Распределение запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Республики Коми

Накай, Надежда Валерьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Распределение запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Республики Коми
ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Распределение запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Республики Коми"

На правах рукописи

Накай Надежда Валерьевна

Распределение запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Республики Коми

06.03.02-Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 4 ОЕЗ ¿911

Екатеринбург - 2011

4856340

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Усольцев Владимир Андреевич; кандидат технических наук Воронов Михаил Петрович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Аткина Людмила Ивановна; кандидат сельскохозяйственных наук Завьялов Константин Евгеньевич

Ведущая организация: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН

Защита состоится 24 февраля 2011 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.281.01 при Уральском государственном лесо-. техническом университете по адресу: 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 36, ауд. 320.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного лесотехнического университета.

Отзывы на автореферат просим направлять в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37, УГЛТУ, ученому секретарю диссертационного совета Бачуриной А.В. Факс: (343) 254-62-25; e-mail: dissovet.usfeu@mail.

Автореферат разослан 12 января 2011г.

Научный руководитель: Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат сельскохозяйственных наук А.В. Бачурина

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Оценка биологической продуктивности лесов является одной из наиболее приоритетных задач лесоведения. Особенно актуальной эта проблема стала после принятия Рамочной Конвенции ООН об изменении климата (1992) и Киотского протокола (1997), согласно которым мировое сообщество связывает возможность стабилизации климата с повышением продукционного потенциала растительного покрова, в первую очередь, планетарных лесов.

За последние 16 лет опубликовано несколько «инвентаризационных» оценок фитомассы лесов РФ (Алексеев, Бердси, 1994; Исаев, Коровин, 1999; Швиденко и др., 2000, 2002; Замолодчиков и др., 2005; Кудеяров и др., 2007), основанных на данных Государственных учетов лесного фонда (ГУЛФ). Исследования различались как в части степени их детализации, так и в применяемых методах и моделях. Вместе с тем, итоговые оценки, приводимые различными группами в последнее десятилетие, не различались больше, чем на±10 % (Швиденко и др., 2007).

Чистая первичная продукция (ЧИП) является основным индикатором, отражающим особенности состояния и функционирования лесных экосистем, поэтому ее знание исключительно важно для познания их современного состояния и функционирования. Однако существует немного работ на эту тему, а опубликованные средние оценки ЧПП для покрытых лесной растительностью земель России различаются более чем в 2 раза - от 204 до. 614 гС/м2 в год (Замолодчиков, Уткин, 2000; Швиденко и др., 2001; Оо-\уег й а1., 2001; Филипчук, Моисеев, 2003; Моисеев, Алябина, 2007), что определяет необходимость их уточнения (Швиденко и др., 2007).

Настоящая работа посвящена оценке углерододепонирующей способности лесных насаждений на лесопокрытых площадях республики Коми с формированием автоматизированной информационной системы и с принятием в качестве исходной (базовой) единицы расчетов территории отдельного лесхоза по данным лесоинвентаризации до 2007 года.

Исследования автора проводились в 2007-2010 гг. в рамках проектов «Разработка системы пространственного анализа депонирования углерода лесными экосистемами Уральского региона» и «Первичная биологическая продуктивность лесных экосистем в градиенте промышленного загрязнения», гранты РФФИ №№ 07-07-96010 и 09-05-00508, а также по Государственному контракту № П1713 - Проведение поисковой научно-исследовательской работы «Разработка автоматизированной системы оценки углерододепонирующей способности лесов России» в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., мероприятие 1.3 «Проведение научных исследований молодыми учеными - кандидатами наук и целевы-

ми аспирантами в научно-образовательных центрах» по направлению «Оценка ресурсов и прогнозирование состояния литосферы и биосферы».

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является оценка распределения запасов углерода и его годичного депонирования в фитомассе насаждений на лесопокрытых площадях республики Коми с формированием информационной системы в среде СУБД ADABAS, Natural и ГИС «Карта 2008» на основе фактических данных о фитомассе, ЧПП насаждений и материалов ГУЛФ.

В связи с поставленной целью конкретные задачи исследования:

• заложить 12 пробных площадей в насаждениях лесообразующих пород Уральского региона, пополнив тем самым базу данных о биопродуктивности лесов;

• сформировать базу данных о фитомассе и ЧПП лесообразующих пород Уральского региона и на ее основе разработать систему эмпирических регрессионных моделей фитомассы и ЧПП;

• совместить эмпирические модели фитомассы и ЧПП с данными ГУЛФ Республики Коми и составить соответствующие таблицы;

• построить карты-схемы распределения запасов и годичного депонирования углерода Há лесопокрытых площадях Республики Коми;

• разработать автоматизированный вариант совмещения баз данных фитомассы, ЧПП и ГУЛФ на основе системы управления базой данных (СУБД) ADABAS с редактором приложений Natural и ГИС «Карта 2008».

На защиту выносятся следующие положения:

• таблицы возрастной динамики фитомассы высокополнотных елово-пихтовых древостоев для среднетаежной подзоны уральского региона;

• таблицы распределения запаса фитомассы и ЧПП в насаждениях лесопокрытых площадей на территории 33 лесхозов Республики Коми;

• карты-схемы распределения углеродного пула и годичного депонирования углерода, отнесенных на 1 га насаждений лесопокрытых площадей Республики Коми;

• система автоматизированного совмещения баз данных фитомассы, ЧПП и ГУЛФ и актуализации результатов с выводом их на интерактивную карту на основе СУБД ADABAS, Natural и ГИС «Карта 2008».

Научная новизна. Впервые с использованием материалов ГУЛФ выполнено на уровне лесопокрытых площадей отдельных лесхозов Республики Коми картографирование запасов и годичного депонирования углерода и выполнен их географический анализ; впервые разработана автоматизированная система совмещения баз данных фитомассы, ЧПП и ГУЛФ на основе СУБД ADABAS с редактором приложений Natural и ГИС «Карта 2008».

Практическая значимость работы состоит в разработке исходной базы для расчета углеродного бюджета лесных экосистем, для реализации систем лесохозяйственных мероприятий, направленных на. повышение продуктивности и комплексное освоение лесов Республики Коми. Результаты работы полезны при осуществлении экологического мониторинга и экологических программ разного уровня и используются Уральским филиалом ФГУП «Рослесинфорг» и Пермской экспедицией филиала ФГУП «Рослесинфорг» «Поволжский леспроект» в их практической деятельности, а также Институтом биологии Коми Научного Центра УрО РАН (имеются справки).

Обоснованность выводов и предложений. Использование обширного экспериментального материала и современных методов статистического анализа, системный подход при анализе фактических материалов и интерпретации полученных результатов, использование адекватных компьютерных программ определяют обоснованность полученных выводов.

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

Апробация работы. Основные результаты исследований изложены на международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2007, 2008); международной научно-технической конференции «Лесной комплекс: состояние и перспективы ■развития» (Брянск, 2008); всероссийской конференций с международным участием «Пожары в лесных экосистемах Сибири» (Красноярск, 2008); всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Научное творчество молодежи — лесному комплексу России» (Екатеринбург, 2008, 2009); региональной научно-практической конференции «Региональные проблемы природопользования и охраны окружающей среды» (Курган, 2008); 10-й международной научно-практической интернет-конференции «Лес-2009» (Брянск, 2009); всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Б.П. Колесникова (Екатеринбург, 2009); всероссийской научной конференции с участием иностранных ученых «Эколого-географические. аспекты лесообразовательного процесса» (Красноярск, 2009).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 21 печатной работе, в том числе 2 - в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 126 страницах, состоит из введения, 7 глав и 3 приложений. Список использованной литературы включает 133 наименования, в том числе 41 иностранных. Текст иллюстрирован 28 таблицами и 38 рисунками.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Необходимость оценки фитомассы древостоев была осознана еще в XIX столетии (Flury, 1892), затем серию пионерных исследований фитомассы и ее годичного прироста выполнил швейцарский ученый X. Бургер (Burger, 1929-1953), В 1930-1940-х гг. исследования фитомассы и годичного прироста деревьев сопровождались анализом их взаимосвязи с легко измеряемыми таксационными показателями деревьев (Яблоков, 1934; Кос-сович, 1940; Челядинова, 1941; Kittredge, 1944). В 1963 году была принята Международная биологическая программа (МБП), в рамках которой выполнены многочисленные исследования фитомассы и ЧПП во многих странах мира, в том числе СССР.

После завершения исследований по МБП опубликовано несколько сводок фактических данных о фитомассе и ЧПП лесных насаждений. Из них две (DeAngelis et al., 1981; Cannell, 1982) включали в себя данные по лесам всей планеты в количестве около 1200 определений фитомассы на пробных площадях. Монография В.А. Усольцева (2001), содержала первую сводку данных о фракционной структуре фитомассы лесов Северной Евразии в количестве более 5 тыс. определений.

Тем не менее, при оценке биосферной роли лесов ощущается нехватка фактических определений их фитомассы и ЧПП, и точность имеющихся глобальных оценок углерододепонирующей способности лесов недостаточна для биосферного прогнозирования. Соответственно роль лесных экосистем в глобальных циклах разными исследователями оценивается от отрицательной (Woodwell et al., 1978) до положительной (Кобак и др., 1980).

В России при определении запасов углерода сложился методический подход, согласно которому материалы пробных площадей по оценке фитомассы и ЧПП насаждений совмещаются с материалами ГУЛФ на основе пакетов либо моделей конверсионных коэффициентов фйтомасса (ЧПП): запас стволовой древесины (Макаревский, 1991; Исаев и др., 1993; Алексеев, Бердси, 1994; Галенко и др., 2002; Бобкова и др., 2003).

В.А. Усольцевым (2007) на основе сформированной базы данных фитомассы и ЧПП лесообразующих пород Уральского федерального округа и данных ГУЛФ составлены карты-схемы распределения углеродного пула и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов на лесопо-крытой площади 63 млн. га, которые показали расхождения с результатами А.З. Швиденко с соавторами (2007) в пределах 3-5% по углероду и 8% - по его годичному депонированию в фитомассе лесов.

