Географические особенности потенциальной древесной продуктивности лесов Томской области с позиции энергетического анализа Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 630.40

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ДРЕВЕСНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСОВ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ С ПОЗИЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Мария Алексеевна Мельник

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический, 10/3, кандидат географических наук, научный сотрудник лаборатории самоорганизации геосистем, тел. (3822)49-22-23, e-mail: [email protected]

Елена Сергеевна Волкова

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический, 10/3, кандидат географических наук, старший научный сотрудник лаборатории самоорганизации геосистем, тел. (3822)49-22-23, e-mail: [email protected]

В статье оценивается величина потенциальной древесной продуктивности лесов по лесничествам Томской области методом перевода объемных величин в их энергетический эквивалент. С помощью ГИС-технологий, позволяющих визуализировать полученные показатели, выделяются географические особенности скорости аккумуляции природной энергии в древесной биомассе.

Ключевые слова: древесная продуктивность, энергетический анализ, биоэнергетический потенциал.

GEOGRAPHICAL FEATURES OF THE WOOD FOREST POTENTIAL PRODUCTIVITY OF TOMSK OBLAST FROM ENERGY ANALYSIS POSITION

Mariya A. MeVnik

Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Akademichesky Av., candidate of geographic science, Research Scientist, tel. (3822)49-22-23, e-mail: [email protected]

Elena S. Volkova

Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Akademichesky Av., senior researcher, candidate of geographic science, Associate Professor, tel. (3822)49-22-23, e-mail: [email protected]

The amount of potential wood forest productivity for forest area of Tomsk oblast is estimated in the paper by the transfer of volume quantities in their energy equivalent. With the help of GIS technologies allow to visualize the figures obtained geographical features of the accumulation rate of natural energy in woody biomass are allocated.

Key words: wood productivity, energy analysis, bio-energy potential.

Проблема повышения продуктивности лесов одна из самых актуальных и важных для современного лесоводства и рационального лесопользования. Основной задачей повышения продуктивности принято считать получение наибольшего количества древесины с единицы площади за единицу времени, а также улучшение качества древесины и сокращение потерь в общем балансе

выращиваемой и получаемой древесины [1]. Однако ведение хозяйственной деятельности, направленное на комплексное использование древесных и недревесных лесных ресурсов, определяет повышение продуктивности лесов с разных позиций. Принято выделять древесную, экологическую, биологическую и комплексную продуктивность. В последние десятилетия особое внимание уделяется вопросу исследования древесной продуктивности лесов с позиции энергетического потенциала.

В современных условиях нарастающего дефицита ископаемых энергоресурсов, лес как источник возобновляемой энергии приобретает особую значимость. Проблемы изучения потенциальной энергетической продуктивности лесов необходимо решать лесоводственно-таксационными, лесотипологическими и климатологическими методами. Однако оптимальное использование условий произрастания лесных насаждений невозможно без изучения специфики географических особенностей изучаемой территории. Изучение этих особенностей позволяет создать комплексную географическую картину формирования потенциальной продуктивности леса: природные энергетические потоки, формирующие условия для развития лесонасаждения; условия подстилающей поверхности и геоморфологические особенности местности; зональные и азональные признаки распределения почвенно-растительного покрова и т.д.

Основными потоками природной энергии для формирования и роста лесных насаждений являются солнечная энергия, химическая энергия осадков и энергия питательных веществ почвы. Например, для сосны обыкновенной в среднем на территории Томской области в год требуется 42 1 06 МДж/га солнечной энергии; энергии осадков - 25540 МДж/га; энергии питательных веществ почвы - 11015,97 МДж/га [2]. Это говорит о том, что основной вклад в увеличение продуктивности древостоя вносит солнечная составляющая, которая трансформируется и аккумулируется в других природных потоках.

Скорость накопления древесной биомассы зависит от породного состава древостоя и условий местопроизрастания [3]. В связи с этим актуальным становиться вопрос исследования скорости аккумуляции и пространственного распределения энергии в лесах различной структуры. Расчеты показали, что общий энергетический запас лесов Томской области, рассчитанный по низшей теплотворной спо-

1 7

собности древесины всех лесообразующих пород, составил 268,887 10 Дж [4]. Если значение показателя энергетического запаса лесопокрытой площади демонстрирует количество тепловой энергии, накопленной в стволовой древесине к настоящему периоду, то показатель потенциальной продуктивности территории по среднему приросту насаждений говорит о перспективах на будущее.

