/га) с массой ассимиляционного аппарата известна с XIX века (Hartig, 1896) Ее можно выразить зависимостью (Усольцев, 1997)

lnZ, = f(ln/>A (7)

где Pf - наличная масса хвои, т/га Зависимость (7) 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

1п2, = f (\пА, InМ. InPf InPr, laPu) (8)

Уравнения (6) и (8) вполне адекватны эмпирическим данным и их константы статистически значимы на уровне tn¡

5 2 Определение запаса углерода в фитомассе лесопокрытых площадей

Башкирии

По данным ГУЛФ для каждого из 59 лесхозов Башкирии составлены таблицы-матрицы распределений покрытой лесом площади и запаса стволовой древесины по лесообразующим породам и классам (группам) возраста С учетом возраста главной рубки, назначенного лесоустройством по каждой породе, группы возраста переведены в классы возраста По материалам полученных таблиц составлена карта-схема, дающая общее наглядное представление о распределении запасов стволовой древесины в лесном фонде на территории Башкирии Путем табулирования моделей (6) по запасу стволов (М, mV га) и возрасту (А, лет) насаждений каждой ячейки таблиц-матриц по лесхозам вначале получены запасы фитомассы на 1 га. затем умножением их на лесопокрытую площадь, соответствующую каждой ячейке, получены запасы фитомассы на всей площади После сложения результатов по классам возраста получены итоговые запасы фитомассы по каждой фракции отдельно для каждой породы, и путем сложения последних по фракциям и породам получены итоговые запасы фитомассы на всей покрытой лесом площади каждого лесхоза

Мы получили показатель фитомассы, взвешенный по классам возраста, запасам стволовой древесины и участию каждой породы Путем деления полученных запасов фитомассы на лесопокрытую и общую (в границах лесхозов) площади получены распределения по лесхозам запасов фитомассы в т на 1 га соответственно лесопокрытой и общей площадей В результате получен общий запас фитомассы лесов Башкирии 535 млн т, а углеродный пул в фитомассе соответственно 267,5 млн т

Распределение по лесхозам углеродного пула, отнесенного на 1 га лесопокрытой площади Башкирии, дано впервые (рис 1) Его среднее значение (55 т/га), оказалось выше результатов, полученных здесь В А

Алексеевым и Р А Бердси (1994) (46 т/га), а также А С Исаевым и Г Н Коровиным (1997) (49 т/га) Однако наши результаты дают более детальную и достоверную информацию, поскольку получены на уровне лесхозов, а не субъектов федерации Наш результат, а также данные дня территорий УрФО (Усольцев, 2007), Архангельской обл (Цветков, Сурина, 2003), Литвы (Бумблаускис, 1996) и Бурятии (Тулохонов и др, 2006), втрое ниже соответствующих показателей карты-схемы Н И Базилевич и ЛЕ Родина (1969), полученной простой экстраполяцией данных пробных площадей на природные зоны и подзоны

5 3 Определение годичного депонирования углерода в фитомассе лесопокрытых площадей Башкирии

В сформированной базе экспериментальных данных информация по первичной продукции насаждений примерно в 5 раз меньше, чем по фракционному составу фитомассы Эта диспропорция явилась одним из аргументов в пользу выбранного нами метода расчета первичной продукции и годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях Башкирии с использованием не только данных ГУЛФ, но и результатов расчета количества фитомассы (углерода) на тех же площадях

Алгоритм совмещения моделей (8) с матрицами лесоустроитеть-ных данных по запасам и лесопокрытым площадям аналогичен алгоритму совмещения моделей (6) с той лишь разницей, что при табулировании моделей (8) в них подставляются данные не только возраста и запаса стволовой древесины, но и массы хвои, корней и нижних ярусов из таблиц, содержащих результаты расчета фитомассы по лесхозам Путем деления полученных годичных приростов фитомассы на лесопокрытую и общую площади каждого лесхоза получены распределения годичного прироста фитомассы, отнесенного к 1 га соответственно тесопокрытой и общей площадей В итоге потучен общий годичный прирост фитомассы лесов Башкирии в количестве 36,4 млн т, а годичное депонирование углерода в фитомассе - 18,2 млн т Распределение годичного депонирования углерода на территории Башкирии (рис 2) дано впервые

Отношение годичного депонирования углерода к углеродному пулу фитомассы (относительный показатель годичного депонирования углерода) составило 6,8 % Показатель характеризует скорость обновления органического вещества фитомассы и является одной из важнейших характеристик функционирования лесных экосистем (Базилевич и др , 1986) Этот показатель в лесах Башкирии почти в 5 раз превышает аналогичный показатель (1,4) для подзоны южной тайги в Бурятии (Тулохонов и др , 2006), а запасы стволовой древесины в Башкирии выше всего в 1,5 раза (149 и 102 м7га) Причина такого несоответствия, возможно, кроется в том, что расчеты для лесов Бурятии выполнены по иной методике

Рис. I. Распределение запасов углерода и фитШиссе насаждений на территории БишккдШм, т/га общ® плошали. ЛиапачоиШ i ■ 39-46, Ii - -l(>-50, III - 50-63.

I'itc. 2. Распределение годичиш*) допомирошиши углерода п фитомассе насажден» ¡i на территории Башкирии, т/rît общей Ийошилн, ДшитШпы: I 2.5-2.7, !I - 2.8-1.5. Ill - 3.5-4.3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При оценке углерододепонирующей способности искусственных фитоценозов и составлении соответствующих нормативов в условиях Урала необходимо учитывать способ их создания и последующего формирования Выделены два варианта попарного сравнения способов выращивания культур ели по запасу углерода в деревьях - на открытых местах и под пологом вторичного лиственного древостоя - и в пределах каждого - пары подвариантов, закодированные бинарными переменными Установлено, что по большинству сравниваемых вариантов достоверных различий по показателю углерода в фитомассе равновеликих деревьев нет, и составлены обобщенные нормативы

Согласно таблице, составленной по двум входам - диаметру d и высоте ствола h, в различных диапазонах d влияние h на запас углерода меняет знак вследствие изменения соотношения массы ствола и кроны Следовательно, создание унифицированных моделей валовой надземной фитомассы деревьев (без учета фракционного состава) на основе теорий фракталов и пайп-модели (West et al, 1999, Chave et al 2001, Wirth et al, 2004, Zianis, Mencuccmi, 2004) в принципе невозможно

Если при сопоставлении запаса углерода в фитомассе культур на уровне дерева массообразующие показатели в разных вариантах предполагались одинаковыми, т е сравнивались лишь равновеликие деревья, то при сопоставлении культур на уровне древостоя учитывается не только разница запаса углерода в фитомассе при условии равенства массообра-зующих показателей, но и разница в самих массообразующих показателях древостоев (средняя высота и густота), которые различаются по вариантам В итоге установлено статистически достоверное 4-кратное превышение запаса углерода на открытых участках по сравнению с вариантом под пологом мелколиственного древостоя

