Студенту

"Хвойные бореальной зоны" 2004г. с. 13-20

ПУЛЫ УГЛЕРОДА ФИТОМАССЫ И ПОЧВ СОСНОВЫХ ЛЕСОВ РОССИИ

Уткин А.И.1,2, Замолодчиков Д.Г.2, Честных О.В.2

1 Институт лесоведения РАН, Москва, Россия

2 Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, Москва, Россия

Исследование выполнялось при поддержке РФФИ (00-04-48036 и 03-04-48097).
В лесном фонде России (95% общей площади лесов) сосняки занимают 115 ? 106 га. Большая их доля сосредоточена в европейской части страны и в южных районах Сибири. Запасы древесины сосняков равны ~ 15 ? 109 mj, фитомасса всех фракций 11.1 ? 109 т. За период 1993-3998 гг. в Иркутской обл., Красноярском крае и в Республике Саха (Якутия) имело место понижение древесных запасов в пределах 16-46%, а фитомассы - 12-25%. Причина этого вряд ли связана с лесными пожарами и рубками, поскольку площади сосняков остались прежними. Скорее всего изменения коснулись результатов инвентаризации лесов. Пул Cphytomass сосняков за тот же период увеличился на ~ 59 ? 106 т С, а пул Csoil (за счет облесения вырубок и гарей) на ~ 67 ? 106т С. Хотя в трех названных субъектах федерации получено уменьшение пулов Cphytomass и Csoil . Депонирование углерода, определяемое по разности наличных запасов, за период 1993-1998 гг. возросло на 1.13 х 106 т С, в том числе и в Иркутской обл., Красноярском крае и в Республике Саха (Якутии), где, очевидно, произошло изменений возрастной структуры древостоев с заменой доли более старых на группы молодняков и средневозрастных.

Pine forests occupy 95% of forested territory of Russian Federation (115 ? 106 ha). The most of them are located in the European part of Russia and in Southern regions of Siberia. Wood stocks of Russian pine forests comprise 15 ? 109 m3, with the total phytomass of 11.1 ? 109 t. In 1993-1998 wood stocks of Irkutsk and Krasnoyarsk regions, and republic of Sakcha (Yakutia) declined by some 16-46% (corresponding phytomass reserves - by 12-25%). As the territories of pine forests during this period remained unchanged, this was unlikely attributed to forest cuts or fires. More probably this was due to the results of forest fund inventories. The С pool in phytomass of pine forests within the same period was reported to increase by some ~ 59 ? 106 t C, and soil carbon pool - by some ~ 67 ? 106 т С, which was mostly due to forestation of clearings and fire-sites. Besides in three Russian regions of interest C phytomass and Csoil pools decreased. Carbon deposition, estimated by current change in wood stocks, in 1993-98 increased by 1.13 ? 106t C, which included the territories of Irkutsk, Krasnoyarsk regions and Sakcha republic. The latter was possibly due to increase of younger classes in forests age structure.

Введение
Продолжая начатую лиственничниками (Уткин и др., 2003) поформационную характеристику элементов углеродного цикла основных пород-лесообразователей России, остановимся на сосновых лесах. Среди них наибольшее хозяйственное значение и географическое распространение имеет сосна обыкновенная PinussylvestrisL. (Соколов и др., 1977). В направлении запад-восток она распространена от государственной границы почти до побережья Охотского моря (135° - 140° в.д.), в направлении север - юг в европейской части страны (в Мурманской обл. несколько севернее) от Полярного круга до 52° - 56° с.ш., в азиатской части от 62° с.ш. (Зауралье) и от 63° с.ш. до 64° с.ш. в Прибайкалье, с выходом восточнее на южную государственную границу. Сосна обыкновенная формирует свои ценозы от северной тайги, причем в Мурманской обл. на северную границу выходит сосна лапландская P.frisianaWiehuta, до степи. Здесь сосна строго приурочена к песчаным отложениям, как, впрочем, и в зоне сплошного распространения многолетнемерзлых почвогрунтов.
Отсутствие у сосны в отличие от лиственницы и ели альтернативных органов замещения погибших по разным причинам апикальных почек сдерживает ее распространение на север в Сибири и на Дальнем Востоке.
Сосновые леса России представлены тремя группировками экосистем: а) ксерофилъными (сосняки лишайниковые или настоящие боры); б) мезофилъными (сосняки зеленомошные, преимущественно брусничной группы и ее аналогов), наиболее широко представленными обычно в зоне контакта сосны и ели (субори), где во многих районах хозяйственная деятельность и лесные пожары способствовали доминированию сосны над елью; в) гигрофильными (насаждения и редколесья сосны сфагновой группы), здесь сосна нередко уступает эдификаторные позиции сфагновым мхам, пушице, некоторым осокам.

