УГЛЕРОД НАДЗЕМНОЙ ФИТОМАССЫ  БЕРЕЗЫ СЕМЕННОГО И ПОРОСЛЕВОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В КОЛОЧНОЙ ЛЕСОСТЕПИ

 

Усольцев В.А., Филиппов А.В., Усольцева Ю.В., Залесов С.В.

(УГЛТУ, Екатеринбург, РФ)

 

Carbon content in biomass of Betula pubescens trees of the forest-steppe subzone on the boundary between Russia and Kazakhstan is investigated. Some special features of their structure are discussed.

 

Исследования проведены на территории Согровского лесхоза Северо-Казахстанской области на границе с Тюменской областью РФ в наиболее распространенном типе леса – березняке (Betula pubescens Ehrh) свежем злаковом. Территория представляет собой плоскую равнину высотой над уровнем моря 130 м. Пробные площади в возрасте древостоев от 6 до 35 лет в количестве 4 в семенных и 5 в порослевых древостоях (табл. 1) заложены в периферийной части блюдцеобразных понижений, центральную часть которых занимают обычно осинники, чистые или с примесью березы. На пробных площадях взято по ступеням толщины по 10 модельных деревьев, соответственно 40 в семенных и 50 – в порослевых березняках. Методика работ на пробных площадях изложена в нашей статье сборника, посвященной продукции лиственницы.

Поскольку содержание углерода в абсолютно сухой фитомассе характеризуется чрезвычайно малой изменчивостью и не зависит от древесной породы, лесорастительных условий, возраста древостоя, показатели фитомассы в абсолютно сухом состоянии пересчитаны на углерод по литературным данным, а именно по обычно применяемым коэффициентам 0,45 для листвы и 0,5 – для остальных компонентов [1].

 

Таблица 1- Характеристика пробный площадей

Возраст,

лет

 

Средние

Площадь сечений,

м2/га

Число стволов,

шт/га

Запас,

м3/га

диаметр,

см

высота,

м

Семенные березняки

10

1,8

5,6

8,1

32110

30,4

27

7,5

9,8

19,0

4340

95,0

32

7,7

10,0

19,2

4111

102,0

35

6,2

11,7

11,9

3890

73,6

Порослевые березняки

6

2,0

3,1

2,82

8610

6,8

10

3,2

5,5

6,27

7560

23,6

15

5,0

6,9

13,8

6932

56,2

17

5,2

7,0

14,3

6724

56,8

35

8,6

11,9

16,8

2873

110,2

 

С целью выяснить  возможности оценки массы углерода в фракционном составе фитомассы дерева по трем наиболее легко определяемым его показателям, а также выявить степень достоверности различий в названном составе у берез семенного и порослевого происхождения при одних и тех же значениях названных показателей, по совокупности 90 определений углерода в фитомассе (40 в семенных и 50 – в порослевых березняках в возрасте от 6 до 35 лет)  рассчитаны регрессионные уравнения:

ln Сs =  a0 + a1 lnD + a2 lnH + a3 (lnDlnH) +a4 lnA + a5 (lnA)X + a6X,       (1)              

ln Сf = a0 + a1 lnD + a2 lnH + a3 (lnDlnH) +a4 lnA + a5 (lnA)X + a6X,       (2)

ln Сb = a0 + a1 lnD + a2 lnH + a3 (lnDlnH) +a4 ln Сf + a5 (lnA)X ,             (3)

где Сs, Сf и Сb –  масса углерода соответственно в стволе, листве и ветвях, кг; H и D - соответственно высота (м) и диаметр на высоте груди (см) дерева; А – его возраст, лет; X – бинарная переменная, равная 0 для семенных и 1 – для порослевых березняков. Значения констант в (1-3) приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 - Характеристика уравнений (1-3)

Зависи-мая перемен-ная

Константы и независимые переменные

R2

a0

a1

 lnD

a2

lnH

a3

(lnDlnH)

a4 lnA

a4

 ln Сf

a5

(lnA)X

a6

X

ln Сs

-5,656

1,367

0,351

0,210

0,833

-

-0,802

2,674

0,994

ln Сf

-3,088

1,376

-0,490

0,317

-0,394

-

-0,279

0,977

0,941

ln Сb

-0,233

0,671

-0,955

0,296

-

0,700

0,043

-

0,979

  Необходимость введения в модели произведения (lnDlnH) обусловлена тем, что по мере уменьшения высоты дерева точка замера диаметра на высоте груди смещается в верхнюю часть ствола и поэтому линии наклона регрессии у деревьев разной величины различаются. Произведение  (lnDlnH) учитывает это изменение угла наклона.

Введение произведения (lnA)X вызвано тем, что наклон линии регрессии, характеризующей связь массы углерода с возрастом дерева, у деревьев семенного и порослевого происхождения различный. Произведение  (lnA)X учитывает это изменение угла наклона.

Все константы в (1-3) оказались статистически значимыми на уровне t05.  Это означает, что при одних и тех же значениях высоты, диаметра и возраста дерева запасы углерода во всех фракциях надземной фитомассы на статистически достоверном уровне зависят от происхождения древостоя – семенного либо порослевого.