Оценки ЧПП лесов УрФО, выполненные по трем совершенно разным методикам (Воронин и др., 2004; Швиденко и др., 2007, 2008; Усоль-цев, 2007), оказались довольно близкими, и в то же время более чем вдвое

ниже по сравнению с результатами, полученными по методу конверсионных коэффициентов (Замолодчиков, Уткин, 2000). Причины этого пока неизвестны.

Для Республики Коми имеется довольно много данных о фитомассе и ЧПП лесов, полученных К.С. Бобковой с соавторами (Бобкова, 1987, 2001, 2005, 2007; Бобкова и др., 1982, 2006). По данным К.С. Бобковой (1999), еловые леса республики в крайнесеверной подзоне тайги к спелому возрасту формируют запасы фитомассы около 40-90, в северной подзоне тайги — 80-140, в средней — 110-200 и в южной - 135-270 т/га. Сосновые древостой северной тайги к возрасту спелости имеют фитомассу 44-120 т/га, а в средней тайге 114,2 т/га. ЧПП еловых лесов в северной тайге составляет 3,9-7,3, а в средней — 5,2-7,8 т/га. В сосновых лесах северной подзоны тайги ЧПП составляет 5,2-6,7 и в средней - 3,9-8,5 т/га. Суммарный показатель ЧПП всех лесов Республики, рассчитанный К.С. Бобковой по конверсионным коэффициентам, составил 131 млн. т (Галенко и др., 2002; Бобкова и др., 2003).

Алгоритмы расчета и картирования пулов углерода и его годичного депонирования на лесопокрытых площадях очень сложны и трудоемки, а результаты расчетов вследствие периодических изменений в данных ГУЛФ и непрерывного пополнения данных фитомассы и ЧПП новыми определениями на пробных площадях нуждаются в постоянной актуализации. Поэтому необходима автоматизация расчетов на основе последних достижений в области информационных технологий, в частности СУБД ADABAS с редактором приложений Natural (Часовских и др., 2006), которая до сих пор не была задействована в решении не только проблем оценки углерододепонирующей способности лесов, но и любых задач лесного комплекса.

ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ЛЕСНОЙ ФОНД РЕСПУБЛИКИ КОМИ

Республика Коми расположена на Северо-Востоке Европейской части Российской Федерации и занимает территорию около 415,9 тыс. км2. Лесопокрытая площадь составляет 30,0 млн. га. В диссертации описаны геоморфология и почвенный покров, климатические условия, дана характеристика лесов гослесфонда республики. Около 40% территории республики занято девственными лесами, которые в 1995 году включены ЮНЕСКО в список Памятников Всемирного культурного и природного наследия. На долю хвойных пород приходится 82% лесопокрытой площади, 18% занято лиственными породами, в "основном, берёзой (16%). Наибольшее распространение имеют еловые леса (56%), особенно в северозападной и северо-восточной частях республики.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА РАБОТЫ

Исследования структуры фитомассы пихтарников и ельников выполнены в Нижне-Сергинском лесничестве (бывшем лесхозе) Свердловской области. Изучены пихтарники (6 пробных площадей) и ельники (6 пробных площадей) мшистые одного возрастного ряда. Взяты 200 модельных деревьев по ступеням толщины стволов.

Пробные площади закладывались с учетом теоретических положений лесной таксации согласно ОСТ 56-69-83. Модельные деревья отбирались в августе месяце после полного формирования хвои текущего года. Ствол делили на 10 секций и на середине каждой секции, а также на расстоянии 1,3 м от комля, выпиливали диски и определяли диаметры ствола в коре и без коры. По этим замерам рассчитывали объем древесины и коры дерева. Диски взвешивали с точностью до ОД г и использовали далее для определения содержания коры и абсолютно сухого вещества в древесине и коре.

Крону делили на три секции, каждую ее подразделяли на охвоенные и неохвоенные ветви и взвешивали с точностью до 50 г. Затем из охвоен-ной части каждой секции отбиралась навеска (около 1 кг) для установления соотношения хвои и скелетных частей. Хвоя в навеске отделялась от ветвей и взвешивалась масса обеих фракций с точностью до 1 г. По установленным соотношениям определяли фитомассу хвои и древесных частей каждой секции, а затем - всей кроны.

Для определения влажности и абсолютно сухой массы хвои и ветвей из каждой части кроны взяты их образцы, которые взвешивали с точностью до 0,01 г. По полученным значениям рассчитывали абсолютно сухую массу хвои и ветвей дерева. Сушку древесины и коры дисков, навесок хвои и ветвей производили до постоянного веса в термостатах при температуре 100-105°С.

Сводные данные запасов и лесопокрытых площадей ГУЛФ по каждому лесхозу и древесной породе представляли в виде распределений по возрастным группам и затем регрессионные модели фитомассы, в которые в качестве независимых переменных включены возраст и запас древостоев, табулировали по исходным значениям ГУЛФ. Значения 41111 также аппроксимировали регрессионными уравнениями, в которые кроме возраста и запаса древостоя включены некоторые показатели фитомассы. Все полученные значения фитомассы и 41111 при их картировании пересчитаны на углерод по переводному коэффициенту 0,5 (Кобак, 1988).

Алгоритм и' методика разработки автоматизированной системы оценки и актуализации годичного депонирования углерода в лесной фи-томассе, выполненной совместно с М.П. Вороновым, изложены в соответствующих разделах.

ГЛАВА 4. ФРАКЦИОННАЯ СТРУКТУРА ФИТОМАССЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ ПИХТАРНИКОВ И ЕЛЬНИКОВ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ УРАЛА

Среднетаежные темнохвойные леса представлены смешанными ело-во-пихтовыми древостоями. Необходимо выяснить, в какой степени для оценки их фитомассы необходимы раздельные нормативы и можно ли разрабатывать и использовать нормативы, пригодные как для чистых, так и для смешанных елово-пихтовых древостоев. По результатам перечетов на пробных площадях регрессионным методом рассчитаны показатели фракционной структуры надземной фитомассы ели и пихты (табл. 1).

Таблица 1 - Характеристика пробных площадей, заложенных

в пихтарниках и ельниках подзоны средней тайга

Состав А, лет Класс бонитета N, экз/га Д см Я, м м /га М,-м3/га Фитомасса, т/га

Стволы Ветви Хвоя Всего

Пихтарники мшистые

8П2Е 20 IV 54082 1,6 3,0 10,9 31,9 14,9 9,5 9,1 33,5

8П2Е 32 IV 4200 6,7 5,9 14,8 53,7 24,2 11,1 11,7 47,0

9П1Е 50 IV 4700 9Л 9,0 31,2 153 58,8 12.5 12,9 84,2

6П4Е2Б 72 ш 1778 18,2 18,6 46,2 396 141,3 16,0 8,4 165,7

7ШЕ1Б 73 ш 1480 19,9 18,4 46,0 390 139,2 10,5 12,0 161,7

8П2Е 100 ш 1056- 22,7 22,3 42,7 385 149,9 25,4 12Д 187,5

Ельники мшистые

9Е1С 20 ш 8495 5,3 5,8 18,7 58,0 26,2 9,5 13,1 48,8

7Е2С1Л 58 ш 1701 15,4 16,5 .34,8 275 131,2 17,3 17,1 165,6

7ЕЗП 68 rv 1853 14,4 13,6 29,9 172 76,2 11,5 11,7 99,4

9Е1Б 76 ш 2302 16,0 19,4 45,2 381 150,0 13,9 15,3 179,2

9Е1С 79 IV 1715 15,1 15,6 32,4 225 111,6 12,1 12,4 136,1

6Е2П2Б 132 IV 1203 21,4 21,0 39,6 371 225,2 24,1 19,6 268,9

Полученные данные (см. табл. 1) обработаны по стандартной программе многофакторного регрессионного анализа путем расчета уравнений:

1п(J) = ао + ai Ы.(А) + а2Х, (1)

где Y - зависимая переменная, представленная таксационными и продукционными показателями (см. табл. 1): D - средний диаметр, Я - средняя высота, G - сумма площадей сечений, N- густота деревьев, М - запас древостоя, Ра - надземная фитомасса, Pbr/Pa и Pf/Pa - доля соответственно ветвей и хвои в надземной фитомассе, Pst - масса стволов; независимые переменные: А - возраст древостоя, X — бинарная переменная (Дрейпер, Смит, 1973) (Х= 0 для пихтарников и Х= 1 для ельников). Результаты рас-

чета уравнений показали (табл. 2), что регрессионные коэффициенты при переменной (1п4) статистически значимы (1,^= 4,2-^-8,8> tos = 2,0), но нет статистически достоверных различий между пихтарниками и ельниками ни по таксационным показателям древостоев представленных возрастных рядов, ни по показателям их фитомассы Офакт= 0,02+0,99< tos= 2,0).

Полученный результат послужил основанием для составления обобщенных нормативов. Это выполнено путем расчета уравнений:

ВД = ао+а1Ь(4),

характеристика которых приведена в табл. 3:

Таблица 2 - Характеристика регрессионных уравнений (1)

(2)

вд Константы и независимые переменные Значимость констант по t-критерию R2 Стандартная ошибка (SE)

ао ai(liL<) a2Z t(ai) t(a2)

in m -1,561 0,993 0,102 8,0 0,727 0,886 0,239

MB) -2,299 1,164 0,081 6,5 0,397 0,834 0,347

In (G) 0,564 0,703 -0,003 5,3 0,021 0,766 0,256

Ы.М) -0,399 1,392 -0,017 7,0 0,076 0,848 0,388

ЫРа) 0,529 1,021 0,121 8,8 0,919 0,904 0,224

HPbr/Pa) 0,395 -0,597 -0,163 4,2 0,993 0,696 0,278

HPf/Pa) 1,404 -0,905 0,145 6,8 0,958 0,837 0,258

Таблица 3 - Характеристика уравнений (2)

Константы и характеристики уравнений Зависимые ne] эеменные

вд ВД In (G) In (M) ln(Pa) ЩРЬг/Ра) HPf/Pa)

ао -1,579 -2,314 0,564 -0,396 0,507 0,424 1,378

а,(Ы) 1,010 1,177 0,703 1,389 1,042 -0,624 -0,881

Rz 0,879 0,831 0,766 0,847 0,895 0,663 0,821

SE 0,233 0,332 0,242 0,368 0,222 0,218 0,257

Искомый табличный норматив для таксации фитомассы древостоев составлен путем табулирования уравнений (2) по задаваемым значениям возраста древостоя (табл. 4). Возрастной тренд густоты древостоя получен расчетным путем по формуле:

04;/0,7854& (3)

Таблица 4 предназначена для таксации надземной фитомассы как чистых, так и смешанных сомкнутых елово-пихтовых древостоев средне-таежной подзоны Уральского региона.

