ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2007, № 6, с. 114-121
УДК 630*162.5+547.45(470)
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ЗАПАСЫ УГЛЕРОДА В ПОДСТИЛКАХ ЛЕСОВ РОССИИ*
© 2007 г. О. В. Честных1' 2, В. А. Лыжин3, А. В. Кокшарова3
1 Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН 117810 Москва, Профсоюзная ул., 84/32 E-mail: ochestn@cepl.rssi.ru Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Биологический факультет 3 Факультет почвоведения 119992 Москва, Воробьевы горы Поступила в редакцию 04.05.2007 г.
Составлена специализированная база данных по характеристикам подстилок лесов России (более 900 описаний). Получен набор типовых средних значений запасов углерода подстилок в лесных насаждениях по преобладающим древесным породам с зонально-провинциальной дифференциацией. С использованием информации государственного учета лесного фонда по состоянию на 01.01.2003 г. рассчитаны запасы углерода подстилки на покрытых лесом землях субъектов РФ, федеральных округов и России в целом. Запас углерода подстилок равен 5.26 Гт С для площади покрытых лесом земель России 733.15 млн. га. Соотношение средних запасов подстилки не покрытых (вырубки, гари) и покрытых лесом земель равно 0.66. Полученные результаты могут быть использованы для расчета полного бюджета углерода в лесах страны.
Лесной фонд России, пул лесной подстилки, пулы и потоки углерода, углеродный цикл, лесообра-зующие породы.
В Киотском протоколе к Рамочной конвенции ООН об изменении климата [11] углеродный баланс лесов рассматривается в качестве важного инструмента национальной политики смягчения изменений климата. Руководства Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) содержат описание подходов, на которые следует ориентироваться при оценке стоков и источников парниковых газов в лесном хозяйстве [16]. Согласно методологии МГЭИК, оценку бюджета следует проводить по 4 пулам углерода: фитомассе, мертвой древесине, почве и подстилке. В качестве исходных данных для проведения расчетов рекомендуется использовать материалы инвентаризации лесов и данные лесо-хозяйственной статистики. Пересчет этих данных в величины потоков парниковых газов осуществляется по приводимым в руководстве МГЭИК уравнениям [16]. При этом расчеты могут проводиться по трем уровням сложности в зависимости от выбора уравнений и их параметров. Для первого уровня сложности используются приводимые в руководстве МГЭИК типовые значения параметров. Для второго и третьего уровня сложностей следует использовать национальные значения ко-
* Работа выполнена при поддержке РФФИ (05-04-49552).
эффициентов, полученные либо на основе обобщения эмпирической информации, либо при помощи математических моделей. Добавим, что страны, выбирающие учет лесоуправления в рамках статьи 3.4 Киотского протокола, должны предоставлять оценки бюджета углерода по второму или третьему уровню сложности. Отсюда вытекает актуальность формирования национальных систем коэффициентов для комплексной оценки бюджета углерода по всем пулам углерода.
Для пула фитомассы отечественной наукой были разработаны многочисленные наборы конверсионных процедур, позволяющих осуществлять расчеты с достаточной точностью [7-10, 18, 19, 23]. Эталонные средние запасы углерода почв также приводятся в значительном числе работ [15, 21, 22, 27]. Пулы мертвой древесины и подстилки рассматриваются в заметно меньшем числе обобщающих исследований крупнорегионального масштаба. По отношению к пулу подстилки можно упомянуть работы [1, 6]. Отметим, что для расчета средних значений авторы этих публикаций использовали классификации, основанные на типах растительных сообществ либо почв, что затрудняет прямую стыковку результатов с данными инвентаризации лесов.
Указанный информационный пробел был своевременно осознан А.И. Уткиным, ставшим
инициатором построения базы данных по запасам углерода в лесных подстилках. Его уникальная эрудиция, знание литературных источников, глубокое понимание процессов углеродного обмена в лесах создали основу, на которой была выполнена настоящая работа. Ее цели формулируются следующим образом: 1) построение набора эталонных средних значений запасов углерода лесных подстилок, согласующихся с категориями учета лесного фонда; 2) оценка общего запаса углерода подстилки на лесных землях страны и характеристика особенностей его географического распределения; 3) поиск подходов к характеристике изменений запасов подстилок при нарушениях (рубки, пожары) и последующем лесовос-становлении.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Подстилка представляет собой важный компонент лесной экосистемы. Большая часть растительного опада в лесу поступает на поверхность почвы в отличие от травянистых экосистем, где преобладает опад подземных частей растений. Процессы трансформации растительного опада контролируются различными факторами, совокупность которых обеспечивает накопление подстилки. Подстилка относится к надземной части лесной экосистемы [2, 3, 4], хотя нижние ее слои иногда рассматривают в составе органогенных почвенных горизонтов на основании структурной организации и стратификации профиля [17]. Анализ материалов базы данных по почвенным характеристикам лесов России показал [21, 22], что горизонт АО часто упускается при описании почвенного профиля, что определило необходимость создания специализированной базы данных (БД) по запасам лесных подстилок.
При разработке структуры БД была поставлена задача максимальным образом охватить приводимые в литературных источниках характеристики подстилки. Совокупность полей БД может быть подразделена на 6 групп. Группа общих характеристик включает административно-географическое местонахождение пробной площади, координаты, подзону, тип леса, преобладающую породу, тип почвы. Следующая группа характеризует параметры древостоя: состав, средние возраст (лет), диаметр (см) и высоту (м), густоту (экз. га-1), сумму площадей сечений (м2 га-1), запас древесины (м3 га-1). Далее приводится информация по структуре подстилки в целом и ее слоев Ь, F, Н: толщина (см), общая масса (ц га-1), масса компонентов (хвоя, листва, генеративные органы, ветки, кора, трава и пр.). Группа химических свойств описывает запасы различных зольных элементов (г м-2), содержание доступных для питания растений азота и фосфора, число водорастворимых веществ. Группа микробиологических характери-
стик включает оценки ее дыхания [мг С02 (кг сухой массы)-1], процессов аммонификации и нитрификации. Последняя группа характеризует некоторые свойства подстилающей почвы: распределение корней (всех и корней менее 1 см) в слоях 0-28 см и 0-176 см (г м-2), запасы гумуса, азота (т га-1), подвижных форм фосфора (кг га-1) в слоях 0-50 см и 0-100 см. При выполнении настоящей работы нами использовались поля БД, характеризующие местоположение, преобладающую породу древостоя и общую массу подстилки.
БД содержит информацию по 883 описаниям из 93 литературных источников. По регионам описания распределены следующим образом: Европейская часть - 538, Западная Сибирь - 109, Восточная Сибирь - 127, Дальний Восток - 59. Наиболее полно в БД представлены сосновые леса, далее следуют ельники, дубравы, лиственничники и березняки (соответственно 188, 97, 86, 85 и 43). Число описаний для остальных пород варьирует от единиц до пары десятков; 23 описания характеризуют вырубки и гари. Отметим, что не все записи содержали информацию по общей массе подстилки, поэтому расчет типовых средних значений был проведен по меньшему числу записей (540).
Расчеты типовых средних значений запасов подстилки проводились по зонально-провинциальным регионам в разрезе преобладающих пород древостоя либо категорий не покрытых лесом земель (вырубки, гари). Используемый принцип территориального деления был выдвинут А.И. Уткиным для облегчения согласования экологической информации с данными государственных учетов лесного фонда (ГУЛФ) [9]. В соответствии с этим принципом, территория России подразделяется на 4 провинции (Европейско-Уральская, Западная Сибирь, Восточная Сибирь, Дальний Восток) и 3 зональные полосы: северную (северные редколесья и северная тайга), среднюю (средняя тайга) и южную (южная тайга, смешанные, широколиственные леса и лесостепь). Границы провинций и зональных полос совмещаются с административными границами субъектов РФ. Таким образом, вся территория России подразделяется на 12 зонально-провинциальных регионов.
По описаниям местонахождения и географическим координатам записей БД определяли их принадлежность к одному из 12 зонально-провинциальных регионов. Для каждого из регионов проводили усреднение запасов подстилки в разрезе преобладающих пород древостоя либо категорий не покрытых лесом земель. При отсутствии или малочисленности записей БД, приходящихся на тот или иной регион, проводили агрегирование данных для нескольких регионов. Например, таким способом был рассчитан средний запас подстилки ельников северной полосы для Западной, Восточной Сибири и Дальнего Востока. Для пе-
ресчета из сухого органического вещества подстилки в запас углерода использовали коэффициент 0.370, рекомендуемый МГЭИК.
Расчеты запасов углерода подстилки осуществлены с использованием данных ГУЛФ по состоянию на 01.01.2003 г. [13] для покрытых лесом земель субъектов РФ, находившихся в ведении МПР РФ. Запас подстилки в насаждениях данной преобладающей породы субъекта РФ оценивали по произведению соответствующего среднего значения и площади данной породы. Полученные величины суммировали для субъектов РФ, далее - федеральных округов и покрытых лесом земель России в целом.
Количество лесной подстилки изменяется в зависимости от сезона, от местоположения под кронами или в просветах между деревьями. Обрабатывая базу данных по запасам подстилок, собранных в разное время вегетационного сезона и в разных точках, мы получаем усредненные значения. Приведенные материалы не имеют абсолютного значения, но тенденции изменения запасов подстилок в процессе минерализации они отражают, являясь основой для дальнейших уточнений.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Перед обсуждением полученных результатов следует подчеркнуть, что в настоящей работе для ра
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.