Углерод в биомассе лесных геосистем Башкортостана



УÄÊ 502.7(069)

УГЛЕРОД В БИОМАССЕ ЛЕСНЫХ ГЕОСИСТЕМ БАШКОРТОСТАНА

Башкирский государственный педагогический университет, г. Уфа

Количественно оценено распределение запасов и потоков органического углерода в биомассе лесных геосистем. Более 99% его запасов содержится в биомассе лесопокрытых земель. В нетто-первичной продукции (НПП) кормовых угодий содержится 1,35% от массы, заключенной в НПП лесных земель. 5,7% массы углерода, ежегодно фиксируемого в НПП лесов Государственного лесного фонда выносится с древесиной и кормами для домашних животных.

Лесная растительность была и остается наиболее мощным фактором стабилизации окружающей среды. В глобальном масштабе особенно значительна в этом отношении роль бореальных лесов и ветландов [8, 9, 11, 12, 23 и др.] и в частности таежных лесов и ветландов России [1, 5, 9, 12-16, 21, 23, 43]. С большей или меньшей эффективностью они выполняют эту функцию на территории любого ранга.

Лесопокрытые площади Республики Башкортостан занимают более 38% ее площади, причём свыше 76% из них – это горные леса (рис.). Леса играют значительную роль в экономике республики, но представляют во много раз большую ценность в качестве центра стабилизации окружающей среды в регионе [19].Однако с этой точки зрения должную оценку они еще не получили. Имеется всего несколько публикаций, посвященных общей характеристике их как канала стока и депо органического углерода в связи с изучением его баланса в природно-хозяйственной системе РБ [17, 18, 20].

Цель работы - количественная оценка структуры запасов и потоков углерода в биомассе лесных геосистем.

Для этого требовалось рассчитать биомассу и полную нетто-первичную продукцию (НПП) растительности лесных земель, их структуру установить долю, отводимую в антропогенный канал, пересчитать полученные данные на углерод, составить схему его баланса.

В работе использованы термины: биомасса, НПП - по: [4, 28]; фитомасса - [29]; сток углерода - [25]; геосистема - [30]; природно-хозяйственная система - относительно однородная внутригосударственная структура в пределах границ субъекта Российской Федерации. В данном случае это Республика Башкортостан.

Материалы и метоäика

В качестве источников материалов о площадях (по лесхозам), занимаемых основными лесообразующими породами, структуре земель Государственного лeсного фонда (ГЛФ), запасах древесины, продуктивности кормовых угодий ГЛФ использованы данные Агентства по лeсно-му хозяйству РБ, Госкомитета РБ по статистике, Госкомитета РБ по земельным ресурсам и землеустройству. Использовались картографические произведения: Атлас лесов СССР [2]; карты из: Атласа Республики Башкортостан [3]; космиЧеские снимки Landsat 7; топографические карты М 1:100000, 1:200000, 1:500000,1:1000 000 (листы на территорию РБ).

Данные представлены в форме таблиц: о площадях, занимаемых основными лесообразующими породами, группами пород в табл. 1, распределении площадей ГЛФ, эксплуатируемых в качестве кормовых угодий их продуктивности (табл. 2), распределении запасов древесины в спелых древостоях основных лесообразующих пород (табл. 3).

Площади, эксплуатируемые в качестве кормовых угодий, это 190 тыс. га сенокосов и 1074 тыс. га пастбищ, в том числе и 1022 тыс. га лесопокрытых площадей, где разрешен выпас скота.

С этих площадей в общей сложности получают, в пересчёте на сено 1670,0 103 т растительной массы, в которой доля безлесных площадей равна 258 x 103 т, доля угодий на лесопокрытых площадях - 1412х103 т.

Основной ресурс, который дают леса ГЛФ -3,316 106 м3/год круглой древесины. Распреде-лeние запасов древесины по породам представ-лeно в табл. 3.

При выявлении особенностей распределения запасов древесины по породам использованы

Рис. Схема распространения лесов в Башкортостане

данные о запасах спелых древостоев [2]. Для пересчета воздушно - сухой массы древесины на сухую массу (с.м.) использован коэффициент 0,85; при пересчете сена на сухую массу использован коэффициент 0,83 - иидержание сухого вещества в лесных травах [6]. С одержание углерода в сухой массе растений определено умножением на коэффициент 0,45 [24,27].

Расчет биомассы и НПП растительно -сти лесных земель

Для определения биомассы лесов необходи-мы данные о массе и соотношении над - и подземных частей растений. Лиса Башкортостана в подобном плане не изучены. В о всяком случае нам таких данных найти не удалось. Поэтому необходимые значения нашли аналитически, по

Таблица 1. Площади основных лесообразующих пород и их групп

Лесообразу -ющие породы	Площадь, 103 га			%
	по породам	по группам пород
Сосна	745,1			14,9
Лиственница	48,5	793,6		1,0
Ель	269,0		1119,0	5,08
Пихта	57,5	326,0		1,19
Дуб	333,0		546,0	6,41
Клён	191,0			3,46
Вяз	22,25			0,46
Липа	1040,0		3141,0	21,05
Берёза	1292,0			26,25
Осина	809,0			16,26
Ольха	169,0		213,0	3,02
Прочие	44,25			0,92
Всего			5019,0

Таблица 2. Структура кормовых угодий Гослесфонда и объем получаемых с кормовых ресурсов

Форма использования земель ГЛФ Площадь, тыс. га Урожайность, т/гк Получено продукции, тыс. т Всег тыс. т (ксредненных для расчетов) () 124,0 0,8 1,8 99,0 223,0 161,0 () 52,3 1,0 52,0 52,0 , покрытых лесом 1022,0 5,0 8,0 ( ) 5110 8176 (               ) 1086 1737 (                               ) 1412,0 () (                      ) (                 ) 47,0 12,5 6,2 0,5 1,0 0,5 0,5 23,5 47,0 6,25 3, 32,25 6,25 3,1 1670,0 имеющимся опубликованным материалам для других территорий сравнительно близких по при -родным условиям [10,26,28]. Результаты вычислений приведены (табл. 4).

Биомассу растительности безлесных земель (сенокосов, пастбищ) также определили аналитически .

Для этого на основе изучения и анализа име-ющихся материалов в различных публикациях [22, 26, 31-33] и ииинишение подземных частей и побегов и надземных частей растений лесных кормовых угодий приняли как 70% и 30%, т.е. подземная масса больше надземной в 2,33 раза.

Все виды кормовых угодий ГЛФ в пересчете на сено дают 258и103 т (табл. 2).

При принятом соотношении над - и подземных частей биомасса «оставляет 714и103 т с.м. Суммарная биомасса земель ГЛФ, с учётом кормовых угодий равна (1 050 779 + 714)и103, или

1 051 493и103 т с.м. Как видно, доля кормовых угодий незначительна - 0,07% ит суммарной биомассы . Однако в абсолютных цифрах это достаточно большая величина они (кормовые угодья ГЛФ) сищественно пополняют кормовые ресурсы республики.

Нетто-п ервичная продукция лесных земель есть сумма соответствующих показателей рас -тительности лесопокрытых площадей и безлес -ных земель.

Необходимые для расчетов значения годич-ного прироста нашли на основе данных имеющих -ся в литературе: продукция мягколиственных пород (по березнякам) - 12,0 т/га, хвойных (по соснякам) - 6,1 т/ги и твердолиственных (по дубнякам ) - 9,0 т/ии в год [28]. Общий прирост составляет с учётом площадей, занимаемых группами пород (табл. 1): для мягколиственных 3354x103x12,0 т/га = 40 248и103 т с.м.; хвойных -

Таблица 3. Рас пределение запасов древесины по породам

Лесообразующая порода	Занимаемая площадь, 103 га	Общий запас, 106 м3 *	Запас спелых древостоев, м 3/га**	Вес воздушно -сухой древесины, кг/м3 ***	Вес сухой массы, кг/м3
Сосна	745,1	86,75	174	520	442
Лиственница	48,5	3.36	114	590	502
Ель	269,0	38,03	183	450	383
Пихта	57,5	16,06	165	470	400
Дуб	333,0	53,39	105	740	629
Клён	191,0	32,96	123	750	638
Вяз	22,25	7,04	116	690	587
Липа	1040,0	108,78	155	450	383
Береза	1292.0	150,1	124	650	553
Осина	809,0	106,11	161	510	433
Ольха	169,0	11,97	139	540	459
Прочие	44,25	2,69	17	530	451
Всего					5860
Усредненный вес сухой массы					488

Примечание : *Система рекомендаций..., 1976; ** Атлас лесов СССР, 1973; Атлас Республики Башкортостан, 2005;

*** Справочник лесничего, 1965.

Таблица 4. Б иомасса древесных растений

Лесообразующие породы	Занимаемая площадь, 103 га	Запас фитомассы, т/га (п о данным разных авторов)	Биомасса, 103 тс.м.
Сосняки	793,6	288,0	228384,
Ельники	326,0	267,0	87042,0
Дубняки	546,0	214,0	116844.0
Липняки	1040,	214,0	222560,0
Березняки	1292,0	133,0	171836,0
Осинники	809,0	227,0	183643,0
Прочие	213,0	190,0	40470,0
Итого	5019,0		1050779,0

1119x103х6,1 т/га = 6826x103 т с.м.; твердолиственных - 546x103х9,0 = 4914x103 т с.м. или в сумме - 51 988x103 т с.м. в год.

Полную НПП кормовых угодий безлесных земель находим на основе данных о массе полу -чаемых кормов. С кормовых угодий отчуждается 0,3 НПП [27]. Отсюда их полная продукция равна 214x103 т с.м.: 0,3 = 713x103 т с.м.

С учетом кормовых угодий полная НПП лес -ных земель составляет (51 988 + 713)х103 = 52 701x103 т с.м. в год. Доля кормовых угодий невелика и составляет всего 1,35% от НПП лесных земель.

Расчет сухой массы, отводимой в антропогенный канал

Биологическая масса лесов в РБ отчуждает -ся в процессе рубок (главного пользования, ухода за лесом), при побочном пользовании (пастьба скота, заготовка кормов). Другие виды пользования (сбор лекарственных, дубильных растений, ягод, плодов и т.д.) нг связаны с отчуждением значительных масс и при доступной нам точное -ти они не могут ощутимо сказаться на результа-тах расчетов и потому их можно не учитывать.

При объеме рубок в 3,316 млн. м3/ггд круглой древесины и средней массе сухого вещества в 488 кг/м3 (табл. 3), гто составляет 3,316х106x0,488 = 1618x103 тс.м.

С учетом того, что рубка леса соответствует изъятию 30% НПП [7], xro полная величина, отчуждаемая в процессе лесорубочных работ со -ставляет 51 988x103 x c.M.x0,3 = 15 596x103 x с.м.

С 1670x103 т кормов, отчуждаемых с земель ГЛФ (табл. 2), в антропогенный канал выносится 1386x103 т с.м.

Схема баланса углерода выглядит следую -щим образом (табл. 5).

Заключение

В результате произведенных расчетов полу -чены следующие количественные оценки основ -

Таблица 5. Основные параметры баланса органического углерода геосистем лесов Башкортостана

Показатели Масса органического углерода, 103 т Биомасса лесных земель ГЛФ 473172 в т. .: биомасса лесопокрытых земель 472851 биомасса безлесных земель 321 Полная НПП лесных земель ГЛФ 23715 в т. .: лесопокрытых земель 23395 безлесных земель 321 Выносится за пределы геосистемы леса при хозяйственном использовании ВТ. .: 1352 с круглым лесом 728 с травами безлесных и лесопокрытых земель 624 Изымается из прироста при сплошной рубке 7018 ных составляющих баланса углерода геосистем :

. общая биомасса составляет 1 051 493 103 т с.м.;

. практически вся масса органического углерода со-средоточена в биомассе лесопокрытых земель, доля кормовых угодий составляет 0,07%;

. масса углерода, связываемого в НПП кормовых