Путем последовательного табулирования (1-3) получены таблицы для оценки запаса углерода в фитомассе  деревьев по двум входам – диаметру и высоте ствола – для трех возрастов, отдельно для семенных и порослевых березняков. В таблице 3 приведены значения запаса углерода для деревьев в возрасте 30 лет.

Литература

1. Кобак К.И. Биотические компоненты углеродного цикла. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 248 с.

Таблица 3 - Таблица для оценки запаса углерода в надземной фитомассе деревьев (кг) в зависимости от диаметра ствола и высоты деревьев семенного и порослевого происхождения в возрасте 30 лет

Высота дерева, м

Диаметр ствола, см

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Семенное происхождение

Стволы

2

0,22

0,62

1,14

1,76

2,47

3,25

4,11

-

-

-

4

0,31

0,96

1,89

3,04

4,41

5,96

7,70

9,61

-

-

6

0,37

1,25

2,54

4,19

6,18

8,50

11,12

14,03

17,23

-

8

-

1,51

3,13

5,26

7,86

10,93

14,43

18,36

22,71

27,46

10

-

-

3,68

6,27

9,47

13,28

17,66

22,61

28,12

34,18

12

-

-

4,20

7,24

11,03

15,57

20,83

26,81

33,50

40,87

14

-

-

-

8,17

12,55

17,82

23,96

30,97

38,83

47,55

16

-

-

-

-

14,03

20,02

27,04

35,08

44,13

54,20

Листва

2

0,026

0,078

0,15

0,23

0,34

0,45

0,57

-

-

-

4

0,021

0,075

0,16

0,26

0,40

0,55

0,73

0,93

-

-

6

0,019

0,074

0,16

0,28

0,44

0,62

0,84

1,09

1,37

-

8

-

0,073

0,17

0,30

0,47

0,68

0,93

1,22

1,55

1,92

10

-

-

0,17

0,31

0,49

0,73

1,00

1,33

1,70

2,13

12

-

-

0,17

0,32

0,52

0,77

1,07

1,43

1,84

2,31

14

-

-

-

0,33

0,54

0,80

1,13

1,52

1,97

2,48

16

-

-

-

-

0,55

0,84

1,18

1,60

2,08

2,64

Ветви

2

0,058

0,23

0,52

0,92

1,43

2,06

2,80

-

-

-

4

0,030

0,15

0,40

0,79

1,33

2,05

2,94

4,03

-

-

6

0,021

0,12

0,35

0,72

1,28

2,04

3,02

4,26

5,76

-

8

-

0,10

0,31

0,68

1,24

2,03

3,08

4,43

6,10

8,11

10

-

-

0,29

0,64

1,21

2,03

3,13

4,57

6,37

8,58

12

-

-

0,27

0,62

1,19

2,02

3,17

4,68

6,61

8,99

14

-

-

-

0,60

1,17

2,02

3,20

4,78

6,81

9,35

16

-

-

-

-

1,15

2,01

3,23

4,87

7,00

9,67

 

Высота дерева, м

Диаметр ствола, см

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Порослевое происхождение

 

Стволы

2

0,206

0,59

1,08

1,67

-

-

-

-

-

-

4

0,290

0,92

1,79

2,89

4,18

-

-

-

-

-

6

-

1,19

2,41

3,98

5,87

8,07

10,56

-

-

-

8

-

-

2,97

4,99

7,47

10,37

13,70

17,43

-

-

10

-

-

3,49

5,95

9,00

12,61

16,77

21,47

26,70

-

12

-

-

-

6,87

10,47

14,78

19,78

25,45

31,80

38,80

14

-

-

-

-

11,91

16,91

22,74

29,40

36,86

45,14

16

-

-

-

-

-

19,00

25,67

33,30

41,90

51,46

Листва

2

0,026

0,080

0,153

0,242

-

-

-

-

-

-

4

0,022

0,077

0,161

0,272

0,408

-

-

-

-

-

6

-

0,076

0,166

0,291

0,450

0,641

0,86

-

-

-

8

-

-

0,170

0,306

0,482

0,698

0,96

1,25

-

-

10

-

-

0,173

0,318

0,508

0,746

1,03

1,37

1,75

-

12

-

-

-

0,328

0,531

0,788

1,10

1,47

1,90

2,38

14

-

-

-

-

0,551

0,825

1,16

1,56

2,02

2,55

16

-

-

-

-

-

0,858

1,22

1,64

2,14

2,72

Ветви

2

0,068

0,272

0,610

1,08

-

-

-

-

-

-

4

0,036

0,182

0,472

0,93

1,57

-

-

-

-

-

6

-

0,144

0,406

0,85

1,50

2,40

3,56

-

-

-

8

-

-

0,365

0,80

1,46

2,39

3,64

5,22

-

-

10

-

-

0,336

0,76

1,43

2,39

3,69

5,39

7,51

-

12

-

-

-

0,73

1,40

2,38

3,74

5,52

7,79

10,60

14

-

-

-

-

1,38

2,38

3,78

5,64

8,03

11,02

16

-

-

-

-

-

2,37

3,81

5,75

8,25

11,40

Работа поддержана РФФИ, грант №  04-05-96083.

Сайт управляется системой uCoz