При составлении ТХРУ для каждого из названных вариантов («на открытых местах» и «под пологом») выявлено статистически достоверное отличие подвариантов от контроля по величине массообразующих показателей ТХРУ, составленные по двум вариантам с выделением в каждом трех подвариантов, показывают совершенно разные закономерности роста культур в зависимости от способа их формирования Наиболее низкой продуктивностью (V класс бонитета по шкале М М Орлова) характеризуется вариант «контроль, под пологом» в пределах всего возрастного диапазона В отличие от контроля, в вариантах «пласты и гряды, под пологом» и «хим обработка, под пологом» культуры, начав расти в I классе возраста по V классу бонитета, с возрастом ускоряют рост и к 35-40 годам достигают в первом случае III и во втором - IV класса бонитета На открытом пространстве культуры ели также начинают расти по V классу бонитета, но к 35-40 годам, освободившись от

угнетающего влияния травяного покрова, достигают на контроле II, а в вариантах с обработкой почвы -1 класса бонитета

К концу II класса возраста культуры ели сибирской на открытых пространствах имеют запасы углерода в фитомассе в 5-7 раз большие нежели в вариантах под пологом мелколиственного вторичного древостоя, а в подвариантах «пласты и гряды» и «хим обработка» соответственно в 4 раза и на 40-80% большие, чем на контроле

На основе сформированной базы данных о фитомассе и ее годичном приросте для лесообразующих пород Башкирии разработана система связанных уравнений двух уровней На первом из них структура фито-массы сопряжена со структурой данных ГУЛФ, в результате чего составлена карта-схема распределения углеродного пула по лесхозам на площади 4,8 млн га На втором уровне структура годичного прироста фито-массы совмещена по рекурсивному принципу не только со структурой данных ГУЛФ, но и со структурой фитомассы, тес результатами первого уровня, и составлена карта-схема годичного депонирования углерода, совмещенная с первой Хотя все зависимости статистически достоверны, остается проблема оценки ошибки, совокупной по обоим уровням, без чего точность моделей второго уровня искусственно завышается (Шви-денко, 2002)

Общий углеродный пул фитомассы лесов Башкирии составляет 267,5 млн т Его величина, отнесенная на 1 га лесопокрытой площади Башкирии (55 т/га), оказалась несколько выше результатов, полученных здесь В А Алексеевым и Р А Бердси (1994) (46 т/га), а также АС Исаевым и ГН Коровиным (1997) (49 т/га) Наши результаты дают более достоверную информацию, поскольку детализированы на уровне лесхозов, а не субъектов федерации. Общий годичный прирост фитомассы лесов Башкирии составляет 36,4 млн. т, а годичное депонирование углерода в фитомассе - 18,2 млн т Данные по годичному депонированию углерода получены для Башкирии впервые

Составленные карты-схемы (см рис 1 и 2) охватывают природные подзоны от южной тайги до степи и демонстрируют повышение уг-лерододепонирующей способности лесов в направлении от горной тайги к зоне степи Наибольшие запас (50-60 т/га) и годичное депонирование углерода (3,5-4,2 т/га) приходятся на горные и предгорные районы Башкирии восточную часть Башкирского Предуралья и северную часть Южного Урала и Башкирского Зауралья, а наименьшие (соответственно 39-46 и 2,5-2,7 т/га) на лесостепные районы западной части Башкирского Предуралья и степные районы Южного Урала и Башкирского Зауралья

Отношение годичного депонирования углерода к углеродному пулу фитомассы составило 6,8% Этот показатель характеризует скорость обновления органического вещества фитомассы и является одной из важнейших характеристик функционирования лесных экосистем (Базилевич

и др , 1986) В лесах Башкирии он почти в 5 раз превышает аналогичный показатель ( 1,4) для подзоны южной тайги в Бурятии (Тулохонов и др, 2006), а запасы стволовой древесины в Башкирии выше всего в 1,5 раза (149 и 102 MJ/ra) Причина такого несоответствия, возможно, кроется в том, что расчеты для лесов Бурятии выполнены по иной методике Таким образом, расхождения в региональных оценках депонирования углерода лесами продолжают оставаться значительными, и необходимо дальнейшее сопоставление и уточнение применяемых методических приемов

По теме диссертации опубликованы следующие работы

1 Усольцев В А , Терентьев В В , Белоусов Е.В , Платонов Е Ю , Канунникова О.В. Биологическая продуктивность сосняков искусственного и естественного происхождения таежной, лесостепной и степной зон // Леса Урала и хозяйство в них Вып 27 Екатеринбург УГЛТУ, 2006 С 202-214

2 Усольцев В А , Канунникова О.В., Платонов И В Исследование ошибок при оценке углеродного пула лесов посредством аллометриче-ских моделей // Современные проблемы устойчивого управления лесами инвентаризации и мониторинга лесов Матер международной конфер С -Петербург С -ПбГЛТА, 2006 С 363-370

3 Канунникова О. В, Сопига В А, Об использовании унифицированных моделей фитомассы деревьев // Естественные и технические науки 2006 №4(24) С 145-146

4 Сопига В А, Канунникова О. В Эскизы таблиц хода роста по фитомассе культур сосны Зауралья и Тургайского прогиба // Естественные и технические науки 2006 № 4(24) С 147-148

5 Канунникова О. В Применение унифицированных моделей (Ьитомассы деревьев в исследованиях углерододепонируюшей способности тесов // Урал промышленный - Урал полярный Социально-экономич и экологич проблемы лесного комплекса Сб материалов ме-ждунар научно-техн конф Екатеринбург УГЛТУ, 2007 С 339-340

6 Усольцев В А , Терехов Г Г , Ненашев H С , Пальмова H В , Ба-лицкий M И , Касаткин А С , Лысенко Д И, Канунникова О.В, Кузьмин H И Биологическая продуктивность лесных культур на бореальном экотоне // Хвойные бореальной зоны 2007 Т 24 № 1 С 42-54

7 Усольцев В А, Канунникова О.В, Пальмова H В , Балицкий M И, Кузьмин H И Биологическая продуктивность сосны на экотоне «лес-степь» Урало-Тургайского региона // Материалы международной научной конференции «Биологическое разнообразие азиатских степей» Казахстан, Кустанай Кустан гос пединститут, 2007 С 219-222

8 Усольцев В А, Кузьмин H И , Канунникова О.В., Григорьев В В , Павлов А.Н , Швалева H П , Новоселова H H Биологическая продуктивность насаждений на высотном, северном и южном пределах ле-

сов Урало-Тургайского региона // Научно-технический прогресс в лесном хозяйстве, охране природы и ландшафтном строительстве Вып 2 С -Петербург С -ПбГЛТА, 2007 С 19-39

9 Колтунова А И , Усольцев В А , Пальмова H В , Балицкий M И Кузьмин H И, Канунникова О.В Фитомасса лесных культур в Оренбургской области // Актуальные проблемы лесного комплекса Вып 17 Брянск: БГИТА, 2007 С 176-179

10 Усольцев В А , Кузьмин Н.И, Канунникова О.В., Ненашев H С., Семышев M M Урало-Тургайский экотон и биопродуктивность искусственных фитоценозов сосны на нем // Леса России и хозяйство в них Вып 1(29) Екатеринбург УГЛТУ, 2007 С 23-45

11 Усольцев В А , Кузьмин H И, Канунникова О.В., Колтунова А И, Балицкий M И, Пальмова H В Распределение запасов органического углерода на территории Оренбургской области // Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири Матер 3-го междунар интернет-семинара Томск ТГУ, 2007 С 281-286

12 Усольцев В А, Залесов С В , Кузьмин H И , Колтунова А И , Канунникова О.В., Балицкий M И , Пальмова H В Годичное депонирование углерода лесами Оренбургской области // Современное состояние лесного хозяйства и озеленения в республике Казахстан проблемы, пути их решения и перспективы Матер междунар аучно-практич конфер. в г Щучинске Алма-Ата НПЦ лесного хоз-ва МСХ РК, 2007 С 424-427

13. Усольцев В А, Кузьмин НИ, Канунникова О.В., Норицина Ю В , Касаткин А С , Ненашев H С , Терентьев В В Запасы углерода в фитомассе насаждений на экотонах Урало-Тургайского региона // Новые методы в дендроэкологии Матер Всероссийск совещ с международным участием Иркутск Изд-во Ин-та географии СО РАН, 2007 С 90-92

14 Усольцев В А , Терехов Г Г , Канунникова О.В., Пальмова H В , Балицкий M И, Кузьмин H И Биологическая продуктивность культур ели и сосны в Урало-Т) ргайском регионе // Лесной вестник 2007 Js'sî 8 С 75-79

Подписано в печать 16 08 07 Заказ №^£Тираж 100 Объем 1 п л 620100, г Екатеринбург, Сибирский тракт, 37 Уральский государственный лесотехнический университет Отдел оперативной полиграфии

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Канунникова, Ольга Владимировна

Введение. Общая характеристика работы

Глава 1. Состояние проблемы

1.1. Методы определения надземной фитомассы насаждений

1.2. Биологическая продуктивность насаждений искусственного и естественного происхождения

1.3. Некоторые географические аспекты продуктивности насаждений

1.4. Методы и результаты оценки запасов фитомассы на лесопокрытых площадях Евразии

Глава 2. Общая характеристика районов и объектов исследования

2.1. Природные условия и состояние лесного фонда Билимбаевского лесхоза Свердловской области

2.2. Объекты исследований и объем работ

2.3. Характеристика базы данных о фитомассе и первичной продукции насаждений на территории Уральского региона

2.4. Природные условия и состояние лесного фонда Башкирии

Глава 3. Методика работы на пробных площадях

3.1. Выбор и обоснование метода определения фитомассы

3.2. Закладка пробных площадей

3.3. Отбор, рубка и обработка модельных деревьев

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

4.1. Структура углерода фитомассы в культурах ели на уровне дерева

4.2. Фракционный состав углерода в фитомассе на уровне древостоя

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

Глава 5. Распределение запасов и годичного депонирования углерода в насаждениях лесопокрытых площадей Башкирии

5.1. Регрессионные модели фитомассы и первичной продукции насаждений лесообразующих пород

5.2.0пределение запаса углерода в фитомассе лесопокрытых площадей

Башкирии

5.3.Определение годичного депонирования углерода в фитомассе лесопокрытых площадей Башкирии

5.4.Карты-схемы распределения запаса и годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях Башкирии и их анализ

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Оценка запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Свердловской области и Башкирии"

Актуальность темы. В цикле статей конца XIX в. В.В. Докучаевым (1898-1900) были впервые показаны взаимосвязи живых организмов с окружающей средой в различных природных зонах. В развитие этой концепции В.И. Вернадский (1967) в своем учении о биосфере, касаясь проблемы солнечно-биосферных взаимодействий, писал: «В лике Земли выявляется поверхность нашей планеты, ее биосфера, ее наружная область, отграничивающая ее от космической среды. .Он собирает всюду из небесных пространств бесконечное число различных излучений, из которых видные нам световые являются ничтожной частью. . .Изучение отражения на земных процессах солнечных излучений уже достаточно для получения первого, но точного и глубокого представления о биосфере как о земном и космическом механизме» (С. 225, 232).

Фундаментальное учение В.И. Вернадского о планетарной роли живого вещества и его эволюции в связи с космической организованностью биосферы (Назаров, 2003) дало импульс развитию в России нового научного направления - гелиобиологии, основоположник которого А.Л. Чижевский (1976) писал: «Как солнечные излучения, так и космические, являются главнейшими источниками энергии, оживляющей поверхностные слои земного шара» (с. 29). Комплексное развитие идей В.И. Вернадского и А.Л. Чижевского о связях биосферы с солнечной и геомагнитной активностью получило в работах С.М. Шугрина (Шуг-рин, Обут, 1986; Шугрин, 1999), а в наиболее общем и завершенном виде - в самостоятельном естественно-научном направлении - гелиогеодинамике (Леви и др., 2002; 2003), изучающей взаимосвязи пространственно-временных вариаций природных явлений и солнечной активности. Применительно к лесному покрову идеи зависимости его продуктивности от солнечной и геомагнитной активности получили развитие в работах российских дендроклиматологов (Лове-лиус и др., 1972; Шиятов, 1986; Ваганов и др., 1996). Однако сама активность

Солнца и окружающего космического пространства пока не поддается какому-либо прогнозированию (Мирошниченко, 1981).

Неопределенности в прогнозируемости влияния космических и атмосферных процессов на биосферу во все возрастающей степени усугубляются антропогенным фактором, и сегодня реальный прогноз климата с использованием метода аналогов возможен лишь до середины текущего столетия (Будыко и др., 1992). Согласно наиболее пессимистичному сценарию будущего из пяти, представленных в совместном докладе Всемирного фонда дикой природы (WWF), Лондонского зоологического общества и исследовательского центра США Global Footprint Network, вследствие нарастающего процесса сверхпотребления и отсутствия ориентации на обеспечение экосовместимой реальности к середине текущего столетия произойдет истощение ресурсов и крушение биосферы Земли (Грохлина, 2006). Таким образом, в результате неуклонного роста антропогенного вмешательства в биосферу и выбросов в атмосферу продуктов жизнедеятельности, в том числе такого биогена, как углерод, человечество столк-нулость с крупнейшей, фактически тупиковой проблемой современности, и сегодня нет более широко обсуждаемого понятия, чем «устойчивое развитие» (Моисеев, 1999; Кондратьев, Лосев, 2002).

Необходимость разработки новых методов оценки запасов углерода, поглощаемого лесами из атмосферы и депонированного в лесных экосистемах, признана в 1997 г. XI Всемирным лесным конгрессом в г. Анталья в Турции (Итоги., 2000). В рамках концепции устойчивого развития промышленно развитые страны взяли обязательства о снижении эмиссии парниковых газов на 8 % в течение 10 лет (Kyoto Protocol., 1997). В условиях недоказанности антропогенного происхождения глобального потепления это решение базировалось на фундаментальном принципе предосторожности, утвержденном этими странами в 1992 г. в Рио-де-Жанейро (Тарко, Зволинский, 2006).

Протокол обязывает мировое сообщество разработать стратегию компенсации промышленных выбросов биологической фиксацией атмосферного углерода как основного биогена планеты и стимулирует первый шаг человечества в познании глобального углеродного цикла. Ратификация Протокола 160 странами мира продиктована стремлением предотвратить глобальную экологическую катастрофу, и «весь смысл Киотского протокола . в стимулировании политики ресурсосбережения, в том, чтобы богатые потребители природных благ сполна платили за них, а не осуществляли их присвоение на сверхльготных началах в ущерб всем тем, кто не успел к ресурсному пиршеству» (Данилов-Данильян, 2006. С. 15.9).

По существу, Протокол принят без учета неравенства стран по уровню технологий и политическому весу. Затраты на достижение целей Киото, т.е. стоимостная оценка 1 т связанного в лесной растительности атмосферного углерода, варьируют от 13-100 (Сонген и др., 2005) до 1100 долл. (Залиханов и др., 2006). Для России, располагающей 22 % площади планетарных лесов, после ратификации Протокола Киото в ноябре 2004 г. открываются новые перспективы в оценке биосферной роли национальных лесов с получением существенных экологических и экономических выгод, поскольку удельные затраты на сокращение 1 тонны выбросов СОг в России на два порядка ниже, чем в США и Японии (Ануфриев, 2004). Согласно сценариям будущего экономического развития, Россия будет иметь избыток квот на выбросы углерода в пределах от 2 до 4 млрд т в СО2- эквиваленте, по крайней мере, до 2012 г. (Голуб, 2005; Федоров, 2006).

Предполагают, что путем интенсивного лесоразведения можно скомпенсировать от 11-15% (Brown, 1996) до 60 % антропогенных выбросов СО2 (Сон-ген и др., 2005). Лесные культуры, особенно молодые, связывают атмосферный углерод более интенсивно в сравнении с естественными насаждениями. Около

80 % атмосферного углерода, депонируемого в тропиках лесными культурами, приходится на первые два класса возраста (Brown et al., 1986). Средства от реализации квот на выбросы С02 через механизмы Киотского протокола привлекаются в виде инвестиций в устойчивое управление российскими лесами, в том числе - на лесовосстановление и лесоразведение (Замолодчиков и др., 2005а).

Вследствие чрезвычайного дефицита информации о фактических запасах фитомассы лесов во всем их многообразии, некорректных экстраполяций и несовершенства применяемых методик точность имеющихся оценок ежегодно депонируемого в лесной фитомассе углерода совершенно неприемлема для целей прогнозирования глобальной экологической ситуации. 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). Последняя оценка углеродного стока в наземные экосистемы составляет 2,9 Гт/год (Залиханов и др., 2006).

Для лесов России оценки также неоднозначны и по данным разных исследователей варьируют по углеродному пулу от 28 до 50 Гт (Kurbanov, 2000), и по годичному стоку углерода в лесные экосистемы от 58 до 429 Мт (Залиханов и др., 2006). Соответственно остаются неопределенными и оценки относительного нетто-стока СОг в лесах России - от 41 (Гитарский и др., 2002) до 17% (Сон-ген и др., 2005) от общей эмиссии.

Настоящяя работа посвящена оценке углерододепонирующей способности лесных насаждений на лесопокрытых площадях юго-запада уральского региона (на примере лесов Башкирии). С целью показать возможности депонирования углерода молодыми искусственными фитоценозами, а также - пополнить базу эмпирических данных о фитомассе лесов уральского региона, в одном из лесхозов Среднего Урала заложена серия пробных площадей по определению фитомассы молодых ельников.

Исследования автора проводились в 2005-2007 гг. в рамках проектов «Картирование углерододепонирующей емкости лесных экосистем Уральского региона» и «Разработка системы пространственного анализа депонирования углерода лесными экосистемами Уральского региона», гранты РФФИ №№ 04-0596083 и 07-07-96010.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы была оценка депонирования органического углерода в фитомассе насаждений на двух уровнях - локальном и региональном. В первом случае поставлена цель изучения структуры органического углерода в культурах ели 33-35-летнего возраста на Среднем Урале (Свердловская обл.) с составлением нормативов ее учета, а во втором - разработан и реализован метод определения запаса и годичного депонирования углерода в фитомассе насаждений лесопокрытых площадей на юго-западе уральского региона (Башкирия) с использованием фактических данных о фитомассе и первичной продукции насаждений и материалов Государственного учета лесного фонда (ГУЛФ) с построением карт-схем в качестве заключительного этапа.

В связи с поставленной целью конкретные задачи исследования:

• изучить структуру углеродного пула в фитомассе ельников искусственного происхождения II класса возраста на территории Среднего Урала;

• сформировать базу данных о фитомассе и первичной продукции лесообра-зующих пород уральского региона;

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

• построить карты-схемы распределения запасов и годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях Башкирии.

Перечисленные положения выносятся на защиту.

Научная новизна. Впервые эмпирическим путем определены запасы углерода, накапливаемые в культурах ели II класса возраста при разных способах их создания и формирования на Среднем Урале. Сформирована база эмпирических данных о фитомассе и первичной продукции лесообразующих пород и рассчитаны соответствующие эмпирические модели, экстраполированные по материалам ГУЛФ на лесопокрытые площади на уровне лесхозов Башкирии. Впервые с использованием материалов ГУЛФ выполнено картирование запасов и годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях Башкирии на уровне лесхозов.

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

Разработанные нормативы используются Свердловской лесоустроительной экспедицией и Северо-Казахстанским филиалом Казахского государственного института по проектированию лесного хозяйства при устройстве лесов Урало-Тургайского региона.

Обоснованность выводов и предложений. Использование обширного экспериментального материала и современных методов статистического анализа, системный подход при 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 исследований изложены на международной научно-практической конференции «Современные проблемы устойчивого управления лесами, инвентаризации и мониторинга лесов», Санкт-Петербург, 2006; международной научно-технической конференции «Урал промышленный - Урал полярный», Екатеринбург, 2007; международной научной конференции «Биологическое разнообразие азиатских степей», Казахстан, Кустанай, 2007; международной научно-практической конференции «Современное состояние лесного хозяйства и озеленения в республике Казахстан: проблемы, пути их решения и перспективы», Казахстан, Щучинск, 2007; Третьем международном научно-практическом интернет-семинаре «Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири», Томск, 2007; Восьмой международной научно-технической интернет-конференции «Лес-2007», Брянск, 2007; всероссийской научной конференции с международным участием «Новые методы в дендроэкологии», Иркутск, 2007.

Публикации^ Основное содержание диссертации изложено в 14 печатных работах, в том числе 2 - в рецензируемых журналах «Хвойные бореальной зоны» и «Лесной вестник».

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и 4 приложений. Список использованной литературы включает 208 наименований, в том числе 35 иностранных. Текст иллюстрирован 27 таблицами и 10 рисунками.

Заключение Диссертация по теме "Лесоустройство и лесная таксация", Канунникова, Ольга Владимировна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При оценке углерододепонирующей способности искусственных фито-ценозов и составлении соответствующих нормативов в условиях Урала необходимо учитывать способ их создания и последующего формирования. Выделены два варианта попарного сравнения способов выращивания культур ели по запасу углерода в деревьях - на открытых местах и под пологом вторичного лиственного древостоя - и в пределах каждого - пары подвариантов, закодированные бинарными переменными. Установлено, что по большинству вариантов достоверных различий по показателю углерода в фитомассе равновеликих деревьев нет, и составлены обобщенные нормативы.

Согласно таблице, составленной по двум входам - диаметру d и высоте ствола h, в различных диапазонах d влияние h на запас углерода меняет знак вследствие изменения соотношения массы ствола и кроны. Следовательно, создание унифицированных моделей валовой надземной фитомассы деревьев (без учета фракционного состава) на основе теорий фракталов и пайп-модели (West et al., 1999) в принципе невозможно.

Если при сопоставлении запаса углерода в фитомассе культур на уровне дерева массообразующие показатели в разных вариантах предполагались одинаковыми, т.е. сравнивались лишь равновеликие деревья, то при сопоставлении культур на уровне древостоя учитывается не только разница запаса углерода в фитомассе при условии равенства массообразующих показателей, но и разница в самих массообразующих показателях древостоев (средняя высота и густота), которые различаются по вариантам. В итоге установлено статистически достоверное превышение запаса углерода на открытых участках по сравнению с вариантом под пологом лиственного древостоя.

При составлении ТХРУ для каждого из названных вариантов установлено статистически достоверное отличие подвариантов «на открытых местах» и «под пологом» от контроля по величине массообразующих показателей. ТХРУ, составленные по двум вариантам с выделением в каждом трех подвариантов, показывают совершенно разные закономерности роста культур в зависимости от способа их формирования. Наиболее низкой продуктивностью (V класс бонитета по шкале М.М. Орлова) характеризуется вариант «контроль, под пологом» в пределах всего возрастного диапазона. В отличие от контроля, в вариантах «пласты и гряды, под пологом» и «хим. обработка, под пологом» культуры, начав расти в I классе возраста по V классу бонитета, с возрастом ускоряют рост и к 35-40 годам достигают в первом случае III и во втором - IV класса бонитета. На открытом пространстве культуры ели также начинают расти по V классу бонитета, но к 35-40 годам, освободившись от угнетающего влияния травяного покрова, достигают на контроле И, а в вариантах с обработкой почвы -I класса бонитета.

К концу II класса возраста культуры ели сибирской на открытых пространствах имеют запасы углерода в фитомассе в 5-7 раз большие, нежели в вариантах под пологом мелколиственного вторичного древостоя, а в подва-риантах «пласты и гряды» и «хим. обработка» по сравнению с контролем -соответственно в 3,9-4,4 раза и на 40-80% большие, нежели на контроле.

На основе сформированной базы данных о фитомассе и ее годичном приросте для лесообразующих пород Башкирии разработана система связанных уравнений двух уровней. На первом из них структура фитомассы сопряжена со структурой данных ГУЛФ, в результате чего составлена карта-схема распределения углеродного пула по лесхозам на площади 4,8 млн. га. На втором уровне структура годичного прироста фитомассы совмещена по рекурсивному принципу не только со структурой данных ГУЛФ, но и со структурой фитомассы, т.е. с результатами первого уровня, и составлена карта-схема годичного депонирования углерода, совмещенная с первой.

Общий углеродный пул фитомассы лесов Башкирии составляет 267,5 млн. т. Его величина, отнесенная на 1 га лесопокрытой площади Башкирии (55 т/га), оказалась несколько выше результатов, полученных В. А. Алексеевым и Р. А. Бердси (1994) (46 т/га), а также A.C. Исаевым и Г.Н. Коровиным (1997) (49 т/га). Наши результаты дают более детальную информацию, поскольку детализированы на уровне лесхозов, а не субъектов федерации. Общий годичный прирост фитомассы лесов Башкирии составляет 36,4 млн. т, а годичное депонирование углерода в фитомассе - 18, 2 млн. т. Данные по годичному депонированию углерода получены для Башкирии впервые.

Составленные карты-схемы (рис. 1 и 2) охватывают природные подзоны от южной тайги до лесостепи и демонстрирует повышение годичного депонирования углерода на 1 га в направлении от горной тайги к подзоне лесостепи. Наибольшие запасы (50-60 т/га) и годичное депонирование углерода (3,5-4,2 т/га) приходятся на горные и предгорные районы Башкирии: восточную часть Башкирского Предуралья и северную часть Южного Урала и Башкирского Зауралья, а наименьшие (соответственно 39-46 и 2,5-2,7 т/га) на лесостепные районы западной части Башкирского Предуралья и степные районы Южного Урала и Башкирского Зауралья.

Отношение годичного депонирования углерода к углеродному пулу фитомассы составило 6,8%. Показатель характеризует скорость обновления органического вещества фитомассы и является одной из важнейших характеристик функционирования лесных экосистем (Базилевич и др., 1986). В лесах Башкирии он почти в 5 раз превышает аналогичный показатель (1,4) для подзоны южной тайги в Бурятии (Тулохонов и др., 2006), а запасы стволовой древесины в Башкирии выше всего в 1,5 раза (149 и 102 м3/га). Причина такого несоответствия, возможно, кроется в том, что расчеты для лесов Бурятии выполнены по иной методике (Тулохонов и др., 2006). Таким образом, расхождения в региональных оценках депонирования углерода лесами продолжают оставаться значительными, и необходимо дальнейшее сопоставление и уточнение применяемых методических приемов.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Канунникова, Ольга Владимировна, Екатеринбург

1. Бабич П. А., Барабин А. И., Турыгин Г. Состояние и проблемы лесовосстановления на Европейском Севере Проблемы лесовыращивания на Европейском Севере. Сборник научных трудов. Архангельск, 1999. 4-

2. Базилевич Н. И., Родин Л. Е. Географические закономерности продуктивности и круговорота химических элементов в основных типах растительности Земли Общие теоретические проблемы биологической продуктивности. Л.: Наука, 1969. 24-

3. Базилевич Н.И., Родин Л.Е. Картосхемы продуктивности и биологического круговорота главнейших типов растительности суши Изв. ВГО. 1967. Т. 9 9 З С 190-194.

4. Будыко М. И., Ефимова И. А. Иснользование солнечной энергии природным растительным покровом на территории СССР// Ботан. журнал. 1968. Т. 53. Хо 10. 1384-1

5. Ваганов Е. А., Шиятов Г., Мазепа В. Дендроклиматические исследования в Урало-Сибирской Субарктике. Повосибирск: Наука, 1996. 246 с. Вахрушев Г. В. Четвертичные отложения Башкирии Учен. Зап. Саратовского ун-та. Т.1 (XIV), ВЫП.1. Сер. Геол.-почв. Саратов, 1938. 3-

6. Вахрушев Г. В. О зональном развитии ландшафтов на Южном Урале Сб. тр. по почвам Башкирии. Уфа, 1959. 13-

7. Вербицкая Н. П. Особенности строения и история развития речных долин западного склона Южного Урала Материалы по четвертичной геологии и геоморфологии СССР. М.: Госгеоиздат, 1961. Вьш.4. 240-

8. Вернадский В. И. Биосфера (Избранные труды по биогеохимии). М.: Мысль, 1967. 376 с. Высоцкий Г. П. Степи Европейской России Полная энциклопедия русского сельского хозяйства. Т. 9. СПб: Изд. Девриена, 1905.

9. Герасимов И. П., Зимина Р. П. Теория структур вертикальной природной поясности как научная основа для эколого-географической характеристики горных систем Чтения памяти акад. В. Н. Сукачева. III. Вопросы биогеоценологии и географии. М.: Наука, 1986. 5-

10. Гитарский М. Л., Карабань Р. Т., Филипчук А. Н. и др. Расчетная оценка стока углерода в лесах России за последнее десятилетие Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. Т. 18. 261-

11. Голуб А. А. Углеродный рынок после Монреальской встречи: Зачем Россия должна создавать «схему зеленых инвестиций»? На пути к устойчивому развитию. 2005. 32. 28-

12. Горбатенко В. М., Протопопов В. В. О точности учета фитомассы крон и хвои сосновых древостоев Лесн. хоз-во. 1971. J b 4. 39-41. V Горев Г. И. Лесоклиматические ресурсы Современное лесоустройство и таксация леса. Сб. научн. трудов. Вып. 4. М.: ВНИИЛМ, 1974. 270

13. Горстко А. Б., Эпштейн Л. В. Имитационная система «Азовское море» инструмент анализа и прогнозирования Математическое моделирование водных экологических систем. Иркутск: Иркутск, ун-т, 1978. 47-

14. Григорьев А. А., Будыко М. И. О периодическом законе географической зональности//Докл. АН СССР. 1956. Т. 110. I e 129-

15. Грохлина Ю. Истощение Земли Газ. «Взгляд» от 28 октября 2006 г. (http ://www. vz.ru/top/). Данилов-Данильян В. И. Глобальная экология и Киотский протокол Вестник УрО РАН. 2006. 2(16). 153-166.

