научная статья по теме ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ УГЛЕРОДА СУХОСТОЯ В ЛЕСАХ РОССИИ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ УГЛЕРОДА СУХОСТОЯ В ЛЕСАХ РОССИИ»

ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2011, № 5, с. 61-71

МЕТОДИЧЕСКИЕ СТАТЬИ

УДК 630*81.9

ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ УГЛЕРОДА СУХОСТОЯ В ЛЕСАХ РОССИИ1 © 2011 г. Д.Г. Замолодчиков, Н. В. Зукерт, О. В. Честных

Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН 117810 Москва, Профсоюзная ул., 84/32 E-mail: dzamolod@cepl.rssi.ru Поступила в редакцию 24.04.2011 г.

Составлена специализированная база данных по запасам сухостоя в лесах России. Получены наборы показателей углерода сухостоя, позволяющие рассчитывать его запасы на основе сведений о площадях и запасах лесных насаждений. Наборы включают типовые величины углерода сухостоя в дифференциации по преобладающим породам, группам возраста и географическому положению насаждений, а также коэффициенты конверсии объемного запаса насаждений в углерод сухостоя. На основе сведений Государственного лесного реестра по состоянию на 01.01.2008 г. и найденным наборам показателей рассчитаны запасы углерода сухостоя в лесах России. Для земель лесного фонда, покрытых насаждениями древесных пород (670.73 млн. га), оценка суммарного углерода сухостоя в зависимости от набора показателей варьирует в пределах 1.96-3.98 Гт С.

Земли лесного фонда России, сухостой, крупные древесные остатки, пул углерода, лесообразую-щие породы, объемный запас древесины, различные способы оценки.

Запасы органического вещества, сосредоточенные в крупных древесных остатках (КДО), представляют собой один из важных компонентов в цикле углерода. Большая часть углерода КДО, называемого также древесным дебрисом [12, 18], сосредоточена в сухостое и валеже. Запасы углерода в прикрепленном (сучья и отмершие ветви в кронах) и подземном древесном дебрисе лесов невелики в сравнении с сухостоем и валежом, однако значимость подземного дебриса возрастает для углеродного цикла на вырубках и гарях [14, 20]. Для ряда развитых стран оценка запасов КДО не актуальна, поскольку почти вся отмирающая древесина утилизируется в лесном хозяйстве. В России положение иное, огромные площади лесов и в среднем низкая интенсивность ведения лесного хозяйства приводят к наличию достаточно высоких запасов дебриса.

Рамочная конвенция ООН об изменении климата и последовавший за ней Киотский протокол сфокусировали внимание исследователей на проблемах инвентаризации углеродного бюдже-

1 Работа выполнена при поддержке ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" (Госконтракт П172) и РФФИ (11-04-01486-а).

та лесов. Ранние работы по крупномасштабной оценке пулов и потоков углерода в лесах России в основном касались фитомассы, в меньшей степени почвы [8, 9, 22]. Лишь с границы тысячелетий начинает возрастать число работ, посвященных крупнорегиональной оценке углерода КДО [13, 14, 20] и его роли в углеродном бюджете лесов [11, 27]. Выход в 2003 г. руководства Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) по проведению инвентаризации бюджета углерода в лесах [17] закрепил базовый подход к дифференциации пулов углерода лесов. "Пулами МГЭИК" стали фитомасса, мертвая древесина, подстилка и органическое вещество почвы.

Согласно руководству МГЭИК [17], отразившему преобладающие тенденции профильных научных исследований, оценка углеродного бюджета лесов ведется по информации о площадях и объемных запасах древесины лесных насаждений. Для пула фитомассы базовым подходом признается конверсия от объемных запасов. Для пулов подстилки и почвы оценка ведется через типовые значения запасов углерода на единице площади. Расчет пула мертвой древесины осуществляется через переводной коэффициент от углерода фито-

массы, то есть, по сути, базируется на объемном запасе древесины.

Конверсия объемного запаса древесины в углерод фитомассы имеет четкое физическое обоснование: объем связан с массой через плотность. Конверсионный коэффициент имеет размерность плотности и позволяет оценить углерод стволовой древесины. Прочие фракции фитомассы (корни, ветви, листва) связаны со стволом аллометри-ческими отношениями и обладают существенно меньшими запасами углерода. В отношении углерода КДО конверсия от объемного запаса насаждения более проблематична. Величины отпада, т.е. потока, пополняющего пул КДО, зависят от многих факторов и могут сильно различаться в насаждениях со сходными объемными запасами. Усиление отпада может быть связано с факторами нерегулярного характера: неблагоприятными погодно-климатическими условиями, вспышками вредителей и болезней леса, техногенным загрязнением и т.д. Размер пула КДО складывается из баланса пополнения и разложения, в свою очередь, разные местообитания характеризуются различными условиями по температуре и влажности, контролирующими скорость разложения. Как указанные, так и многие другие факторы являются источником вариаций запасов КДО в лесах, ослабляя степень их связи с объемными запасами и живой фитомассой насаждения.

