фитомасса лесных культур в Оренбургской области
Колтунова А.И.*, Усольцев В.А.**, Пальмова Н.В.*, Балицкий М.И.*, Кузьмин Н.И.*, Канунникова О.В.**
(*Оренбургский ГАУ, г. Оренбург, РФ, **БС, г. Екатеринбург, РФ)
For the first time the indices of aboveground biomass in man-made forests of Scots pine, green ash and black poplar on forest-steppe of Orenburg region are obtained.
Биологическая продуктивность лесных культур в Оренбургской области ранее не изучалась, и какие-либо данные для этого региона отсутствуют. Имеются лишь материалы для естественных насаждений тополя белого [2].
Наши исследования выполнены в лесных культурах поймы р. Урал в Павловском лесничестве Оренбургского лесхоза и в Бузулукском бору Оренбургской области. В лесфонде Оренбургского лесхоза преобладают из твердолиственных - ясень зеленый и дуб черешчатый (низкоствольный), из мягколиственных - тополь черный, из хвойных - сосна обыкновенная в культурах. Бузулукский бор представлен в основном сосной обыкновенной, как естественного, так и искусственного происхождений.
Оренбургский лесхоз расположен на территории Оренбургского района Оренбургской области (51040’с.ш., 550 в.д.) в подзоне сухой степи. Климат континентальный, средняя годовая температура +2,60С, абсолютный максимум +410С и абсолютный минимум – 470С. Среднегодовая сумма осадков 300 мм, в том числе за вегетационный период 154 мм. Количество засушливых дней – 75. Продолжительность безморозного периода составляет 135 дней. В северной части лесхоза в направлении с востока на запад протекает р. Урал, в пойме которой сосредоточена основная часть лесопокрытых площадей лесхоза. В лесфонде преобладают из твердолиственных - ясень зеленый и дуб черешчатый (низкоствольный), из мягколиственных - тополь черный, из хвойных - сосна обыкновенная в культурах.
Бузулукский бор расположен на территории Оренбургской и Самарской областей в бассейнах рек Самары, Боровки и Кутулука в районе Высокого Заволжья (52°53'-52°09'с.ш., 52°30'-53°07'в.д.) на границе лесостепной и степной лесорастительных зон. Бор расположен в блюдцевидном понижении, имеющем абсолютные отметки, на 100-160 м более низкие по отношению к окружающим его степям, что по мнению В.Г. Нестерова [1], и обеспечивает его существование на южной границе ареала сосны. Общая протяженность территории бора с запада на восток равна 94 км, с севера на юг - 54 км. Бор сохранился, несмотря на периодические повальные верховые пожары (например, в течение 1780-1840 гг. бор почти полностью выгорел). В 1920-х годах после очередного пожара около 20 тыс. га пожарищ превратились в перевеваемые песчаные ландшафты. Однако постепенно они были закультивированы, в основном сосной. Климат континентальный, средняя годовая температура +3,60С, абсолютный максимум +480С и абсолютный минимум -500С. Среднегодовая сумма осадков 490 мм. Продолжительность вегетационного периода составляет 145-150 дней. В целом климат благоприятен для успешного произрастания сосны, березы, осины, ольхи, тополя.
По результатам рекогносцировочного обследования культур подобраны участки для исследований, где для каждой породы в травяном типе леса заложены пробные площади по ОСТ 56-69-83 (рисунок). После перечета деревьев взяты модели по ступеням толщины для ясеня – 15, для тополя - 10, а в культурах сосны – лишь средние деревья в количестве 3-4 шт. Обработка модельных деревьев выполнена согласно методическим указаниям [4].
Рисунок 1 - Пробная площадь №1. Культуры сосны обыкновенной 33–летнего возраста в пойме р.Урал (Оренбургский лесхоз). Тип леса – сосняк травяной, класс бонитета I; средняя высота 12,8 м; средний диаметр 16,1 см; запас 224 м3/га
Спиливание отобранного дерева производилось у основания ствола. Затем измерялась общая высота дерева, по числу годичных колец определялся его возраст, измерялась протяженность кроны. Крону делили на три части вдоль ствола, с которого обрубали все ветви и взвешивали их на весах грузоподъемностью 20 кг. У отделенных от ствола ветвей секатором обрезались все облиственные побеги (т.е. древесная зелень), а оставшийся скелет кроны взвешивался отдельно. Из облиственных побегов отбиралась навеска весом до 600 г, у которой отделялась листва и определялась ее доля в древесной зелени. Ствол размечался по относительным длинам – 0; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9Н (где Н – общая длина дерева), вблизи отметок выпиливались диски. Производились замеры диаметра в коре и без коры с точностью до 0,1 мм с помощью металлической линейки и штангенциркуля. У диска, взятого на относительной высоте 0,4Н, измерялась его толщина, диаметр и вес в коре и без коры. Отобранные образцы помещались в пакеты, на которых ставились номера пробной площади, модельного дерева и навески.
