CC BY
85
УГЛЕРОДОДЕПОНИРУЮЩАЯ РОЛЬ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ЗАЩИТНОЙ ЛЕСНОЙ ПОЛОСЫ (ГЗЛП) ВОЛГОГРАД - ЭЛИСТА - ЧЕРКЕССК В СТЕПНОЙ ЗОНЕ
OARBON DEPOSITED ROLE OF STATE FOREST PLANTATIONS SHEL-TERBELTS (SPFZ) VOLGOGRAD - ELISTA - CHERKESSK IN THE STEPPE
ZONE
Сидаренко П.В., Засоба В.В., Богданов Э.Н., Ланцева Н.Н., Скрынников Д.С.
(Новочеркасский инженерно - мелиоративный институт имени А. К. Коршунова ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет», г. Новочеркасск,
РФ)
Sidarenko P.V., Zasoba V. V., Bogdanov E. N., Lantseva N. N., Skrynnikov D. S.
(Novocherkassk Reclamation Engineering Institute named after A.K. Kortunova FGBOU VPO «Don» State Agrarion University, Novocherkassk, RF)
Рассмотрены вопросы накопления общей фитомассы деревьев по элементам леса и категориям состояния деревьев и депонирования углерода в Калаусском лесничестве Ставропольского края.
The questions accumulation of total biomass of trees for timber elements and categories of the health of trees and carbon sequestration in forestry Kalausskom Stavropol Territory.
Ключевые слова: фитомасса, депонированный углерод, категории состояния деревьев
Key words: phytomass, deposited carbon, category tree condition
Леса нашей планеты являются одним из главных компенсирующих механизмов, способных нейтрализовать возрастающие выбросы углекислоты в атмосферу [1]. По некоторым оценкам в лесах сосредотачивалось до 82% фитомассы суши и они занимали 39% ее площади [2].
В 2003 году в фитомассе лесов Российской Федерации накопление углерода оценивалось в 0,25 млрд. т в год, что составляет 10-25% мирового объёма поглощённой углекислоты [3]. Объём депонирования углерода при лесо-восстановлении и лесоразведении зависит от используемых древесных пород, лесорастительных условий и проводимых лесохозяйственных мероприятий
[4].
Изучение процессов накоплений фитомассы и углерода в лесах различных лесорастительных зон нашей страны весьма актуально. Данная проблема особенно важна в связи с тем, что большинство искусственных насаждений ГЗЛП, созданные в 50-х годах прошлого века, приблизились или достигли возраста спелых. Долговечность семенного поколения твёрдолиственных пород на чернозёмах обыкновенных с недоступными грунтовыми водами оценивается в 60 - 80 лет [5]. С увеличением возраста в спелом и перестойном лесу большинство деревьев находится в ослабленном и сильноослабленном состоянии, многие из них выпадают или усыхают и гниют на корню. В работу вступают дереворазрушающие микроорганизмы и грибы, превращая биомассу в органику, существенно изменяя ход процессов накопления фитомас-сы насаждений. Атмосферный воздух при этом наполняется окислами угле-
рода и другими первичными и вторичными органическими и неорганическими соединениями, выделяющимися при гниении. К сожалению, темпы старения и усыхания древостоев ГЗЛП в аридной зоне опережает объёмы их лесо-восстановления [6, 7].
Объекты и методы
Исследования накопления фитомассы и депонирования углерода проводились в Калаусском лесничестве Ставропольского края, относящемуся по лесорастительному районированию к степной зоне. На территории Ставропольского края ГЗЛП Волгоград - Элиста - Черкесск проходит в различных природно-климатических условиях с различными типами почв. Она состоит из четырёх лент, отделенных 300-метровыми пространствами.
Худшие лесорастительные условия складываются на светло-каштановых солонцеватых почвах, лучшие условия - на чернозёмах обыкновенных и лу-гово-чернозёмных почвах. Объекты наших исследований расположены на чернозёмах обыкновенных в чистых и смешанных древостоях искусственного происхождения с преобладанием дуба черешчатого, ясеня обыкновенного, ясеня ланцетного, робинии лжеакации, Ш-У классов возраста, 11-1У классов бонитета с полнотой 0,7-0,9, тип леса дубняк свежий, тип лесорастительных условий - дубрава свежая. Для определения запаса древостоя по элементам леса и категориям лесопатологического состояния деревьев закладывались пробные площади во всю ширину (60 м) ленты ГЗЛП, протяжённостью от 30 до 100 м. Всего заложено 5 пробных площадей. На каждой пробной площади проводился сплошной перечёт деревьев с подразделением их на категории лесопатологического состояния: без признаков ослабления (здоровые), ослабленные, сильно ослабленные, усыхающие, сухостой (свежий и старый) [8], с последующим определением их запаса. Затем определялся общий запас древесины для каждой пробы в пересчёте на 1 га.