Рисунок 1 - Доля площадей сосновых лесов в составе покрытых лесом земель (Лесной фонд России, 1999)

С позиций углеродного цикла большую роль играют низкопродуктивные болотные
сосняки. Не представляя интереса для лесоэксплуатации, они наряду с открытыми болотами являются многовековым хранилищами углерода в торфяных залежах.
Методика. В основу расчетов пула Cphytomass сосняков положена методика конверсии запасов древесины в фитомассу фракций (Ph/M-ratio). Последние были рассчитаны на основе базы данных экологической информации (Уткин и др., 1994) по возрастным группам насаждений в разрезе широтных полос (таблица 1). Мотивация выбора такой методики обсуждалась ранее (Уткин и др., 2003).
Средние значения углерода в почвенных слоях 0-30 см, 0-50 см, 0-100 см были получены по специальной базе данных. Использовали показатели для расчетов CS01i в слое 0-100 смиз работы О.В.Честных и др. (2004) (таблица 2). Они несколько отличаются по сравнению с предыдущей публикацией (Честных и др., 1999).
Для конверсии фитомассы фракций растений в углерод использовали коэффициент 0.50 для древесных органов и 0.45 для листьев, хвои и растений напочвенного покрова (кустарничков, трав, мхов, лишайников). Конверсию органического вещества почв в углерод осуществляли по коэффициенту 0.57.
Результаты
Географическое распределение площадей, запасов и компонентов углеродного цикла сосновых лесов по лесорастительным провинциям и по возрастным группам насаждений.
Данные таблицы 3 свидетельствуют, что пул Cphytomass в разных провинциях всецело зависит от площади и запасов спелых и перестойных насаждений, пул Csoil - от площади сосняков, а депонирование углерода, рассчитываемое по разности наличных запасов в возрастных группах, - от представительства в лесном фонде более молодых древостоев.

Таблица 1 - Конверсионные коэффициенты Ph/Mдля фракций фитомассы сосновых древостоев, т м3 (средние значения ± стандартная ошибка)

Примечание. Широтные полосы: 1 - северная тайга и лесотундра, 2 - средняя тайга, 3 - южная тайга, широколиственные леса, лесостепь и другие зоны.
Таблица 2 - Средние значения послойных запасов абсолютно сухого органического вещества в почвенной толще сосновых насаждений для лесного фонда России, т га-1± стандартная ошибка

Примечания. Полосы: 1-Северная, 2-средняя, 3-южная; лесорастительные провинции: 1-Европейско-Уральская, 2 - Западно-Сибирская, 3 - Восточно-Сибирская, 4 - Дальневосточная; п число данных (разрезов) для усреднения.

Таблица 3 - Площади, запасы древесины, фитомасса, запасы углерода фитомассы (Cphytomass) и органического углерода почв (Csoil), годичного депонирования углерода разных возрастных групп сосновых насаждений по лесорастительным провинциям

При отсутствии в статотчетности по лесному фонду разделения возрастных групп спелых и перестойньгх насаждений, преимущественная таксация последних, как одновозрастных, не позволяет оценить фитомассу молодых поколений леса в таких, вряд ли обоснованно считающихся климаксовыми, экосистемах. Из-за этого наши определения депонирования углерода следует считать несколько заниженными.
В пуле Csoil большую прибавку дают заболоченные и болотные сосняки. В целом для России отношение пулов равно Csoil/Cphytomass 2.5, что соответствует Европейско-Уральской и Дальневосточной провинциям. Для   Восточно-Сибирской   провинции   оно
меньше (2.0), для заболоченной на болотной территории Западно-Сибирской провинции больше (3.6).

Таблица 4 - Распределение C phytomass по фракциям древостоев в сосновых насаждениях четырех лесорастительных провинций России

В целом же обе светолюбивые древесные породы отличаются сходным фракционным распределением в пуле Cphytomass, хотя лиственница и меньше аккумулирует углерод в скелете крон и функционирует при меньшем запасе своих ассимиляционных органов.
Изменений площадей, запасов и фитомассы в период между двумя ГУЛФ. Как следует из таблицы 5, в период 1993-1998 гг. в целом для Российской Федерации все три названные характеристики имели положительную разность (прибавку).
Менее всего изменились площади сосняков. Площади вырубок и гарей межучетного периода скорее всего были компенсированы площадями сомкнувшихся молодняков. Более значительны изменения в запасах и фитомассе сосняков произошли в некоторых субъектах федерации, прежде всего: Иркутской обл. и Красноярском крае с их автономными округами, а также Республике Саха (Якутия) и в меньшей мере Свердловская обл.
Увеличение древесных запасов и фитомассы в какой-то мере связано не только с уменьшением размеров рубок главного пользования, но и с сокращением объемов лесоустроительных и других Лесоинвентаризационных работ. В уменьшении этих показателей сосняков в лесном фонде, конечно, сыграли свою роль лесные пожары и рубки. Отсутствие практически изменений площадей при одновременном падении запасов и фитомассы в Иркутской обл. и Красноярском крае не исключают замену Сплошнолесосечных технологии
лесозаготовок на постепенные и выборочные рубки, которые удобны для несанкциони­рованных рубок леса.
Изменение пулов, Сsoil и депонирования углерода по лесорастительным провинциям и субъектам федерации. Результаты конверсии в углерод материалов (таблица 5) не вносят каких-либо неожиданностей (таблица 6).
По  отношению к падению пулов C phytomassотдельных субъектов федерации депонирование находится в противофазе и значительно повышает свои значения. Скорей всего это обусловлено
Формированием более благоприятной возрастной структуры древостоев в результате хозяйственной деятельности. Хотелось бы верить, что данные таблицы 6 для сосняков, как и полученные ранее результаты для лиственничников (Уткин и др., 2003), свидетельствуют об улучшении поглощения С-СO2 из атмосферы лесным покровом России. Однако при отсутствии
качественных лесоинвентаризационных материалов и без тщательного анализа полученной информации такой вывод был бы преждевременным.

Таблица 5 - География распределения сосновых лесов России по площади, запасам древесины и фиггомассе (по учетам на 01.01.1993 г. и на 01.01.1998 г.)

Таблица 6 - География распределения сосновых лесов России по запасам углерода фитомассы (Chytomass) и органического углерода почв (Csoil), по годичному депонированию углерода (по учетам на 01.01.1993 г. и на 01.01.1998 г.)

1. Лесной фонд России (по учету на 1 января 1993 года) /Справочник.- М.: ВНИИЦ лесресурс, 1995.-281 с.
2. Лесной фонд России (по учету на 1 января 1998 года) /Справочник.- М.: ВНИИЦ лесресурс, 1999.- 649 с.
3. Лесной фонд России (по данным государственного учета лесного фонда по состоянию на 1 января 2003 г.) /Справочник.-М.:ВНИИЛМ,2003.640с.
4. Лесной фонд России (по учету на 1 января 1988 года) /Статистический сборник.-М.: Госкомлес СССР, 1990.- Т. 1.- 1005 с.
5. Соколова С.Я., Связева О.А., Кублин В.А. и др. Ареалы деревьев и кустарников СССР. Т. 1.-Л.: Наука, 1977.
6. Углерод в экосистемах лесов и болот России/ Под  ред.  Алексеева В.А.,  Бердси Р.А.- Красноярск: Ин-т леса СО РАН, 1994.-232 с.
7. Уткин А.И., Гульбе Я.И., Гульбе ТА., Ермолова Л.С.       Биологическая продуктивность лесных            экосистем. Компьютерная база данных. М.: ИЛ РАН, ЦЭПЛРАН, 1994.
8. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Честных О.В Органический углерод лиственничных лесов России //Хвойные бореальной зоны. Вып. 1.- Лиственница.-2003.-С. 66-76.
9. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Честных О.В., Коровин Г.Н., Зукерт Н.В. Леса России как резервуар органического углерода биосферы // Лесоведение,- 2001.-№ 5.-С. 8-23.
10. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных стран.- С-Пб.: Мир и семья-95, 1995.-992 с.
11. Честных О.В., Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И. Общие запасы биологического углерода и азота в почвах лесного фонда России // Лесоведение,- 2004.- № 4.- С. 30-42.
12. Честных О.В., Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И., Коровин Г.Н. Распределение запасов   органического  углерода  в  почвахлесов России //Лесоведение.- 1999,- № 2.- С, 13-21.
13. Швиденко А.З., Ваганов Е.А., Нильссон С. Биосферная роль лесов России на старте третьего тысячелетия: углеродный бюджет и Протокол Киото //Сибирский экологический журнал.- 2003.- № 6.- С. 649-658.