ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2007, № 2, с. 51-56
УДК 630*52
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ФИТОМАССА ЧИСТЫХ И СМЕШАННЫХ ДРЕВОСТОЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В НИЖЕГОРОДСКОЙ И КОСТРОМСКОЙ ОБЛАСТЯХ
© 2007 г. А. И. Старцев
Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия 603107 Нижний Новгород, просп. Гагарина, 97 E-mail: astartsev@mail333.com Поступила в редакцию 26.05.2006 г.
На территории Нижегородской и Костромской обл. в древостоях сосны обыкновенной заложено 22 пробные площади, на которых для определения надземной фитомассы насаждений срублено и обмерено 198 модельных деревьев. Возраст древостоев составлял 40-120 лет, диаметры модельных деревьев -6-48 см, высоты - 12-29 м. На основании полученных данных составлена таблица распределения надземной фитомассы по фракциям в чистых и смешанных древостоях сосны Ia-III классов бонитета.
Фитомасса хвои, скелет кроны, древостой сосны, надземная фитомасса.
Вопросы количественной оценки фитомассы древостоев и отдельных ее компонентов активно прорабатываются с середины прошлого столетия. Первоначально эти работы ставили целью определение биомассы насаждений как потенциально возможного для использования ресурса. Однако глобальное потепление климата и связанные с ним проблемы заставили по-новому взглянуть на роль лесов и выполняемые ими функции, в том числе и их роль в глобальном цикле углерода [7, 8, 22, 23 и др.]. Такая постановка вопроса обусловила повышение интереса исследователей к проблемам определения общей фитомассы древостоев как основных эдификаторов насаждений, в которых сосредоточена основная доля углерода лесных экосистем.
В СССР и в России большой вклад в изучение структуры фитомассы и продуктивности насаждений различных пород внесли A.A. Молчанов [10], А.И. Уткин [19-21], A.C. Исаев, Г.Н. Коровин и др. [7], С.Г. Рождественский, Т.А. Гульбе, Я.И. Гульбе, В.А. Кончиц и др. [13, 14], А.З. Шви-денко [22], В.А. Усольцев [16-18], A.C. Аткин [2], В.Н. Габеев [3], З.Я. Нагимов [11], М.Г. Семечки-на [15], Э.А. Курбанов [8], Д.Г. Замолодчиков [6] и многие другие.
Одним из наиболее часто используемых методов является определение фитомассы на ключевых участках, где закладываются временные или постоянные пробные площади, определяется общая фитомасса насаждений и ее распределение по компонентам (хвоя, листья, скелет кроны, древесина, кора, толстые и тонкие корни) [8, 10, 15, 16, 21 и др.].
Помимо общей фитомассы часто определяется годичная чистая первичная продукция (№Р) [13, 14, 20 и др.]. Для расчета №Р по запасу стволовой древесины или по общей фитомассе используют и конверсионные коэффициенты [6, 21].
На основании полученных значений формируют регрессионные модели, с использованием которых составляют таблицы фитомассы древостоев, совмещенные с таблицами хода роста [16, 18 и др.], либо получают оценки значений фитомассы лесов и надземной продукции для крупных регионов [8, 24 и др.] и по стране в целом [7, 22 и др.].
Такие оценки необходимы для уточнения роли лесов тех или иных территорий в глобальном цикле углерода, что позволит разрабатывать более обоснованную политику ведения лесного хозяйства. Первым этапом такой работы является накопление первичного материала по фитомассе и биологической продуктивности древостоев, формирование баз данных пробных площадей (пр. пл.) с результатами выполненных исследований.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
В соответствии с лесорастительным районированием С.Ф. Курнаева [9] район исследований (55.5°-57.5° с.ш.; 41.5°-45.5° в.д.) относится к южной подзоне смешанных лесов Скандинавско-Русской провинции и зоне широколиственных лесов, граница между которыми здесь проходит по рекам Волге и Оке.
Объектами исследований явились чистые и смешанные насаждения сосны, произрастающие
51
4*
в Затонском, Богородском, Дальнеконстантинов-ском, Мухтоловском, Сосновском и Шеманихин-ском лесхозах Нижегородской обл. и в Костромском лесхозе Костромской обл. Таксационное описание древостоев и географические координаты районов исследований приведены в табл. 1.
Пробные площади были заложены в сосняках брусничных (Сбр), майниково-брусничных (Смбр), черничных (Сч), майниково-черничных (Смч) и липняковых (Слпк), которые занимают доминирующее положение в районе исследований.
Программой исследований предусматривалось определение общей надземной фитомассы и отдельных ее компонентов (хвои, скелета крон, стволов) для сосновых древостоев, а в смешанных насаждениях - сосны. Для решения программного вопроса закладывались пробные площади в соответствии с ОСТ 56-69-83 [12]. На них проводился сплошной перечет по элементам леса. Для построения графика высот у каждого 5-го дерева в ступени измерялась высота. Общее число таких учетных деревьев составляло 20-25 экз. Для определения фитомассы крон по способу ступенчатого представительства подбирались модельные деревья, число которых варьировало от 5 до 15.
Для определения массы кроны и отдельных ее компонентов применяли общепринятые методики [11, 19 и др.]. По протяженности крона разделялась на три неравные части. Сначала отделялась охвоенная вершина с 3-4 мутовками. Оставшаяся часть делилась на верхнюю и нижнюю в месте максимальной ширины кроны дерева, после чего ветви обрубались. Верхняя и нижняя части крон взвешивались отдельно с точностью до 50 г. После этого от каждой части кроны отбирались навески ветвей в размере 20-30% от общей массы. Отобранные навески взвешивались, и от них отделялась хвоя, масса которой определялась с точностью до 10 г при общей массе хвои более 1 кг. По результатам взвешивания устанавливалась доля хвои в общей массе, по которой рассчитывалась фитомасса скелета крон (в дальнейшем ветвей) и хвои. Хвоя с вершинной части учитывалась отдельно и прибавлялась к полученной оценке общей массы хвои дерева.