Определение общей фитомассы древостоя и фитомассы деревьев различной категории состояния, а так же массы депонированного углерода проводился на тех же пробных площадях. Для определение общей фитомассы и фитомассы деревьев различного лесопатологического состояния использовался конверсионный коэффициент пересчёта запаса (ЕЕ), который представляет собой отношение общей фитомассы древостоя (М) в тоннах сухого вещества к запасам стволовой древесины в коре (V) в м3. Общую фитомасссу (стволовая древесина, корни, ветви, листья) и фитомассу деревьев различных категорий состоянияв пересчёте на углерод по состоянию на соответствующий год учёта (Сг), определяем по формуле [9]:
сс= 1/ //•:/•,/ ('/•;
где Vij - запас преобладающей породы I группы возраста у, м3/га-1;
ЕЕ - коэффициент пересчёта запасов древостоев преобладающей поро-
-3
ды I группы возраста у, т м ;
СЕ - доля углерода в 1 т сухого вещества древесины.
Величины конверсионных коэффициентов EFj для пересчёта запаса преобладающих древесных пород в фитомассу приведены в работе М. Л. Ги-тарского и др. [9] . Коэффициент перевода фитомассы в углерод (CF) принят 0,5 [9, 10].
Результаты исследований
Задачей данного исследования являлось изучение влияния лесопатоло-гического состояния деревьев в модальных древостоях на биологическую продуктивность и депонирование углерода в насаждениях ГЗЛП.
В процессе изучения биологической продуктивности разновозрастных древостоев из твёрдолиственных и мягколиственных пород на пробных площадях определили таксационные показатели (табл. 1).
Полученные данные освидетельствуют о том, что повышение возраста древостоев в условиях свежей дубравы приводит к увеличению запаса растущих и сухостойных деревьев в насаждениях различной полноты и сомкнутости. В смешанных древостоях в возрасте 55-60 лет запас сухостоя составляет 10,1 - 16,8% от запаса сырорастущего леса. В чистых древостоях ясеня обыкновенного и смешанных древостоях робинии лжеакации в возрасте 48 -53 года запас сухостоя составляет 2,0 - 3,1% от запаса сырорастущего леса. Запас сырорастущего леса в возрасте 48-60 лет составляет 127,2 - 328,9 м3/га.
В результате лесопатологической таксации и расчетов установили распределение общего запаса и запаса сырорастущего леса по элементам леса и категориям состояния деревьев (табл. 2). Критерий жизненного состояния древостоя (Кжс) определяли как средневзвешенный через число деревьев различных категорий состояния.
На основании данных таблицы 2 определены общая фитомасса древостоя (ФМ) с учётом сухостоя и общая масса депонированного углерода (С) по категориям состояния деревьев в пересчёте на 1 га площади (табл. 3).
Из данных таблицы 3 следует, что в обследованных модальных насаждениях ГЗЛП, общая фитомасса оценивается в среднем 242,8 т/га, в ней накоплено 121,4 т/га углерода, в том числе в пересчёте на категории состояния деревьев: сухостой старый и свежий - 9,1, усыхающие - 12,1, сильно ослабленные 25,5, ослабленные - 72,2 и здоровые - 2,5 т/га.
В результате расчётов установлено, что запас древесины деревьев без признаков угнетения (1 категория) только у ясеня обыкновенного - составил 12,8% и у вяза приземистого около 3% от общего запаса (пробные площади 2 и 6). В запасе древостоя элемента леса запас древесины ослабленных деревьев (2 категория) составляет: робиния лжеакация - 85%, липа мелколистная -97,6%, гледичия трёхколючковая - 77%, ясень ланцетный 24 - 28,5%, дуб черешчатый - 24,5 - 61,2% и орех грецкий 21%. На пробных площадях 17, 19,20 в запасе ясеня ланцетного, дуба черешчатого и ореха грецкого преобладает запас древесины деревьев 3, 4 и 5 категорий состояния - сильно ослабленных, усыхающих и сухостойных, что соответственно составляет 71 -76%, 30 - 75% и 79% от общего запаса, их критерий жизненного состояния 3,49 и 3,50; 3,33 и 3,12; 2,79 и 3,30 соответственно. Потенциальный и налич-
ный запас древесины естественного отпада включает запас древесины деревьев 3, 4 и 5 категорий состояния у ясеня ланцетного составил 105,8 и 77,8, дуба черешчатого - 51,1, ореха грецкого 94,9 м3/га на пробных площадях 17, 19 и 20. В модальных древостоях ГЗЛП 48-60 летсредний запас сырорасту-щей древесины составляет 221,7 м3/га, средний запас сухостоя 17,8 м3/га (7,4%) от среднего общего запаса древостоя.
Таблица 1 - Таксационная характеристика насаждений ГЗЛП на пробных площадях в Калаусском лесничестве_
№ Элементы леса ТЛУ Тип Вср, Нср, Состав Возраст, Запас, м3/га Полнота
п/п (ТУМ) леса см м лет
сыро- сухо-
растущий стой
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2 Ясень обыкновенный Д2 СВДЧ 23,0 13,6 10Яо 48 195,8 4,0 0,7
6 Робиния лжеакация 27,7 17,3
Груша обыкновенная Д2 СВДЧ 22,1 10,0 7Рл2Гр1Вп 53 317,1 9,8 0,9
Вяз приземистый 31,5 15,0
17 Ясень ланцетный Д2 СВДЧ 22,2 10,0 9Ял1Дч 55 127,2 21,4 0,7
Дуб черешчатый 32,5 11,0
Ясень ланцетный 23,4 17,0
Дуб черешчатый 25,1 11,0
19 Гледичия трехко-лючковая Д2 СВДЧ 19,1 12,0 7Ял2Дч1Гл+Гр 55 139,3 20,4 0,8
Груша обыкновенная 15,0 9,7
Дуб черешчатый 31,1 20,0
20 Орех грецкий Д2 СВДЧ 24,8 13,0 5Дч3Огр2Лм+Рл 60 328,9 33,1 0,8
Липа мелколистная 26,9 19,0
Робиния лжеакация 22,7 16,0
Примечание. На пробной площади 17 - смешанные лесные культуры из ясеня ланцетного и дуба черешчатого повреждены снеголомом. На пробной площади 19 - смешанные лесные культуры из ясеня ланцетного, дуба черешчатого, гледичии трехколючковой, груши обыкновенной. Древостой дуба находится в сильно угнетенном состоянии под пологом ясеня ланцетного, гледичии трехколючковой, что связано с несвоевременным проведением рубок ухода.
Таблица 2 - Расчёт общего запаса (м3/га) древесины и его распределе-
ние по категориям состояния деревьев и элементам леса
№ пробы Элемент леса Запас, м3/га Распределение запаса (м3/га) по категориям состояния Критерий жизненного состояния деревьев (Кжс)
сыро-растущий сухо-стой общий 1 здоровые 2 ослабленные 3 сильно ослабленные 4 усыхающие 5 сухостой
2 Яо 195,8 4,1 199,9 25,7 137,9 23,8 8,4 4,1 2,26
6 Рл 231,7 5,3 237 - 201 21,7 9 5,3 2,26
Гр 49,5 4 53,5 - 32 11,3 6,2 4 2,56
Вп 36 0,5 36,5 1,7 22,6 6,9 4,8 0,5 2,71
