ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2007, № 6, с. 23-34
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ^^^^^^^^^^^^ СТАТЬИ
УДК 630*162.5+547.45(470)
БЮДЖЕТ УГЛЕРОДА УПРАВЛЯЕМЫХ ЛЕСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ*
© 2007 г. Д. Г. Замолодчиков1, Г. Н. Коровин1, М. Л. Гитарский2
1 Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН 117810 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32 E-mail: dzamolod@cepl.rssi.ru; korovin@cepl.rssi.ru 2 Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН 107258 Москва, ул. Глебовская, 20-6 Поступила в редакцию 10.05.2007 г.
Рассмотрены алгоритмы расчета углеродного бюджета лесов по пулам мертвой древесины, подстилки и почвы, разработанные с учетом рекомендаций Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Получены оценки бюджета углерода по пулам мертвого органического вещества для управляемых лесов Российской Федерации. За 1990-2004 гг. средняя величина поглощения углерода пулом мертвой древесины составила 7.8 х 106 т С год-1, подстилки - 2.2 х 106 т С год-1, почвы - 9.6 х 106 т С год-1. С учетом пула фитомассы среднее за 1990-2004 гг. поглощение углерода управляемыми лесами России равнялось 95.7 х 106 т С год-1. Величина углеродного бюджета отражает всю совокупность мер по лесоуправлению в Российской Федерации, включая лесопользование, лесовосстановление, охрану и защиту лесов.
Парниковые газы, Киотский протокол, динамика лесного фонда, управляемые леса, углеродный бюджет, фитомасса, мертвая древесина, подстилка, почва, группы лесообразующих пород.
Актуальность исследований круговорота углерода в лесах и других природных объектах Северной Евразии обычно обосновывается ссылками на Рамочную конвенцию ООН об изменениях климата (РКИК ООН) [20] и Киотский протокол [9]. Отметим, что Киотский протокол как международное соглашение, регулирующее характер антропогенных источников и поглотителей парниковых газов, накладывает существенные ограничения на совокупность явлений и процессов, которые могут учитываться при количественной оценке углеродного бюджета лесов. Ключевым здесь является требование целенаправленной антропогенной деятельности, обеспечивающей поглощение углерода лесами. При этом естественные поглотители, появляющиеся "сами по себе" (например, за счет увеличения продолжительности вегетационного сезона при потеплении климата или фертилизации повышением концентрации атмосферного С02), вообще не должны приниматься во внимание. Следовательно, к сфере действия Киотского протокола относится далеко не вся совокупность процессов круговорота углерода в лесах, а лишь та ее часть, которая может быть отождествлена с теми или иными видами деятельности по лесоуправлению.
* Работа выполнена при поддержке Федерального агентства лесного хозяйства Минприроды России (МГ-04-06/88к) и РФФИ (05-04-49552).
В соответствии с положениями Киотского протокола [9], при подготовке национальной отчетности по бюджету парниковых газов страны-участницы должны использовать методологии Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), изложенные в соответствующих руководствах [19, 21]. По отношению к различным источникам и поглотителям парниковых газов МГЭИК предлагает нормативные методики оценки, реализация которых может осуществляться по трем уровням детализации. Первый уровень связан с использованием наиболее простых уравнений и стандартных зачастую рекомендуемых МГЭИК параметров расчета. Второй и третий уровни детализации предписывают проведение более углубленных расчетов с использованием национальных параметров либо моделей. Таким образом, методология МГЭИК носит рамочный характер, предоставляя возможность адаптации для учета специфики рассматриваемых объектов и национальных подходов к управлению ими.
В основе системы национальных научных знаний и концептуальных представлений об углеродном бюджете лесов России лежат работы А.И. Уткина [7, 22, 23 и др.]. Являясь настоящим энциклопедистом, он одним из первых осознал необходимость формирования компьютерных баз данных как средства количественного обобщения информации, накопленной отечественным и зарубежным лесоведением. Созданная под его непосредственным
руководством база данных "Биологическая продуктивность лесных экосистем" послужила основой для разработки методов крупномасштабной оценки запасов углерода в фитомассе российских лесов [7, 23, 30]. В дальнейшем близкие подходы были распространены и на другие компоненты углеродного цикла лесов, в частности, чистую первичную продукцию [3], органическое вещество лесных почв [25, 26], запасы углерода мертвой древесины [4, 8, 11].
Система конверсионных коэффициентов фи-томасса/запас, развитая в работах А.И. Уткина и его коллег [6, 7], используется в расчетах эмиссии и поглощения диоксида углерода по сектору "Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство" Национального кадастра парниковых газов Российской Федерации [28]. Эти вычислительные процедуры подробно охарактеризованы в работе [1]. Пока отчетность по бюджету углерода лесов России предоставляется лишь для пула фитомассы [28], хотя положения РКИК ООН о комплексной оценке антропогенных изменений в резервуарах углерода распространяются также на пулы мертвой древесины, подстилки и почвы. Цели настоящей работы состояли в: 1) разработке алгоритмов расчета бюджета углерода по пулам мертвой древесины, подстилки и почвы; 2) получении оценок углеродного бюджета управляемых лесов Российской Федерации за 1990-2004 гг. с учетом пулов мертвого органического вещества.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Согласно рекомендациям МГЭИК [21], оценки углеродного бюджета лесов следует проводить на основе информации по динамике их площадей и запасов древесины. Для лесов Российской Федерации источником такой информации являются государственные учеты лесного фонда (ГУЛФ). До 1998 г. ГУЛФ проводился один раз в пять лет и сопровождался публикацией справочников "Лесной фонд СССР" [13], позднее - "Лесной фонд России" [14, 15]. С 1999 г. ГУЛФ проводится каждый год, но для публикации справочников оставлен 5-летний интервал [16]. Ежегодные ГУЛФ формируются в виде компьютерных баз данных, составление и ведение которых возложены на ФГУП "Рослесинфорг".
