Углерододепонирующая способность надземной фитомассы культур сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) среднетаёжного лесного района

В последние десятилетия существенно повысилось внимание к оценке функциональной экологической роли лесов в связи с глобальной экологической проблемой потепления климата, обусловленного уровнем концентрации углекислого газа в атмосфере. Скорость увеличения количества углекислого газа в атмосфере составляет около 0,1 % в год [3]. Поэтому лесные экосистемы, как непрерывно действующие механизмы по связыванию (депонированию) углекислого газа, стали рассматривать в новом аспекте. При этом сохранение лесов, их лесовосстановление при лесоэксплуатации и лесоразведение рассматриваются как важнейшие звенья в цикле связывания атмосферного углерода, которые позволяют компенсировать мощные выбросы углекислого газа в атмосферу при сжигании органического топлива. Бореальные (таёжные) леса характеризуются наиболее медленной скоростью перемещения углерода: от фиксации при фотосинтезе до освобождения при разложении растительных остатков. В связи с этим лесному покрову северных широт придаётся существенное значение в ослаблении парникового эффекта и стабилизации климата планеты. В.А. Алексеев и Р.А. Бердси [4] отмечают, что установление запасов углерода в растительности лесных экосистем возможно в результате выявления запасов их фитомассы.

При существующем недостатке сведений о реальных запасах фитомассы лесов, несогласованности и разнона-правленности применяемых методик учёта, а также недостаточной точности имеющихся оценок связанного в лесной фитомассе углерода возникают затруднения в прогнозировании глобальной экологической обстановки [5]. В.А. Усольцев [6] отмечает, что проблемы в оценке роли лесов в глобальном углеродном балансе состоят в противоречии между результатами непосредственных измерений и моделированием потоков углерода, поэтому и корректная оценка глобального углеродного баланса и значения в нём леса невозможна. Вместе с тем вполне решаемой задачей является оценка существующих запасов фитомассы лесов, депонирующих около 80 % углерода всей растительности планеты. Поэтому весьма актуальным становится формирование банка данных о фитомассе лесов [7].

Цель исследования . Оценка углерододепонирующей способности фракций фитомассы сосновых насаждений искусственного происхождения по типам леса.

Задачи исследования : определить углерододепонирующую способность фракций фитомассы сосновых насаждений искусственного происхождения в сосняке черничном, сосняке брусничном и сосняке лишайниковом.

Методы исследования . Исследования проведены в среднетаёжном лесном районе таёжной лесорастительной зоны европейской части России (Вологодская область, Бабаевский район). Объектами исследований являлись чистые по составу (в черничном типе леса с незначительной примесью берёзы) сосновые насаждения искусственного происхождения, созданные методом посева в разных лесорастительных условиях. Таксационная характеристика исследованных культур сосны обыкновенной представлена в таблице 1.

В целях получения экспериментальных данных в пределах предварительно подобранных участков культур сосны обыкновенной закладывали пробные площади, на которых проводили комплекс работ. При этом изучение таксационных признаков древостоев выполняли с учётом методических рекомендаций Н.Н. Соколова [8]. Учитывая специфику объектов наблюдения, опирались на методики В.В. Огиевского и А.А. Хирова [9], А.Р. Родина и М.Д. Мерзленко [10], разработанные для обследования и исследования лесных культур.

Таблица 1

Таксационная характеристика объектов наблюдения

На каждой пробной площади отбирали по 10 модельных деревьев. Отбор модельных деревьев проводили с использованием полученных рядов распределения деревьев по ступеням диаметра на пробных площадях. При этом в средней ступени отбирали по 2–3 модельных де- рева, в остальных по одному. Модельные деревья соответствовали средним условиям роста в пределах ступени диаметра. Каждое модельное дерево выбирали с учетом его состояния (крона должна иметь нормальное развитие, не должно быть повреждений ствола и его усыхания и т.д.).