Итого 317,2 9,8 327 1,7 255,6 39,9 20,0 9,8 -
17 Ял 118,6 20,6 139,2 - 33,4 48 37,2 20,6 3,49
Дч 8,6 0,9 9,5 - 2,3 6,3 - 0,9 3,5
Итого 127,2 21,5 148,7 - 35,7 54,3 37,2 21,5 -
19 Ял 94 14,7 108,7 - 30,9 34,8 28,3 14,7 3,33
Дч 27,6 3 30,6 - 21,6 3,7 2,3 3 3,12
Гл 14,2 2,3 16,5 - 12,7 - 1,5 2,3 2,71
Гр 3,5 0,4 3,9 - 2,1 0,7 0,7 0,4 2,94
Итого 139,3 20,4 159,7 - 67,3 39,2 32,8 20,4 -
20 Дч 160,2 10,3 170,5 - 119,4 29 11,8 10,3 2,79
Ор ч 97,6 22,5 120,1 - 25,2 61,6 10,8 22,5 3,30
Лм 67,1 0,3 67,4 - 66,1 1 - 0,3 2,05
Рл 4 - 4 - 3 0,5 0,5 - 2,38
Итого 328,9 33,1 362,0 - 213,7 92,1 23,1 33,1 -
Среднее значение запаса, м3/га 221,7 17,8 239,5 5,5 142,0 49,9 24,3 17,8 -
Таблица 3 - Общая фитомасса и депонированный углерод в модальных насаждениях ГЗЛП по категориям состояния деревьев и элементам леса
№ пробы Элемент леса Общие показатели Распределение ФМ, т/га-1 и С, т/га1 по категориям состояния деревьев
Запас м3/га Фитомасса (ФМ,) т/га- Депони-р°- ванный углерод (С), т/га-1 1 здоровые 2 ослабленные 3 сильно ослабленные 4 усыхающие 5 сухостой
ФМ С ФМ С ФМ С ФМ С ФМ С
2 Яо 199,9 183,1 91,6 23,5 11,8 126,3 63,2 21,8 10,9 7,7 3,8 3,8 1,9
6 Рл 237 246,7 123,4 - - 209,2 104,6 22,6 11,3 9,4 4,7 5,5 2,8
Гр 53,5 55,7 27,8 - - 33,3 16,6 11,8 5,9 6,4 3,2 4,2 2,1
Вп 36,5 38 19 1,8 0,9 23,5 11,7 7,2 3,6 5 2,5 0,5 0,3
Итого 327 340,4 170,2 1,8 0,9 266 132,9 41,6 20,8 20,8 10,4 10,2 5,2
17 Ял 139,2 127,5 63,8 - - 30,6 15,3 44 22 34,1 17,1 18,8 9,4
Дч 9,5 12,1 6 - - 2,9 1,4 8 4 - - 1,2 0,6
Итого 148,7 139,6 69,8 - - 33,5 16,7 52 26 34,1 17,1 20 10
19 Ял 108,7 99,6 49,8 - - 28,3 14,2 31,9 15,9 25,9 13 13,5 6,7
Дч 30,6 38,9 19,5 - - 27,5 13,7 4,7 2,4 2,9 1,5 3,8 1,9
Гл 16,5 17,2 8,6 - - 13,2 6,6 - - 1,6 0,8 2,4 1,2
Гр 3,9 4 2 - - 2,2 1,1 0,7 0,4 0,7 0,3 0,4 0,2
Итого 159,7 159,7 79,9 - - 71,2 35,6 37,3 18,7 31,1 15,6 20,1 10
20 Дч 170,5 216,8 108,4 - - 151,8 75,9 36,9 18,4 15 7,5 13,1 6,6
Орг 120,1 125 62,5 - - 26,2 13,1 64,2 32,1 11,2 5,6 23,4 11,7
Лм 67,4 45,2 22,6 - - 44,3 22,1 0,7 0,4 - - 0,2 0,1
Рл 4 4,2 2,1 - - 3,2 1,6 0,5 0,2 0,5 0,3 - -
Итого 362 391,2 195,6 - - 225,5 112,7 102,3 51,1 26,7 13,4 36,7 18,4
Среднее 239,5 242,8 121,4 5,1 2,5 144,5 72,2 51,0 25,5 24,1 12,1 18,2 9,1
Наибольшая биологическая продуктивность насаждений отмечена на пробной площади 20 в смешанном древостое дуба черешчатого низкоствольного с орехом грецким, липой мелколистной и робинией лжеакацией, в котором общая фитомасса 391,2 т/га и депонировано 195,6 т/га углерода. В пересчёте на категории состояния деревьев: фитомасса сухостоя 36,7, масса депонированного углерода18,4, усыхающих деревьев - 26,7 и 13,4, сильно ослабленных 102,3 и 51,1, ослабленных 225,5 и 112,7 т/га соответственно. Деревья без признаков ослабления (здоровые) в древостое отсутствовали. Фитомасса потенциального и наличного запаса естественного отпада в 60-летнем смешанном древостое дуба достигла количества 165,7 т/га, в которой накоплено 82,9 т/га углерода, что составляет 42,4% от общей массы углерода. Высокие показатели биологической продуктивности отмечены в насаждении с преобладанием робинии лжеакации (пробная площадь 6).
В смешанном древостое ясеня ланцетного и дуба черешчатого (пробная площадь 17) в возрасте 55 лет наблюдается отрицательный углеродный прироста, так как фитомасса потенциального и наличного отпада достигла 106,1 т/га и по углероду 53,1 т/га - 76% от общего количества депонированного углерода. Низкие показатели углеродного прироста отмечены на пробной площади 19, фитомасса потенциального и наличного отпада превышает аналогичный показатель растущей части древостоя на 10,8%. В 55-летних модальных древостоях ГЗЛП с преобладающей породой ясень ланцетный с участием дуба черешчатого наибольшее количество депонированного углерода накоплено деревьями 3, 4 и 5 категорий состояния. Ослабленный рост и естественный отпад ясеня ланцетного и дуба черешчатого в смешанных лесных культурах обусловлен высокой повреждаемостью ясеня древесницей въедливой и значительным повреждением листьев дуба листогрызущими вредителями.
При совместном произрастании ясеня и дуба в насаждениях ГЗЛП на черноземах обыкновенных важным является своевременный лесоводствен-ный уход за древостоем по верховому методу, снижающий конкуренцию между ними и позволяющий сформировать более устойчивый и долговечный древостой с преобладанием дуба.
Выводы. 1. Повышение возраста смешанных древостоев ГЗЛП на черноземах обыкновенных приводит к увеличению общей биологической продуктивности (запаса, общей фитомассы и депонированного углерода) насаждений в условиях свежей дубравы.
2. В средневозрастных и приспевающих насаждениях биологическая продуктивность зависит от видового состава древесных пород, лесопатоло-гического состояния деревьев и лесохозяйственных мероприятий. Наибольшая биологическая продуктивность отмечена в смешанных древостоях - с преобладанием дуба черешчатого и с преобладанием робинии лжеакации. Низкая биологическая продуктивность выявлена в смешанных насаждениях с преобладанием ясеня ланцетного.
3. В 55-летних модальных древостоях ясеня ланцетного и дуба черешча-того наблюдается отрицательный углеродный прирост при достижении запаса углерода 70 - 80 т/га.
Список использованных источников
1. Sohngen B., Sedjor. Carbon sequestration costs in global forests// Energy Jornal. 2005. № 3 P.34-38.
2. Поздняков Л.К. Лесное ресурсоведение / Л.К. Поздняков. - Новосибирск: Наука, 1973. - 120 с.
3. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистемы Северной Евразии. -М: Наука, 1993. - 293 с.
4. Курбанов, Э.А. К вопросу об углерододепонирующих насаждениях / Э.А. Кур-банов, О.Н. Воробьёв, Л.С. Мошкина, А.В. Губаев, С.А. Лежнин, С.А. Незамаев // Вестник МарГТУ - Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет. -2008. -№3. - С.5-17.
5. Инструктивные указания по агролесомелиоративному устройству защитных лесонасаждений на землях сельскохозяйственных предприятий / Е. С. Павловский, А. В. Карган, В. Н. Тарасюк. - М.: Колос, 1983. - 55 с.
6. Вопросы современного лесоводства: Конспект лекций / В.Г. Атрохин. -Пушкино, Московская обл., КМУ ВИПКЛХ. - 1996 - 72 с.
7. Сидаренко П.В. Лесоразведение и обновление лесов - безопасность здоровья населения. Социономикон. Международный сборник научно-практических работ. Вып. 3 -Ростов н/Д: №8. - 2006. - С. 129 - 133.
8. Лесоустроительная инструкция. Приказ Рослесхоза от 12.12.2011 №516 http//http://www.rosleshoz.gov.ru/docs/leshoz/208.
9. Гитарский М.Л. Эмиссия и поглощение парниковых газов в лесах России в связи с выполнением обязательств по климатической конвенции ООН [Текст] / М. Л. Гитарский, Д. Г. Замолодчиков, Г. Н. Коровин, Р. Т. Карабань [и др.] // Лесоведение. - 2006. - № 6. -С. 34-44.
10. Ивонин, В. М. Адаптивная лесомелиорация степных агроландшафтов [Текст] / В. М. Ивонин, В. В. Танюкевич, Н. Е. Лобов // Монография. Под редакцией Ивонина В. М - Новочеркасск, 2009. - 284 с.
