ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2013, № 5, с. 36-49
_ ОРИГИНАЛЬНЫЕ _
СТАТЬИ
УДК 630*162.5+547.45(470)
ВЛИЯНИЕ ПОЖАРОВ И ЗАГОТОВОК ДРЕВЕСИНЫ НА УГЛЕРОДНЫЙ БАЛАНС ЛЕСОВ РОССИИ*
© 2013 г. Д. Г. Замолодчиков1, 2, В. И. Грабовский2, П. П. Шуляк2, О. В. Честных1
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, биологический ф-т 119234 Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12 2Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН 117810 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32 E-mail: dzamolod@cepl.rssi.ru Поступила в редакцию 01.03.2013 г.
Расширена система региональной оценки бюджета углерода лесов (РОБУЛ) за счет введения процедур формального расчета неопределенностей. Осуществлены расчеты углеродного баланса лесов Российской Федерации за 1988-2009 гг. Для оценки пожарного воздействия на углеродный баланс лесов использованы как сведения официальной статистической отчетности, так и данные дистанционного зондирования. За рассматриваемый период годовой сток углерода в леса России в среднем составлял 205±64 х 106 т С год-1 при вариациях от 70±81 х 106 т С год-1 (1998 г.) до 287±60 х 106 т С год-1 (2001 г.). Межгодовые вариации величины стока определяются динамикой потерь углерода при лесных пожарах. Рассмотрено распределение потерь углерода от лесных пожаров по субъектам Российской Федерации при оценке по данным дистанционного зондирования.
Леса России, углеродный баланс, динамика лесного фонда, фитомасса, мертвая древесина, подстилка, почва, рубки, лесные пожары, неопределенность оценки, дистанционное зондирование.
Проблема оценки углеродного баланса лесов на различных пространственных масштабах, от локального до глобального, по-прежнему остается в фокусе внимания многочисленных научных коллективов. При всей значительности предпринимаемых усилий, совершенствовании существующих и появлении новых методических подходов, единства мнений в отношении размеров стока углекислого газа атмосферы в леса пока не наблюдается. Опубликованные даже в наиболее современных работах [6, 31, 39] оценки баланса углерода в лесах России варьируют в пределах 200-700 Мт С год1, то есть различаются более чем в 3 раза. Такая ситуация в некоторой степени объясняется значительной пространственной и временной изменчивостью исследуемого процесса. Близкие по географическому положению лесные экосистемы существенно различаются по величине и даже знаку (сток или источник) годового углеродного баланса, что определяется воз-
* Работа выполнена при поддержке ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" (Соглашение № 8107) и РФФИ (11-04-01486-а).
растом древостоя, историей лесопользования, наличием воздействий, ослабляющих леса (насекомые, климатогенные усыхания, загрязнение). Межгодовые вариации углеродного баланса лесов в первую очередь связаны с динамикой нарушений, особенно лесных пожаров.
Для значительной части работ по оценкам углеродного баланса лесов регионального или национального уровня характерно использование, в той или иной степени, материалов учетов лесного фонда (ныне - лесного реестра) [3, 6, 8, 20, 31 и др.]. Масштаб усилий, направленных на проведение инвентаризации лесов России в хозяйственных целях, многократно превышал ресурсы натурных научных исследований биопродукционного процесса в лесных экосистемах. При проведении лесоустройства обследовались десятки и сотни тысяч выделов, вся территория лесного фонда была охвачена теми или иными формами инвентаризационных работ. В сравнении с этим громадным информационным массивом блекнут достижения биопродукционного лесоведения, представленные приблизительно 4000 пробных
площадей с определениями запасов фитомассы, исчерпывающий обзор которых приведен в монографии В. А. Усольцева [25]. Отсюда вполне логичным выглядит формирование методического подхода, при котором информация биопродукционных исследований используется для интерпретации материалов учета лесного фонда в терминах запасов и потоков углерода.
В России последовательное развитие такого методического подхода осуществляется авторским коллективом Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН (ЦЭПЛ РАН). Основателями и идейными вдохновителями коллектива являлись акад. РАН А.С. Исаев, член-корр. РАН Г.Н. Коровин, проф. А.И. Уткин. Первая работа коллектива, опубликованная в 1993 г. [13], содержала и универсальную систему конверсионных коэффициентов для расчета запасов углерода фитомассы по объемным запасам лесных насаждений, и методику расчета прироста углерода по динамике его запасов в возрастных группах лесных насаждений. Главным генератором идей в коллективе был Г.Н. Коровин, памяти которого посвящен текущий номер "Лесоведения". Отметим, что в то время преобладал картографический метод оценки запасов углерода в лесах и других типах экосистем, связанный с прямым распространением данных биопродукционных исследований на полигоны географических карт. Такой подход приводил к значительному завышению оценок запасов и потоков углерода в лесах [41].