Таблица 4 - Возрастная динамика роста и продуктивности елово-пихтовых древостоев Ш-1У классов бонитета в среднетаежной подзоне Урала___■___

А, я, А N, G, м, Фитомасса, т/га

лет м см экз/га м2/га м3/га Pst РЪг Pf Ра

20 4,2 3,4 15860 14,4 43,2 18,1 8,9 10,7 37,7

40 8,6 7,6 5180 23,5 113,0 53,7 11,8 11,9 77,5

60 12,9 12,3 2626 31,2 198,5 91,5 14,0 12,8 118,3

80 17,2 17,2 1644 38,2 295,9 130,4 15,8 13,4 159,6

100 21,6 22,4 1134 44,7 403,5 170,2 17,4 13,8 201,4

120 26,0 27,7 843 50,8 519,7 210,5 18,7 14,3 243,5

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ И КАРТИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСА УГЛЕРОДА В ФИТОМАССЕ НАСАЖДЕНИЙ ЛЕСОПОКРЫТЫХ ПЛОЩАДЕЙ РЕСПУБЛИКИ

КОМИ

Зависимость фитомассы в абсолютно сухом состоянии (Р„ т/га) каждой фракции (стволы, ветви, хвоя, корни, нижние ярусы, соответственно Pst, РЪг, Pf, Рг, Ри, т/га) от возраста (А, лет) и запаса (М, м3/га) насаждения, рассчитана по фактическим данным фитомассы (1400 определений) отдельно для каждой древесной породы согласно модели:

1пР,или In(Pt/M) = f [Ш, (Ш)1, InМ, ЫРЪг/М), In (Pf/M), Pst]. (4) Уравнения (4) адекватны эмпирическим данным, и их константы статистически значимы на уровне tos. Путем табулирования моделей (4) по запасу стволов (М) и возрасту (А) насаждений каждой ячейки таблицы данных ГУЛФ рассчитаны запасы фитомассы по фракциям на 1 га лесопокры-той площади по всем 33 лесхозам Республики Коми. Умножением их на лесопокрытую площадь в каждой ячейке матрицы рассчитаны запасы фитомассы на всей лесопокрытой площади. После сложения результатов по классам возраста получены запасы фитомассы по каждой фракции отдельно для каждой породы и путем сложения последних по фракциям и породам получены итоговые запасы фитомассы на всей площади лесхоза. В результате получили показатель фитомассы, взвешенный по классам возраста, запасам стволовой древесины и долевому участию каждой породы. Путем деления полученных запасов фитомассы на лесопокрытую площадь получены запасы фитомассы, распределенные по лесхозам республики до-

вольно неравномерно: от 53 т/га на севере до 122 т/га на юге, что обусловлено природной зональностью территории.

Среднее значение фитомассы лесного покрова республики равняется 76 т/га, а по карте Н.И. Базилевич и Л.Е. Родина (1967), составленной путем прямой экстраполяции данных пробных площадей на территорию всего биома, это значение было 300 т/га, т.е. почти вчетверо выше. Результаты других исследователей (Бумблаускис, 1996; Цветков, Сурина, 2003; Усойьцев, 2007) показали, что карта-схема Н.И. Базилевич и JI.E. Родина (1967) для северной и центральной частей бореальной зоны завышает оценки фитомассы в 2,3-3,0 раза, а для лесостепной и степной зон, напротив, занижает в 4-6 раз, а по Р.Ш. Кашапову (2004) - даже в 11 раз.

Общий углеродный пул фитомассы лесов Республики Коми составил 1110 млн. т. Его величина, полученная В.А. Алексеевым и P.A. Бердси (1994), равнялась 1049 млн. т, а в расчете на 1 га лесопокрытой площади -по нашим данным 38 т/га, а по результатам упомянутых авторов 36 т/га, т.е. на 6 % ниже.

После разнесения показателей углеродного пула по трем градациям составлена карта-схема его распределения в насаждениях на территории Республики Коми (рис. 1). Запасы углерода на единице площади распределились на территории Республики Коми по названным трем градациям в зональном направлении в возрастающем порядке от лесотундры к южной тайге. Названный показатель для лесотундры, крайне северной, северной, средней и южной тайги составил соответственно 26,30,35,43 и 51 т/га.

ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ И КАРТИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГОДИЧНОГО ДЕПОНИРОВАНИЯ УГЛЕРОДА В ФИТОМАССЕ НАСАЖДЕНИЙ ЛЕСОПОКРЫТЫХ ПЛОЩАДЕЙ РЕСПУБЛИКИ КОМИ

В главе 1 было показано, что оценки ЧПП насаждений в расчете на лесопокрытую площадь региона, выполненные по методу, предложенному В.А. Усольцевым (2007), оказались близки к аналогичным результатам, полученным альтернативными методами. Поэтому при определении ЧПП и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Республики Коми мы взяли за основу методику В.А. Усольцева.

Метод основан на применении рекурсивного принципа совмещения моделей фитомассы и ЧПП, когда в число независимых переменных включены не только возраст и запас древостоя, но также масса хвои, корней и нижнего яруса:

InZz = f (InA, \пМ, InPf, hPr, InPu), (5)

Обозначения лесхозов

1 Айкинский

2 ВыктульскнЙ

3 Ертомский

4 Железнодорожный

5 Ижемкий

6 Кажимсюш

7 Каджсромский

8 Койгородский

9 Комсомольский

10 Корткероссхин

11 Летекяй

12 Локчимскпй

J3 Междуречеиский

14 Мешурсюш

15 НП «Югын Ва»

16 Псчоро-идычсгсик

17 Печорский

18 ГГоиоздинсетш

19 Прилузсхий

20 Прултсклй

21 Сосиогорскцй

22 Сторожевский

23 Сыктывдиискпй

24 Сыктывкарский

25 Сысольскнй

26 Троицко-печорсхий

27 Удорский

28 Усинский

29 Усть-куломский

30 Уст ь-немский

31 Усть-цилсмский

32 Ухтинский

33 Чсрнамскнй

Рис. 1. Распределение запасов углерода в фитомассе насаждений на территории Республики Коми. Диапазоны: I - 22,7-34,0; II - 34,0-44,0; III-44,0-60,4 т/га

где Zi - ЧПП фитомассы í-й фракции {Zf, Zir, Zy?, Zr, Zu, Za и Ztof - соответственно хвои, ветвей, стволов, корней, нижнего яруса, всей надземной и всей общей), т/га. Уравнения (5) рассчитаны по данным 265 определений фракционного состава ЧПП, они адекватны эмпирическим данным и их константы достоверны на уровне t05. Коэффициенты R2, средние по 10 породам, составили для фракций фитомассы в их перечисленной выше последовательности соответственно 0,77; 0,78; 0,75; 0,76; 0,70.

Расчеты годичного депонирования углерода в фитомассе насаждений на лесопокрытых площадях Республики Коми выполнены в два этапа. Первый этап - это расчет уравнений (4), выполненный в предыдущей главе по данным запаса фитомассы, определенного на 1400 пробных площадях. Уравнения фитомассы (4) протабулированы по данным структурированных таблиц и получены таблицы распределения фитомассы по группам возраста и породам. На втором этапе по исходным значениям А и М матриц ГУЛФ и полученным на первом этапе данным фитомассы листвы, корней и нижних ярусов уравнения (5) табулируются по рекурсивному

принципу. Путем деления полученной ЧПП на лесопокрытую площадь каждого лесхоза получены распределения ее значений на 1 га.

Суммарный показатель первичной продукции лесов Коми составил 108 млн. т. Аналогичный показатель, рассчитанный К.С. Бобковой по конверсионным коэффициентам ЧПП (Галенко и др., 2002; Бобкова и др., 2003), составил 131 млн. т, или на 21% выше. Если метод конверсионных коэффициентов при оценке годичной ЧПП четырех областей УрФО, как было показано выше, дал завышение по отношению к результату В.А. Усольцева в 1,8 - 2,9 раза, то при оценке ЧПП Республики Коми - всего на 21%. Это относительно небольшое расхождение может иметь причиной не столько различие применяемых методик, сколько расхождение в исходных данных К.С. Бобковой и наших. В частности, вследствие принятия разных значений содержания углерода в фитомассе (0,46 вместо 0,50 в наших расчетах), различие по годичному депонированию углерода составляет не 21, а лишь 12%. Столь существенные расхождения результатов, полученных при оценках ЧПП лесов по методу конверсионных коэффициентов в различных территориальных комплексах, относительно результатов, полученных по рекурсивному методу В.А. Усольцева, пока не поддается какому-либо объяснению, и необходимо дальнейшее уточнение и совершенствование методической основы расчетов ЧПП лесного покрова.

После перевода значений ЧПП фитомассы в показатели углерода на 1 га лесопокрытой площади и разнесения последних по трем градациям составлена карта-схема его распределения на территории республики (рис. 2). Проведенный географический (зональный) анализ распределения годичного депонирования углерода выявил, что, как и по показателю углеродного пула, имеет место последовательное увеличение годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Коми по природным зонам и подзонам: в лесотундре, крайне северной, северной, средней и южной тайге ежегодное депонирование углерода в фитомассе составляет соответственно 1,1; 1,3; 1,5; 2,1 и 2,9 т/га.

