ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2013, № 4, с. 3-11
_ ОРИГИНАЛЬНЫЕ _
СТАТЬИ
УДК 630*181.9(470.31 7)
НАТУРНАЯ И МОДЕЛЬНАЯ ОЦЕНКИ УГЛЕРОДА ВАЛЕЖА В ЛЕСАХ КОСТРОМСКОЙ ОБЛАСТИ*
© 2013 г. Д. Г. Замолодчиков1'2, В. И. Грабовский1, В. В. Каганов1
ФГБУН Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН 117810 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32 E-mail: dzamolod@cepl.rssi.ru 2ФГБОУ ВПО Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, биологический ф-т
Поступила в редакцию 20.11.2012 г.
Проведены учеты валежа на линейных трансектах в лесах Костромской обл. различного возраста и породного состава. Учетные данные пересчитаны в объемы и запасы углерода валежа на единице площади. Средний объем валежа в обследованных лесах равен 26.99±4.20 м3 га-1 при содержании углерода в нем 6.99±1.05 т C га-1. В насаждениях с преобладанием ели средний запас углерода валежа составил 4.72±1.40, сосны - 9.14±1.70, березы и осины - 7.27±2.63 т С га-1. Выявлена тенденция к увеличению запасов углерода валежа с возрастом насаждения. Полученные натурные значения количественно близки к результатам оценки лесов Костромской обл. по ранее разработанной модели формирования пула крупных древесных остатков. Модельные значения углерода валежа для всей площади лесов Костромской обл. (4394.5 х 103 га) находятся в пределах 18.9-37.6 х 106 т С.
Лесные насаждения, преобладающие породы, возраст древостоя, крупные древесные остатки, валеж, разложение, запас углерода, моделирование, линейные трансекты.
В связи с быстрыми наблюдаемыми изменениями климата, существенной причиной которых является возрастание концентрации парниковых газов в атмосфере, все большую важность приобретает адекватная оценка пулов и потоков углерода в наземных экосистемах, в том числе боре-альных лесах. Лесная растительность в процессе фотосинтеза связывает углекислый газ (основной по вкладу в современный рост парникового эффекта атмосферы), тем самым перемещая углерод атмосферы в пул биомассы. Процессы отмирания биомассы (опад и отпад) приводят к переходу углерода в пул мертвого органического вещества (МОВ). Важным компонентом пула МОВ в лесных экосистемах является валеж. Его пополнение идет из пулов биомассы и сухостоя. При
* Работа выполнена при поддержке ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 20092013 гг. (соглашение № 8107) и РФФИ (11-04-01486-а).
разложении валежа углерод переходит в пулы атмосферы и верхнего слоя почвы. Существует ряд работ, в которых осуществлена оценка запасов и величина потоков углерода в пуле крупных древесных остатков (КДО), включающем сухостой и валеж [6, 17, 19]. Однако собственно пул валежа остается менее изученным [17]. Особый интерес представляют сведения по связи запасов валежа с породным и возрастным составом лесов. Накопление массивов натурных данных позволит в будущем получить типовые значения для различных категорий лесных насаждений и провести уточненные оценки углерода валежа в региональном масштабе.
Основная цель настоящей работы состояла в количественной характеристике запасов углерода валежа лесов Костромской обл. различного породного и возрастного состава. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1) проведение учетов валежа на пробных площа-
Таблица 1. Таксационное описание древостоев, длина трансект, объем и запас углерода валежа на пробных площадях Костромской обл.