Отчетность в рамках РКИК ООН и Киотского протокола следует представлять для управляемых лесов, которые периодически или постоянно подвергаются воздействию со стороны человека. Подходы к выделению управляемых лесов в лесном фонде Российской Федерации подробно охарактеризованы в работе [1]. Оценки, приводимые в настоящей работе, тоже выполнены для управляемых лесов. Формирование массивов исходных данных по динамике площадей и запасов древеси-
ны в управляемых лесах было осуществлено на основе информации ГУЛФ по состоянию на 1 января 1988, 1993, 1998-2005 гг., предоставленной ФГУП "Рослесинфорг".
Для оценки бюджета углерода по пулу мертвой древесины использован метод расчета по изменению запасов. Суть метода состоит в оценке общих запасов углерода в том или ином пуле для различных моментов времени с дальнейшим отнесением разности запасов к промежутку времени:
АС = Ск - М - Г2),
(1)
где АС - годовой бюджет углерода; Сг - запас углерода в год учета С( - запас углерода в год учета ,2.
МГЭИК рекомендует применять указанный метод по отношению к пулам углерода фитомас-сы и мертвой древесины при наличии информации по последовательным учетам [21]. Именно так проведена оценка бюджета углерода управляемых лесов России по пулу фитомассы [1] с использованием в качестве исходных данных информации последовательных ГУЛФ (1988, 1993, 1998-2005 гг.) по динамике объемных запасов древесины. Пул углерода в фитомассе лесов за данный год учета рассчитывается путем конверсии объемных запасов древесины в углерод при помощи коэффициентов, специфичных к группе возраста и преобладающей породе лесных насаждений [6, 7]. В настоящей работе этот подход распространен и на пул мертвой древесины, размер которого в соответствующий год учета оценивается по уравнению:
СБ, = £ У1]ОЕЕ1]СЕ,
(2)
где СБ, - общий запас углерода мертвой древесины в год учета ,, т С; Уу - запас группы возраста у преобладающей породы I, м3 га-1; БЕЕу - коэффициент расчета массы мертвой древесины по запасу стволовой древесины в группе возраста у преобладающей породы I, т сухого вещества м-3; СЕ - доля углерода в 1 т сухого вещества мертвой древесины (СЕ = 0.5). Коэффициенты БЕЕу (табл. 1) найдены при помощи математической модели, подробное описание которой вместе с обсуждением и сравнением полученных результатов приведено в работах [4, 8, 11].
Принимая во внимание высокую инертность углерода лесной подстилки и почв и, следовательно, низкую скорость его изменения в них, МГЭИК предполагает, что запасы углерода в рассматриваемых резервуарах на землях, остающихся лесными, практически постоянны. Соответственно основные изменения углерода лесной подстилки и почв связаны с динамикой лесных земель, определяемой нарушениями (рубками, пожарами) и сме-
Таблица 1. Конверсионные коэффициенты DEF для расчета общего запаса мертвой древесины в насаждении по их объемным запасам [по 4, 11], т сухого вещества м-3
Группа возраста
Преобладающая порода молодняки I класса возраста молодняки II класса возраста средневозрастные приспевающие спелые перестойные
Сосна 0.129 0.183 0.187 0.206 0.189 0.126
Ель 0.062 0.184 0.210 0.261 0.217 0.143
Пихта 0.053 0.152 0.188 0.237 0.202 0.149
Лиственница 0.048 0.099 0.176 0.198 0.193 0.142
Кедр 0.300 0.237 0.125 0.100 0.066 0.075
Дуб
высокоствольный 0.146 0.161 0.133 0.145 0.125 0.104
низкоствольный 0.144 0.200 0.213 0.257 0.278 0.322
Каменная береза 0.103 0.121 0.111 0.088 0.064 0.059
Прочие твердолиственные 0.123 0.124 0.075 0.047 0.017 0.018
Береза 0.040 0.055 0.078 0.055 0.038 0.030
Осина 0.036 0.089 0.088 0.059 0.028 0.020
Прочие мягколиственные 0.030 0.073 0.059 0.058 0.037 0.026
Прочие породы 0.079 0.118 0.070 0.050 0.037 0.052
Кедровый стланик 0.104 0.195 0.347 0.372 0.467 0.427
Прочие кустарники 0.033 0.087 0.087 0.066 0.034 0.026
ной режимов лесоуправления. Таким образом, рекомендуемый МГЭИк метод расчета бюджета углерода по пулам подстилки и почвы основывается на оце
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.