ГЛАВА 7. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ И КАРТИРОВАНИЯ ГОДИЧНОГО ДЕПОНИРОВАНИЯ УГЛЕРОДА ЛЕСНЫМИ ЭКОСИСТЕМАМИ, РЕАЛИЗОВАННОЙ В СРЕДЕ ADABAS, ПРИЛОЖЕНИЙ NATURAL И ГИС «КАРТА 2008»

Автоматизированная информационная система представляет совокупность программных модулей, каждый из которых рассматривается как модель автоматизируемого процесса и может быть представлен в виде совокупности его программных элементов и системных связей между элементами, которые задают структуру модуля. Таким образом, концепция создания информационной системы пространственного анализа депониро-

вания углерода лесными экосистемами заключается в моделировании структуры посредством выбора необходимых для системы программных элементов и задания функциональных связей между этими элементами.

1 Айкинский

2 ВЫКТС1ЬСК1П!"

3 Ертомсхий

4 Железнодорожный

5 Ижемхий

6 Кзжнмскн й

7 Каджеромскнй

8 Койгородсхий

9 Комсомольский

]0 Корткероссхий

11 Лете кий

12 Локчимский

13 Мсждурсчсискнй

14 Мешурский

15 ИГ] «Ютоп В а»

16 Псчооо-илычскан

17 Печорский

18 Помоэдиаский

19 Прилузскнй

20 Пругтгский

21 Сосногорский

22 Сторожевсхий

23 Сыктывдинский

24 Сыктывкарский

25 Сысольский

26 Троицхо-чечорский

27 Удореюгй

28 Усинский

29 У сть-кул омский

30 Усть-немский

31 Уеть-нилемсхий

32 Ухтинский

33 Черкамскнй

Рис. 2. Распределение годичного депонирования углерода в фитомассе насаждений на лесопокрытой площади Республики Коми. Градации: I-1,0-1,6; II-1,6-2,2; Ш-2,2-3,4 т/га

Структура и взаимосвязи элементов созданной информационной системы представлены на схеме (рис. 3.). Аналитический блок информационной системы представляет собой совокупность расчетных програмхм (см. рис. 3.), а также программ промежуточных расчетов при вводе данных и их запросах.

Разработанная информационная система дает возможность полной автоматизации расчетов и актуализации результатов. Участие оператора предполагается лишь на этапах ввода и корректировки исходных данных, т.е. данных ГУЛФ и фактических значений фитомассы и ЧПП, дополнительно полученных на пробных площадях. Предполагается также автоматический перерасчет коэффициентов регрессионных уравнений (КРУ) фитомассы и ЧПП с отбрасыванием статистически не значимых переменных, а также перерасчет итоговых данных. Передача итоговых значений в среду

Карта приростов фитомассы

- отображение значений приростов фитомассы по фракциям по каждой из 10 пород на карте лесхозов;

- отображение значений общего прироста фитомасск по всем породам всех возрастов на карге лесхозов

Карта фитомассы

- отображение значений фитомассы по фракциям по каждой из 10 пород на карте лесничеств УрФО;

- отображение суммарных значений.фитомассы по всем породам всех возрастов на карте лесхозов

Рис. 3 . Структура и взаимосвязи элементов информационной системы

отображения осуществляется в формате ГИС «Карта 2008». Схема аналитического блока системы представлена на рис. 4.

Опция Главного управляющего приложения «Экспорт данных для |

отображения на карте» (рис. 5) запускает процедуру формирования двух файлов транспортировки - для значений как фитомассы, так и 41Ш.

В формате ГИС созданы интерактивные карты для фитомассы и )

41Ш, в каждой задается по одному слою для каждой из десяти древесных пород и по одному слою для отображения итоговых значений фитомассы и ЧИП. Каждая карта содержит 12 слоев. Результирующее изображение карты для 41Ш показано на рис. 6. При двойном щелчке мыши в границах каждого лесхоза вызывается информационный диалог, в котором пред- |

ставлены название лесхоза, соответствующие ему значения запаса и фитомассы и 41111 по фракциям для каждой из пород, а также информация о координатах границ лесхоза, его площади и периметра. Перемещение по слоям производится при помощи поля со списком (рис. 7).

Рис. 4. Схема реализации аналитического блока системы пространственного анализа депонирования углерода лесными экосистемами территориального комплекса

ЩБаза даннык фитомассы и приростов фитомассы по яесн

по всем классам возраста для I лесничества

Просмотр Редз'.'Тис:Е2"г? \ лчет Не1р

чг Есем пород,ндп-1 лесничества

■ по сумме всех возрастов-для ! под^ИЩ^летдаеств: по 1 классу возраста для! породы всех лесничеств

11 р е р р 1 пор для с г сдакак». оралиинм пород дляес* «кипел!

М'СПОрТ дапны дл; ■ г.гл : ;рт

Рис. 5. Запуск запросов, формирующих отчеты, из Главного управляющего

приложения

Рис. 6. Отображение значений ЧПП по фракциям для каждой породы по. _выбранному лесхозу_

Выбор объекта - "йен"

,-¡^1 а

томасса стволов томасса листвы Фишомасса ветвей Фитомасса корней §итомасса нижних ярусов

248.76 т/га 5.10 т/га 48.60 т/га 77.98 т/га 6.99 т/га

ЙИадельекое

■ИВТ**""

вД^шВДа!

Рис. 7. Перемещение по слоям карты

выводы

1. Сомкнутые ельники и пихтарники подзоны средней тайги Урала в возрастном диапазоне от 20 до 130 лет достоверно не различаются ни по таксационным показателям представленных возрастных рядов, ни по надземной фитомассе как в целом, так и по отдельным ее фракциям. На этом основании составлен общий таксационный норматив, предназначенный для таксации надземной фитомассы как чистых/так и смешанных сомкнутых елово-пихтовых древостоев среднетаежной подзоны Урала.

2. На основе сформированной базы данных о фитомассе й ее ЧПП для лесообразующих пород Республики Коми разработана система рекурсивных уравнений двух уровней. На первом из них структура фитомассы совмещена со структурой данных ГУЛФ, в результате чего составлена карта-схема распределения углеродного пула по 33 лесхозам. На втором уровне структура ЧПП 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.

3. В результате реализации разработанного алгоритма установлен запас углерода в общей (надземной и подземной) фитомассе насаждений в лесном фонде Республики Коми, составивший 1110 млн. т, а в расчете на 1 га лесопокрытой площади -38 т, т.е. почти в 4 раза больше по сравнению с данными Н.И. Базилевич и Л.Е. Родина (1967), полученными путем прямой экстраполяции данных о фитомассе насаждений пробных площадей на территорию биома. Напротив, наши результаты близки к данным В.А. Алексеева и P.A. Бердси (1994), полученным для Коми (36 т/га), и неболь! шое расхождение результатов (6%), по-видимому обусловлено использованием различных сводок данных о фитомассе насаждений.

4. Установлено последовательное увеличение углеродного пула в фитомассе лесов Коми по природным зонам и подзонам: в лесотундре, край-несеверной тайге, северной тайге, средней тайге и южной тайге углеродные пулы составили соответственно 26,30,35,43 и 51 т/га.

3. Годичное депонирование углерода в фитомассе на 1 га лесопокрытой площади, взвешенное по доле участия пород в лесном фонде, запасу стволовой древесины и по величине занимаемой лесопокрытой площади, варьирует по лесхозам в довольно широком диапазоне - от 1,3 до 3,6 т/га Общее годичное депонирование углерода в фитомассе на всей лесопокрытой площади в лесах Республики Коми составило 54,2 млн. т, что на 12% ниже результата К.С. Бобковой (60,5 млн. т).

4. Проведенный географический (зональный) анализ распределения годичного депонирования углерода показал, что, как и по углеродному пу-

■ лу, имеет место последовательное увеличение годичного депонирования ' углерода в фитомассе лесов Коми по природным зонам и подзонам: в лесо-

тундре, крайнесеверной тайге, северной тайге, средней тайге и южной тайге ежегодное депонирование углерода в фитомассе составляет соответственно 1,1; 1,3; 1,5; 2,1 и 2,9 т/га.

5. Модели и методы выполненных расчетов фитомассы и 41111 лесного покрова представлены в виде информационной системы, впервые реализованной в среде СУБД ADABAS, приложений Natural и ГИС «Карта 2008». С помощью разработанной информационной системы все расчеты по депонированию углерода в лесах (рекурсивный алгоритм расчетов от структурирования исходных баз данных до итоговых таблиц результатов и вывода их на интерактивную карту) выполняются и актуализируются в автоматическом режиме без участия оператора.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

По списку ВАК:

1. Усольцев В.А. Воронов М.П., Накай Н.В. Автоматизированная система оценки и картирования углерода, депонируемого лесными экосистемами, в среде ADABAS и Natural // Вестник Алтайского гос. аграрного ун-та. 2009. № 2(52). С. 30-36.

2. Накай Н.В., Уразова А.Ф., Бергман И.Е., Сопига В.А. Фракционная структура фитомассы естественных пихтарников и ельников Среднего Урала//Естественные и технические науки. 2010. №3 (47). С. 130-132.

Статьи в прочих журналах:

3. Усольцев В.А., Часовских В.П., Воронов М.П., Корец М.А., Чер-кашин В.П., Кофман Г.Б., Бараковских Е.В., Семышев М.М., Касаткин А.С., Накай Н.В. Оценка углерододепонирующей способности лесов: от пробной площади - к автоматизированной системе пространственного анализа// Лесная таксация и лесоустройство. 2008. № 1(39). С. 183- 190.

4. Усольцев В.А., Азаренок В.А., Бараковских Е.В., Накай Н.В. Депонирование и динамика углерода в фитомассе лесов уральского региона // Лесная таксация и лесоустройство. 2009. № 1(41). С. 108-115.

5. Усольцев В. А., Воронов М. П., Часовских В. П., Накай Н. В. Депонирование углерода в фитомассе лесов: расчетный алгоритм и его

, реализация в среде СУБД ADABAS // Лесная таксация и лесоустройство.

' 2010. № 1(43). С. 78-92.

Статьи в тематических сборниках:

6. Усольцев В.А., Канунникова О.В., Норицина Ю.В., Накай Н.В., Бараковских Е.В., Кузьмин Н.И. Распределение запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов на юго-западе Уральского региона // Актуальные проблемы лесного комплекса. Вып. 19. Брянск: БГИТА, 2007. С. 69-72.

