CC BY
0
Научная статья
УДК 630*52:630*231
DOI: 10.37482/0536-1036-2024-6-35-49
Динамика биометрических и углеродных показателей сосновых насаждений на залежных землях Красноярской лесостепи
А.А. Вайс1*, д-р с.-х. наук, доц.; ResearcherID: AAC-7051-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4965-3670
Г.С. Вараксин2, д-р с.-х. наук, проф.; ResearcherID: HNJ-3503-2023,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4335-4784
С.К. Мамедова1, аспирант; ResearcherID: ABB-6484-2022,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9972-0021
А.А. Андронова1, аспирант; ResearcherID: KFB-0481-2024,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7079-0819
'Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», д. 31, г. Красноярск, Россия, 660037; [email protected]®, [email protected], [email protected] 2Институт леса им. В.Н. Сукачёва Красноярского научного центра СО РАН, ул. Академгородок, д. 50/28, г. Красноярск, Россия, 660036; [email protected]
Поступила в редакцию 08.10.23 / Одобрена после рецензирования 23.12.23 /Принята к печати 26.12.23
Аннотация. Сегодня серьезной проблемой является зарастание древесно-кустарни-ковой растительностью бывших аграрных земель. Цель исследования - изучение возрастных изменений таксационных показателей древостоев залежных земель. Учет временного фактора при мониторинге бюджета углерода позволяет выявить ряд процессов динамики депонирования углерода, которые невозможно оценить при однократном исследовании. Для решения этой задачи проанализированы данные постоянных пробных площадей в 2011 г. с повторным обмером в 2023 г. Пробные площади расположены на залежах на границе ареала Красноярской лесостепи. Динамика процесса зарастания и развития насаждений показала, что по мере формирования залежей кроме доминирующих сосны (Pinus sylvestris L.), березы (Betula pendula Roth), осины (Populus tremula L.) встречаются лиственница (Larix sibirica Ledeb.), ель (Picea obovata Ledeb.) и ива (Salix caprea L.). Динамический процесс сосновых залежей установлен за период 15-27 лет после забрасывания земель. Смешанные насаждения различного сукцессионного происхождения имели возраст 10-30 лет. На участках наблюдались различные процессы изменения густоты залежей (зарастание, изреживание). Лесовосстановление залежей происходит от стены леса и при расстоянии до 50 м продолжается после 30 лет. Для залежей характерны все возможные формы зарастания: куртинная, биогруппами, сплошная, одиночные деревья. Средняя количественная оценка показала, что наиболее интенсивные изменения высоты, диаметра, высоты начала кроны, высоты максимального диаметра кроны и диаметров крон происходили на пробной площади, где наблюдалась минимальная густота, которая в динамике уменьшалась. На участке с максимальной густотой морфологические показатели характеризовались средним приростом. Минимальные изменения зафиксированы на пробной площади, где густота значительно возросла за 12 лет. Интенсивность роста деревьев одного диаметра в высоту больше
© Вайс A.A.. Вараксин Г.С., Мамедова С.К., Андронова A.A., 2024
Статья опубликована в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии СС BY 4.0
в 2023 г. в сравнении с 2011 г. Возможно, на это оказывал влияние комплекс внешних и внутренних факторов, в т. ч. климатические изменения. Для оценки углеродной продуктивности древостоев залежей целесообразно применять регрессионные уравнения, разработанные для конкретной местности. Результаты исследования динамики депонирования углерода молодняками на залежных землях указывают на целесообразность использования постаграрных земель для реализации лесоклиматических проектов. Ключевые слова: залежные земли, постаграрные земли, динамика зарастания, зарастание залежных земель, таксационные показатели, продуктивность древостоя Благодарности: Исследование проводилось в рамках госзадания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации для реализации проекта «Динамика восстановления таежных лесов Центральной Сибири, нарушенных энтомовредителями» (№ FEFE-2024-0029) коллективом научной лаборатории «Лесных экосистем».
Для цитирования: Вайс А.А., Вараксин Г.С., Мамедова С.К., Андронова А.А. Динамика биометрических и углеродных показателей сосновых насаждений на залежных землях Красноярской лесостепи // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 6. С. 35-49. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-6-35-49
Original article
Dynamics of Biometric and Carbon Indicators of Pine Plantations Growing on the Abandoned Farmlands of the Krasnoyarsk Forest-Steppe
Andrey A. Vais1®, Doctor of Agriculture, Assoc. Prof.; ResearcherlD: AAC-7051-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4965-3670
Gennadij S. Varaksin2, Doctor of Agriculture, Prof.; ResearcherlD: HNJ-3503-2023, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4335-4784
Sevinch K. Mamedova1, Postgraduate Student; ResearcherlD: ABB-6484-2022, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9972-0021
Alina A. Andronova1, Postgraduate Student; ResearcherlD: KFB-0481-2024, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7079-0819
'Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, prosp. imeny gazety "Krasnoyarskiy rabochiy", 31, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation; [email protected]®, [email protected], [email protected]
2Sukachev Institute of Forest of the Siberian Branch of the RAS - Division of Federal Research Center "Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of the RAS", Akademgorodok, 50/28, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation; [email protected]
Received on October 8, 2023 /Approved after reviewing on December 23, 2023 /Accepted on December 26, 2023
Abstract. Today, the overgrowth of woody and shrubby vegetation on former agricultural lands is a serious problem. The aim of this research has been to investigate age-related changes in the forest inventory indicators of forest stands on abandoned farmlands. Taking into account the temporal factor when monitoring the carbon budget allows identifying a number of processes in the dynamics of carbon sequestration that cannot be estimated in a single study. To address this issue, data from permanent sample plots have been analyzed in 2011 with repeated measurements in 2023. The sample plots are located on the abandoned farmlands on the border of the Krasnoyarsk forest-steppe area. The dynamics of the process of
This is an open access article distributed under the CC BY 4.0 license
overgrowth and development of plantations has shown that as the abandoned farmlands form, in addition to the dominant Scots pine (Pinus sylvestris L.), silver birch (Betula pendula Roth) and aspen (Populus tremula L.), Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.), Siberian spruce (Picea obovata Ledeb.) and goat willow (Salix caprea L.) are also found. The dynamic process of pine abandoned farmlands has been established over a period of 15 to 27 years after land abandonment. The mixed plantations of various successional origins have ranged in age from 10 to 30 years old. Various processes have been observed in the research plots in terms of changes in the density of abandoned farmlands (overgrowth, thinning). The reforestation of abandoned farmlands occurs from the forest border and at a distance of up to 50 m continues after 30 years. The abandoned farmlands are characterized by various forms of overgrowth: clumps, biogroups, complete and by single trees. The average quantitative assessment has shown that that the most intense changes in height, diameter, height to the crown base, height to the largest crown width, and crown diameters have occurred in the test area where the minimum density has been observed, which has been decreasing dynamically. In the plot with the maximum density, morphological indicators have been characterized by an average increase. Minimal changes have been recorded in the sample plot where the density has increased significantly over 12 years. The growth rate of trees of the same diameter in height has been greater in 2023 compared to 2011. It is possible that this has been influenced by a combination of external and internal factors, including climate change. To assess the carbon productivity of forest stands growing on the abandoned farmlands, it is advisable to use regression equations developed for a specific area. The results of the study of the dynamics of carbon sequestration by young forests growing on the abandoned farmlands indicate the feasibility of using postagrarian lands for the implementation of forest climate projects. Keywords: abandoned farmlands, postagrarian lands, overgrowth dynamics, overgrowth of the abandoned farmlands, forest inventory indicators, forest stand productivity Acknowledgements: The research was carried out within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation for the implementation of the project "Dynamics of Restoration of Taiga Forests of Central Siberia Disturbed by Insect Pests" (no. FEFE-2024-0029) by the staff of the "Forest Ecosystems" scientific laboratory.
For citation: Vais A.A., Varaksin G.S., Mamedova S.K., Andronova A.A. Dynamics of Biometric and Carbon Indicators of Pine Plantations Growing on the Abandoned Farmlands of the Krasnoyarsk Forest-Steppe. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2024, no. 6, pp. 35-49. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-6-35-49
Введение
В настоящее время серьезной проблемой является зарастание древесно-ку-старниковой растительностью бывших аграрных земель, которые по большей части в конце 90-х гг. оказались невостребованными для ведения сельского хозяйства.
По мнению ряда авторов, процессы зарастания, лесовосстановления имеют разные скорость и цикличность [4, 8, 21-23]. Так, Е.А. Домнина с соавт. [8] на основе анализа спутниковых снимков установили, что зарастание постаграрных площадей проходит неоднородно (гетерогенно). Естественное возобновление на залежах малой площади одновременное, а на больших территориях -идет от стены леса, со временем постепенно удаляясь от нее. Признаки агроген-ного воздействия на залежных землях сохраняются до 50 лет [19].
В исследовании процессов зарастания постаграрных земель большую роль играет учет сукцессионного развития растительности [5-7, 11, 14]. При
выращивании высокопродуктивных древесных насаждений на бывших сельскохозяйственных площадях необходимо принимать во внимание ряд факторов: эколого-лесоводственные особенности древесной породы, почвенные условия местопроизрастания [7]; площадь, густоту, возраст и запас фитомассы древесной растительности [14]. Таксационные показатели формирующихся древостоев зависят от удаленности материнского полога [11].
В процессе естественного лесовосстановления залежных земель необходимо уделять внимание сохранению и оценке состояния насаждений этих территорий [1, 10, 12, 17]. Значительную роль в таком мониторинге играют методы дистанционного зондирования [12]. При формировании насаждений на залежных землях существует высокая опасность патогенных заболеваний [10] и лесных пожаров [17].
По мере роста и развития насаждений на постаграрных территориях все острее становится проблема оценки продуктивности древостоев [1-3, 9, 25, 26]. Для сосновых молодняков залежных земель характерна высокая густота, которая определяет структуру всего древостоя. В связи с этим с целью повышения продуктивности чистых сосняков необходимо своевременно проводить рубки ухода [1]. По данным Л.В. Голубевой с соавт. [2], постаграрные сосновые насаждения, сформированные на залежах возрастом более 40 лет, интенсивно растут и имеют близкое к нативным насаждениям качество древесины.
Важную функцию залежные земли могут выполнять при реализации ле-соклиматических проектов и обустройстве карбоновых ферм [18, 20, 24, 27]. А.А. Романовская с соавт. [20] отмечают, что общая площадь постаграрных земель в Российской Федерации составляет 21,6 млн га, при этом максимальная аккумуляция углерода наблюдается в центральных областях европейской части России, на юге Восточной Сибири и Дальнем Востоке. С точки зрения смягчения климатических изменений, по мнению ряда ученых, эффективны системы агролесоводства [31, 34]. При создании карбоновых ферм необходимо учитывать ряд факторов, которые актуальны для постаграрных земель: свойство территории, плодородие земли, фотосинтетический потенциал растений [16].
Анализ состояния вопроса позволяет констатировать, что временной фактор является доминирующим для процессов лесовосстановления, состояния и роста формирующихся на залежных землях насаждений. Исходя из этого, целью данного исследования стало изучение возрастных изменений (динамики) биометрических и углеродных показателей древостоев на таких землях.
Объекты и методы исследования
Проанализированы данные 8 постоянных пробных площадей (ПП), расположенных на залежах на границе ареала Красноярской лесостепи, в 2011 г. с повторным обмером в 2023 г. Учет временного фактора в процессе мониторинга бюджета углерода позволяет выявить ряд процессов динамики депонирования углерода, которые было бы невозможно пронаблюдать в случае однократного исследования. Общее представление о развитии насаждений дает их таксационное описание (табл. 1). Динамика процесса роста выявлена на 3 участках (I II 1-1-3).
Таблица 1
Динамика таксационной характеристики насаждений на залежных участках (2011-2023 гг.) The dynamics of the inventory characteristics of forest plantations growing on the abandoned farmlands (2011-2023)
Участок Год Состав Возраст, лет Высота, м Диаметр, см Сумма площадей сечений, м2/га Число деревьев, шт./га Бонитет Тип леса Расстояние от стены леса, м Характер зарастания Тип сукцессии
ГТП-1 2011 98С2Б 15 6,0 7,1 24,79 6182 III 25-50 Сплошное СС
2023 94С4Л2Б 27 8,8 8,8 50,37 8240 с РТР
ГТП-2 2011 93С7Б 15 4,2 4,8 17,00 9465 III с мпк 50-55
2023 94С4Л2Б 27 8,8 8,8 50,37 8240 с РТР
ГТП-3 2011 94С2Л2Е2Б 15 3,5 4,2 2,98 2154 IV ^"вртр 100-105 Биогруппа
2023 96С2Л2Е 27 10,4 14,4 30,41 1880 II с РТР Сплошное
ГТП-4 2023 100С 27 7,9 14,7 21,06 1240 III 250 Биогруппа
ПП-5 2011 54С42Б4Ив 15 С-4,0 Б-5,0 Ив-3,2 С-4,3 Б-3,8 Ив - 3,4 С-6,79 Б-4,14 Ив - 0,27 С - 4600 Б - 3600 Ив - 300 III 150 Сплошное CMC
ПП-6 2011 80Б20Ив 10 6,3 Б-4,8 Ив - 4,0 Б - 6,66 Ив - 1,13 Б - 3700 Ив - 900 I Бт 180 ПС
ГТП-7 2023 880с 12Ив 15 Ос - 5,3 Ив - 5,9 6,2 Ос - 17,74 Ив - 2,97 Ос-8154 Ив - 1077 III Ос ргр 150 ОС
ПП-8 2023 91Б9С 30 Б-7,8 С-4,4 12,3 Б - 46,78 С - 1,52 Б- 9833 С - 1000 III Бртр 200 БС
Примечание: C,nl[, C|rip. Свртр - мертво покровный, разнотравный и вейниково-разнотравный сосняки соответственно; Б[1Г Бртр - кипрейный и разнотравный березняки соответственно; Осртр - разнотравный осинник; СС, CMC, ПС, ОС, БС - сосновая, смешанная, пирогенная, осиновая и березовая сукцессии соответственно.
В основу исследований как в 2011 г., так и в 2023 г. положены методика ленточного перечета и измерение основных морфологических показателей учетных растущих деревьев по ступеням толщины. Кроме этого, на каждой из 3 пробных площадей отобраны по 3 модельных дерева для оценки фито-массы отдельных фракций в соответствии с общепринятой методикой [15].
С использованием данных измерений модельных деревьев по ступеням толщины выполнен статистический анализ с оценкой точечных периодических средних арифметических показателей, характеризующих динамику растущих деревьев (табл. 2).
БП.
Дтоа = БП~,
где БПа, БПа_п - средние биометрические показатели деревьев текущего возраста и деревьев n лет назад.
Таблица 2
Средняя периодическая динамика морфологических показателей модельных деревьев сосны (2011-2023 гг.) The average periodic dynamics of the morphological parameters of model pine trees (2011-2023)
Участок Год Диаметр, см Высота Диаметр кроны, м
дерева, м начала кроны, м максимального диаметра кроны, м С-Ю З-В
ПП-1 2011 8,0±0,90 6,4±0,33 2,8±0,16 3,8±0,26 2,5±0,38 2,5±0,39
2023 9,2±1,21 8,4±0,63 3,4±0,32 5,7±0,50 2,4±0,21 2,6±0,26
Динамика 1,15 1,31 1,21 1,50 0,96 1,04
ПП-2 2011 5,1±0,67 3,9±0,18 1,6±0,15 2,2±0,18 1,7±0,13 2,0±0,20
2023 10,7±1,49 9,6±0,70 4,9±0,43 6,7±0,61 3,5±1,02 2,5±0,21
Динамика 2,10 2,46 3,06 3,05 2,06 1,25
ПП-3 2011 4,4±0,53 3,3±0,29 0,3±0,03 1,2±0,13 1,3±0,08 1,2±0,07
2023 12,3±1,22 9,8±0,41 3,5±0,32 6,9±0,32 2,8±0,28 2,7±0,26
Динамика 2,80 2,97 11,67 5,75 2,15 2,25
Примечание: Оценка выполнена при уровне доверительной вероятности 95,4 %. Все значения статистики достоверны по критерию Стьюдента, поскольку tф > 1та6л.
Изменения высот деревьев по диаметрам устанавливались на основе регрессионного анализа с применением 2-параметрического нелинейного уравнения:
ч3
I й
Н = 1,3 +
а + Ъй )
где Н - высота дерева, м; d- диаметр дерева на высоте 1,3 м, см; a, Ь - коэффициенты уравнения.
Выбор метода обусловлен исследованиями А.В. Лебедева [13], который считает, что из метода множества функций, отражающих связь высот и диаметров, наибольшее распространение получила функция Näslund. Обработка материала выполнялась в программах Excel и Statgraphics с использованием процедур статистического и нелинейного анализа.
Результаты исследования и их обсуждение
Данные о динамике процесса зарастания и развития насаждений (20112023 гг.) показали, что по мере формирования залежей кроме доминирующих сосны (Pinus sylvestris L.), березы (Betula pendula Roth), осины (Populus tremula L.) присутствуют лиственница (Larix sibirica Ledeb.), ель (Picea obovata Ledeb.) и ива (Salix caprea L.). Можно констатировать, что в процессе зарастания формируются как чистые сосновые, так и смешанные насаждения, различные по составу и происхождению. Древостои имели возраст с 10 до 30 лет. На участках с фиксированием изменений показателей в 2011 г. насаждения характеризовались возрастом 15 лет, а в 2023 г. - 27 лет.
На пробных участках наблюдались различные процессы изменения густоты залежей (зарастание, изреживание). На ПП-1 густота возросла (процесс зарастания), что выразилось в незначительном увеличении средних высоты (6,0-8,8 м) и диаметра (7,1-8,8 см). При этом сумма площадей поперечного сечения увеличилась более чем в 2 раза (24,79-50,37 м2/га). На III1-2, 3 наблюдалось снижение густоты (изреживание). На III1-2 при достаточно высокой густоте (8240-9465 шт./га) абсолютная полнота возросла за 12 лет почти в 3 раза (17,0050,37 м2/га). На III1-3 при низкой густоте (1880-2154 шт./га) сумма площадей сечений деревьев увеличилась более чем в 15 раз (2,98-30,41 м2/га), но при этом не достигла максимума (50,37 м2/га).
Сосняки характеризуются III классом бонитета. !ри небольшой густоте и протекании процесса изреживания молодняки могут достигать II класса бонитета. Лиственные древостои (березняки) на залежах с благоприятными условиями произрастания соответствуют I классу бонитета.
Типологическая структура менялась от мертвопокровных или вейниково-разнотравных сосняков до разнотравных. !роцесс зарастания залежей происходит от стены леса и при расстоянии до 50 м продолжается после 30 лет. Для залежей характерны все формы зарастания: куртинная, биогруппами, сплошная, одиночные деревья.
Эндогенные и экзогенные условия оказывают влияние на морфологическую структуру молодняков.
Средняя количественная оценка показывает наиболее интенсивные изменения высоты, диаметра, высоты начала кроны, высоты максимального диаметра кроны и диаметров крон на 11Л-3, где наблюдалась минимальная густота, которая в динамике уменьшалась. На III1-2 густота являлась максимальной со снижением в динамике, при этом морфологические показатели характеризовались средним приростом. Минимальные изменения зафиксированы на 11Л-1, где густота значительно возросла за 12 лет. Средние показатели достоверны по критерию Стьюдента.
Визуальное изменение распределения деревьев по ступеням толщины представлено на рис. 1. Видно, что ряды становятся более растянутыми с началом формирования деревьев следующего поколения (1111-2, 3). В результате даже в условиях снижения густоты в окнах полога продолжается зарастание.
35 30 -25 20 -15 ■ 10 5 0
30
14
20
Г
13
I-
1
10
1
8 10 12 Ступень толщины, см
14
16
11
7
5
2
4
6
а
Ступень толщины, см
б
Рис. 1. Динамика структуры сосновых молодняков по ступеням толщины (2011-2023 гг.): а - ПП-1; б - ПП-2; в - ПП-3
Fig. 1. The dynamics of the structure of young pine stands by diameter class (2011-2023): а - SP-1; б - SP-2; в - SP-3
30 25 -0 20 rf 15 -|
H
0
1 10 -
5
a 2023 □ 2011
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Ступень толщины, см
24
18
13
4
4
3
2
2
0
00
0
24
в
Интересным с точки зрения оценки динамики зарастания является изучение заранее известной закономерности в соотношении высот и диаметров деревьев. В последние годы получили распространение смешанные модели [28-30, 32, 33].
Оценка динамики роста на основе линий регрессий выполнялась с учетом классических математических моделей, используемых для визуализации диаграмм высот. На рис. 2 изображены линии соотношения высот и диаметров в разные временные отрезки (2011 и 2023 гг.).
14 -]
12 10 8 -
6 4 2 0
/ " . - ■ Г.
•ПП-1 (2011-2023) ■ПП-2 (2011-2023) -ПП-3 (2011-2023)
0
10 15
Диаметр, см
20
25
5
Рис. 2. Соотношение высот и диаметров деревьев сосны в условиях залежей (2011-2023 гг.)
Fig. 2. The ratio of heights to diameters of pine trees growing on the abandoned farmlands (2011-2023)
В табл. 3 представлены теоретические и эмпирические модели, демонстрирующие на основе данных о диаметрах рост высот деревьев сосны на залежных землях за период 2011-2023 гг.
Таблица 3
Регрессионные уравнения высот сосны и их оценка с учетом диаметров деревьев
и года наблюдений The regression equations of pine tree heights and their estimation in relation to the diameters of the trees and the year of observation
Участок Год Эмпирическое уравнение R2 m КД-У Ка
ПП-1 2011 Н = 1,3 + (d/(0,608 + 0,497d))3 77,6 0,4 1,1 Слабая
2023 Н = 1,3 + (d/(0,863 + 0,410d))3 93,0 0,5 2,6
ПП-2 2011 Н = 1,3 + (d/(0,378 + 0,647d))3 57,3 0,3 1,0 Умеренная
2023 Н = 1,3 + (d/(0,713 + 0,411d))3 88,7 0,7 2,8
ПП-3 2011 Н = 1,3 + (d/(1,350 + 0,483d))3 88,8 0,3 2,1 Слабая
2023 Н = 1,3 + (d/(0,693 + 0,427d))3 80,3 0,6 2,5
Примечание: R2 - коэффициент детерминации, %; т - основная ошибка, м; Кд-У -коэффициент Дарбина-Уотсона; Ка - коэффициент автокорреляции. Коэффициенты уравнений значимы, поскольку р < 0,05. Параметры уравнений получены с использованием метода итерации.
Коэффициент детерминации уравнений менялся от 57,3 до 99,0 %, т. е. их адекватность достаточно высокая - >50 %. Основная ошибка не превысила 0,7 м. Коэффициент Дарбина-Уотсона - 1,0-2,8; это говорит о положительной автокорреляции. Связь между высотами ряда слабо-умеренная и не указывает на влияние отдельного фактора.
Следует отметить, что при максимальной густоте (ПП-2) в 2011 г. наблюдается элиминация деревьев старших рангов.
Во всех случаях высота деревьев одного диаметра в 2023 г. больше, чем в 2011 г. (для ПП-1 разница 2,5 м; для ПП-2 - 2,8 м; для ПП-3 - 2,2-4,0 м). При этом только на ПП-1 наблюдалось увеличение густоты, на ПП-2, 3 плотность
снижалась при интенсивном росте абсолютной полноты. Возможно, сказался замедленный рост одиночных деревьев на первичном этапе развития сосняков. Таким образом, с определенной долей вероятности можно утверждать, что на рост молодняков оказывают значимое влияние и внешние факторы, в т. ч. климатические изменения.
Для оценки углеродной продуктивности сосновых молодняков выполнен подеревный расчет углерода для всей надземной биомассы дерева в килограммах абсолютно сухого веса. С этой целью использовались регрессионные модели, представленные в «Методике количественного определения объема поглощений парниковых газов», утвержденной приказом Минприроды России от 27 мая 2022 г. № 371. В общем виде эмпирическое уравнение для деревьев сосны выглядит так:
С = 0,5 Х(0,0217аВД)0,9817, где 0,5 - коэффициент пересчета биомассы в углеродные единицы.
Второе уравнение получено для сосновых молодняков, произрастающих на залежных землях на границе Красноярской лесостепи (II разряд продуктивности):
С2 = 0,5 • 0,377Х(0,309АГ)2,281.
Результаты расчетов представлены в табл. 4.
Таблица 4
Динамика углеродной продуктивности сосновых молодняков залежи (2011-2023 гг.) The dynamics of carbon productivity of young pine stands growing on the abandoned farmlands (2011-2023)
Участок Год Расстояние от стены леса, м Углеродная продуктивность сосняков, тС ■ га-1
C1 C2 Разница, %
ПП-1 2011 25-55 20,22 33,43 +65,3
2023 34,36 43,35 +26,2
Прирост, % +69,9 +29,7 -
ПП-2 2011 8,88 21,21 +138,5
ПП-3 2011 100-105* 1,27 3,58 +181,9
2023 25,61 31,89 +24,5
Прирост, % +1916,5 +790,8 -
*Биогруппа с последующим зарастанием.
Данные показывают, что использование регрессионных уравнений, отражающих местные условия произрастания, позволяет более точно оценить продуктивность конкретного участка. Во всех случаях эмпирическое уравнение для расчета С1 в значительной степени занижает оценку углеродной продуктивности сосновых молодняков. Фактическое депонирование углерода за период 2011-2023 гг. возросло на ПП-1 в 1,3 раза, а на 1111-3 - в 8,9 раза. На ПП-3 первоначально (2011 г.) деревья росли биогруппами, в 2023 г. выявлено сплошное зарастание, что и объясняет такой интенсивный рост.
Выводы
1. Состав чистых сосновых молодняков на залежах с годами практически не меняется, появляются в небольшом количестве деревья лиственницы. Дре-востои достаточно разнообразны по составу и происхождению.
2. Динамика густоты молодняков разнонаправленна в зависимости от конкретных условий (изреживание перегущенных участков; сплошное зарастание участков с биогруппами).
3. Вне зависимости от густоты молодняки за 12 лет в значительной степени увеличили абсолютную полноту (в 3-15 раз), что говорит о перспективности использования данных площадей с целью реализации лесоклиматических проектов.
4. Процесс зарастания залежей продолжается, на что указывает анализ динамики строения молодняков по диаметру.
5. Интенсивность роста деревьев одного диаметра в высоту больше в 2023 г. в сравнении с 2011 г. Возможно, на это оказывает влияние комплекс внешних и внутренних факторов, в т. ч. климатические изменения.
6. Использование регрессионных нелинейных моделей позволяет определить приростные высоты с учетом диаметров и временных изменений в росте деревьев.
7. Средняя количественная оценка показала, что наиболее интенсивные изменения высоты, диаметра, высоты начала кроны, высоты максимального диаметра кроны и диаметров крон произошли на пробной площади, где наблюдалась минимальная густота, которая в динамике уменьшалась.
8. Для определения углеродной продуктивности древостоев залежей целесообразно применять местные регрессионные уравнения, которые позволяют более точно оценить интенсивность депонирования углерода в сравнении с общероссийской методикой.
9. Исследование динамики депонирования углерода молодняками на залежных землях указывает на целесообразность использования постаграрных земель для реализации лесоклиматических проектов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ / REFERENCES
1. Березин А.А., Савиных Н.П. Постагрогенные сосняки в средней тайге (на примере Кировской области) // Сохранение лесных экосистем: проблемы и пути их решения: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Киров: ВятГУ, 2019. С. 17-22.
Berezin A.A., Savinykh N.P. Postagrogenic Pine Forests in the Middle Taiga (Case Study of Kirov Oblast). Conservation of Forest Ecosystems: Problems and Ways to Solve Them: Materials of the II International Scientific and Practical Conference. Kirov, Vyatka State University, 2019, pp. 17-22. (In Russ.).
2. Голубева Л.В., Наквасина Е.Н., Минин Н.С. Продуктивность и качество древесины сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в постагрогенных насаждениях // Изв. С.-Петерб. лесотехн. акад. 2016. Вып. 215. С. 19-29.
Golubeva L.V., Nakvasina E.N., Minin N.S. Productivity and Wood Quality of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) in Postagrogenic Plantations. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesoteh-nichesskoj akademii, 2016, iss. 215, pp. 19-29. (In Russ.). https://doi.org/10.21266/2079-4304.2016.215.19-29
3. Грибов С.Е., Корчагов С.А., Хамитов Р.С., Евдокимов И.В. Производительность древостоев, сформировавшихся на землях сельскохозяйственного назначения // Лесн. вестн. / Forestry Bulletin. 2020. Т. 24, № 6. С. 19-25.
Gribov S.E., Korchagov S.A., Khamitov R.S., Evdokimov I.V. Productivity of Stands Formed on Agricultural Lands. Lesnoy vestnik = Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 6, pp. 19-25. (In Russ.). https://doi.org/10.18698/2542-1468-2020-6-19-25
4. Данилов Д.А., Богданова Л.С., Мандрыкин С.С., Яковлев А.А., Сергеева А.С. Влияние плодородия почвы на естественное возобновление леса на старопахотных землях // Изв. С.-Петерб. лесотехн. акад. 2019. Вып. 229. С. 145-163.
Danilov D.A., Bogdanova L.S., Mandrykin S.S., Yakovlev A.A., Sergeyeva A.S. Influence of Soil Fertility on the Natural Restoration of Forest on Old Agricultural Lands. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehnichesskoj akademii, 2019, iss. 229, pp. 145-163. (In Russ.).
5. ДаниловД.А., Жигунов А.В., Рябинин Б.Н., ВайманА.А. Оценка состояния лесных и постагрогенных почв Ленинградской области и перспективы интенсивного лесовыра-щивания на этих территориях // Изв. С.-Петерб. лесотехн. акад. 2018. Вып. 223. С. 47-63.
Danilov D.A., Zhigunov A.V., Ryabinin B.N., Vaiman A.A. Assessment of the Condition of Forest and Postagrogenic Soils of the Leningrad Region and Prospects of Intensive Forest Growth in These Areas. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehnichesskoj akademii, 2018, iss. 223, pp. 47-63. (In Russ.).
6. Данилов Д.А., Зайцев Д.А., Януш С.Ю., Вайман А.А. Проблематика использования постагрогенных земель для выращивания древесных насаждений // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: материалы VI Всерос. науч.-техн. конф. СПб.: СПбГЛТУ 2021. Т. 1. С. 143-146.
Danilov D.A., Zaitsev D.A., Yanush S.Yu., Vaiman A.A. Problems of Using Postagro-genic Lands for Growing Forest Stands. Forests of Russia: Politics, Industry, Science, Education: Materials of the VI All-Russian Scientific and Technical Conference. St. Petersburg, Saint Petersburg State Forest Technical University, 2021, vol. 1, pp. 143-146. (In Russ.).
7. Данилов Д.А., Рябинин Б.Н., Януш С.Ю. Создание насаждений сосны и ели на залежных землях Северо-Запада России // Междунар. журн. гуманит. и естеств. наук. 2018. № 7. С. 106-110.
Danilov D.A., Ryabinin B.N., Janusz S.Yu. Creation of Pine and Farming Plants on Deployable Land North-West of Russia. Mezhdunarodnyj zhurnal gumanitarnykh i es-testvennykh nauk = International Journal of Humanities and Natural Sciences, 2018, no. 7, pp. 106-110. (In Russ.).
8. Домнина Е.А., Адамович Т.А., Тимонов А.С., Ашихмина Т.Я. Мониторинг зарастания заброшенных земель сельскохозяйственного назначения по спутниковым снимкам высокого разрешения // Теорет. и приклад. экология. 2022. № 3. С. 82-89.
Domnina E.A., Adamovich T.A., Timonov A.S., Ashikhmina T.Ya. Monitoring of Overgrowing of Abandoned Agricultural Lands Using High-Resolution Satellite Images. Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya = Theoretical and Applied Ecology, 2022, no. 3, pp. 82-89. (In Russ.). https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-3-082-089
9. Жигунов А.В., Данилов Д.А., Красновидов А.Н., Эндерс О.О. Создание высокопродуктивных лесонасаждений на землях, вышедших из активного сельскохозяйственного оборота // Вестн. Башкир. гос. аграр. ун-та. 2014. № 3(31). С. 85-90.
Zhigunov A., Danilov D., Krasnovidov A., Enders O. Creation of Highly Productive Plantations on Lands Withdrawn from Active Agrciculture. Vestnik Bashkirskogo gosudarst-vennogo agrarnogo universiteta = Vestnik Bashkir State Agrarian University, 2014, no. 3(31), pp. 85-90. (In Russ.).
10. Залесов С.В., Жижин С.М., Магасумова А.Г., Оплетаев А.С., Платонов Е.П. Повышение эффективности использования бывших сельскохозяйственных угодий // Изв. С.-Петерб. лесотехн. акад. 2022. Вып. 239. С. 104-116.
Zalesov S.V., Zhizhin S.M., Magasumova A.G., Opletaev A.S., Platonov E.P. Increasing the Efficiency of Former Agricultural Land Using. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehnichesskoj akademii, 2022, iss. 239, pp. 104-116. (In Russ.).
11. Карпин В.А., Петров Н.В., Туюнен А.В. Восстановление лесных фитоценозов после различных видов сельскохозяйственного использования земель в условиях сред-нетаежной подзоны // Сиб. лесн. журн. 2017. № 6. С. 120-129.
Karpin V.A., Petrov N.V., Tuyunen A.V. Regeneration of Forest Phytocoenoses after Various Agricultural Land Use Practices in the Conditions of Middle Taiga Subzone. Sibirskij lesnoj zhurnal = Siberian Journal of Forest Science, 2017, no. 6, pp. 120-129. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SJFS20170610
12. Курбанов Э.А., Нуреева Т.В., Воробьев О.Н., Губаев А.В., Лежнин С.А., Миф-тахов Т.Ф., Незамаев С.А., Полевщикова Ю.А. Дистанционный мониторинг динамики нарушений лесного покрова, лесовозобновления и лесовосстановления в Марийском Заволжье // Вестн. Марийск. гос. техн. ун-та. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2011. № 3. С. 17-24.
Kurbanov E.A., Nureeva T.V, Vorobyev O.N., Gubayev A.V, Leznin S.A., Miftakhov T.F., Nezamayev S.A., Polevshikova Y.A. Remote Monitoring of Disturbances in Forest Cover, Reforestation and Afforestation of Mari Zavolzhje. Vestnik Marijskogo gosudarstvennogo tekhniches-kogo universiteta. Seriya "Les. Ekologiya. Prirodopol'zovanie" = Vestnik of the Mari State University. Series "Forest. Ecology. Nature Management", 2011, no. 3, pp. 17-24. (In Russ.).
13. Лебедев А.В., Кузьмичев В.В. Проверка двухпараметрических моделей зависимости высоты от диаметра на высоте груди в березовых древостоях // Изв. С.-Петерб. лесотехн. акад. 2020. Вып. 230. С. 100-113.
Lebedev A.V., Kuzmichev V.V. Verification of Bi-Parameter Models of Dependence Diameter on Breast Height in Birch Stands. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehnichesskoj akademii, 2020, iss. 230, pp. 100-113. (In Russ.).
14. Лежнин С.А., Музурова Р.Л. Оценка вторичной сукцессии на залежах Республики Марий Эл // Лесн. экосистемы в условиях изменения климата: биол. продуктивность и дистанц. мониторинг. 2019. № 5. С. 126-135.
Lezhnin S.A., Muzurova R.L. Estimation of Secondary Succession on the Abandoned Agricultural Lands in Mari El Republic. Lesnye ekosistemy v usloviyakh izmeneniya klimata: biologicheskaya produktivnost' i distantsionnyj monitoring = Forest Ecosystems under Climate Change: Biological Productivity and Remote Monitoring, 2019, no. 5, pp. 126-135. (In Russ.). https://doi.org/10.25686/6785.2019.5.58823
15. Лукина Н.В., Данилова М.А., Иванова Е.А. Методические рекомендации по отбору и камеральной обработке растительных образцов для оценки динамики запасов углерода в лесных, степных и тундровых экосистемах в части разработки системы наземного и дистанционного мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов на территории Российской Федерации, создания системы учета данных о потоках климатически активных веществ и бюджете углерода в лесах и других наземных экологических системах. Версия 2023-1. М., 2023. 27 с.
Lukina N.V., Danilova M.A., Ivanova E.A. Guidelines for the Selection and Laboratory Processing of Plant Samples to Assess the Dynamics of Carbon Stocks in Forest, Steppe and Tundra Ecosystems in Terms of Developing a System for Ground-Based and Remote Monitoring of Carbon Pools and Greenhouse Gas Flows in the Russian Federation, Creating a System for Recording Data on Flows of Climate-Active Substances and Carbon Budget in Forests and Other Terrestrial Ecological Systems: Version 2023-1. Moscow, 2023. 27 р. (In Russ.).
16. Малыш Е.В. Ренты карбоновых ферм на землях сельскохозяйственного назначения // Регион. проблемы преобразования экономики. 2021. № 10. С. 58-65.
Malysh E.V. Rents of Carbon Farms on Agricultural Land. Regional'nye problemу preobrazovaniya ekonomiki = Regional Problems of Transforming the Economy, 2021, no. 10, pp. 58-65. (In Russ.). https://doi.org/10.26726/1812-7096-2021-10-58-65 '
17. Морозов А.С., Иванова Г.А., Бакшеева Е.О., Иванов В.А. Пожароопасность сосновых молодняков на неиспользуемых сельскохозяйственных землях // Сиб. лесн. журн. 2020. № 3. С. 26-36.
Morozov A.S., Ivanova G.A., Baksheeva E.O., Ivanov V. A. Fire Hazard of Young Pine Stands on Unused Agricultural Lands. Sibirskij lesnoj zhurnal = Siberian Journal of Forest Science, 2020, no. 3, pp. 26-36. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SJFS20200303
18. Наквасина Е.Н., Шумилова Ю.Н. Динамика запасов углерода при формировании лесов на постагрогенных землях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 1. С. 46-59.
Nakvasina E.N., Shumilova Yu.N. Dynamics of Carbon Stocks in the Formation of Forests on Post-Agrogenic Lands. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2021, no. 1, pp. 46-59. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-1-46-59
19. Пономарева Т.В., Пономарёв Е.И., Шишикин А.С., Швецов Е.Г. Мониторинг трансформации старопахотных почв лесостепной зоны при лесовосстановлении // Гео -графия и природ. ресурсы. 2018. № 2. С. 154-161.
Ponomareva T.V, Ponomarev E.I., Shishikin A.S., Shvetsov E.G. Monitoring of Transformation of Postagrogenic Soils in Forest-Steppe Zone during the Process of Reforestation. Geografiya i prirodnye resursy = Geography and Natural Resources, 2018, no. 2, pp. 154-161. (In Russ.).
20. Романовская А.А., Гитарский М.Л., Карабань Р.Т., Назаров И.М. Роль залежных земель России в поглощении диоксида углерода из атмосферы // Проблемы экол. мониторинга и моделирования экосистем. 2005. Т. 20. С. 219-237.
Romanovskaya A.A., Gitarskij M.L., Karaban' R.T., Nazarov I.M. The Role of Abandoned Farmlands in Russia in the Absorption of Carbon Dioxide from the Atmosphere. Problemy ekolo-gicheskogo monitoringa i modelirovaniya ekosistem, 2005, vol. 20, pp. 219-237. (In Russ.).
21. Терехин Э.А. Особенности лесовозобновления на залежных землях Среднерусской лесостепи // Изв. Рос. акад. наук. Сер.: Геогр. 2022. Т. 86, № 4. С. 594-604.
Terekhin E.A. Reforestation on Abandoned Agricultural Lands in the Central-Russian Forest-Steppe. Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya, 2022, vol. 86, no. 4, pp. 594-604. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S2587556622040112
22. Терехин Э.А. Процессы лесовозобновления на залежах юго-запада Среднерусской возвышенности // Лесн. экосистемы в условиях изменения климата: биол. продуктивность и дистанц. мониторинг. 2016. № 2. С. 57-62.
Terekhin E.A. Reforestation on Abandoned Lands Southwest of Central Russian Upland. Lesnye ekosistemy v usloviyakh izmeneniya klimata: biologicheskaya produktivonost' i distantsionnyj monitoring = Forest Ecosystems under Climate Change: Biological Productivity and Remote Monitoring, 2016, no. 2, pp. 57-62. (In Russ.).
23. Терехин Э.А. Состояние залежных земель и особенности их спектрально-отражательных свойств на территории Среднерусской лесостепи // Регион. геосистемы. 2022. Т. 46, № 3. С. 356-365.
Terekhin E.A. Parameters of Abandoned Agricultural Lands and Their Reflectance in the Central Russian Forest-Steppe. Regional'nye ekosistemy = Regional Geosystems, 2022, vol. 46, no. 3, pp. 356-365. (In Russ.). https://doi.org/10.52575/2712-7443-2022-46-3-356-365
24. Чернова О.В., Рыжова И.М., Подвезенная М.А. Изменение величины и структуры углерода в регионах южной тайги и лесостепи Европейской России за исторический период // Живые и биокос. системы. 2017. № 19. Ст. № 2. Режим доступа: https://jbks.ru/assets/files/content/2017/issue19/article-2.pdf (дата обращения: 17.10.24).
Chernova O.V., Ryzhova I.M., Podvezennaya M.A. Changes of Organic Carbon Pools in the Southern Taiga and Forest-Steppe of European Russia during the Historical Period. Zhivye i biokosnye sistemy = Live and Bio-Abiotic Systems, 2017, no. 19, art. no. 2. (In Russ.).
25. Янбаев Ю.А., Тагиров В.В., Бахтина С.Ю., Тагирова А.А. Динамика роста подроста сосны обыкновенной на неосваиваемых землях // Изв. Оренбург. гос. аграр. ун-та. 2018. № 4(72). С. 150-151.
Yanbaev Yu.A., Tagirov VV, Bakhtina S.Yu., Tagirova A.A. The Dynamics of Scots Pine Undergrowth Development on Abandoned Lands. Izvestiya Orenburgskogo gosu-darstvennogo agrarnogo universiteta = Izvestia Orenburg State Agrarian University, 2018, no. 4(72), pp. 150-151. (In Russ.).
26. Януш С.Ю., Данилов Д.А., Красновидов А.Н., Иванов А.А. Фитомасса 10-летних насаждений сосны на залежных землях Ленинградской области // Актуал. проблемы лесного комплекса. 2018. № 53. С. 55-57.
Yanush S.Yu., Danilov D.A., Krasnovidov A.N., Ivanov A.A. Phytomass of 10 Year Old Trees Pine on Unused Agricultural Land Leningrad Region. Aktual'nye problemy lesnogo kompleksa, 2018, no. 53, pp. 55-57. (In Russ.).
27. Belay B., Potzelsberger E., Sisay K., Assefa D., Hasenauer H. The Carbon Dynamics of Dry Tropical Afromontane Forest Ecosystems in the Amhara Region of Ethiopia. Forests, 2018, vol. 9, no. 1, art. no. 18. https://doi.org/10.3390/f9010018
28. Camacho E.A.R., Rivas S.C., Hernández J.A.L., Duran A.A.C., Carmona J.X., Nagel J. Generalized Height-Diameter Models with Random Effects for Natural Forests of Central Mexico. CERNE, 2022, vol. 28, art. no. e-103033. https://doi.org/10.1590/01047760202228013033
29. Feraz Filho A.C., Mola-Yudego B., Ribeiro A., Scolforo J.R.S., Loos R.A., Scol-foro H.F. Height-Diameter Models for Eucalyptus sp. Plantations in Brazil. CERNE, 2018, vol. 24, no. 1, pp. 9-17. https://doi.org/10.1590/01047760201824012466
30. Hofigo N.S.A., Costa E.A., Fleig F.D., Finger C.A.G., Hess A.F. Height-Diameter Relationships for Eucalyptus grandis Hill Ex. Maiden in Mozambique: Using Mixed-Effects Modeling Approach. CERNE, 2020, vol. 26, no. 2, pp. 183-192. https://doi.org/10.1590/010 47760202026022677
31. Lutter R., Stal G., Arnesson Ceder L., Lim H., Padari A., Tullus H., Nordin A., Lundmark T. Climate Benefit of Different Tree Species on Former Agricultural Land in Northern Europe. Forests, 2021, vol. 12, no. 12, art. no. 1810. https://doi.org/10.3390/f12121810
32. Ogana F.N., Corral-Rivas S., Gorgoso-Varela J.J. Nonlinear Mixed-Effect Height-Diameter Model for Pinus pinaster Ait. and Pinus radiata D. Don. CERNE, 2020, vol. 26, no. 1, pp. 150-161. https://doi.org/10.1590/01047760202026012695
33. Salas-Eljatib C., Corvalán P., Pino N., Donoso P. J., Soto D.P. Modelos de Efectos Mixtos de Altura-Diámetro para Drimys Winteri en el Sur (41-43° S) de Chile = Mixed-Effects Height-Diameter Models for Drimys winteri in the South (41-43° S) of Chile. BOSQUE (Valdivia), 2019, vol. 40, no. 1, pp. 71-80. (In Span.). https://doi.org/10.4067/S0717-92002019000100071
34. Xie X., Cui J., Shi W., Liu X., Tao X., Wang Q., Xu X. Biomass Partition and Carbon Storage of Cunninghamia lanceolata Chronosequence Plantations in Dabie Mountains in East China. Dendrobiology, 2016, vol. 76, pp. 165-174. http://dx.doi.org/10.12657/ denbio.076.016
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов Conflict of interest: The authors declare that there is no conflict of interest
Вклад авторов: Все авторы в равной доле участвовали в написании статьи Authors' Contribution: All authors contributed equally to the writing of the article