После отбора и валки модельное дерево подлежало обработке, при которой его разделывали на следующие фракции фитомассы: сухие сучья, живые ветви, древесная зелень (охвоенные побеги с диаметром у основания не более 0,8 см), кора ствола, древесина ствола. Поф-ракционную массу измеряли электронным безменом с точностью до 50 г.

Данные полевых наблюдений в камеральных условиях обрабатывали с использованием регрессионного метода оценки фитомассы. Итогом проведённых расчётов стали пофракционные запасы надземной фитомассы древесного яруса исследованных сосновых насаждений искусственного происхождения.

Запасы углерода, депонированного древесным ярусом изучаемых сосняков, определяли, используя рассчитанные пофракционные запасы фитомассы. Руководствовались тем, что в 1 кг абсолютно сухой массы сухих сучьев, ветвей, коры и древесины содержится 0,5 кг углерода, а в 1 кг абсолютно сухой массы древесной зелени – 0,45 кг [4, 11, 12]. Содержание сухого вещества в сухих сучьях, ветвях, древесной зелени, коре и древесине принимали в среднем 87, 49, 47, 51 и 52 % соответственно [13, 14].

Результаты исследования и их обсуждение . В разных лесорастительных условиях количественные показатели углеродного пула культур сосны различаются (табл. 2). В сосняках черничных искусственного происхождения углерода депонируется больше по сравнению с сосняками брусничными и с сосняками лишайниковыми на 0,6 и на 1,35 т/га/год соответственно.

М.А. Карасева [15] в результате исследования углерододепонирующей способности искусственно созданных насаждений лиственницы сибирской в Среднем Поволжье отмечает, что основные пулы углерода лесных биогеоценозов связаны в надземной фитомассе. При этом большая доля углерода депонируется древесиной ствола, содержание которой с возрастом в изученных культурфи-тоценозах возрастает до 80 % от общей надземной фитомассы.

Таблица 2

∗ В знаменателе приведено процентное выражение.

Углерододепонирующая способность фракций фитомассы сосновых насаждений искусственного происхождения по типам леса, т/га в год

При изучении культур ели сибирской, произрастающих в южной подзоне тайги Красноярского края, М.А. Люми-нарская [16] также установила, что в искусственно созданных насаждениях всех возрастов основная доля связанного углерода приходится на ствол (43–71 %), наименьшая на кору (7–11 %). Доля депонирования углерода хвоей уменьшается с увеличением возраста культур.

Рассматривая структуру депонированного фракциями надземной фитомассы углерода изученных нами культур сосны обыкновенной в разных типах условий местопроизрастания, можно отметить, что наибольшая его доля приходится на древесину ствола: от 60 % в сосняке лишайниковом до 76 % в сосняке черничном. Второй по величине депонирования углерода фракцией фитомассы после стволовой древесины является древесная зелень. Здесь доля связанного углерода уменьшается от наименее продуктивного сосняка лишайникового к более производительному сосняку черничному. Указанные тенденции углеродных пулов объясняются общей динамикой био- продукционного процесса в разных лесорастительных условиях.

Кора и ветви депонируют углерод в анализируемых типах лесорастительных условий исследованных сосновых насаждений примерно в равных частях. На фракцию сухих сучьев приходится наименьшая доля (2–7 %) связанного древесным ярусом сосновых культур фитоценозов углерода во всех типах леса.

Выводы. В результате исследований произведена оценка углерододепонирующей способности фракций фитомассы сосновых насаждений искусственного происхождения по типам леса. С улучшением лесорастительных условий углерододепонирующая способность фракций надземной фитомассы древесного яруса культур сосны обыкновенной возрастает. Так, в сосняке черничном связанный углерод составляет 1,77, а в сосняке лишайниковом – 0,42 т/га/год. Наибольшая доля углерода, депонированного фракциями надземной фитомассы, приходится на древесину ствола (60–76 %). Следующей по величине депонирования углерода фракцией фитомассы является древесная зелень (7–14 %). Кора и ветви депонируют углерод примерно в равных частях. Наименьшая доля приходится на фракцию сухих сучьев (2–7 %).