ТАБЛИЦЫ БИОПРОДУКТИВНОСТИ СОСНЯКОВ И ЕЛЬНИКОВ
СЕВЕРНОЙ ЕВРАЗИИ И ИХ ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Усольцев В. А., Марковский В. И., Максимов С. В., Крапивина О. А.
(УГЛТУ, Екатеринбург, РФ)
A database on fir and pine biomass obtained on 2750 plots distributed over the area extending from England to Japan is compiled and used for calculating biomass equations and designing 227 bioproductivity tables differentiated among 50 regions. Regularities of biomass change according to provincial gradient are revealed.
Для расчетов приходной части глобального углеродного баланса и оценки роли лесов в его поддержании необходимо разработать для каждой древесной породы в пределах ее ареала систему нормативов для оценки фитомассы и ее текущего изменения во времени, аналогичных традиционным таблицам хода роста (ТХР) древостоев. Наиболее корректен метод стыковки фактических данных фитомассы, представленных в виде эмпирических многофакторных регрессионных моделей, с ТХР. Предложенная нами (Усольцев, 1998) структурная форма регрессионной модели
ln (Pi /M) или lnPi = f( lnA, lnH, lnD, lnN, ln M) (1)
оправдала себя при построении региональных моделей фитомассы лесообразующих пород Северной Евразии. В уравнении (1): Pi - фитомасса в абсолютно сухом состоянии стволов с корой, коры стволов, скелета ветвей, хвои, корней и нижних ярусов растительности, т/га; M – запас стволовой древесины, м3/га; A – возраст древостоя, лет; H – средняя высота деревьев, м; D - средний диаметр, см и N - число стволов, тыс.экз./га.
Нами сформирована наиболее полная на сегодня база данных о фитомассе сосны искусственного и естественного происхождения и ели в лесах Северной Евразии в количестве 2750 определений, сопровождаемых лесотипологической и таксационной характеристиками. После нанесения экспериментальных данных на схему зонально-провинциального деления Северной Евразии они распределены по 50 регионам:
- для рода Picea - 583 определения, в том числе 440 - для P. abies (L.) Karst. (провинции Cредне-Европейская, Скандинавско-Русская и Восток Русской равнины), 5 – для культур P. sitchensis (Bong.) Carr. (Великобритания), 73 - для P. obovata Ldb. (провинции Уральская, Западно-Сибирская, Средне-Сибирская, Восточно-Сибирская, Забайкальская горная и Алтае-Саянская горная), 34 - для P. ajanensis (Lindl. et Gord.) Fisch. ex Carr. (Дальний Восток), 20 - для P. schrenkiana F. et M. (Памиро-Тяньшаньская провинция), 7 – для культур P. koraiensis Nakai (Япония) и 4 – для P. orientalis (L.) Link. (Причерноморская провинция, Кавказ).
- для естественных сосняков - 1258 определений, в том числе: 1237 - для сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. (провинции Средне-Европейская, Скандинавско-Русская, Восток Русской равнины, Уральская, Западно-Сибирская, Средне-Сибирская, Восточно-Сибирская, Забайкальская, Алтае-Саянская), 11 – для сосны черной P. nigra Arn. (Средне-Европейская провинция), 2 – для сосны приморской P. pinaster (Sol.) Ait. (Средне-Европейская провинция); 5 - для сосны крючковатой P. hamata D. Sosn. (Причерноморская провинция) и 3 – для сосны густоцветной P. densiflora S. et Z. (Япония).
- для культур сосны - 880 определений, в том числе: 800 - для P. sylvestris (провинции Средне-Европейская, Скандинавско-Русская, Восток Русской равнины, Уральская, Западно-Сибирская, Дальневосточная), 30 – для P. nigra (Средне-Европейская и Причерноморская провинции); 10 – для сосны пицундской P. pithyusa Stev. (Причерноморская провинция); 4- для P. pinaster (Причерноморская провинция); 5 - для P. densiflora (Япония); 10 - для сосны Тунберга P. thunbergii Parl. (Япония); 9 – для сосны ладанной P. taeda L. (Япония); 7 – для сосны Эллиота P. elliottii Engelm. (Япония) и единичные определения для сосен алеппской P. halepensis Mill. (Кавказско-Малоазиатская провинция, Ирак) и веймутовой P. strobus L. (Япония).
При географическом анализе фитомассы применен метод расчета уравнений (1) с включенными в них блоковыми фиктивными переменными. Результаты расчета подтверждают их адекватность фактическим данным (R2= 61-98%), а графики остатков свидетельствуют об отсутствии корреляции последних.
Для составления таблиц биопродуктивности привлечены ТХР 77 авторов по ели, 119 – по естественным соснякам и 31 – по культурам сосны, распределенные по большинству провинций от Средне-Европейской до Дальнего Востока. Регрессионные модели (1) при соответствующих значениях блоковых фиктивных переменных протабулированы по значениям A, N, H, D и M упомянутых ТХР и в результате получен набор из 227 таблиц биопродуктивности упомянутых пород.
Поскольку каждая таблица биопродуктивности и их набор в пределах региона представлены разными, иногда довольно значительными, диапазонами условий произрастания, выраженными либо классами бонитета, либо типами леса, все таблицы подразделены на два уровня: сравнительно лучших (I) и сравнительно худших (II) условий произрастания. Из всего многообразия таблиц биопродуктивности мы исключили маргинальную северную подзону тайги с наиболее низким уровнем радиационного баланса. В остальных для возраста 100 лет в естественных ельниках и сосняках и для 50 лет – в культурах взяты значения надземной и общей фитомассы (P, т/га) и проанализированы в связи с индексом континентальности (IC), по Хромову (1957) согласно уравнению вида:
lnP = а0 + а1 (lnIC) – а2 (lnIC)2 (2)
с R2, равным 0,38-0,70 и диапазоном применимости IC от 30 до 100. Результаты их табулирования (рис.) показывают, что по мере возрастания упомянутого индекса от 30 до 100 в направлении от атлантического и тихоокеанского побережий к полюсу континентальности происходит последовательное снижение запасов надземной и подземной фитомассы по обоим уровням продуктивности.
Ельники
Культуры сосны
Рис. Связь показателей надземной (а) и общей (б) фитомассы, взятой из таблиц биопродуктивности ельников в возрасте 100 лет и культур сосны в возрасте 50 лет в разных регионах Северной Евразии для сравнительно лучших (I) и сравнительно худших (II) условий произрастания, с индексом континентальности климата, по С.П. Хромову (1957)
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда
фундаментальных исследований (гранты № 00-05-64532 и 01-04-96424).