№ пр.пл. Состав древостоя Преобладающая порода Координаты Средний возраст, лет Средняя высота, м Средний диаметр, м Запас насаждения, м3 га-1 Длина трансект, м Объем валежа, м3 га-1 Углерод валежа, т С га-1
сев. широты вост. долготы
1 5Б4Е1С Е 58°10.114' 44°24.308' 60 28 44 68.1 600 8.20 2.11
2 10Б Б 58°10.16Г 44°24.009' 30 22 17 142.9 200 7.21 1.81
3 50с5С С 58°10.029' 44°23.74Г 87 20 31 168.0 140 8.15 2.53
4 6СЗБ1Е С 58°10.029' 44°23.74Г 60 25 28 268.2 100 31.72 8.15
5 ЮС С 58°09.543' 44°19.733' 83 27 31 300.4 133 51.57 16.02
6 ЮС С 58°06.308' 44°12.098' 56 20 22 135.4 150 14.98 3.91
7 ЮС С 58°06.278' 44°12.339' 80 25 27 240.5 100 37.89 11.77
8 ЮС С 58°06.643' 44°08.903' 60 19 20 107.8 100 32.71 8.40
9 ЮС С 58°08.439' 44°27.234' 73 21 27 177.4 100 16.17 3.97
10 8С2Б С 58°09.945' 44°20.213' 95 27 33 325.5 100 85.88 18.32
И 6Е1СЗБ Е 58°10.132' 44°23.599' 90 24 30 230.9 50 9.63 2.06
12 6Е2С2Б+Ос Е 58°10.346' 44°24.848' 78 21 29 180.3 200 10.37 2.55
13 5Е1С2Б20с Е 58°10.55Г 44°24.511' 97 24 39 281.4 200 12.34 2.63
14 7Е2Б1С+Ос Е 58°10.486' 44°24.221' 92 26 35 301.1 200 13.95 2.98
15 4Е2С2Б20с+Пх Е 58°10.633' 44°24.397' 89 21 29 178.3 250 6.32 1.96
16 5ЛпЗЕ2Б Лп 58°48.103' 44°58.774' 150 27 54 320.1 200 50.33 12.89
17 6Е1СЗБ Е 58°10.223' 44°22.822' 73 25 35 328.2 300 9.40 2.31
18 5СЗЕ2Б С 58°09.802' 44°23.369' 88 22 32 210.3 250 6.54 2.03
19 4ЕЗСЗБ Е 58°09.740' 44°23.099' 84 27 37 360.9 150 13.56 4.21
20 4Б2С20с1Е Б 58°09.713' 44°23.130' 52 24 32 299.6 200 17.03 4.65
21 6Б4Е Б 58°10.219' 44°22.915' 58 25 22 206.8 100 52.32 14.28
22 4Е2С2Б20с Е 58°10.185' 44°22.804' 87 29 38 441.6 150 13.69 4.25
23 70с2С1Е1Б Ос 58°10.334' 44°22.895' 91 30 39 441.4 200 12.63 2.70
24 4С4Б2Е С 58°10.443' 44°22.806' 71 27 33 356.0 150 47.00 11.55
25 5С50с С 58°10.650' 44°22.808' 105 30 44 460.3 150 54.27 13.90
26 ЮЕ Е 58°47.044' 43°58.113' 144 30 31 250.8 100 39.21 10.04
27 8Е20л Е 58°00.280' 44°33.872' 120 24 36 215.0 150 65.69 16.83
й и о о и и й и я
К
и
OJ >
£ g
О to л
к §
W
К
ы чз
Примечание. Е - ель, С - сосна, Пх - пихта, Б - береза, Ос - осина, Ол - ольха, Лп - липа
м о
дях методом линейных трансект; 2) расчет типовых значений для различных категорий лесов по натурным данным; 3) сравнение натурных величин с оценками, полученными по ранее разработанной модели формирования пула КДО [6, 12]; 4) получение модельной оценки углерода валежа для всей площади лесов Костромской обл.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ
Полевые работы проводили в летние месяцы 2007-2011 гг. в Мантуровском, Костромском и Кологривском р-нах Костромской обл. В районах полевых работ в прошлом проводились активные лесохозяйственные мероприятия, потому большинство исследованных участков (табл. 1) представляют собой заросшие вырубки различного возраста. Исключением являются пробные площади № 16 и № 26, расположенные в первичном лесу заповедника "Кологривский лес". Известно, что последние 300 лет эти насаждения не испытывали нарушений (рубок, пожаров).
