УГЛЕРОДНЫЙ БАЛАНС И ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ В ДУБОВЫХ НАСАЖДЕНИЯХ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ
Караванская Н.В., Таранков В.И. (ВГЛТА г. Воронеж, РФ)
The connections between carbon balance and species diversity in a principal types of the oak’s forests in Voronezh Region are considered. Within the same forest type limits quantity of carbon is maximum there, where the species diversity is maximum too. But the connection between average annual increment and diversity was not ascertained.
Леса являются огромными хранилищами углерода, аккумулированного в живых растениях, их остатках различной степени разложения, в гумусе, в торфе. В зависимости от природно-экономической ситуации они могут быть стоком углерода, или – при неразумных формах хозяйствования – его источником поступления в биосферу. Баланс углерода в лесных экосистемах приобретает особое значение в связи с увеличением содержания углекислого газа в атмосфере, возникновением парникового эффекта и связанного с ним глобального изменения климата. По прогнозам специалистов изменение климата приведет к изменению видового состава многих экосистем.
Исследования проводили в нагорной и пойменной дубравах Воронежской области на 13 пробных площадях в следующих типах леса: дубрава осоко-снытьевая, суборь травяная, дубрава снытьево-осоковая и дубняк пойменный влажный; тип условий местопроизрастания соответственно – C2, B2, D2 и D3. Насаждения сложные по форме и составу, в первом ярусе дуб черешчатый, ясень обыкновенный, осина и береза, во втором – липа мелколистная, клен остролистный, вяз гладкий. В подлеске лещина, клены татарский и полевой, бересклеты европейский и бородавчатый средней густоты. Возраст дуба – 60-110 лет. Класс бонитета – II, III. Почвы серые лесные супесчаные. Была определена фитомасса подземной и надземной части отдельно для каждой породы, масса сухостоя и ветровала, подстилки, подлеска и живого напочвенного покрова. При помощи переводных коэффициентов определено количество углерода, накопленного растениями, и количество углекислого газа, поглощенного ими.
Наибольший запас углерода, содержащийся в древостое, сухостое и ветровале, подлеске, живом напочвенном покрове, подстилке – 190.0 т/га отмечен в дубраве осоко-снытьевой, а наименьший – 71.8 т/га в дубраве снытьево-осоковой.
Представление об интенсивности нетто-стока углерода из атмосферы могут дать изменения фитомассы в экосистемах, установленные за определенный промежуток времени. Наибольший годовой сток углерода, рассчитанный по среднему приросту – 1.8 т/га в год в дубняке пойменном влажном, дуб ранней разновидности, возраст 92 года, состав первого яруса 7Д3Яс. Минимальный сток углерода – 1.0 т/га в год в субори травяной. На образование прироста органической массы насаждения поглощают – 5.11-6.35 тСО2 /га в год (дубрава осоко-снытьевая), 4.11-4.56 тСО2 /га в год (суборь 2травяная), 3.96-5.32 тСО2 /га в год (дубрава снытьево-осоковая), 6.84-6.88 тСО2/га в год.
На пробных площадях произрастает 19 видов 11 семейств древесных и кустарниковых пород и 24 вида 16 семейств травянистых растений. Наибольшее число видов отмечено в субори травяной – 27 видов (9Д1Б+Ос, дуб ранней разновидности, 85 лет). В пределах одного типа леса запас углерода максимален на тех пробных площадях, где встречается наибольшее число видов растений, как правило, травянистых. При сопоставлении среднего прироста и видового разнообразия такой связи не выявлено.
Цикл углерода в лесных экосистемах определяется балансом между поглощением атмосферного углерода в виде СО2 надземной растительностью и эмиссией при разложении мертвого органического вещества. 100% сухостоя и ветровала на пробных площадях представлено дубом. Наибольший процент отпада (около 20% от запаса древостоя) наблюдается в дубраве осоко-снытьевой, где состав первого яруса 10Д, а число видов подлесочных пород максимально и достигает 8; в дубраве снытьево-осоковой такого же возраста (85 лет), состав 7Д3Яс и 8Д2Яс, этот показатель в два раза меньше. Ежегодно в результате разложения мертвой древесины в атмосферу дополнительно выделяется: в дубраве осоко-снытьевой – 1.60-1.87 тСО2 /га, в субори травяной – 0.70-1.83 тСО2/га, в дубраве снытьево-осоковой – 0.28-0.70 тСО2/га, в пойменной дубраве – 0.23 тСО2 /га.
Годовой сток с учетом крупного древесного детрита составляет 3.24-4.68 тСО2 /га (дубрава осоко-снытьевая); 2.33-3.86 тСО2 /га (суборь травяная); 3.63-5.04 тСО2/га (дубрава снытьево-осоковая), 6.61-6.65 тСО2/га (дубняк пойменный влажный). Наиболее эффективным стоком углерода являются пойменные дубравы, где в первом ярусе – 7Д3Яс, во втором – 6В3ЛпКлт+Клп, класс бонитета II, возраст 92 года. В нагорной дубраве наиболее эффективны насаждения поздней разновидности с составом первого яруса – 7Д3Яс, второго – 7Лп3Кло, Дсо, класс бонитета III.
В лесной экосистеме наибольшими запасами углерода обладает почва, но почвенные потоки не играют большой роли в углеродном балансе, если площадь остается покрытой лесом. По литературным источникам (Орлов, 1995) запас углерода в однометровом слое почвы для данных условий составляет 135-203 т/га. Поток СО2 с поверхности почвы за вегетационный период составляет 3-4 тС-СО2/га в год (Кудеяров и др., 1995).
С учетом почвенного дыхания (3.5 тСО2/га в год) сток составит 0.24-1.68 тСО2/га в год (дубрава снытьево-осоковая); 0.31-0.86 тСО2/га в год (суборь травяная); 0.63-2.04 тСО2/га в год (дубрава снытьево-осоковая); 3.61-3.65 тСО2 в год (пойменная дубрава). На 12 пробных площадях расход атмосферного углерода на образование органического вещества преобладает над его возвратом в атмосферу в процессе разложения мертвого органического вещества. На одной из пробных площадей, расположенной в субори травяной, где количество видов минимально, эмиссия СО2 превышает его сток.
Согласно исследованиям, проводимым в рамках Международной геосферно-биосферной программы (1986-1996), биоразнообразие и накопление органического углерода не связаны между собой прямой связью. Эта связь гораздо сложнее, и для установления и изучения такой зависимости необходимо как можно точнее оценить вклад растительности, детрита, подстилки и почвенного дыхания в сток и эмиссию углерода.