Депонирование углерода в фитомассе лесного покрова Пермского края

 

Усольцев В.А.*, Бараковских Е.В.*, Малеев К.И.**

 

(*Уральский государственный лесотехнический университет, г.Екатеринбург;

**Пермская государственная сельскохозяйственная академия, г.Пермь, РФ)

 

Forest biomass database for the Ural region is compiled and regression equations relating forest biomass structure to stand age and stem volume are designed and combined with the forest inventory database for Perm region. For the first time the total carbon pool and its annual deposition in forest biomass are obtained and mapped  in a number of 479,2 and 32,7 millon t correspondingly.

 

Лесное хозяйство предоставляет наиболее экономически выгодную возможность для депонирования углерода по Протоколу Киото [2], однако определения углеродного пула и его годичного депонирования лесным покровом  по регионам России у разных авторов сильно различаются.

Нами сформирована база данных о запасах фитомассы в насаждениях основных лесообразующих древесных пород Урала и прилегающих к  нему регионов, включающая 1399 определений, в том числе: сосна – 326, ель – 71, пихта –52, лиственница – 176, кедр – 73, дуб – 127, береза- 172, осина и тополь – 81, ольха серая – 34, ольха черная – 30, липа – 215, ясень – 37; клен - 5 определений фитомассы, т/га. Данные о годичном приросте фитомассы  насаждений Уральского региона включают в себя 265 определений, в том числе: сосна – 101, ель – 50,  лиственница – 18, береза- 31, осина и тополь – 23, ольха– 5, липа – 16, дуб – 15, ясень – 3 и клен - 3 определений годичной продукции, совмещенных с данными о фитомассе на тех же пробных площадях, т/га.

Значения фитомассы в базе данных мы проанализировали в связи с возрастом и запасом древостоев как основными определяющими массообразующими показателями, входящими в сводки Государственного учета лесного фонда (ГУЛФ) по Пермскому краю. Для каждой древесной породы рассчитаны уравнения:

            lnP_i или ln(P_i /M) = f [lnA, (lnA)², lnM],                      (1)

где P_i – фитомасса фракций (стволы, ветви, хвоя, корни, нижние ярусы,  соответственно Pst, Pbr, Pf, Pr, Pu), т/га; А – возраст древостоя, лет, и М - запас древостоя, м³/га.

Взаимосвязь величины годичного прироста фитомассы (Z_i, т/га) с массой ассимиляционного аппарата известна с XIX века [3]. Мы модифицировали ее, включив в уравнения в качестве независимых переменных не только массу листвы, но и другие характеристики древостоя, и по материалам базы данных рассчитали уравнения:

                                        lnZ_i = f (lnA, lnM, lnP_i).                                                (2)

Уравнения (1) и (2) связаны между собой по рекурсивному принципу, вполне адекватны эмпирическим данным и их константы статистически значимы на уровне t₀₅ . Путем табулирования моделей (1) по запасу стволов (М, м³/га) и возрасту (А, лет) насаждений каждой ячейки структурированной таблицы данных ГУЛФ отдельно для каждой породы рассчитаны запасы фитомассы по фракциям на 1 га лесопокрытой площади.

 

Таблица - Распределение лесопокрытых площадей, общих запасов, запасов на 1 га, фитомассы и прироста фитомассы по лесхозам Пермского края

№ лесхоза	Название лесхоза	Площадь, га	Общий запас, тыс. м3	Запас, м3/га	Запас фитомас-сы, т/га	Прирост фитомас-сы, т/га
1	Веслянский	636461	64234	101	75	4,4
2	Гайнский	710735	93339	131	97	5,3
3	Чердынский	598724	70726	118	90	4,7
4	Колвинский	1051677	113176	108	85	5,3
5	Вайский	530925	78638	148	112	4,6
6	Красновишерский	598940	79025	132	101	5,3
7	Соликамский	371425	49079	132	100	6,8
8	Косинский	247699	39980	161	119	6,6
9	Кочевский	165131	24627	149	109	6,6
10	Юрлинский	275272	41300	150	112	6,7
11	Кудымкарский	227489	36528	161	123	8,3
12	Юсьвенский	166358	23548	142	109	8,1
13	Березниковский	246372	40492	164	128	10,5
14	Яйвинский	397458	48168	121	95	6,4
15	Кизеловский	277559	30985	112	88	6,3
16	Таборский	210501	30972	147	114	9,4
17	Ильинский	147043	21291	145	110	8,5
18	Сивинский	122112	21500	176	132	8,8
19	Закамский	47159	9588	203	146	6,5
20	Добрянский	154730	24935	161	123	9,6
21	Чусовской	280940	37163	132	103	6,9
22	Горнозаводской	571474	75529	132	102	6,4
23	Лысьвенский	311262	38632	124	97	7,5
24	Комарихинский	153166	26299	172	130	9,9
25	Пермский	36240	7045	194	142	8,8
26	Очерский	31566	2709	86	64	4,2
27	Оханский	103643	19382	187	134	8,2
28	Частинский	21211	4367	206	143	8,5
29	Чайковский	73491	13087	178	129	9,6
30	Осинский	76126	13918	183	131	9,5
31	Кунгурский	141325	19403	137	105	8,3
32	Кишертский	66836	9508	142	106	8,0
33	Октябрьский	149665	24559	164	122	9,8
34	Уинский	59105	9496	161	118	9,7
35	Куединский	104122	18370	176	127	8,8
Итого по краю		9 363 942	1 261 600	135	102	7,0

 

             Рисунок 1 - Распределение запасов углерода в фитомассе насаждений, т/га. Диапазоны: I- 28-40; II- 41-50; III- 51-68

Рисунок 2 - Распределение годичного депонирования углерода в фитомассе насаждений, т/га. Диапазоны: I- 1,7-2,4; II- 2,4-3,2; III- 3,2-4,1

После умножения их на лесопокрытую площадь, соответствующую каждой ячейке и сложения результатов по классам возраста получены итоговые запасы фитомассы по каждой фракции отдельно для каждой породы и путем сложения последних по фракциям и породам - итоговые запасы фитомассы на всей покрытой лесом площади лесхоза.

Для расчета годичного прироста фитомассы на лесопокрытых площадях мы применили метод  использования не только данных ГУЛФ, но и результатов расчета количества фитомассы листвы и других фракций древостоев на тех же площадях. Алгоритм совмещения моделей (2) с матрицами данных ГУЛФ по запасам и лесопокрытым площадям аналогичен алгоритму совмещения моделей (1) с той лишь разницей, что при табулировании моделей (2) в них подставляются данные не только возраста  и запаса стволовой древесины, но и массы хвои, корней и нижних ярусов из таблиц, содержащих результаты расчета фитомассы по лесхозам. Путем деления полученных годичных приростов фитомассы на лесопокрытую площадь каждого лесхоза получены распределения годичного прироста фитомассы, отнесенного к 1 га.

В результате установлено, что на покрытой лесом площади Пермского края, составляюшей 9,36 млн га (табл.), общая (надземная и подземная) фитомасса насаждений составляет 958,4 млн. т, а ежегодный общий прирост фитомассы на этой площади – 65, 5 млн. т.

Значения фитомассы (табл.) переведены в показатели углерода путем умножения на переводной коэффициент 0,5 [1] и по полученным данным составлены карты-схемы (рис. 1 и 2).

Таким образом, впервые определены запасы углерода и его годичное депонирование  в 35 лесхозах Пермского края и составлены карты-схемы их распределения по территории, совмещенные между собой по рекурсивному принципу.

 

Литература

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

2. Курбанов Э.А. Углерододепонирующие насаждения Киотского протокола. -Йошкар-Ола: МарГТУ, 2007. -184 с.

3. Hartig R. Wachstumsuntersuchungen an Fichten // Forstlich-Naturwissenschaftl. Zeitschrift.  1896. Bd. 5. S. 1-15, 33-45.

 

Работа поддержана РФФИ, грант № 07-07-96010.