На выбранных участках леса проводили оценку таксационных характеристик древостоя по стандартным методикам и учеты валежа на линейных трансектах. Суммарная протяженность тран-сект за все годы составила 4873 м. Учитывали размеры всех фрагментов дебриса, наибольший диаметр которых был не менее 5 см. Замеряли наибольший и наименьший диаметры, диаметр в месте пересечения с линией трансекты и общую длину фрагмента. Помимо этого оценивали степень разложения валежа. В основу оценки класса разложения валежника положены критерии, предложенные Р.Ф. Трейфельдом с соавторами [14, 15]:
1-й класс - полное покрытие корой, присутствуют как мелкие, так и крупные сучья, может присутствовать листва или хвоя, древесина твердая;
2-й класс - кора начинает отслаиваться, мелкие ветви частично или полностью отсутствуют, следов заметного разложения древесины нет;
3-й класс - кора частично отсутствует, присутствуют только крупные ветви, разложение древесины заметно;
4-й класс - кора отсутствует или покрывает незначительную часть фрагмента, ветви отсутствуют, разложение древесины велико - продавливается пяткой на значительную часть ствола, ствол сохраняет округлую форму;
5-й класс - кора полностью отсутствует, ветвей нет, разрушается пяткой на всю глубину диамет-
Таблица 2. Плотность валежа по классам разложения [по 18]
Класс разложе- Плотность, г см-3
ния хвойные лиственные
1 0.378 0.502
2 0.319 0.472
3 0.226 0.284
4 0.109 0.126
5 0.065 0.126
ра, форма поперечного сечения ствола сильно деформирована.
Расчет объемов валежа в дифференциации по классам разложения осуществлен при помощи программного обеспечения, охарактеризованного в работе [4] и представленного на веб-сайте ЦЭПЛ РАН [3]. Пересчет из объема в массу валежа осуществлен по значениям плотности (табл. 2), приведенным в работе [18]. Известно, что содержание углерода на единицу массы мертвых стволов деревьев по мере их разложения меняется несущественно [11], потому перевод массы валежа в углерод осуществлен с использованием единого коэффициента 0.5.
Последующая обработка натурных данных состояла в расчете средних значений объема и углерода валежа по породным и возрастным категориям лесных насаждений. В качестве меры неопределенности средних значений использовали стандартную ошибку, равную отношению среднеквадратичного отклонения к корню квадратному из размера выборки. Классификацию пробных площадей по группам возраста (средневозрастные, приспевающие, спелые, перестойные) осуществляли при условиях, что класс возраста у хвойных равен 20 годам, у лиственных - 10 годам, возраст рубки для сосны и ели составляет 80 лет, березы и липы - 60 лет, осины - 50 лет.
Ранее нами была предложена модель [12], позволяющая рассчитывать запасы КДО в лесном насаждении по сумме остаточных масс когорт отпада. Под когортой понимается совокупность древесных остатков, отпавших в насаждении за определенный год. Годичные величины отпада оцениваются по запасу древесины лесного насаждения с использованием коэффициентов, идентифицированных по таблицам хода роста [5]. Остаточная масса когорт отпада рассчитывается как функция от времени разложения, среднего диаметра остатков и коэффициента увлажнения [10]. Детальное описание алгоритмов и процедур реализации модели приведено в работах [6, 12].
В качестве исходных данных модель формирования пула КДО использует сведения Государственного лесного реестра либо государственных учетов лесного фонда о площадях и запасах древесины в лесах региона, дифференцированные по группам возраста преобладающих пород. Результатом моделирования являются величины пула КДО для породно-возрастных категорий лесных насаждений и эмиссий от его разложени
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.