CC BY
57
333^^ Аграрный вестник Урала №4 (83), 2011
Лесное хозяйство Ч&?
ДЕПОНИРОВАНИЕ УгЛЕРОДА ПРИ экологизированных РУБКАх: СОВМЕЩЕНИЕ ресурсной и биосферной функций лесов
в. А. АЗАРЕНОК, Уральский ГЛТУ,
А. И. КОЛТУНОВА, Оренбургский ГАУ
460014, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, д. 18
Ключевые слова: фитомасса, депонирование углерода, дополнительный прирост, постепенные рубки, ресурсная и биосферная функции лесов.
Keywords: phytoweight, carbon deposition, an additional gain, gradual cabins, resource and biospheric functions of woods.
Лесная отрасль предоставляет наиболее экономически выгодную возможность для депонирования углерода по Киотскому протоколу. Нынешний ажиотаж вокруг проблемы нарушенного глобального углеродного баланса биосферы и сомнительных надежд на его восстановление путем тотального облесения планеты переходит в русло общей парадигмы устойчивого развития (sustainable development), когда на первый план выступает биосферостабилизирующая функция лесов, а ресурсное лесопользование рассматривается как подчиненная задача [1, 2]. Названная парадигма органично вмещает в себя также традиционно обсуждаемые проблемы: концепцию поддержания санитарно-гигиенической и средообразующей роли лесов, проблему замены ископаемого топлива альтернативными источниками, в том числе возобновляемой лесной органикой, и проблему будущего обеспечения человека белком — пищей растительного и животного происхождения. В связи с этим Г. Вальтер [3] писал: «Для того чтобы осуществить планирование производства продуктов питания в будущем, требуется знать величину возможного оптимального продуцирования органического вещества в отдельных климатических зонах... Не менее важно решить вопрос о том, будет ли достигнут абсолютный предел производства органической массы, либо же человек сможет преодолеть естественную границу, например, совершенствуя методы удобрения или создавая улучшенные селекционные сорта» [3, с. 373-374]. В любом случае, по мнению П. Дювиньо и М. Танга [4], «леса представляют собой наиболее надежный источник пропитания все возрастающего населения» [4, с. 110].
Человечество не может остановиться в своем развитии, но сегодня биосферой уже очерчены общие пределы возможной человеческой активности. Для обеспечения коэволюции человека и биосферы необходим переход к качественно новой и более эффективной стратегии потребления природных ресурсов в рамках международных «институтов согласия», которые представляли бы собой совокупность национальных лабораторий, работающих по единой программе [5].
Концепция устойчивого развития включает в себя в качестве составных элементов проблему стабилизации углеродного баланса путем облесения территорий, введения системы природощадящих технологий рубок и замены ископаемого топлива возобновляемой лесной фитомассой. В этой связи правомерен интерес к процессам накопления фитомассы в тех древо-стоях, где проводятся экологизированные
постепенные рубки [6]. В этом случае реализуется не замена двух упомянутых парадигм, а их совмещение, поскольку при получении древесины мы сохраняем специфическую лесную среду.
Нами разработана методика расчета приходной части углеродного цикла лесных экосистем [7] на основе совмещения данных перечетов на пробных площадях, выполненных до и после проведения первого и второго приемов постепенных рубок (табл. 1), с таблицами биологической продуктивности [8].
Сравнение данных прогноза прироста после рубок с контрольными в возрасте прогноза показывает, что превышение достигает 50 % и более в зависимости от фракций фитомассы и породы. Так, по сосне увеличение темпов изменения массы ствола составляет при выборке запаса от 20 до 50 %, соответственно, 39-40 %, массы ветвей — 27-30 %, массы хвои — 34-38 %, массы нижнего яруса — 12-16 %.
Анализ прогнозных данных в сравнении с контролем позволяет констатировать, что в возрасте 130 лет сосновые насаждения после выборки 20 % запаса в 110 лет накопили 85,5 % углерода по сравнению с контрольными
насаждениями, при выборке 30 % запаса — 76,8 %, при выборке 50 % — 59,4 %.
Таким образом, увеличение общей надземной фитомассы в сосняках в течение 20 лет после рубки составляет +5,5; +6,8 и 9,4 % от контроля с учетом снижения его массы на величину выборки.
Верификация прогнозных расчетов осуществлена на данных пробных площадей, где относительная полнота после проведения рубок была не менее 0,5. Фитомасса по фракциям на пробных площадях рассчитывалась по конверсионным коэффициентам соответствующих таблиц хода роста фитомассы [8] в исходном и прогнозном возрасте.
Контрольные прогнозные характеристики получены на основе зафиксированной в процессе наблюдений на пробных площадях (контрольные секции) величины среднепериодического текущего изменения запасов, конвертированной в величины текущего изменения фитомассы по фракциям.
Пробные площади № 19-22 объединены общей контрольной секцией, данные которой использованы для расчета прогнозируемого прироста фитомассы. Запас на контрольной секции в 110 лет
Таблица 1
Таксационная характеристика древостоев сосняка ягодникового, пройденного постепенной
рубкой в подзоне южной тайги
№ участка, пробы Состав Класс возраста Средние Полнота Запас, м3/га
высота, м диаметр, см
До рубки (1978 г.)
I Контроль 8С1Лц1Б VI 23,6 23,2 1,0 407
19 8С1Лц1Б VI 24,3 25,3 1,0 417
20 9С1Б+ЛЦ VI 23,3 21,6 1,0 395
21 9С1БедЛц VI 22,9 20,9 1,0 406
22 8С1Лц1Б VI 23,9 22,8 0,9 377
После первого приема рубки (1978 г.)
Контроль 8С1Лц1Б VI 23,6 23,2 1,0 407
19 8С1Лц1Б VI 23,7 23,0 0,8 363
20 9С1Б+Лц VI 21,2 17,7 0,7 276
21 ЮСедБЛц VI 21,1 17,0 0,8 315
22 9С1Б+ЛЦ VI 15,7 11,9 0,4 200
Через 22 года после второго приема рубки (2000 г.)
Контроль 8С1Лц1Б VII 25,2 25,5 1,0 473
19 9С1Б+ЛЦ VII 26,4 28,0 0,8 436
20 9С1Б+ЛЦ VII 25,2 26,7 0,7 352
21 ЮСедБЛц VII 23,4 19,8 0,7 3S6
22 8С2ЛЦ+Б VII 19,3 14,6 0,5 261
www. m-avu. narod. ru
53
Аграрный вестник Урала №4 (83), 2011 г.-<^К{^=^
Лесное хозяйство
Таблица 2
Среднепериодическое текущее изменение фракций фитомассы на контрольной секции и
прогноз
Фракции фитомассы Текущее изменение фитомассы, т/га-год
Исходный вариант (контроль) Прогноз при доле выборки запаса, %
20 30 50
Ствол 1,2025 1,3226 1,3347 1,3466
Ветви 0,1205 0,1289 0,1313 0,1337
Хвоя 0,0550 0,0626 0,0651 0,0660
Нижний ярус 0,0550 0,0672 0,0693 0,0704
Фитомасса, т/га
Фракции Контроль в возрасте Прогноз
110 лет 133 года 133 года
Пробная площадь №19 (выборка <10 %)
Ствол 152,10 184,00 178,56
Ветви 15,25 18,31 17,83
Хвоя 6,90 7,41 8,15
Нижний ярус 7,01 8,72 8,35
Итого 181,26 218,44 212,89
Пробная площадь № 21 (выборка <20 %)
Ствол 131,09 162,89 157,55
Ветви 13,23 16,21 15,81
Хвоя 5,99 6,36 7,62
Нижний ярус 6,08 7,72 7,42
Итого 157,19 193,18 188,40
Пробная площадь № 20 (выборка >30 %)
Ствол 115,64 148,54 142,34
Ветви 11,60 14,78 14,23
Хвоя 5,24 5,98 6,54
Нижний ярус 5,33 7,04 7,32
Итого 138,41 176,34 170,43
Пробная площадь № 22 (выборка <5)
Ствол 83,80 110,14 110,73
Ветви 8,40 10,96 11,08
Хвоя 3,80 4,44 5,12
Нижний ярус 3,86 5,22 5,27
Итого 99,86 130,76 132,20
составил 407 м3/га, через 23 года он достиг 473 м3/га, среднепериодическое текущее изменение запаса — 2,87 м3/га-год. Среднепериодическое текущее изменение фракций фитомассы, как контрольный вариант, так и прогнозные расчеты для 20, 30 и 50 % выборки запаса при рубке, представлены в таблице 2.