7. Азаренок В.А., Усольцев В.А., Норицина Ю.В., Накай Н.В., Бараковских Е.В. Депонирование углерода в фитомассе лесопокрытых площа-

дей уральского региона // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2008. Вып. 21. С. 3-6.

8. Усольцев В.А., Барановских Е.В., Кузьмин Н.И., Норицина Ю.В., Накай Н.В. Увеличение фитомассы лесного покрова в регионе и попытка выяснения его причин // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2008. Вып. 21. С. 140-143.

9. Усольцев В.А., Воронов М.П., Часовских В.П., Бараковских Е.В., Накай Н.В., Кузьмин Н.И. Разработка системы пространственного анализа депонирования углерода лесными экосистемами уральского региона. Ан-нотационный отчет по гранту РФФИ «Урал» № 07-07-96010 // Региональный конкурс РФФИ «Урал», Свердловская область. Результаты научных работ, полученные за 2007 г. Екатеринбург: Региональный научно-технический центр, 2008. С. 223-226.

10. Усольцев В.А., Терехов Г.Г., Бирюкова А.М., Бараковских Е.В., Накай Н.В., Канунникова О.В. Фитомасса 35-летних культур ели на Урале в связи со способами их создания и ухода // Леса России и хозяйство в них. Вып. 1(30). 2008. С. 27-43.

11. Усольцев В.А., Бараковских Е.В., Накай Н.В., Малеев К.И. Изменение углеродного пула и годичного депонирования углерода в фито-массе лесов Пермского края за 20 лет // Актуальные проблемы лесного комплекса. Сб. научн. тр. Часть 1. Брянск: БГИТА, 2008. С. 64-66.

12. Усольцев В.А., Мехренцев A.B., Бараковских Е.В., Накай Н.В. Сравнительный анализ двух методов оценки годичного прироста фитомассы в насаждениях лесопокрытых площадей Пермского края // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2009. Вып. 22. С. 46-50.

13. Усольцев В.А., Воронов М.П., Часовских В.П., Накай Н.В., Бергман И.Е., Уразова А.Ф., Борников A.B., Жанабаева A.C. Разработка системы пространственного анализа депонирования углерода лесными экосистемами Уральского региона. Аннотационный отчет по гранту РФФИ «Урал» № 07-07-96010 // Региональный конкурс РФФИ «Урал», Свердловская область. Результаты научных работ, полученные за 2008 г. Екатеринбург: Региональный научно-технический центр, 2009. С. 252-255.

14. Усольцев В.А., Накай Н.В., Уразова А.Ф., Борников A.B., Жанабаева A.C., Бергман И.Е. Углерододепонирующая способность лесов: базы данных, методы оценки, география // Генетика, экология, и география ден-дропопуляций и ценоэкосистем. Екатеринбург: УрО РАН, 2010. С. 80-88.

15. Усольцев В.А., Воронов М.П., Часовских В.П., Накай Н.В., Се-мышев М.М., Бергман И.Е, Уразова А.Ф., Борников A.B., Жанабаева A.C. Разработка системы пространственного анализа депонирования углерода лесными экосистемами Уральского региона // Разработка системы пространственного анализа депонирования углерода лесными экосистемами Уральского региона // Аннотационный отчет по гранту РФФИ «Урал» №

, 07-07-96010. Региональный конкурс РФФИ «Урал», Свердловская область. Результаты научных работ, полученные за 2007-2009 гг. Екатеринбург: Региональный научно-технический центр, 2010. С. 233-237.

Статьи в материалах конференций:

16. Бараковских Е.В., Касаткин A.C., Семышев М.М., Накай Н.В., Кузьмин Н.И., Усольцев В.А. Основные этапы в исследованиях структуры фитомассы лесов // Научное творчество молодежи - лесному комплексу России: Матер. IV Всерос. научно-техн. конф. студентов и аспирантов. Екатеринбург: УГЛТУ, 2008. С. 101-102.

17. Усольцев В.А., Часовских В.П., Бараковских Е.В., Накай Н.В., Воронов М.П. Картирование лесных горючих материалов путем совмещения баз данных ГУЛФ и фитомассы насаждений // Пожары в лесных экосистемах Сибири: Материалы Всероссийской конференции с международным участием. Красноярск: Ин-т леса СО РАН, 2008. С. 81-83.

18. Усольцев В.А., Кузьмин Н.И., Норицина Ю.В., Бараковских Е.В., Накай Н.В. Депонирование атмосферного углерода лесами Курганской области // Региональные проблемы природопользования и охраны окружающей среды. Матер, региональной научно-практич. конфер. Курган, 2008. С. 95-101.

19. Бараковских Е.В., Накай Н.В., Усольцев В.А. Карта распределения углерода, депонируемого лесным покровом уральского региона // Научное творчество молодежи - лесному комплексу России: Матер. V всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов, Екатеринбург, 2009. С. 69-70.

20. Усольцев В.А., Бараковских Е.В., Накай Н.В. Региональные особенности картографирования углерода, депонируемого лесным покровом // Генетическая типология, динамика и география лесов России: Матер, всероссийской конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Б.П. Колесникова. Екатеринбург: БС УрО РАН, 2009. С. 188-191.

21. Усольцев В.А., Бобкова К.С., Накай Н.В. Депонирование углерода в фитомассе лесного покрова Республики Коми // Эколого-географические аспекты лесообразовательного процесса. Матер, всерос. конф. с участием иностр. ученых. Красноярск: Ин-т леса СО РАН, 2009. С. 273-276.

Подписано в печать 24.12.2010. Объем 1,0 п. л. Заказ № 529. Тираж 100. 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37. Уральский государственный лесотехнический университет. Отдел оперативной полиграфии.

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Накай, Надежда Валерьевна

Введение. Общая характеристика работы.

Глава 1. Состояние проблемы.

1.1. Краткая история изучения биологической продуктивности лесов и его актуальность в современном мире.-.

1.2. Состояние оценки и картирования углеродного пула и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов России.

1.3. Необходимость разработки автоматизированных систем по картированию депонируемого в фитомассе лесов углерода и состояние проблемы.

Глава 2. Природные условия и лесной фонд Республики Коми.

2.1. Общая характеристика природных условий Республики Коми.

---2.Ы. Геоморфология и почвенный покров.

2.1.2. Климатические условия.

2.2. Характеристика лесов гослесфонда и их биологическая продуктивность в Республике Коми.

2.2.1. Характеристика лесов гослесфонда.

2.2.2. Биологическая продуктивность лесов.

Глава 3. Методика работы.

3.1. Методика полевых работ.

3.2. Методика определения и картирования запасов и годичного депонирования углерода в лесной фитомассе территориального образования.

Глава 4. Фракционная структура фитомассы естественных пихтарников и ельников средней тайги Урала.

4.1. Получение экспериментальных данных фитомассы древостоев.

4.2. Проверка достоверности межвидовых различий фитомассы древостоев ели и пихты.

4.3. Составление норматива для таксации фитомассы елово-пихтовых древостоев для средней тайги Уральского региона.

Глава 5. Исследование и картирование распределения запаса углерода в фитомассе насаждений лесопокрытых площадей Республики Коми.

5.1. Результат совмещения регрессионных моделей фитомассы насаждений с базой данных ГУ ЛФ Республики Коми.

5.2. Карта-схема распределения углерода в фитомассе лесов на лесопокрытых площадях Республики Коми и его зональный анализ.:.

Глава 6. Исследование и картирование распределения годичного депонирования углерода в фитомассе насаждений лесопокрытых площадей Республики Коми.80'

6.1. Результат совмещения регрессионных моделей 41111 насаждений с базой данных ГУЛФ Республики Коми.

6.2. Карта-схема распределения годичного депонирования углерода в фитомассе лесопокрытых площадей Республики Коми и его зональный анализ.

Глава 7. Разработка автоматизированной системы оценки и картирования годичного депонирования углерода лесными экосистемами, реализованной в среде ADABAS, приложений Natural и ГИС «Карта 2008».

7.1. Концепция проектирования автоматизированной информационной системы пространственного.анализа.

7.2. Структура и системные взаимосвязи программных компонентов системы.

7.3. Расчетные методы и алгоритмы аналитического блока системы.

7.4. Выбор программного обеспечения для реализации системы.

7.5. Отчетные формы автоматизированной информационной системы пространственного анализа.

Выводы.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Распределение запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Республики Коми"

Первые оценки продуктивности лесов носили расчетный характер и основывались на учете ведущих климатических характеристик - температуры воздуха и осадков (Paterson, 1956; Weck, 1960). Затем JI. Е. Родин и Н. И. Базилевич (1965) для основных природных зон от тундр до тропиков и саванн по данным 150 пробных площадей рассчитали показатели запасов органического вещества и биологического круговорота главнейших типов растительности суши. Работы Н. И. Базилевич с коллегами, как и другие подобные исследования (Olson et al., 1983; Kolchugina, Vinson, 1993), были основаны на экстраполяции биопродуктивности растительных сообществ на пробных площадях или ключевых участках на территорию региона или биома. Материалы Государственных учетов лесного фонда (ГУЛФ) при этом не использовались.

За последние 16 лет было опубликовано несколько эмпирических («инвентаризационных») оценок фитомассы лесов страны в целом (Алексеев, Бердси, 1994; Исаев, Коровин, 1999; Швиденко и др, 2000, 20026; Замолод-чиков и др., 2005 а,б; Кудеяров и др., 2007). Все они были основаны на данных ГУЛФ разных лет и реализовали, в том или ином виде, идею перехода от таксационных показателей древостоев (или их совокупностей) к фитомассе экосистем методами регрессионного анализа. Исследования различались существенно, как в части детальности подхода (в большинстве публикаций использовались агрегированные данные .учета по субъектам. Российской-Федерации); так и в применяемых методах и моделях. Вместе с тем, итоговые оценки, приводимые различными группами: в последнее десятилетие, не различались больше, чем на ±10 %(Швиденко и др., 2007):

Чистая, первичная продукция (ЧГ1П) является важнейшим индикатором, отражающим особенности состояния и функционирования лесных экосистем. Она представляет, наряду с гетеротрофным дыханием, один из двух главнейших потоков обмена углерода между экосистемами и; атмосферой, определяя степень влияния растительности на глобальный углеродный бюджет. С другой стороны, будучи климатически обусловленной, ЧИП является объективным количественным показателем реакции: экосистем на климатические изменения; Леса бореальной зоны» служат одним из основных стабилизирующих элементов устойчивости климатическойсистемыпланеты в высоких широтах,-поэтому знание ЧИП лесов является исключительно важным для I познания современного состояния и функционирования лесных экосистем. Однако существует немного работ на эту тему, а. опубликованные средние оценки 41111 для покрытых лесной растительностью земель России различа

2 . ются более чем в 2 раза - от 204 до 614 гС/м в год (Замолодчиков, Уткин,

2000; Швиденко и др., 2001; Со1^^!-а1., 2001; Филипчук, Моисеев, 2003; Моисеев, Алябина, 2007); что определяет необходимость их уточнения (Швиденко й др., 2007).

Настоящая, работа посвящена оценке углерододепонирующей способности лесных насаждений на лесопокрытых площадях республики Коми с формированием автоматизированной информационной системы и с принятием в качестве исходной (базовой) единицы расчетов территории отдельного лесхоза по данным лесоинвентаризации до 2007 года.

Исследования автора проводились в 2007-2010 гг. в рамках проектов «Разработка • системы пространственного анализа депонирования; углерода лесными экосистемами Уральского региона» и «Первичная биологическая продуктивность лесных экосистем в градиенте промышленного загрязнения», гранты РФФИ №№ 07-07-96010 и 09-05-00508, а также по Государственному контракту № П1713 - Проведение поисковой научно-исследовательской работы «Разработка автоматизированной системы оценки углерододепонирующей способности лесов России» в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., мероприятие 1.3 «Проведение научных исследований молодыми учеными - кандидатами наук и целевыми аспирантами в научно-образовательных центрах» по направлению «Оценка ресурсов и прогнозирование состояния литосферы и биосферы».

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является оценка распределения запасов углерода и его годичного депонирования в фитомассе насаждений на лесопокрытых площадях Республики Коми с формированием информационной системы в среде СУБД ADABAS, Natural и ГИС «Карта 2008» на основе фактических данных о фитомассе, ЧПП насаждений и материалов ГУЛФ.

В связи с поставленной целью конкретные задачи исследования:

• построить карты-схемы распределения запасов и годичного депонирования углерода на лесопокрытых площадях Республики Коми;

На защиту выносятся следующие положения:

• таблицы возрастной динамики фитомассы, высокополнотных елово-пихтовых древо стоев для среднетаежной подзоны Уральского региона;

• таблицы распределешш запаса фитомассы и ЧПП в насаждениях лесопо-крытых площадей на территории 33 лесхозов Республики Коми;

•i система автоматизированного совмещения баз данных фитомассы, ЧПП и ГУЛФ и актуализации результатов с выводом их на интерактивную* карту на основе СУБД ADABAS, Natural и ГИС «Карта 2008».

Научная новизна: Впервые с использованием материалов ГУЛФ выполнено на уровне лесопокрытых площадей всех лесхозов Республики Коми картографирование запасов и годичного депонирования'углерода и выполнен их географический анализ; впервые разработана автоматизированная система совмещения баз данных фитомассы, ЧПП и ГУЛФ на основе СУБД ADABAS с редактором приложений Natural и ГИС «Карта 2008».

Практическая значимость работы- состоит в разработке исходно» базы для расчета углеродного бюджета лесных экосистем, для реализации систем лесохозяйственных мероприятий, направленных на повышение продуктивности и комплексное освоение лесов Республики Коми. Результаты работы могут быть полезны при осуществлении экологического мониторинга и экологических программ разного уровня и используются Уральским филиалом ФГУП «Рослесинфорг» и Пермской экспедицией филиала ФГУП «Рос-лесинфорг» «Поволжский леспроект» в их практической деятельности, а также Институтом биологии Коми Научного Центра УрО РАН (имеются справки о внедрении).

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.

Апробация работы. Основные результаты исследований изложены на международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2007, 2008); международной научно-технической конференции «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития» (Брянск, 2008); всероссийской конференции с международным участием «Пожары в лесных экосистемах Сибири» (Красноярск, 2008); всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Научное творчество молодежи - лесному комплексу России» (Екатеринбург, 2008, 2009); региональной научно-практической конференции «Региональные проблемы природопользования и охраны окружающей среды» (Курган, 2008); 10-й международной научно-практической интернет-конференции «Лес-2009» (Брянск, 2009); всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Б.П. Колесникова (Екатеринбург, 2009); всероссийской научной конференции с участием иностранных ученых «Эколого-географические аспекты лесообразовательно-го процесса» (Красноярск, 2009). 4

Заключение Диссертация по теме "Лесоустройство и лесная таксация", Накай, Надежда Валерьевна

выводы

1. Сомкнутые ельники и пихтарники подзоны средней тайги Урала в возрастном диапазоне от 20 до 130 лет достоверно не различаются ни по таксационным показателям представленных возрастных рядов, ни по надземной фитомассе как в целом, так и по отдельным ее фракциям. На этом основании составлен общий таксационный норматив, предназначенный для таксации надземной фитомассы как чистых, так и смешанных сомкнутых елово-пихтовых древостоев среднетаежной подзоны Урала.

2. На основе сформированной базы данных о фитомассе и ее ЧПП для лесообразующих пород Республики Коми разработана система рекурсивных уравнений двух уровней. На первом из них структура фитомассы совмещена со структурой данных ГУЛФ, в результате чего составлена карта-схема распределения углеродного пула по 33 лесхозам. На втором уровне структура ЧПП 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.

3. В результате реализации разработанного алгоритма установлен запас углерода в общей (надземной и подземной) фитомассе насаждений в лесном фонде Республики Коми, составивший 1110 млн. т, а в расчете на 1 га лесопокрытой площади — 38 т, т.е. почти в 4 раза больше по сравнению с данными Н.И. Базилевич и Л.Е. Родина (1967), полученными путем прямой экстраполяции данных о фитомассе насаждений пробных площадей на территорию биома. Напротив, наши результаты близки к данным В.А. Алексеева и P.A. Бердси (1994), полученным для Коми (36 т/га), и небольшое расхождение результатов (6%), по-видимому обусловлено использованием различных сводок данных о фитомассе насаждений. I

112

4. Установлено последовательное увеличение углеродного пула в фито-массе лесов Коми по природным зонам и подзонам: в лесотундре", крайнесе-верной тайге, северной тайге, средней тайге и южной тайге углеродные пулы составили соответственно 26, 30, 35, 43 и 51 т/га.

5. Годичное депонирование углерода в фитомассе на 1 га лесопокрытой площади, взвешенное по доле участия пород в лесном фонде, запасу стволовой древесины и по величине занимаемой лесопокрытой площади, варьирует по лесхозам в довольно широком диапазоне - от 1,3 до 3,6 т/га Общее годичное депонирование углерода в фитомассе на всей лесопокрытой площади в лесах Республики Коми составило 54,2 млн. т, что несколько ниже результата К.С. Бобковой (60,5 млн. т).

6. Проведенный географический (зональный) анализ распределения годичного депонирования углерода показал, что, как и по углеродному пулу, имеет место последовательное увеличение годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Коми по природным зонам и подзонам: в лесотундре, крайнесеверной тайге, северной тайге, средней тайге и южной тайге ежегодное депонирование углерода в фитомассе составляет соответственно 1,1; 1,3; 1,5; 2,1 и 2,9 т/га.

7. Модели и методы выполненных расчетов фитомассы и ЧПП лесного покрова территориальных комплексов представлены в виде информационной системы, впервые реализованной в среде СУБД ADABAS, приложений Natural и ГИС «Карта 2008». С помощью разработанной информационной системы все расчеты по депонированию углерода в лесах (рекурсивный алгоритм расчетов от структурирования исходных баз данных до итоговых таблиц результатов и вывода их на интерактивную карту) выполняются и актуализируются в автоматическом режиме без участия оператора.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Накай, Надежда Валерьевна, Екатеринбург

1. Алексеев В.А., Марков М.В. Статистические данные о лесном фонде и изменение продуктивности лесов России во второй половине XX века. СПб: Санкт-Петербургский лесной экологии, центр, 2003. 272 с.

2. Антипин В.К., Токарев П.Н. Разработка методики составления электронных картографических баз данных растительных ресурсов болот Карелии // Тр. Карельского научного центра РАН. Серия «Биогеография». 2008. Вып. 12. С. 3-8.

3. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. 293 с.

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

5. Базилевич Н.И., Родин Л.Е. Запасы органического вещества в подземной сфере растительных сообществ суши Земли // Методы изучения продуктивности корневых систем и организмов ризосферы. Л.: Наука, 1968. С. 15-23.

6. Бобкова К.С. Биологическая продуктивность хвойных лесов европейского Северо-Востока. Л.: Наука, 1987. 156 с.

7. Бобкова К.С. Биологическая продуктивность лесов // Леса Республики Коми (под ред. Г.М. Козубова и А.И. Таскаева). М.: Издательско-продюсерский центр «Дизайн. Информация. Картография», 1999. С. 40-54.

8. Бобкова К.С. Еловые леса // Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера. СПб.: Наука, 2001. С. 52-68.

9. Бобкова К.С. Биологическая продуктивность и компоненты баланса углерода в молодняках сосны // Лесоведение. 2005. № 6. С. 30-37.

10. Бобкова К.С. Биологическая продуктивность и компоненты ба*ланса углерода в заболоченных коренных ельниках Севера // Лесоведение. 2007. № 6. С. 45-54.

11. Бобкова К.С., Смоленцева Н.Л., Тужилкина В.В., Артемов В.А. Круговорот азота и зольных элементов в сосно-во-еловом насаждении средней тайги // Лесоведение. 1982. № 5. С. 3-11.

12. Бобкова К.С., Тужилкина В.В., Галенко Э.П. Годичный сток углерода в лесные фитоценозы Европейского севера России // Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии. Тезисы докл. 2-й международной конф. Пущино, 2003. С. 34-35.