16. Докучаев В. В. Место и роль современного ночвоведения в науке и жизни Ежегодн. по геол. и минерал. России. Вып. 3. СПб, 1899. 4-

17. Докучаев В. В. Учение о зонах природы. М.: Географгиз. 1948. 63 с. Дружинин Ф. Н. Особенности формирования и роста подпологовой ели в лиственных насаждениях Эколого-экономические аспекты гидролесомелиорации (Труды Ин-та леса НАН Беларуси. Вып. 58). Гомель, 2003. 115

18. Евдокимов И. В. Особенности формирования надземной фитомассы в культурах сосны (на примере Архангельской области): Автореф. дис... к. с.-х. наук. Архангельск: АГТУ, 2003. 20 с. Ефименко В. М., Холодилова Л. В. Особенности роста сосны по диаметру в хвойно-лиственных культурфитоценозах Проблемы лесоведения и лесоводства (Труды Ин-та леса ПАН Беларуси. Вып. 56). Гомель: Ин-т леса НАН Беларуси, 2003. 131-

19. Ефимова Н.А. Радиационные факторы продуктивности растительного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 216 с. Ефимович Е.А., Никитин К.Е. Выход пихтовой лапки в лесах Алтая Казахстана и производство пихтового масла Труды по лесному опытному делу (отчет). Семипалатинск: Казахская лесная опытная станция ВАСХНИЛВНИЛАМИ, 1934. 77 с. Заварицкий А. Н. Магматические и метаморфические породы Урала //Геоморфологическая карта Урала. М., 1939. 105-

20. Загреев В. В. Географические закономерности роста и продуктивности древостоев. М.: Лесн. пром-сть, 1978. 240 с. Залесов В., Лобанов А. Н., Луганский Н. А. Рост и производительность сосняков искусственного и естественного происхождения. Екатеринбург: УГЛТУ, 2002. 112 с.

21. Иванчиков А. А. Фитомасса сосняков Карелии и ее изменение с возрастом древостоев Лесные растительные ресурсы Карелии. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1974. 37-

22. Ильюшенко А. Ф. Изменение листовой поверхности березовых древостоев в зависимости от возраста Лесоведение. 1968. 6. 65-

23. Ипатов Л. Ф. Опытные культуры сосны на Европейском Севере. Архангельск, 1974. 106 с. Ипатов Л. Ф. Сравнительный анализ сосновых молодняков искусственного и естственного происхождения на Европейском Севере Нроблемы лесоводства: Тезисы докл. пленарного заседания. М., 1974. 131-

24. Ипатов Л. Ф. Строение и рост культур сосны на Европейском Севере. Архангельск, 1974. 108 с. 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 3-10.

25. Итоги XI Всемирного лесного конгресса. М.: ВНИИЦлесресурс, 2000. 128с. Кадильников И. П. Физико-географическое районирование Южного Урала //Проблемы физическоя географии Южного Урала. Тр. МОИП. Т. 18. М.: Изд-во МГУ, 1966. 107-

26. Кадильников И. П., Тайчинов Н. Условия почвообразования на территории Башкирии и его провинциальные черты Почвы Башкирии. Уфа, 1973. Т.1.С. 15-

27. Калашников Е. Н. Комплексное картографирование лесных ландшафтов: Автореф. дис... докт. биол. наук. Красноярск: Ин-т леса СО РАП, 2002. 49 с. Канунникова О. В. Применение унифицированных моделей фитомассы деревьев в исследованиях углерод одепонирующей способности лесов //Урал промышленный Урал полярный: Социально-экономич. и экологич. проблемы лесного комплекса. Сб. материалов междунар. научно-техн. конф. Екатеринбург: УГЛТУ, 2007. 339-

28. Канунникова О. В., Сопига В. А. Об использовании унифицированных моделей фитомассы деревьев Естественные и технические науки. 2006. J 2 N 4(24). 145-

29. Кожевников А. М., Ефименко В. М., Решетников В. Ф. Ход роста полных сосновых культур Белоруссии; Ход роста максимально продуктивных сосновых культур БССР; Ход роста надземной фитомассы полных сосновых культур; Ход роста надземной фитомассы максимально продуктивных сосновых культур //Нормативные материалы для таксации леса Белорусской ССР. М.: Госкомлес, 1984. 179-182,187-194. М.:

30. Колесников Б. П., Зубарева Р. С Смолоногов Е. П. и. др. Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области Свердловск: УНЦ АН СССР, 1973. 176 с. Кондратьев К. Я., Лосев К. Шлюзии и реальность стратегии устойчивого развития Вестник РАН. 2002. Т. 72. 7. 592-

31. Кондратьев К. Я., Лосев К. С, Ананичева М. Д., Чеснокова И. В. Баланс углерода в мире и в России Изв. РАН. Сер. географ. 2002. 4. 7-

32. Кондратьев К. Я., Лосев К. С Ананичева М. Д., Чеснокова И. В. Естественнонаучные основы устойчивости жизни. М.: ЦС АГО, 2003. 239 с. Крашенинников И.М. К истории развития ландшафтов Южного Урала. Георгафические работы. М.: Географгиз, 1951. 5-

33. Крылов Г. В. Лесорастительное районирование Сибири Изв. Томск, отд-ния Всерос. бот. общ-ва. Т.

34. Новосибирск, 1959. 115-

35. Латыпова 3. Б. Природное разнообразие Предуралья, Южного Урала и Зауралья Леса Башкортостана: Современное состояние и перспективы: Материалы науч.- практ. конф. Уфа, 1997. 14-16.

36. Иркутск: Изд-во Иркутского ГТУ,2002. 182 с. Леви К. Г., Задонина Н. В., Бердникова Н. Е., Воронин В. И. и др. Современная геодинамика и гелиодинамика. Кн.

37. Иркутск: Изд-во Иркутского ГТУ,2003.383с. Лит X. Моделирование нервичной нродуктивности Земного шара Экология. 1974. 2. 13-

39. Луганский Н. А. Морфолого-анатомическое строение хвои деревьев сосны в молодняках Леса Урала и хоз-во в них. Вып.

40. Свердловск: УралЛОС ВИИИЛМ, 1972. 88-

41. Львов К. А. Докембрийские и нижнепалеозойские отложения Урала// Геологическая карта Урала. М, 1939. 6-

42. Львов П. Н., Ипатов Л. Ф. Изменение таксационных показателей древостоев ельника черничного в связи с зональностью лесов европейского Севера Лесной журн. 1973. 6. 14-

43. Львович М. И. Особенности водного баланса горных районов (Урал) Водный баланс СССР и его преобразование. М.: Иаука, 1969. 337с. Макаревский М. Ф. Запасы и баланс органического углерода в лесных и болотных биогеоценозах Карелии Экология. 1991. JT 3. 3-10. S» Маркова И. А., Шестакова Т. А. Лесокультурная оценка механи- зированной обработки нерегнойно-торфянистых почв на вырубках в таежной зоне Лесоведение. 2001. J b 2. 33-40. V

44. Мирошниченко Л.И. Солнечная активность и Земля. М.: Наука, 1981. 145 с. Моисеев Н. Н, Быть или не быть...человечеству? М., 1999. 288 с. Молчанов А. А., Смирнов В. В. Методика изучения прироста древесных растений. М.: Наука, 1967. 100 с. Мукатанов А. X. Горно-лесные почвы Башкирской АССР. М.: Наука, 1982. 148с. Мукатанов А. X. Введение

45. Назимова Д. Н. Графическая модель лесорастительных зон и биомов Северной Евразии на базе данных по климату Ботанические исследования в Сибири. Вып.

47. Назимова Д. И. Климатическая ординация лесных экосистем как основа их классификации Лесоведение. 1995. 4. 63-

48. 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. Назимова Д. И., Садовничая Е. А., Чебакова Н. М.и др. Высотная поясность и периодический закон географической зональности в горах Западного Саяна Тез. докл. 7-го делегатского съезда ВБО. Л.: Наука, 1983. 156.

49. Опритова В., Глаголев В. А., Розенберг В. А.и др. О возможности определения надземной фитомассы лесов по материалам лесоустройства Биогеоценологические исследования в лесах Южного Сихотэ-Алиня. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1982. 71-83. ОСТ 56-69-

50. Площади пробные лесоустроительные. Методы закладки М.: ЦБНТИлесхоз. 1983.31с. Палуметс Я. К. Распределение фракций фитомассы ели европейской в зависимости от возраста и климатических факторов Лесоведение. 1988. 2. 34-

51. Письмеров А. В. Особенности формирования весеннего стока на закарстованных водосборах Изменение водоохранно-защитных функций под влиянием лесохозяйственных мероприятий. Пушкино, 1973. 82-

52. Письмеров А. В., Ханбеков Р. И. Изменение водорегулирующих свойств почв лесов Уфимского плато под влиянием рубок Лесн. хоз-во. 1971. Хо7. 36-

53. Поздняков л К. Протопопов В. В., Горбатенко В. М. и др. Биологическая продуктивность лесов Средней Сибири и Якутии Красноярск: Кн. издво. 1969. 120 с. Поляков А. Н., Ипатов Л. Ф., Успенский В. В. Продуктивность лесных культур. М.: Агропромиздат, 1986. 240 с. Попов Г. В. Особенности распределения древесных пород на Уфимском плато Башкирии Возобновительные процессы в горных широколиственно-хвойных лесах. Уфа, 1981. 41-54.

54. Преображенский, П. А. Геоморфологический очерк западного склона Южного Урала //Материалы по четвертичным отложениям Башкирии и Поволжья. М.: Госгеолиздат, 1941. 45-

55. Программа и методика биогеоценологических исследований (Ред. Н. В. Дылис). М.: Паука, 1974. 403 с. Протопопов в В., Зюбина В. П. Взаимосвязь климатических факторов среды с фитомассой насаждений и методика ее расчета Экологическое влияние леса на среду. Красноярск, 1977. 3-

56. Рахтеенко И. П., Якушев Б. П. Комплексный метод исследования корневых систем растений Методы изучения продуктивности корневых систем и организмов ризосферы (Международный симпозиум СССР). Л.: Паука, Ленинградское отд-ние, 1968. 174-

57. Рябчинский А. Е. Лесорастительное районирование Башкирской АССР// Тр. Башкирской лесной опытной станции. Вып.

59. Рябчинский А. Е. Экономическое районирование лесного хозяйства Башкирской АССР Тр. Башкирской лесной опытной станции. Вып. 6. Уфа: Башкирское книжное изд-во, 1962. 123-176.

60. Слемнев Н. Н. Нрирост фитомассы и фотосинтез хвои в сосновых древостоях различных полнот и типов леса: Автореф. дис... канд. биол. наук. Л., 1969.20 с. Смагин В.. Н., Семечкин И. В., Поликарпов Н. П., Тетенькин А. Е., Бузыкин А.И. Лесохозяйственное районирование Сибири Лесные растительные ресурсы Сибири. Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1978. 5-

61. Сонген Б., Андраско К., Гитарский М., Коровин Г. и др. Запасы и потоки углерода в лесном и земельном фондах России: инвентаризация и потенциал смягчения последствий климатических изменений. М.: ЦЭНЛ, 2005. 51с. Сочава В. Б. Растительность лесной зоны Животный мир СССР. Т. 4. М.: Изд-во АН СССР, 1953. 7-

62. Тарко А. М., Зволинский В. Н. Глобальное потепление и последствия выполнения Киотского протокола НЭН-ХХ1 век (Наука, экономика, промышленность). 2

63. Специальный выпуск. 42-

64. Терехов Г. Г., Усольцев В. А. Формирование и биопродуктивность культур ели на Урале. Екатеринбург: Ботанический сад УрО РАН, 2006. 141с. (Деп. ВИНИТИ 25.09.2006. 1168-В2006). Ткачев.В. Ф. Бассейн трещинных вод Центрально-Уральского поднятия Гидрогеология. Т. XV. Башкирская АССР. М.: Недра, 1972. 175-

65. Тулохонов А. К., Нунцукова Д., Скулкина Н. А., Кузнецов Ю. А. Вклад лесов Бурятии в баланс стока и эмиссии углерода География и природные ресурсы. 2006. К2 2, 41-

66. Туровцев М. М. Водная эрозия почв Башкирии. Уфа: Башкнигоиздат, 1958.76 с.

67. Усольцев В. А. Применение регрессионного анализа при исследовании возрастной динамики фитомассы березы и осины Лесоведение. 1976. 1. 35-

68. Усольцев В. А. Моделирование структуры и динамики фитомассы древостоев. Красноярск: Изд-во Красноярск, ун-та, 1985. 191с. Усольцев В. А. Рост и структура фитомассы древостоев. Новосибирск: Наука, 1988. 253 с. Усольцев В, А. Принципы и методика составления таблиц биопродуктивности древостоев Лесоведение. 1988а. 2. 24-

69. Усольцев. В. А., Крепкий И. С Прохоров Ю. А. и др. Биологическая продуктивность естественных и искусственных сосняков Аман-Карагайского Вестник с.-х. науки Казахстана. 1985. JS» 8. 74-

70. Усольцев В. А., Петелина О. А., Аткина Л. И., Крапивина О. А. и др. Фитомасса естественных сосняков Северной Евразии: база данных и география Леса Урала и хоз-во в них. Вып.

71. Екатеринбург: УГЛТУ, 2002. 88-

72. Усольцев В. А., Марковский В. И., Максимов В., Ефименко О.А. и др. Распределение запасов органического углерода на территории Свердловской области Леса Урала и хоз-во в них. Вып.

