научная статья по теме ИЗМЕНЕНИЕ ЭКОСИСТЕМНЫХ ЗАПАСОВ УГЛЕРОДА ПРИ ОБЛЕСЕНИИ В СТЕПНОЙ И ПОЛУПУСТЫННОЙ ЗОНАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ Биология

Текст научной статьи на тему «ИЗМЕНЕНИЕ ЭКОСИСТЕМНЫХ ЗАПАСОВ УГЛЕРОДА ПРИ ОБЛЕСЕНИИ В СТЕПНОЙ И ПОЛУПУСТЫННОЙ ЗОНАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ»

]

Эволюция и динамика геосистем

УДК 631.417.1

ИЗМЕНЕНИЕ ЭКОСИСТЕМНЫХ ЗАПАСОВ УГЛЕРОДА ПРИ ОБЛЕСЕНИИ В СТЕПНОЙ И ПОЛУПУСТЫННОЙ ЗОНАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

В. В. Каганов,

аспирант ФГБУН Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, saganss@rambler.ru

В статье рассматривается вопрос влияния лесных насаждений на экосистемные запасы углерода. На примере четырех объектов, расположенных на юге Европейской России, показано изменение запасов углерода в экосистеме за счет образования пулов фитомассы древостоя и валежа. Проводится сравнение естественных степных и полупустынных экосистем с облесенными территориями. При рассмотрении всей совокупности объектов отмечается отсутствие статистически значимых различий в величинах запаса почвенного углерода между лесными и безлесными участками. Сделаны выводы о целесообразности использования лесных насаждений в качестве биоинженерного инструмента закрепления атмосферного углерода.

The paper discusses the influence of forests on ecosystem carbon stocks. In the case of four sites located in the south of European Russia shows the change in carbon stocks in the ecosystem due to the formation of wood phytomass pools and snags. A comparison of natural and semi-arid steppe ecosystem of forested areas. In considering the totality of the objects observed no statistically significant differences in the values of the stock of soil carbon between forests and treeless areas. The conclusions about the usefulness of forest plantations as a bioengineering tool for fixing atmospheric carbon.

Ключевые слова: запасы углерода, почвенный углерод, лесные насаждения, влияние леса на почвы.

Key words: carbon storage, soil carbon, forest belts, influence of forests on soil conditions.

Введение. Научный интерес к влиянию облесения на свойства почв и микроклимат ранее безлесных территорий берет свое начало с XIX века. Причиной такого внимания стали многочисленные успешные опыты по созданию лесных насаждений в лесостепной и степной зонах России. Ныне интерес к этому направлению возобновляется в связи с возможностью использования лесных насаждений в качестве геоинженерного инструмента, модифицирующего экосистемные запасы углерода за счет дополнительных пулов фитомассы древостоя, а также лесной подстилки и валежа [1]. Кроме того, представляет интерес рассмотрение вопроса влияния лесных насаждений на углеродное состояние занимаемых ими почв.

В нашей стране при пионерном исследовании влияния лесных полос и массивов на почвенный покров С. И. Кор-жинский в 1887 г. [2] сформулировал гипотезу о деградации черноземов под влиянием лесной растительности. Параллельно В. В. Докучаев [3] сделал предположение о возможности обратного процесса — эволюции лесных почв в черноземные при смене породного состава древесной растительности в ходе сукцессий либо после вмешательства человека. Впоследствии в ряде работ были приведены выводы о комплексном воздействии лесных насаждений на черноземы, выражающемся в преобразовании ряда морфологических признаков почвенного профиля. В других работах [4] отмечалось, что при поселении леса на южных почвах (как черноземных, так и каштановых) активизируется вынос полуторных окислов в нижележащие горизонты почвенного профиля, что и приводит к деградации, причем как по типу оподзоливания, так и по типу осоло-дения.

Следующий этап активного изучения проблемы пришелся на 1950—1960-е годы в связи с широко поставленной задачей облесения степей. Для работ этого периода характер-

на точка зрения, противоположная концепции деградации. В исследованиях С. В. Зонна [5] отмечено улучшение структуры почв под влиянием леса, увеличение мощности аккумулятивного горизонта. В работе П. Е. Соловьева [4] рассмотрен ряд почв южных регионов Европейской России, проведено сравнение почв лесных насаждений с почвами примыкающих целинных и залежных территорий. Сделаны выводы о том, что при воздействии древесной растительности на степные почвы происходит их видоизменение в сторону тех почв, которые располагаются несколько севернее [4].

После сворачивания масштабных работ по агролесомелиорации, интерес к выявлению общих тенденций влияния облесения на свойства почв уменьшился. В литературе стали преобладать работы локального масштаба, характеризующие изменения почвенного покрова под влиянием лесных насаждений в зависимости от местных эколого-климатических условий [6].

Цель настоящей работы состояла в оценке среднесрочных (десятки лет) изменений эко-системных пулов углерода при облесении на примере 4-х объектов (Каменная степь, Козловская лесная дача, Джаныбекский стационар, опытная станция Зеленый сад), расположенных в степной и полупустынной зонах Европейской части России.