13. Бобкова К.С., Тужилкина В.В., Кузин С.Н. Углеродный цикл в еловых экосистемах северной тайги // Экология. 2006. № 1. С. 23-31.

14. Бобкова К.С., Кузнецов М.А., Манов A.B., Галенко Э.П., Тужилкина В.В. Фитомасса древостоев ельников чернично-сфагновых на болотно-подзолистых почвах европейского Северо-Востока//Изв. вузов. Лесной журн. 2010. № 1. С. 19-27.

15. Бумблаускис Т. Функционирование органического вещества растительности в экосистемах Литвы. Клайпеда: Клайпедский ун-т, 1996. 212 с.

16. Воробьев Г.И., Мухамедшин К.Д., Девяткин Л.М. Лесное хозяйство мира. М.: Лесная пром-сть, 1984. 352 с.

17. Воронин П.Ю., Коновалов П.В., Блондинский

18. B.К., Кайбияйнен Л.К. Хлорофильный индекс и фотосинтетический сток углерода в лесах Северной Евразии // Физиология растений. 2004. № 51.1. C. 390-395.

19. Галенко Э.П. Климатические условия и фитоклиматический режим // Леса Республики Коми (под ред. Г.М. Козубова и А.И. Таскаева). М.: Изда-тельско-продюсерский центр «Дизайн. Информация. Картография», 1999. С. 27-39.

20. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики. 2-е изд. М.: Наука, 1987. 552 с.

21. Голубятников Л.Л., Денисенко Е.А. Отклик первичной биологической продукции растительности европейской России на изменения климата // Изв. РАН. Сер. географ. 2001. № 6. С. 42-50.

22. Гортинский Г.Б., Карпов В.Г. Основные понятия и принципы определения первичной продукции // Структура и продуктивность еловых лесов южной тайги. Л.: Наука, 1973. С. 90-92.

23. Гуслицер Б.А., Разниц ын В.А., Фишман Н.В., Чернов Г. А. Геологические и геоморфологические карты // Атлас Коми АССР. М.: ГУГК ГТК СССР, 1964. С. 9-18.

24. Девственные леса Коми. Памятник Всемирного культурного и природного наследия ЮНЕСКО (под ред. А.И. Таскаева). М.: ИПЦ «Дизайн. Информация. Картография», 2005. 352 с.

25. Диксон У . Отбраковка сомнительных наблюдений // Введение в теорию порядковых статистик. М.: Статистика, 1970. С. 274-307.

26. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Статистика, 1973. 392 с.

27. Забоева И.В. Геоморфология и почвенный покров // Леса Республики Коми (под ред. Г.М. Козубова и А.И. Таскаева). М.: Издательско-продюсерский центр «Дизайн. Информация. Картография», 1999. С. 17-26.

28. Замолодчиков Д.Г., Коровин Г.Н., Уткин А.И. и др. Углерод в лесном фонде и сельскохозяйственных угодьях России. М.: КМК, 2005а. 200 с.

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

30. Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И., Коровин Г.Н. Конверсионные коэффициенты фитомасса/запас в связи с дендрометрическими показателями и составом древостоев // Лесоведение. 20056. № 6. С. 73-81.

31. Заугольнова Л.Б., Ханина Л.Г. Опыт разработки и использования баз данных в лесной фитоценологии // Лесоведение. 1996. № 1. С. 7683.

32. 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.

33. Исаев A.C., Коровин Г.Н. Депонирование углерода в лесах России // Чтения памяти академика В.Н. Сукачева. Вып. 15. М.: ЦЭПЛ, 1997. С. 59-98.

34. Исаев A.C., Коровин Г.Н. Углерод в лесах Северной Евразии // Круговорот углерода на территории России / Под ред. Н.П. Лаверова и Г.А. Заварзина. М., 1999. С. 63-95.

35. Казимиров Н.И., Морозова P.M. Биологический круговорот веществ в ельниках Карелии. Л.: Наука, 1973. 175 с.

36. Кашапов Р.Ш. О балансе органического углерода в природно-хозяйственной системе Башкортостана//Изв. РГО. 2002. Т. 134. Вып. 3. С. 39-42.

37. Кашапов Р.Ш. Оценка бюджета общего углерода на региональном уровне (на примере республики Башкортостан) // Изв. РГО. 2004. Т. 136. Вып. 1.С. 75-80.

38. Ко бак К. И. Биотические компоненты углеродного цикла. Л.: Гид-рометеоиздат, 1988. 248 с.

39. Кобак К.И., Яценко-Хмелевский A.A., Кондрашо-в а Н. И. Баланс углекислого газа в высоко- и малопродуктивных растительных сообществах // Проблемы атмосферного углекислого газа. Л., 1980. С. 252-264.

40. Колесников Б.П., Зубарева P.C., Смолоногов Б.П. Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1974. 176 с.

41. 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. С. 7-17.

42. Кондратьев К.Я., Лосев К.С., Ананичева М.Д., Чеснокова И.В. Естественнонаучные основы устойчивости жизни. М.: ЦС АГО, 2003. 239 с.

43. Корец М.А., Данилова И.В., Черкашин В.П. Дистанционная индикация структуры лесных территорий // Региональные проблемы экосистемного лесоводства. Красноярск: Ин-т леса СО РАН, 2007. С. 52-68.

44. Коссович Н.Л. Влияние рубок ухода на ассимиляцию, освещение и прирост ели в елово-лиственном древостое // Рубки ухода за лесом. Л.: ЦНИИЛХ, 1940. С. 90-135.

45. Кудеяров В.Н., Заварзин Г.А., Благодатский С.А. и др. Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России. М.: Наука, 2007. 315с.

46. Леса Республики Коми (под ред. Г.М. Козубова и А.И. Таскаева). М.: Издательско-продюсерский центр «Дизайн. Информация. Картография», 1999. 332 с.

47. Лесное хозяйство и лесные ресурсы Республики Коми (под ред. Г.М. Козубова и А.И. Таскаева). М.: Издательско-продюсерский центр «Дизайн. Информация. Картография», 2000. 512 с.

48. Макаревский М.Ф. Запасы и баланс органического углерода в лесных и болотных биогеоценозах Карелии // Экология. 1991. № 3. С. 3 -10.

49. Моисеев Б.Н., Алябина И.О. Оценка и картографирование составляющих углеродного и азотного балансов в основных биомах России // Изв. РАН. Серия географическая. 2007. №5. С. 1-12.

50. На л и м о в В . В . Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. 208 с.

51. Обухов В.Д., Ларин В'.Б. Лесной фонд Республики Коми // Лесное хозяйство и лесные ресурсы Республики Коми (под ред. Г.М. Козубова и А.И. Таскаева). М.: Издательско-продюсерский центр «Дизайн. Информация. Картография», 2000. С. 307-329.

52. Орлов А. Я. Метод определения массы корней деревьев в лесу и возможности учета годичного прироста органической массы в толще лесной почвы // Лесоведение. 1967. № 1. С. 64-70.

53. Поздняков Л.К. Продуктивность лесов Сибири // Ресурсы биосферы: Итоги советских исследований по Международной Биологической Программе. Вып. 1. Л.: Наука, 1975.С. 43-55.

54. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара. М.; Л.: Наука, 1965. 253 с.

55. Розенберг Г.С. Модели в фитоценологии. М.: Наука, 1984. 265 с.

56. Сухих В.И., Уткин А.И. Информационно-инвентаризационные проблемы лесного фонда России в связи с экологизацией лесного хозяйства // Лесоведение. 2003. № 1. С. 3-15.

57. Тулохонов А.К., Пунцукова С.Д., Скулкина H.A., Кузнецов Ю.А. Вклад лесов Бурятии в баланс стока и эмиссии углерода // География и природные ресурсы. 2006. № 2. С. 41-48.

58. Усольцев В.А. Моделирование структуры и динамики фитомассы древостоев. Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1985. 191 с.

59. Усольцев В.А. Формирование банков данных о фитомассе лесов. Екатеринбург: УрОРАН, 1998. 541с.

60. Усольцев В.А. Фитомасса лесов Северной Евразии: база данных и география. Екатеринбург: УрО РАН, 2001. 707 с.

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

62. Усольцев В.А. Фитомасса лесов Северной Евразии: предельная1продуктивность и география. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 406 с.

63. Усольцев В.А.О некоторых принципах формирования и использования базы данных о фитомассе лесов // Структурно-функциональная организация и динамика лесов. Красноярск: Ин-т леса СО РАН, 2004. С. 102-104.

64. Усольцев В.А. Некоторые методические проблемы, связанные с оценкой углерододепонирующей способности лесов // Лесная таксация и лесоустройство. 2005. № 1. С. 134-143.

65. Усольцев В.А. Биологическая продуктивность лесов Северной Евразии: методы, база данных и ее приложения. Екатеринбург: УрО РАН, 2007а. 636 с.

66. Усольцев В.А. Некоторые методические и концептуальные неопределенности при оценке приходной части углеродного цикла лесов // Экология. 20076. № 1. С. 1-10.

67. Усольцев В. А. Фитомасса и первичная продукция лесов Евразии. Екатеринбург: УрО РАН, 2010. 570 с.

68. Уткин А . И. Исследования по первичной биологической продуктивности лесов в СССР // Лесоведение. 1970. № 3. С. 58-89.

69. Уткин А.И. О возможной динамике лесной растительности в экото-нах Северной Евразии при глобальном потеплении // Классификация и динамика лесов Дальнего Востока. Владивосток, 2001. С. 125 127.

70. Уткин А. И . Изучение пулов и потоков углерода на уровнях экосистемы и территориального комплекса // Стационарные лесоэкологические исследования: методы, итоги, перспективы. Матер, и тезисы докладов. Сыктывкар, 2003. С. 9-12.

71. Уткин А. И. Две объемные книги о фитомассе лесов Северной Евразии // Лесоведение. 2004. № 1. С. 68-70.

72. Уткин А.И., Гульбе Я.И., Гульбе Т.А., Ермолова Л. С . Биологическая продуктивность лесных экосистем. Компьютерная база данных. М.: Ин-т лесоведения РАН, ЦЭПЛ РАН, 1994.

73. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Сухих В.И. Влияние возрастного критерия лесных насаждений на точность региональных оценок запасов и депонирования углерода в фитомассе лесов // Экология. 1999. № 4. С. 243-250.

74. Филипчук А . Н., Моисеев Б.Н. Оценка стока атмосферного I углерода в растительный покров России // Всемирная конференция по изме-j нению климата, Москва, 29 сентября 3 октября 2003 г. Тезисы докладов. 1 2003. С. 543.

75. Цветков В.Ф., Сурина Е.А. Запасы углерода в лесах Архангельской области // Изв. вузов. Лесн. журн. 2003. № 5. С. 17-25.

76. Часовских В.П., Воронов М.П., Фатеркин A.C. Информационные технологии в управлении: СУБД ADABAS и проектирование приложений средствами Natural. Екатеринбург: УГЛТУ, 2006. 476 с.

77. Челядинова А.И. Количество и характер развития хвои в сосновом насаждении // Труды ВНИИЛХ. 1941. Вып. 21. С. 30-50.

78. Черкашин В.П., Стаканов В.Д., Михайлова И.А. Оценка средствами ГИС продуктивности лесов и запасов в них углерода // Новые технологии для управления и развития региона. Красноярск: КГЦМ иЗ. 2000. С. 168-177.

79. Чертовской В.Г., Елизаров Ф.П., Семенов Б.А., Корняк B.C. Лесорастительные условия и продуктивность предтундро-вых лесов // Экология таежных лесов. Архангельск: Ин-т леса и лесохимии, 1978. С. 32-42.

80. Швиденко А.З., Нильссон С., Столбовой B.C. и др. Опыт агрегированной оценки основных показателей биопродукционного процесса и углеродного бюджета наземных экосистем России. 1. Запасы растительной органической массы//Экология. 2000. №6. С. 403-410.

81. Швиденко А.З, Нильссон С., Столбовой B.C. и др. Опыт агрегированной оценки основных показателей биопродукционногопроцесса и углеродного бюджета наземных экосистем России. 2. Нетто-первичная продукция экосистем // Экология. 2001. № 2. С. 83-90.

82. Швиденко А.З. Современные проблемы российской лесной таксации: методология и моделирование // Лесная таксация и лесоустройство. 2002а. № 1.С. 41-50.

83. Швиденко А . 3 ., Щепащенко Д.Г., Нильссон С. Агрегированные модели фитомассы основных лесообразующих пород России // Лесная таксация и лесоустройство. 20026. №1. С. 50-57.

84. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г., Нильссон С., Б у л у й Ю . И. Система моделей роста и динамики продуктивности лесов России. 2. Таблицы и модели биопродуктивности // Лесное хозяйство. 2004. № 2. С. 40-44.

85. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г., Ваганов Е.А., Нильссон С. Чистая первичная продукция лесных экосистем России: новая оценка // Доклады Академии наук. 2008. Т. 421. № 6. С. 822-825.

86. Яблоков A.C. Культура лиственницы и уход за насаждениями. М.: Гослесбумиздат, 1934. 128 с.

87. Burg er Н. Holz, Blattmenge und Zuwachs. 1. Mitteilung: Die Wey-mouthföhre // Mitt. Schweiz. Anstalt forstl. Versuchswesen. 1929. Bd. 15. S. 243292.

88. Burg er H. Holz, Blattmenge und Zuwachs. 8. Die Eiche // Mitteil. Schweiz. Anst. forstl. Versuchswesen. 1947. Bd. 25. H. 1. S. 211-279.

89. Burg er H. Holz, Blattmenge und Zuwachs. 13. Mitteilung: Fichten in gleichaltrigen Hochwald // Mitt. Schweiz. Anstalt forstl. Versuchswesen. 1953. Bd. 29. S. 38-130.

90. Cannell M.G.R. World forest biomass and primary production data. London: Academic Press, 1982. 391 p.

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

92. Chen W., Chen J., Liu J., Cihlar J. Approaches for reducing uncertainties in regional forest carbon balance // Global Biogeochemical Cycles. 2000. Vol. 14. № 3. P. 827-838.

93. Clark D.A., Brown S., Kicklighter D. W. et al. Measuring net primary production in forests: concepts and field methods // Ecological Applications. 2001. Vol. 11. № 2. P. 356-370.

94. DeAngelis D.L., Gardner R.H., Shugart H.H. Productivity of forest ecosystems studied during the IBP: The woodlands data set // Reichle D. E. (ed.). Dynamic properties of forest ecosystems. IBP-23. Cambridge: Univ. Press, 1981. P. 567-672.

95. F 1 u r y Ph. Untersuchungen iiber das Verhaltniss der Reisigmasse zur Derbholzmasse // Mitt. Schweiz. Centralanstalt Forstl. Versuchswesen. 1892. Bd. 2. S. 25-32.

96. Grier C.C., Vogt K.A., Keyes M.R., Edmonds R.L. Biomass distribution and above- and belowground production in young and mature Abies amabilis ecosystems of the Washington Cascades // Can. J. For. Res. 1981. Vol. 11. № l.P. 155-167.

97. Harris W.F., Kinerson R.S., Edwards N.T. Comparison of belowground biomass of natural deciduous forests and loblolly pine plantations // Pedobiologia. 1977. Vol. 17. P. 369-381.

98. Hendrick R.L., Pregitzer K.S. The dynamics of fine root length, biomass, and nitrogen content in two northern hardwood ecosystems // Can. J. For. Res. 1993. Vol. 23. P. 2507-2520.

99. Houghton R.A., Hall F., Goetz S.J. Importance of biomass in the global carbon cycle // Journal of Geophysical Research. 2009. Vol. 114. P. 1-13 (G00E03, doi:10.1029/2009JG000935).

100. Janssens I.A., Sampson D.A., Curiel-Yuste J.etal. The carbon cost of fine root turnover in a Scots pine forest // Forest Ecol. Manage. 2002. Vol. 168. P. 231-240.

101. Jiang H., Apps M.J., Zhang Y.etal. Modelling the spatial pattern of net primary productivity in Chinese forests // Ecological Modelling. 1999. Vol. 122. P. 275-288.

102. Keith H., Mackey B.G., Lindenmayer D.B. Supporting Information. 2009b (www.pnas.org/cdi/content/short/0901970106).

103. Kittredge J. Estimation of amount of foliage of trees and stands // J. of Forestry. 1944. Vol. 42. No. 11. P. 905-912.

104. 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. Vol. 70. P. 207-221.

105. Kramer K. Phenology and growth of European trees in relation to climate change. Thesis Landbouw Universiteit Wageningen. 1996. 210 p.

106. Krauchi N. Climate change and forest ecosystems an overview // IUFRO World Series. 1993. Vol. 4. P. 53-76.

107. Kurz W.A., Kimmins J.P. Analysis of some sources of error in methods used to determine fine root production in forest ecosystems: a simulation approach//Can. J. For. Res. 1987. Vol. 17. P. 909-912.

108. Makkonen K., Helmisaari H.-S. Assessing fine-root biomass and production in a Scots pine stand — comparison of soil core and root in-growth core methods // Plant and Soil. 1999. Vol. 210. P. 43-50.

109. Müller D . Kreislauf des Kohlenstoffs // Handbuch der Pflanzenphysiologie. Berlin; Göttingen; Heidelberg: Springer Verlag, 1960. Bd. 12. № 2. S. 934948.

110. N i J . Net primary productivity in forests of China: scaling-up of national inventory data and comparison with model predictions // Forest Ecol. Manage. 2003. Vol. 176. P. 485-495.

111. Olson J. S., Watts J. A, Allison L. J. Carbon in live vegetation of major world ecosystems // ORNL5862. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, 1983. 152 p.

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

113. Par de J. Forest biomass // Forestry Abstracts. 1980. Vol. 41. No. 8. P. 343-362.

114. Paterson S.S. The forest area of the world and its potential productivity. The Royal Univ. Goeteborg. Sweden. 1956. 216 pp.

115. Santantonio D., Hermann R.K. Standing crop, production and turnover of fine roots on dry, moderate and wet sites of mature Douglas-fir in western Oregon // Ann. Sei. For. 1985. Vol. 42. P. 113-142.

116. Satoo T., Madgwick H.A.I. Forest biomass. 1982. 152 p. (Forestry Science. No. 6).

117. Schöne D. Assessing and reporting forest carbon stock changes: a concerted effort //Unasylva210. 2002. Vol. 53. P. 76-81.

118. Tateno R., Hishi T., Takeda H. Above- and belowground biomass and net primary production in a cool-temperate deciduous forest in relation to topographical changes in soil nitrogen // Forest Ecol. Management. 2004. Vol. 193. P. 297-306.

119. The Biomass Compartment Database of the GHG-AFOLU project of the European Commission Joint Research Centre, 2009 (http://afoludata.jrc.ec.europa.eu).

120. Tingey D.T., Phillips D.L., Johnson M. G. Elevated C02 and conifer roots: effects on growth, life span and turnover // New Phytologist. 2000. Vol. 147. P. 87-103.

121. Vogt K.A., Grier C.C., Gower S.T.etal. Overestimation of net root production: a real or imaginary problem? // Ecology. 1986a. Vol. 67. № 2. P. 577-579.

122. Vogt K.A., Grier C.C., Vogt D.J. Production, turnover and nutrient dynamics of above- and belowground detritus of world forests // Advances in Ecological Research. 19866. Vol. 15. P. 303-377.

123. Weck J. Klimaindex und forstliches Produktionspotential. Ein weiterer Beitrag zum Problem ihrer Korrelation // Forstarchiv. 1960. Bd. 31. H. 7. S. 101104.

124. Whittaker R.H., Marks P.L. Methods of assessing terrestrial productivity // Ecological Studies: Analysis and Synthesis. 1975. Vol. 14. P. 55- ~ 118.

125. Wirth C., 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. 121139.

126. Woodwell G.M., Whittaker R.H., Reiners W.A.etal. The biota and the world carbon budget // Science. 1978. Vol. 199. P. 141-146.

Информация о работе

Накай, Надежда Валерьевна
кандидата сельскохозяйственных наук
Екатеринбург, 2011
ВАК 06.03.02

Диссертация

Распределение запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесов Республики Коми - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы