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

УДК 630*181.351

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

В. В. Мороз - Институт агроэкологии и природопользования Национальной академии аграрных наук, Киев, Украина

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

Ключевые слова: фитомасса, углерод, модель, ствол, кора

MODELING AND IDENTIFICATION OF PHYTOMASS COMPONENTS AND ACCUMULATION OF CARBON IN SHELTERBELTS OF UKRAINE

V. V. Moroz - Institute ofAgroecology and Environmental Management of NAAS of Ukraine, Kiev

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

Keywords: phytomass, the carbon model, the trunk, the bark

Дуб - 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 фито-массы 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 фито-массы 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,

B. Ю. Юхновским и др. [5]. При изучении биологической продуктивности насаждения использовались методики П. И. Лакиды, В. А. Усольцева,

C. В. Залесова, А. И. Уткина [1-4].

Моделирование зависимости фракций фито-массы 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 (Я2 = 0,93-0,95). Средняя теснота корреля-

ционной связи отмечена между объемами фракций фитомассы и возрастом (Я2 = 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:

уст = 1.10-4.а1,884.ь°,668.

Модель 2. Объем ствола без коры:

убк = 8.10-5.а1 898.ь0 755.

Модель 3. Объем коры:

Ук = ГЮ-М1,82^0,337.

Уравнения характеризуются высоким коэффициентом детерминации (Я2 = 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 фито-массу листьев и веток в абсолютно сухом состоянии.

Модель 4. Фитомасса листьев:

тл = 9,5.10-3.а2 22.Ь-0229.

Модель 5. Фитомасса веток:

тв=3,6.10-4.а3 37.Ь0385.

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

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

Таксационные Коэффициенты корреляции с объемом

показатели деревьев ствола без коры (Убк), м3 коры ствола (Ук), м3 ствола в коре (Уст), м3

Возраст (а), лет 0,676 0,674 0,681

Высота (И), м 0,824 0,781 0,822

Диаметр на высоте 1,3 м (с1), см 0,947 0,934 0,952

ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Таблица 2. Надземная фитомасса деревьев дуба обыкновенного, кг

Диаметр, Высота, м

см 6 8 10 12 14 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

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 3. Количество углерода в надземной фитомассе деревьев дуба, кг

Диаметр на Высота, м

высоте 1,3 м, см 6 8 10 12 14 16 18 20 22

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

д-400

£ зоо

X

-В-к п

х 200 н £

ш

I

100

16

24

28 32 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

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.

Список литературы

1. Усольцев, В. А. Методы определения биологической продуктивности насаждений : монография / В. А. Усольцев, С. В. Залесов. - Екатеринбург : Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2005. - 147 с.

2. Уткин, А. И. Методика исследований первичной биологической продуктивности лесов / А. И. Уткин // Биологическая продуктивность лесов Поволжья. - М. : Наука, 1982. - С. 59-72.

3. Лакида, П. I. Бюлопчна продуктивтсть дубових деревосташв Подшля : монографiя / П. I. Лакида, А. Г. Лащенко, М. М. Лащенко. - К. : ННЦ 1АЕ, 2006. - 196 с.

4. Лакида, П. I. Фггомаса лiсiв Укра'щи : монографiя / П. I. Лакида. - Тернопшь : Збруч, 2002. - 256 с.

5. Лiсовiмелюращi: тдручник / О. I. Пилипенко, В. Ю. Юхновський, С. М. Дударець, В. М. Малюга; За наук. ред. В. Ю. Юхновського. - К. : Аграрнаосвгга, 2010. - 283 с.

6. Ходаш, А. М. Надземна ф™маса дуба звичайного у полезахисних лкових смугах Схщного Полкся i Центрального Лкостепу : автореф. дисс. ... канд. с.-г. наук : спец. : 06.03.02 'Мсовпорядкування та лковатаксащя" / А. М. Ходаш. - Киев, 2010. - 20 с.

7. Matthews, G. The Carbon Contents of Trees / G. Matthews // Forestry Commission/ - Tech. Paper 4. - Edinburgh, 1993. - 21 p.