Знаковой вехой в развитии работ коллектива ЦЭПЛ РАН по углеродному циклу лесов следует признать монографию "Экологические проблемы поглощения углекислого газа посредством лесовосстановления и лесоразведения в России" [12]. При работе над этой публикацией предметом особого интереса Г.Н. Коровина были оценки пожарного воздействия на углеродный бюджет лесов России, а также возможности увеличения депонирования углерода лесами. В монографии были применены методические подходы, связанные с расчетами земельного баланса, использованием сценариев освоения доступных земельных фондов, обсуждались проблемы формирования официальных статистических данных по лесным пожарам и возможности их коррекции в расчетах углеродного бюджета лесов.
В последующее десятилетие работа коллектива была сосредоточена на разработке подходов к оценке пулов и потоков углерода, связанных с мертвым органическим веществом в лесах [30, 33-35], рассмотрении региональной специфики углеродного цикла [26-29]. В 2005 г. вышла в
свет монография "Углерод в лесном фонде и сельскохозяйственных угодьях России" [9], в которой была осуществлена динамическая характеристика углеродного бюджета лесов России по данным последовательных учетов лесного фонда и архивам официальных статистических материалов. Г.Н. Коровин стал инициатором перехода коллектива к рассмотрению динамической картины углеродного бюджета лесов России.
В последние годы внимание Г.Н. Коровина было в основном сфокусировано на завершении разработки модели динамики лесного фонда [15]. Модель включала блок расчета углеродного бюджета лесов, что обеспечивало возможность его прогнозирования при различных сценариях управляющих и нарушающих воздействий. Деятельность авторского коллектива по инвентаризации углеродного цикла лесов перешла в стадию практической реализации. Совокупность разработанных методик была сведена в систему региональной оценки бюджета углерода лесов (РОБУЛ) [6]. Ныне РОБУЛ является базовой для сектора лесного хозяйства в Национальном кадастре парниковых газов России [22, 23]. Цель настоящей работы состоит в изложении результатов современных усилий авторского коллектива по развитию системы РОБУЛ, связанных с уточнением вклада лесных пожаров на основе данных дистанционного зондирования и формальной оценкой неопределенности расчетов углеродного бюджета лесов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Анализируемые в работе величины получены в системе РОБУЛ, ориентированной на использование в качестве исходных данных материалов Государственного лесного реестра (ГЛР). ГЛР был введен Лесным кодексом РФ [17], сменив предшествующую систему Государственного учета лесного фонда (ГУЛФ). К счастью, методология формирования ГЛР и ГУЛФ мало различаются, что дает возможность восстановить согласованные ряды данных, необходимых для оценки динамики бюджета углерода в лесах. Детальные описания процедур формирования рядов данных, специфики представления учетной информации в связи с изменениями полномочий по управлению лесами и динамики учетных категорий лесного фонда приведены в нашей работе [6]. В табл. 1 представлены обобщенные данные по площадям земель лесного фонда по состоянию на 1988, 1993, 1998, 2003 и 2008 гг. Обсуждаемые в настоящей статье оценки РОБУЛ относятся к категории "покрытые
Таблица 1. Динамика структуры земель лесного фонда Российской Федерации согласно государственным учетам лесного фонда (1998, 1993, 1998, 2003 гг.) и государственному лесному реестру (2008 г.)
Категория земель Площадь, 103 га
1988 г. 1993 г. 1998 г. 2003 г. 2008 г.
Покрытые лесом земли 758715.7 750953.1 763826.0 767473.6 787147.8
в том числе
хвойные 546041.4 527645.8 528621.8 527359.0 538429.3
твердолиственные 18096.1 18285.8 18497.5 18676.5 18787.5
мягколиственные 132223.4 135754.9 142255.7 146949.9 151818.0
прочие породы и кустарники 62354.8 69266.6 74451.0 74488.2 78113.0
Не покрытые лесом земли 111731.0 121075.8 106576.1 105858.5 93344.1
в том числе
редины 63457.5 75279.5 70094.5 69720.9 61544.2
гари и погибшие насаждения 30081.9 28652.2 25161.2 27300.3 23402.0
вырубки 8876.0 8849.0 5126.2 3732.4 3868.6
Нелесные земли 299053.2 292131.3 293844.3 294194.4 288983.1
в том числе
сенокосы и пастбища 20579.9 20147.4 19785.7 19892.0 13847.6
болота и прочие земли 254448.0 249556.6 251453.8 251245.5 252632.0
Все земли 1169499.9 1164160.2 1164246.4 1167526.5 1169475.0
лесом земли , площадь которой увеличилась от 758.7 х 106 га в 1988 г. до 787.1 х 106 га в 2008 г.
В полном виде совокупность уравнений РОБУЛ опубликована в работе [6], на веб-сайте ЦЭПЛ РАН в свободном доступе представлено программное обеспечение системы [7]. В настоящей статье ограничимся лишь общей характеристикой схемы расчетов, но при этом приведем табличные значения параметров уравнений РОБУЛ. Ранее эти таблицы были разбросаны по разным публикациям [5, 10, 33, 35], причем для конверсионных коэффициентов фитомассы и мертвой древесины не были опубликованы величины неопределенностей.
Начальная часть расчетов по методике РОБУЛ состоит в оценке запасов углерода для возрастных групп лесных насажд
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.