Материалы и методика. Исследования и отбор образцов проведены в течение теплых сезонов 2010 и 2011 гг. Для выявления изменений в почвенном покрове на каждом из объектов выбирали по два ключевых участка — в лесном насаждении и на прилегающей к нему безлесной территории. Места для закладки почвенных разрезов как под древостоем, так и на открытой местности выбирались после тщательного сопоставления таким образом, чтобы они находились в пределах одной исходной почвенной разности, а их различия по морфо-генетическим и физико-химическим признакам обуславливались лишь одним фактором — влиянием лесной растительности.

Первый объект расположен на территории заказника Каменная степь в Таловском районе Воронежской области (51°1'40.68'' с. ш., 40°43'33.87'' в. д.). В качестве контрольного участка выбрана заповедная косимая залежь с ежегодным режимом сенокошения, выведенная из распашки в конце XIX века. Растительность здесь представлена разнотравно-злаковыми, злаково-бобово-богаторазнотравными сообществами с участием степных кустарников. Лесной участок располагается в лесополосе № 40, прилегающей к залежному участку с

западной стороны. Лесополоса является смешанным насаждением из 112-летнего семенного дуба черешчатого и клена остролистного порослевой генерации возраста 45—60 лет, формирующего преимущественно второй ярус насаждения. Почвы объекта представлены черноземом типичным среднемощным среднесуг-линистым на лессовидном среднем суглинке.

Второй объект — Козловская лесная дача, находится в Руднянском районе Волгоградской области возле села Козловка (50°58'18.94'' с. ш., 44°20'38.46'' в. д.). Безлесным участком является небольшое пространство целинной степи, растительность представлена разнотравно-ковыльными сообществами. Лесной участок находится в лесополосе, заложенной по проекту лесовода Н. К. Генко. Породный состав на пробной площади представлен кленом остролистным порослевого происхождения с единичными экземплярами дуба черешчатого. Возраст древостоя 60—65 лет. Почва объекта — чернозем южный среднемощный среднесуглинис-тый на лесовидном среднем суглинке.

Следующий объект — Джаныбекский стационар ИЛ РАН, расположенный в Палла-совском районе Волгоградской области на границе с Казахстаном (49°23'48.30'' с. ш., 46°48'7.53'' в. д.). Насаждение представляет собой дендросад на падине, заложенный как опыт создания лесных культур в пониженных участках западинного комплекса. Древостой полностью сформирован дубом черешчатым семенного происхождения, возраст насаждения 57 лет. Безлесный участок расположен в западине к востоку от лесного насаждения, растительность злаково-полынная. Почвенный покров объекта представлен лугово-каштано-вой среднесуглинистой почвой западинного комплекса.

Последний из рассматриваемых объектов находится в Ахтубинском районе Астраханской области на территории Государственного природного заповедника «Богдинско-Баскунчакс-кий» (48°3' 23.07'' с. ш., 46°53' 49.08'' в. д.). Лесной участок является насаждением опытной агролесомелиоративной станции Зеленый сад и представляет собой лесополосу из вяза приземистого в возрасте 50 лет. Безлесный участок расположен к северу от насаждения и представляет собой целинную полупустыню. Растительность на безлесном участке сильно изрежена, абсолютно преобладают полыни. Почва на объекте бурая полупустынная песчаная на морских песчаных отложениях.

В лесных насаждениях устроены постоянные пробные площади с последующим состав-

лением таксационных описаний древостоя. На объектах Каменная степь и Козловская лесная дача площадь проб составляла 0,25 га, на двух других объектах этот размер был уменьшен. На пробных площадях проведена сплошная таксация с замерами высот у 15—20 % деревьев, а также учет фрагментов валежа с диаметром более 5 см на линейных трансектах длиной 50 м. Возраст древостоев был восстановлен по истории насаждений.

На каждом из пробных участков объекта осуществлено геоботаническое описание растительности, заложено по 1—3 почвенных разреза, в которых проведено морфогенетичес-кое описание профилей почвы и отобраны почвенные образцы по слоям 10 см до полуметровой глубины. В почвах объектов Каменная степь и Козловская лесная дача образцы дополнительно отбирали из слоев 50—75 см и 75—100 см.

В лаборатории в почвенных образцах весовыми методами определяли объемную массу, влажность и предельно-полевую влагоемкость, после чего на ОК-анализаторе Уапо-Ш сухим сжиганием устанавливали содержание общего и органического углерода.

При камеральной обработке полученных данных для каждого из насаждений с использованием таблицы видовых высот М. Е. Тка-ченко [7] проводили расчет запаса стволовой древесины и сухостоя по уравнению:

М = ЕСНср^р, (1)

о _1

где М — объемный запас древесины, мо • га ,

2 _1

ЕС — сумма площадей сечения, м2 • га , НСр — средняя высота, м; ^ср — среднее видовое число элемента леса. Затем полученные данные пересчитывали в запас углерода фи-томассы с использованием конверсионных функций [8]. Оценку запаса углерода валежа осуществляли по данным линейных учетов с применением алгоритмов [9]. Поскольку на безлесных участках укосы фитомассы трав не проводились, величины данного пула углерода были идентифицированы по монографии Н. И. Базилевич [10] с учетом географического положения объекта и геоботанического описания участка.

Расчет запаса углерода почвы проводили для

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.

Показать целиком