73. Екатеринбург: УГЛТУ, 2003. 104-

74. Усольцев В. А., Щерба П. П. Структура фитомассы кедровых сосен в плантационных культурах. Красноярск: СибГТУ, 1998. 134 с. Уткин, А. П. Исследования по первичной биологической продуктивности лесов в СССР Лесоведение. 1970. 3. 58-

75. Уткин. А. И. и др. Анализ продукционной структуры древостоев А.П. Уткин, Г. Рождественский, Я.И. Гульбе и др. М.: Наука, 1988. 240 с. Фаухутдинов А. А., Казаккулов Р. Г., Пабиуллин Р. Б. Экологические условия ведения лесного хозяйства //Леса Башкортостана. Уфа: БашГАУ, 2004. 19-

76. Федоров Ю. П. Россия: перспективы реализации Киотского протокола ПЭП-ХХ1 век (Наука, экономика, промышленность). 2

77. Специальный выпуск. 16-

78. Фонарев А. Н. Гидрологические ресурсы на помощь сельскому хозяйству Почвы Башкирии и рациональное их использование. Уфа, 1960. Вып. 3. 65-74.

79. Цветков В, Ф., Сурина Е. А, Запасы углерода в лесах Архангельской области Лесной журнал. 2003. J o 5. 17-25. V Цепляев В. П. Леса СССР. Хозяйственная характеристика. М.: Сельхозгиз, 1961.456 с. Черепнин В. Л. Зависимость продуктивности растительности от климатических факторов //Ботан. журн. 1968. Т. 53. 7. 881-

80. Черепнин В. Л. Фитомасса суши Земли и климат. Красноярск: КрасГУ, 1999. 129 с. Чижевский А. Л. Земное эхо солнечных бурь. М.: Мысль, 1976. 367с. Чикишев. А. Г. Физико-географическое районирование Урала //Проблемы физической географии Урала: Тр. МОИП. Вып. XVIII. М.: ИздвоМГУ, 1966.С. 7-

81. Чурагулова З.С. О защитном лесоразведении в Башкирском Зауралье. Уфа, 1998. 92с. Швиденко А. 3., Нильссон С Столбовой В. и др. Опыт агрегированной оценки основных показателей биопродукционного процесса и углеродного бюджета наземных экосистем России.

82. Запасы растительной органической массы Экология. 2000. 6. 403-

83. Современные проблемы российской лесной таксации: методология и моделирование Лесная таксация и лесоустройство. 2002. 1(31). 41-

84. Шиятов Г. Цикличность радиального прироста деревьев в высокогорьях Урала Дендрохронология и дендроклиматология. Новосибирск: Наука, 1986. 134-160.

85. Шугрин М., Обут A.M. Солнечная активность и биосфера. Новосибирск: Наука, 1986. 128 с. Шумилова Л. В. Ботаническая география Сибири. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1962. 440 с. Яблоков А.С. Культура лиственницы и уход за насаждениями. М.: Гослесбумиздат, 1934. 128 с. Adams P.W. Estimating biomass in northen lower Michigan forest stands Forest Ecol. Manage. 1982.V. 4. P. 275-

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

87. Barney R.J., Van Cleve K., Schlentner R. Biomass distribution and crown characteristics in two Alaskan Picea mariana ecosystems Can. J. For. Res. 1978. Vol. 8. P. 36-

88. Baskerville G. L. Dry matter production in immature balsam fir stands Forest Sci. Monogr. 1965. No. 9. 42 p. Brown S. Present and potential role of forests in the global climate change debate Unasylva 185.1996. Vol. 47. P. 3-

89. Brown S. Estimating biomass and biomass change of tropical forests: a primer FAO Forestry paper. Rome. 1997. N 134. 55 p. Brown S., Lugo A., Chapman J. Biomass of tropical tree plantations and its implications for the global carbon budget Can. J. For. Res. 1986. Vol. 16. No. 2. P. 390-394.

90. Cottam G., Curtis J. Т., Hale B.W. Some sampling characteristics of a population of randomly dispersed individuals Ecology. 1953. Vol. 34. No. 4. P. 741

91. Deevey E.S. The human population Scientific American. 1960. Vol. 10. P. 1-

92. Fiedler F. Die Dendromasse eines hiebsreifen Fichtenbestanden Beitr. Forstwirtschaft. 1986. H. 20, No. 4. S. 171-

93. Flury Ph. Untersuchungen tiber das Verhaltniss der Reisigmasse zur Derbholzmasse Mitt. Schweiz. Centralanstalt Forstl. Versuchswesen. 1892. Bd. 2. S. 25-

94. Global BIOME Program. U.S. Corvallis: Environmental Agency, 1991. 8 p. Hartig R. Wachstumsuntersuchungen an Fichten Forstlich- Naturwissenschaftl. Zeitschrift. 1896. Bd. 5. S. 1-15, 33-

95. Hitchcock H. C. III. Converting traditional CFI data into biomass values: a case study 7/ Frayer W. (ed.). Forest Resource Inventories. Colorado State Univ. Fort Collins. CO. 1979. V. II. P. 596-

96. Johnson W.C. Shaфe D.M. The ratio of total to merchantable forest biomass and its application to the global carbon budget Can. J. For. Res. 1983. V. 13. P. 372-

97. Kolchugina T.P., Vinson T.S. Carbon balance of the continuous permafrost zone of Russia// Climate Research. 1993b. Vol. 3. P. 13-

98. Kolchugina T.P., Vinson T.S. Comparison of two methods to assess the carbon budget of forest biomes in the former Soviet Union Water, Air and Soil Pollution. 1993 a. Vol. 70. P. 207-

99. Krauchi N. Climate change and forest ecosystems an overview Schlapfer R. (ed.). Long-term implication of climate change and air pollution on forest eco-

100. Madgwick H.A.I. Mensuration of forest biomass Oslo Biomass Studies. Orono: Univ. Maine, 1976. P. 13-

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

102. Olson J.S., Watts T.A., Allison L.J. Carbon in live vegetation of major world ecosystems Oak Ringe Nat. Lab. ORNL-5862.1983. P. 234

103. Palumets J.K. Analysis of phytomass partitioning in Norway spruce. Tartu: Univ. Press. VIII Scripta Botanica. 1991. 95 p. Paterson S.S. The forest area of the world and its potential productivity. The Royal Univ. Goteborg. Sweden. 1956. 216 pp. Satoo T. A synthesis of studies by the harvest method: primary production relations in the temperate deciduous forests of Japan Ecol. Studies: Analysis and Synthesis. Vol. 1; N.Y.: Springer Verlag, 1970. P. 55-

104. Satoo T. Notes on Kittredges method of estimation of amount of leaves of forest stand J. Jap. Forest Soc. 1962. Vol. 44. No. 2. P. 267-

105. Satoo T. Production and distribution of dry matter in forest ecosystems Misc. Inform. Tokyo Univer. Forests. 1966. Vol. 16. P. 1-

106. Shaф D.D., Lieth H., Whigham D. Assessment of regional productivity in North Carolina Primary productivity of the biosphere. N.Y.: Springer. Ecological Studies, 1975. V. 14. P. 131-146.

107. Mensuration, Growth and Yield. June

109. West G.B., Brown J.H., Enguist BJ. A general model for the structure and allometry of plant vascular systems Nature. 1999. Vol. 400. P. 664-

110. Wirth С Schumacher J., Schulze E.-D. Generic biomass functions for Norway spruce in Central Europe a meta-analysis approach toward prediction and uncertainty estimation//Tree Physiology. 2004. Vol. 24. P. 121-

111. Zianis D., Mencuccini M. On simplifying allometric analyses of forest biomass Forest Ecol. Manage. 2004. Vol. 187. P. 311-332.