Пробная площадь № 21: запас в исходном возрасте (110 лет) составил после вырубки около 20 % 315 м3/га. Через 23 года после рубки запас достиг 386 м3/га. Пробная площадь № 20: исходный запас (110 лет) — 276 м3/га (после выборки < 30 %), через 23 года после рубки — 352 м3/га. Пробная площадь № 22: выборка запаса в 110 лет < 50 %, оставшийся исходный запас — 200 м3/га, на момент прогноза — 261 м3/га. Пробная площадь № 19: при проведении рубок вырублено < 10% запаса, который составил в возрасте 110 лет 363 м3/га, в возрасте 133 года — 436 м3/га.
Продукционная характеристика древо-стоев пробных площадей исходного (110 лет), контрольного (133 года) и прогнозного (133 года) вариантов приведены в таблице 3. Следует указать, что прогноз осуществлен только для первого приема постепенных рубок, снижение полноты при втором приеме ниже 0,5 не позволяет осуществить прогноз по предложенной модели. Анализируя данные таблицы 3, характеризующей адекватность прогнозных расчетов данных пробных площадей, следует указать, что при выборке 10 % исходного запаса фитомассы прогноз осуществлен с точностью -2,5 %, при выборке 20 % — -2,5 %, при выборке
30%-----3,3 %, при выборке 50 % — + 1,1 %
по общей фитомассе насаждения, что в среднем дает погрешность - 1,8 %. По фракциям фитомассы расхождения имеют большую величину, общей тенденцией является занижение древесной массы (ствол, ветви) и завышение массы хвои и нижнего яруса при вырубке 10-30 % древостоя и незначительное превышение показателей всех фракций при вырубке 50 % запаса древостоя.
Так, масса ствола по прогнозу ниже на 3,0 %, 3,3 % и 4,2 % при выборке исходного запаса, соответственно, 10 %, 20 % и 30 % и превышает контроль при выборке 50 % запаса на 0,5 %, по массе ветвей расхождения находятся в диапазоне от -2,5 до -3,7 % при небольших долях выборки запаса и +1,1 % при изъятии половины запаса древостоя. Прогноз массы хвои завышает контрольные ее цифры во всех случаях от +9 до +20 %, наибольшее превышение — в варианте с выборкой 20 % запаса. Масса нижнего яруса прогнозируется с занижением до 4 % при малых долях выборки исходного запаса и превышает контроль до 4 % при выборке 30-50 %.
Выводы.
1. Применение экологизированных рубок позволяет при сохранении специфической лесной среды получать не только древесину, но и дополнительное, по сравнению с контролем, депони-
Таблица 3
Фитомасса пробных площадей № 19-22
рование углерода в лесной фитомассе.
2. Предложенная модель расчета приходной части углеродного баланса после проведения 1-го приема постепенных рубок обеспечивает достаточную надежность прогноза с лагом 20 лет.
Литература
1. Уткин А. И. Углеродный цикл и лесоводство // Лесоведение. 1995. № 5. С. 3-20.
2. Нильссон С. Естественные леса мира — вызов третьему тысячелетию // Девственные леса мира и их роль в глобальных процес-
сах : тез. конфер. Хабаровск : Изд-во ДальНИИЛХ, 1999. С. 32-33.
3. Вальтер Г. Растительность земного шара. Т. 3. М. : Прогресс, 1975. 429 с.
4. Дювиньо П., Танг М. Биосфера и место в ней человека. М. : Прогресс, 1968. 255 с.
5. Моисеев Н. Н. Экология человечества глазами математика (человек, природа и будущее цивилизации). М. : Молодая гвардия,
1988. 254 с.
6. Азаренок В. А. Экологизированные рубки леса. Екатеринбург : Изд-во УГЛТА, 1998. 100 с.
7. Колтунова А. И., Азаренок В. А., Усольцев В. А. Расчет приходной части углеродного баланса при постепенных рубках древостоев основных лесообразующих пород // Известия Оренбургского гос. аграрного ун-та. 2010. № 3 (27). С. 30-33.
8. Усольцев В. А. Фитомасса лесов Северной Евразии: нормативы и элементы географии. Екатеринбург : УрО РАН, 2002. 762 с.
54
№№№. m-avu. па^. ги