Продуктивность территории по среднему приросту насаждений в разрезе лесничеств Томской области рассчитана с учетом значений теплотворной способности древесины и величины среднего прироста основных лесообразующих пород, согласно следующей формуле:

п

=е 2 • а • $, (1)

I-1

где Е2 - количество энергии, которое в течение года накапливается лесной экосистемой в результате аккумуляции и трансформации солнечной составляющей и энергии почв, Дж/га; Q - объемная рабочая теплотворная способность древесины каждой лесообразующей породы, Дж/м ; 2 - средний прирост каждой ле-сообразующей породы, м /га; 5 - доля каждой породы на лесопокрытой площади; п - количество лесообразующих пород.

Рис. 3. Энергетическая продуктивность лесов Томской области Лесничества: 1 - Александровское, 2 - Асиновское, 3 - Бакчарское, 4 - Васюган-ское, 5 - Верхнекетское, 6 - Зырянское, 7 - Каргасокское, 8 - Кедровское, 9 - Ко-жевниковское, 10 - Колпашевское, 11 - Корниловское, 12 - Кривошеинское, 13 - Молчановское, 14 - Парабельское, 15 - Первомайское, 16 - Тегульдетское, 17 - Тимирязевское, 18 - Томское, 19 - Улу-Юльское, 20 - Чаинское, 21 - Шегарское

Пространственная дифференциация лесов по показателю энергетической древесной продуктивности (рис. 1) имеет ярко выраженную субширотную зональность и в определенной степени коррелирует с распределением плотности солнечной энергии по территории области. Однако гидрологические особенности, рельеф и заболоченность территории накладывают свое влияние, сдвигая зоны распределения энергетической продуктивности на юго-восток.

Наиболее эффективными в энергетическом плане являются леса Тимирязевского, Первомайского и Томского лесничеств. Это обусловлено как высокими показателями класса бонитета лесов, так и тем, что березовые насаждения, вносящие основной вклад в величину энергетической продуктивности, имеют здесь наименьшие по области показатели среднего возраста [5]. Преобладание высокобонитетных хвойных лесов на территории этих лесничеств, предопределяет нерациональность их использования в энергетических целях.

Достаточно высокие значения энергетического запаса и энергетической продуктивности наблюдаются в более северных лесах Кедровского, Парабель-ского и Васюганского лесничеств. Здесь в породной структуре лесов преобладают березовые насаждения, значительно менее ценные в промышленном отношении, чем хвойные породы. Однако производительность мягколиственных лесов и теплотворная способность их древесины значительно выше, это определяет их высокую энергопродуктивность. С учетом отдаленности и труднодо-ступности этих территорий столь высокий биоэнергетический потенциал создает дополнительные преимущества для этих районов.

Повышение энергетической продуктивности Томской лесов области возможно, главным образом, за счет переориентации вектора ведения лесного хозяйства на отдаленных и труднодоступных территориях Кедровского, Пара-бельского и Васюганского лесничеств в сторону более энергопродуктивных мягколиственных пород. Здесь необходимо не допустить накопления перестойных насаждений, организовать подбор и размещение древесных пород с учётом лесорастительных условий, улучшить состав древостоя путем введения быстрорастущих, высокопродуктивных древесных пород, а также максимально использовать фитомассу древесины, в том числе и отходы лесозаготовок.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 13-05-98060рсибиръа).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Поликарпов В.П. Формирование и продуктивность древостоев. - Изд-во «Наука». -Новосибирск, 1981. - 298 с.

2. Иванова М.М. Эколого-энергетический анализ процессов восстановления лесов Томской области (на примере сосны обыкновенной) // Вестник ТГУ. 2010. № 336. C. 187191.

3. Калашников П.Л. Древесиноведение и лесное товароведение». - Москва, 1963. - Го-слесбумиздат. - 256 с.

4. Мельник М.А., Волкова Е.С. Территориальные особенности биоэнергетического потенциала лесных ресурсов Томской области // Современные проблемы науки и образования. -2014. - № 5; URL: http://www.science-education.ru/119-15157 (дата обращения: 31.10.2014).

5. Лесной план Томской области, в 3-х книгах (проект) / Департамент разв. Предпри-ним. и реального сектора экономики ТО; ОАО «Лесинвест»; ИМКЭС СО РАН. - Книга 1. -Томск, 2008. - 238 с.

© М. А. Мелъник, Е. С. Волкова, 2015