Таблица 1 - Таксационные показатели и фитомасса чистых культур
|
Таксационные показатели |
Фитомасса в абсолютно сухом состоянии, т/га |
|||||||||||
|
Возраст, лет |
Высота, м |
Диаметр, см |
Густота, экз/га |
Площадь сечений, м2/га |
Запас, м3/га |
Класс бонитета |
Стволы в коре |
Кора стволов |
Скелет кроны |
Листва (хвоя) |
Итого |
|
|
Оренбургский лесхоз, пойма р. Урал |
||||||||||||
|
Ясень зеленый |
||||||||||||
|
14 |
5,8 |
3,55 |
4932 |
4,9 |
18 |
I |
10,6 |
- |
2,95 |
1,34 |
14,9 |
|
|
35 |
8,4 |
5,90 |
6065 |
16,6 |
98 |
III |
58,6 |
- |
1,12 |
0,66 |
60,4 |
|
|
Тополь черный |
||||||||||||
|
10 |
6,0 |
4,40 |
2027 |
3,1 |
13 |
Ia |
5,47 |
0,71 |
0,67 |
0,17 |
4,73 |
|
|
23 |
14,2 |
13,1 |
988 |
13,4 |
86 |
Ib |
36,4 |
3,25 |
2,28 |
0,39 |
19,1 |
|
|
Сосна обыкновенная |
||||||||||||
|
33 |
12,8 |
16,1 |
1433 |
29,3 |
224 |
I |
90,8 |
5,34 |
16,1 |
10,3 |
117,2 |
|
|
34 |
14,3 |
17,2 |
1386 |
32,2 |
188 |
I |
87,0 |
7,96 |
24,8 |
9,40 |
121,2 |
|
|
44 |
23,0 |
22,4 |
865 |
34,0 |
383 |
Iа |
153,1 |
- |
9,09 |
6,92 |
169,1 |
|
|
Бузулукский бор |
||||||||||||
|
Сосна обыкновенная |
||||||||||||
|
4 |
1,0 |
2,90* |
5278 |
3,48* |
1,3 |
IV |
0,46 |
- |
0,54 |
1,62 |
2,62 |
|
|
5 |
1,1 |
2,45* |
10116 |
4,78* |
2,1 |
IV |
0,76 |
- |
0,42 |
1,66 |
2,84 |
|
|
6 |
2,80 |
3,87* |
5932 |
6,98* |
2,5 |
III |
0,91 |
- |
0,70 |
2,87 |
4,48 |
|
|
7 |
2,55 |
3,12 |
7348 |
4,96 |
8,7 |
II |
3,31 |
- |
1,79 |
4,42 |
9,52 |
|
|
11 |
5,80 |
7,56 |
5471 |
24,6 |
65 |
Iа |
25,9 |
- |
12,0 |
23,0 |
60,9 |
|
|
Аман-Карагайский бор в Тургайском прогибе (Кустанайская обл., Казахстан) [3] |
||||||||||||
|
Сосна обыкновенная |
||||||||||||
|
5 |
0,8 |
- |
13400 |
- |
2,0 |
IV |
0,63 |
- |
0,74 |
2,30 |
3,67 |
|
|
11 |
2,8 |
3,0 |
10500 |
- |
20 |
III |
6,30 |
- |
3,09 |
4,50 |
13,9 |
|
* - Замеры у шейки корня.
После сушки навесок и дисков до постоянной массы рассчитывались показатели содержания сухого вещества и условной (базисной) плотности, по которым определена масса фракций (ствол, в том числе кора; листва и скелет кроны) в абсолютно сухом состоянии каждого модельного дерева. Запасы фитомассы на 1 га определены для ясеня и тополя регрессионным методом с использованием аллометрических (степенных) уравнений (R2 варьирует от 0,992 для ствола до 0,847 для скелета кроны), а для сосны - по отношению площадей сечений моделей (суммарной) и всех деревьев по перечету в расчете на 1 га [5]. Результаты сведены в табл. 1.
Сопоставление показателей фитомассы сосны в культурах двух боров - Бузулукского и Аман-Карагайского – показывает, что в возрасте 5 лет в сухих условиях произрастания фитомасса различается незначительно, с некоторым превышением во втором случае, в основном, за счет более развитых крон. В возрасте 11 лет во влажных условиях Бузулукского бора (Iа класс бонитета) надземная фитомасса сосны в 4,4 раза выше по сравнению с сосной в сухих условиях Аман-Карагайского бора (III класс бонитета), несмотря на почти вдвое меньшую густоту.
Показатели содержания абсолютно сухого вещества во фракциях кроны обработаны статистически, и результаты сведены в табл. 2. Данные табл. 2 могут быть использованы при дальнейших определениях фитомассы крон в культурах ясеня, тополя и сосны, а табл. 1 – в расчетах приходной части углеродного цикла в лесах Оренбургской области.
Таблица 2 - Содержание абсолютно сухого вещества в фракциях фитомассы, %
|
Листья (хвоя) |
Скелет кроны |
||||
|
Среднее значение |
Среднее квадратическое отклонение |
Точность опыта |
Среднее значение |
Среднее квадратическое отклонение |
Точность опыта |
|
Ясень зеленый |
|||||
|
43,5 |
7,4 |
1,7 |
64,1 |
3,8 |
1,6 |
|
Тополь черный |
|||||
|
41,2 |
5,4 |
3,1 |
55,8 |
3,7 |
2,7 |
|
Сосна обыкновенная |
|||||
|
47,4 |
4,4 |
2,1 |
47,7 |
4,3 |
2,5 |
Литература
1. Нестеров В.Г. Общий очерк Бузулукского бора // Бузулукский бор. Т. 1: Общий очерк и лесные культуры. М.-Л.: Гослесбумиздат, 1949. -С. 5-32.
2. Оськина Н.В., Беспалов В.П. Биологическая продуктивность белотополевников в пойме р. Урал // Лесоведение. -1992. -№ 6. -С. 39-47.
3. Усольцев В. А. Формирование банков данных о фитомассе лесов. -Екатеринбург: УрО РАН, 1998. -541 с.
4. Усольцев В. А., Залесов С.В. Методы определения биологической продуктивности насаждений. -Екатеринбург: УГЛТУ, 2005. -147 с.
5. Madgwick H.A.I. Estimating the above-ground weight of forest plots using the basal area ratio method // N. Z. J. Forest Sci. 1982. Vol. 11. No. 3. -P. 278-286.
Работа поддержана РФФИ, грант № 07-07-96010.