Для определения содержания сухого вещества брались навески сырой хвои массой 15-50 г, а также образцы древесины, ветвей и коры, которые взвешивались с точностью 0.05 г. Все образцы (кроме хвои) измерялись. После этого рассчитывался их объем для определения плотности в све-жесрубленном состоянии, а впоследствии - и для установления содержания сухого вещества в единице объема (для древесины и коры) или единице веса в свежесрубленном состоянии (для ветвей).
Для каждой пробной площади строились графики высот с выравниванием данных обмеров модельных деревьев степенной функцией
H = adm +1.3, (1)
где H - высота, м; d - диаметр, см; a, m - эмпирические коэффициенты. Запас на пробной площади устанавливался с использованием объемных таблиц и по модельным деревьям. Второй способ при числе модельных деревьев более 5 экз. точнее и запас, определенный с его использованием, принят за истинный.
Для каждой пробной площади на основании данных объемов и диаметров модельных деревьев определялись коэффициенты уравнения
ln V = b ln d + c, (2)
где V - объем ствола, м3; b, c - коэффициенты. С использованием такого уравнения рассчитывались объемы деревьев в коре и без коры в каждой ступени толщины. Умножением числа деревьев в каждой ступени на соответствующие им объемы определялся запас на 1 га в коре и без коры.
Для расчетов абсолютно сухой массы древесины стволов без коры использованы установленные эмпирически значения объемного веса абсолютно сухой древесины, т.е. массы сухого вещества в единице объема свежесрубленной древесины. Для насаждений Ia-I классов бонитета в возрасте до 80 лет средний объемный вес составил 0.364 г см-3, а для древостоев II-III классов бонитета старше 70 лет - 0.461 г см-3. Полученные оценки достаточно близки к значениям, приведенным в [16], и находятся в пределах колебаний объемного веса древесины сосны от 0.31 до 0.65 г см-3 при среднем его значении 0.47 г см-3 [4]. Для каждой ступени толщины также рассчитывалась протяженность крон выравниванием данных обмеров модельных деревьев функцией
ln Ьк = a1ln d + b1, (3)
где £к - протяженность кроны, м; d - диаметр, см; a1, b1 - коэффициенты.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Наиболее часто для выравнивания массы ветвей и хвои используют экспоненциальную или степенную функции. Степенная зависимость имеет вид:
У = axb, (4)
где y - масса ветвей или хвои, кг; х - диаметр на высоте груди, см; a, b - коэффициенты.
Однако применение последнего соотношения оправдано только в том случае, когда имеются данные о фитомассе крон деревьев с минималь-
Таблица 1. Таксационная характеристика древостоев сосны обыкновенной в Нижегородской и Костромской областях
Пр. Лесхоз Лесничество Географические координаты Состав Возраст, лет Средняя высота, м р, т е й е, дй а т о Класс бонитета а, с е Число деревьев, шт. га-1 Запас, 3 -1 м3 га-1
пл. северная широта восточная долгота с у р ^ м а им Дс Щ б н л о П лМ § £ ТТ
29Кл Богородский Ключищенское 55°53' 44°45' 1 8.8С 0.70с 0.5Б 10С 43 20.2 20.2 34.0 0.88 1а Смч, В3 1112 372
12К » » 55°53' 44°45' 1 43 14.2 11.5 30.3 1.00 II Сбр, а2 2920 244
1Кл » » 55°53' 44°45' 1 9.8С 0.1Е 0.1Б 6.6С 3.4Б 44 23.4 22.1 37.3 0.89 16 Слпк, В2 1015 409
2Дк Дальнеконстан-тиновский Суроватихинское 55°47' 44°55' 1 46 20.2 19.5 19.0 15.0 27.3 0.82 1а Смбр, В2 1189 265
16Кл Богородский Ключищенское 55°53' 44°45' 1 6.5С 3.5Б 46 43 20.1 19.5 19.1 15.0 28.3 0.87 1а Смбр, В2 1222 278
2А » » 55°51' 44°45' 1 10С + Е ед. Б 10С ед. Б 50 18.9 15.8 19.4 0.53 I Смбр, В2 1115 181
1А » » 55°51' 44°45' 1 51 20.0 18.3 31.0 0.79 I Смбр, В2 1185 312
2М Мухтоловский Мухтоловское 55°30' 44°35' 1 9.2С 0.8Б 51 21.7 21.5 22.4 20.0 28.6 0.72 1а Смч, В3 743 287
1Ш Шеманихинский Шеманихинское 57°20' 45°35' 1 10С + Б 52 20.3 20.7 23.7 0.60 I Смбр, В2 713 226
3Дк Дальнеконстан-тиновский Суроватихинское 55°47' 44°55' 1 8.0С 1.9Б 0.1Е 57 27.0 25 24.5 25.5 39.2 0.94 к Смбр, В2 838 499
7Кл Богородский Ключищенское 55°53' 44°45' 1 10С 64 22.9 23.7 41.3 0.98 I Сбр, А2 940 452
3М Мухтоловский Мухтоловское 55°30' 44°35' 1 9.3С 0.7Б 65 22.7 19.5 23.0 17.8 33.6 0.84 I Смбр, В2 846 355
31Кл Богородский Ключищенское 55°53' 44°45' 1 10С 72 21.0 18.8 33.8 0.92 II Сбр, А2 1220 364
31з Затонский Затонское 56°10' 45°10' 1 10С 72 21.3 22.1 33.5 0.91 II Сбр, А2 871 309
1С Сосновский Сос
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.