Цель настоящей работы состоит в осуществлении сравнительного анализа двух подходов к оценке углерода сухостоя лесов России, а именно

1) через типовые значения на единицу площади;

2) через конверсионные коэффициенты от объемного запаса насаждений. Кроме того, будет рассмотрено влияние различных типов дифференциации исходных данных на результаты расчетов углерода сухостоя.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Информационной основой оценок, осуществленных в настоящей работе, служит специализированная база данных по запасам сухостоя (БД ЗС) в лесах России. БД ЗС была создана в ЦЭПЛ РАН по инициативе проф. А.И. Уткина, который, благодаря уникальному знанию отечественной литературы, сформировал список профильных публикаций. БД ЗС включает сведения об объемных и массовых запасах сухостоя, таксационных и продукционных показателях растущей части древостоя, информацию о географическом поло-

жении пробных площадей, а также библиографию. БД ЗС содержит 2219 записей по лесным насаждениям, отражающих информацию по 1493 пробным площадям (одна пробная площадь может предоставлять несколько записей при многолетних измерениях характеристик древостоев). Часть записей не содержала полного набора необходимой информации (например, по объемным запасам насаждений), поэтому число записей, использованных при осуществлении настоящей работы, составило 2007. При построении БД ЗС было использовано 72 литературных источника, в частности, работы [1, 15, 19, 21, 23] и многие другие.

Большая часть записей базы данных содержит сведения лишь по объемным запасам сухостоя. Для перевода значений объемного запаса сухостоя в углерод необходимо знать плотность. Из базы данных были выбраны записи с информацией как по объему (м3 га1), так и по массе сухостоя (т га1). Количество таких записей оказалось равным 30. По этим записям были рассчитаны средние плотности сухостоя для хвойных и лиственных пород, которые затем использовали для пересчета объема сухостоя в массу по всем остальным записям, не имевших сведений по массе сухостоя. Для перевода из сухого органического вещества в углерод применяли коэффициент 0.5 [17]. Все последующие расчеты и представление результатов проводились в массе углерода.

Расчеты показателей углерода сухостоя проводили в трех вариантах: 1) определение средних на единицу площади значений углерода сухостоя для тех или иных категорий лесных насаждений; 2) нахождение отношений углерода сухостоя к объемным запасам древесины с последующим усреднением для тех же категорий лесных насаждений; 3) расчет отношения среднего углерода сухостоя к среднему объемному запасу насаждения данной категории. Варианты 2 и 3 отличаются порядком проведения операций деления и усреднения: в варианте 2 сначала проводится деление углерода сухостоя на запас насаждения для каждой записи БД ЗС, а потом усреднение по категориям, в варианте 3 сначала осуществляется усреднение, затем деление.

При выделении категории насаждений использовали два варианта дифференциации исходных данных: 1) по преобладающей породе и широтной полосе; 2) по преобладающей породе и группе возраста. Классификацию записей по преобладающей породе (сосна, ель, лиственница и т.д.)

и группе возраста (молодняки 1 и 2 классов возраста, средневозрастные, приспевающие, спелые, перестойные) осуществляли на основе сведений о составе и возрасте живой части древостоя. По географическим координатам либо описанию местоположения определяли принадлежность записи базы данных к одной из трех широтных полос: северной (северные редколесья и северная тайга), средней (средняя тайга) и южной (южная тайга, смешанные, широколиственные леса и лесостепь). С учетом трех вариантов расчета и двух типов дифференциации категорий общее число полученных наборов показателей углерода сухостоя составило 6.

В качестве оценки неопределенности показателей углерода сухостоя использованы 95%-ные доверительные интервалы. В том случае, если показатель найден комбинацией других показателей (вариант 3 расчета), его неопределенность рассчитана по доверительным интервалам исходных показателей согласно правилам преобразования погрешностей. Оценку адекватности рассмотренных способов расчета показателей углерода сухостоя проводили по среднеквадратичному отклонению оценок от исходных значений из БД ЗС. Для этого каждой записи БД ЗС были сопоставлены либо усредненный показатель (вариант расчета 1), либо рассчитанный по объемному запасу насаждения углерод сухостоя (варианты расчета 2 и 3). Далее по всей выборке были определены суммы квадратов отклонений расчетных значений от исходных, и на их основе - среднеквадратичные отклонения.

Оценку суммарного углерода сухостоя в лесах России осуществляли по материалам Государственного лесного реестра (ГЛР) по состоянию на 01.01.2008 г. Информация ГЛР была получена ЦЭПЛ РАН от ФГУП "Рослесинфорг" в рамках выполнения научно-исследовательских работ по заказу Рослесхоза. Расчеты проводили для земель лесного фонда, покрытых основными и прочими лесообразующими породами. Земли, покрытые кустарниками, в расчет не принимались. Использовали 6 найденных наборов показателей углерода сухостоя. Углерод сухостоя данной категории лесных насаждений в пределах субъекта РФ определяли произведением либо площади, либо объе

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