Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство \ Лесное хозяйство. Лесоводство

Определение надземных компонентов фитомассы и накопления углерода в полезащитных дубовых лесополосах Украины

Определение надземных компонентов фитомассы и накопления углерода в полезащитных дубовых лесополосах Украины

Автор: Мороз В.В.

Журнал: Лесохозяйственная информация @forestry-information

Рубрика: Лесные культуры

Статья в выпуске: 1, 2013 года.

Бесплатный доступ

В статье приведены разработанные система математических моделей и комплекс таблиц для оценки надземной фитомассы и содержания углерода в полезащитных лесных насаждениях дуба обыкновенного Quercus robur L. в Правобережной Лесостепи Украины

Фитомасса, углерод, модель, ствол, кора

Короткий адрес: https://sciup.org/14336505

IDR: 14336505   |   УДК: 630*181.351

Modeling and identification of phytomass components and accumulation of carbon in shelterbelts of Ukraine

Develop a system of mathematical models and complex tables for overgroundphytomass and carbon content in the shelterbelts forest plantations The paper highlights the developed system of mathematical models and complex tables for overgroundphytomass and carbon content in the shelterbelts forest plantations Quercus robur L. Forest Steppe of in the Right Bank.

Текст научной статьи Определение надземных компонентов фитомассы и накопления углерода в полезащитных дубовых лесополосах Украины

Таблица 1. Коэффициенты корреляции (R2) таксационных показателей ствола дуба и компонентов их фитомассы

Таксационные показатели деревьев

Коэффициенты корреляции с объемом

ствола без коры (Vбк), м3

коры ствола (Vк), м3

ствола в коре (Vст), м3

Возраст (а), лет

0,676

0,674

0,681

Высота (h), м

0,824

0,781

0,822

Диаметр на высоте 1,3 м (d), см

0,947

0,934

0,952

Д уб – одна из главных пород полезащитного лесоразведения в Украине. Комплексную оценку ресурсного и экологического потенциала полезащитных лесных насаждений дуба обыкновенного невозможно осуществить без изучения надземной фитомассы.

Цель исследования – разработка нормативно-информационного обеспечения оценки фитомассы в надземных компонентах дуба обыкновенного в полезащитных лесных насаждениях и количества поглощаемого надземной массой углерода. Процесс разработки нормативов для оценки надземной фитомассы дуба обыкновенного в лесных насаждениях включает несколько этапов: сбор, обработка и анализ данных, определение запаса отдельных компонентов фитомассы древостоя, оценка количества углерода в насаждениях, создание нормативных таблиц.

Объект исследований – полезащитные лесные насаждения Правобережной Лесостепи в Киевской и Черкасской областях.

На 31 пробной площади было отобрано 75 модельных деревьев в возрасте от 12 до 35 лет диаметром от 2,2 до 21,8 см и высотой от 3,2 до 15,1 м.

Лесотаксационные исследования проводили по методикам, разработанным А. И. Пилипенко, В. Ю. Юхновским и др. [5]. При изучении биологической продуктивности насаждения использовались методики П. И. Лакиды, В. А. Усольцева, С. В. Залесова, А. И. Уткина [1–4].

Моделирование зависимости фракций фитомассы ствола дерева от таксационных параметров проводили с помощью корреляционного анализа, который показал тесную связь между объемом фракций фитомассы ствола и основными таксационными показателями (табл. 1).

Самая тесная связь характерна для объемов фракций фитомассы диаметра дерева на высоте 1,3 м (R2 = 0,93–0,95). Средняя теснота корреля-

ционной связи отмечена между объемами фракций фитомассы и возрастом (R2 = 0,67–0,68). Для разработки моделей оценки фракций фитомассы ствола дуба брали таксационные показатели с высокими коэффициентами корреляции. Модели оценки фракций фитомассы ствола дуба обыкновенного в единицах объема в зависимости от высоты и диаметра ствола на высоте 1,3 м приведены ниже.

Модель 1. Объем ствола в коре:

Vст = 1.10 -4 .d 1,884 .h 0,668 .

Модель 2. Объем ствола без коры:

Vбк = 8.10 -5 .d 1,898 .h 0,755 .

Модель 3. Объем коры:

Vк = 1.10 -4 .d 1,82 .h 0,337 .

Уравнения характеризуются высоким коэффициентом детерминации (R2 = 0,99), что подтверждает адекватность и точность определения объема ствола и коры.

Фитомассу ствола без коры и самой коры учитывали в абсолютно сухом состоянии. При этом использовали базисную плотность вещества, которая для ствола дуба обыкновенного в полезащитных насаждениях составляет 677 кг/м3, а для коры – 579 кг/м3 [6]. Кроме того, для моделирования надземной фитомассы учитывали фитомассу листьев и веток в абсолютно сухом состоянии.

Модель 4. Фитомасса листьев:

mл = 9,5.10-3.d2,22.h-0,229.

Модель 5. Фитомасса веток: mв=3,6.10 -4 .d 3,37 .h 0,385 .

По результатам моделирования составлена нормативная таблица (табл. 2) для определения надземной фитомассы дуба обыкновенного в абсолютно сухом состоянии.

ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ИНФОРМАЦИЯ

12      16      20      24     28 З2

Диаметр, см ^^^— Данные автора ^^^- Данные А.М.Ходаша

Надземная фитомасса дуба обыкновенного высотой 16 м

На рисунке приведены график зависимости надземной фитомассы дуба обыкновенного в полезащитных насаждениях по данным автора и

график, отображающий действующие нормативы для дубовых насаждений Восточного Полесья и Центральной Лесостепи, разработанные А. М. Ходашем для деревьев высотой 16 м [6].

Разница между вариантами незначительна, что подтверждает адекватность разработанных нормативов.

Нормативы позволяют установить количество углерода, который накапливается отдельными компонентами фитомассы в процессе фотосинтеза. Для этого нами были использованы переводные коэффициенты [7]. Значения коэффициентов для древесины и коры деревьев составляют 0,50, для листьев – 0,45.

По результатам проведенных расчетов были разработаны нормативы содержания углерода в надземной фитомассе дуба (табл. 3).

Таблица 2. Надземная фитомасса деревьев дуба обыкновенного, кг

Диаметр, см

Высота, м

6 ■

8 ■

10 ■

12

II   14 ■1

16 ■

18 ■

20 ■

22

6

8

10

-

-

-

-

-

-

-

8

15

18

20

-

-

-

-

-

-

10

23

27

31

35

-

-

-

-

-

12

33

39

45

51

-

-

-

-

-

14

45

54

62

69

76

-

-

-

-

16

-

71

81

91

100

109

-

-

-

18

-

91

104

116

128

139

-

-

-

20

-

114

130

145

160

174

188

-

-

22

-

-

159

178

196

213

229

-

-

24

-

-

193

215

237

257

276

295

-

26

-

-

231

257

282

306

329

351

-

28

-

-

272

303

332

360

387

413

438

30

-

-

-

354

388

420

451

481

510

Таблица 3. Количество углерода в надземной фитомассе деревьев дуба, кг

Диаметр на высоте 1,3 м, см

Высота, м

6■

8

1  10 ■

12

II   14 ■1

16 ■

18 ■

20 ■

22 ■1

6

4

5

-

-

-

-

-

-

-

8

7

9

10

-

-

-

-

-

-

10

11

14

16

18

-

-

-

-

-

12

16

19

23

25

-

-

-

-

-

14

23

27

31

35

38

-

-

-

-

16

-

35

41

45

50

55

-

-

-

18

-

45

52

58

63

69

-

-

-

20

-

57

65

73

79

87

94

-

-

22

-

-

79

89

98

106

114

-

-

24

-

-

96

107

118

128

138

147

-

26

-

-

115

128

141

153

164

175

-

28

-

-

136

151

166

179

193

206

219

30

-

-

-

176

193

209

225

240

255

Разработанные нормативы определения надземной фитомассы дуба обыкновенного в полезащитных лесных насаждениях дают возмож-

ность оценить биопродуктивность дуба по фрагментам фитомассы, а также определить запас углерода в надземной фитомассе дерева.

QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp