CC BY
45
УДК 502. 7(069)
УГЛЕРОД В БИОМАССЕ ЛЕСНЫХ ГЕОСИСТЕМ БАШКОРТОСТАНА
© 2007 Р.Ш. Кашапов
Башкирский государственный педагогический университет, г. Уфа
Количественно оценено распределение запасов и потоков органического углерода в биомассе леснык геосистем. Более 99% его запасов содержится в биомассе лесопокрыпых земель. В нетто-первичной продукции (НПП) кормовык угодий содержится 1,35% от массы, заключенной в НПП леснык земель. 5,7% массы углерода, ежегодно фиксируемого в НПП лесов Государственного лесного фонда вышо-сится с древесиной и кормами для домашних животнык.
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-хозяйствен-ная система - относительно однородная внутригосударственная структура в пределах границ субъекта Российской Федерации. В данном случае это Республика Башкортостан.
Материалы и методика
В качестве источников материалов о площадях (по лесхозам), занимаемых основными ле-сообразующими породами, структуре земель Государственного лесного фонда (ГЛФ), запасах древесины, продуктивности кормовых угодий ГЛФ использованы данные Агентства по лесному 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 Ьа^8а1 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 лесообразующи-ми 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 ле-сопокрытых 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 258x103 т, доля угодий на лесопокрытых площадях - 1412х103 т.
Основной ресурс, который дают леса ГЛФ -3,316 106 м3/год круглой древесины. Распределение запасов древесины по породам представлено 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 растительности лесных земель
Для определения биомассы лесов необходимы данные о массе и соотношении над- и подземных частей растений. Ли са 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 Ель 48,5 269,0 793,6 1119,0 1,0 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 Осина 1292,0 809,0 26.25 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/га Получено продукции, тыс. т Beer тыс. т (асредненных для расчетов)
Сенокосы(постоянные) 124,0 0,8-1,8 99,0-223,0 161,0
Пастбища (постоянные) 52,3 1,0 52,0 52,0
Пастбища на лесных землях, покрытых лесом 1022,0 5,0-8,0 (зеленой массы) или 511^8176 (зеленой массы) или 108^1737 (з расчете на сено) 1412,0
Сенокосы (временные) Сенокосы (на прогалинах) Сенокосы (на рединах) 47,0 12,5 6,2 0,5-1,0 0,5 0,5 23,^47,0 6,25 3,ё 32,25 6,25 3,1
1670,0
имеющимся опубликованным материалам для других территорий сравнительно близких по природным 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 имеющихся материалов в различных публикациях [22, 26, 31-33] ииитношение подземных частей и побегов и надземных частей растений лесных кормовых угодий приняли как 70% и 30%, те. 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% от суммарной биомассы. Однако в абсолютных цифрах это достаточно большая величина они (кормовые угодья ГЛФ) сищественно пополняют кормовые ресурсы республики.
Нетто-первичная продукция лесных земель есть сумма соответствующих показателей растительности лесопокрытых площадей и безлесных земель.
Необходимые для расчетов значения годичного прироста нашли на основе данных имеющихся в литературе: продукция мягколиственных пород (по березнякам) - 12,0 т/га, хвойных (по соснякам) - 6,1 т/га и твердолиственных (по дубнякам) - 9,0 т/ии в год [28]. Общий прирост составляет с учётом площадей, занимаемых группами пород (табл. 1): для мягколиственных 335410М2,0 т/га = 40 248x103 т с.м.; хвойных -
Таблица 3. Распределение запасов древесины по породам
Лесообразующая порода Занимаемая площадь, 103 га Общий запас, 106 „з * Запас спелых древостоев, м3/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 и омасса 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
1119x103 хб,1 т/га = 6826x103 т с.м.; твердоли-ственных - 546x103x9,0 = 4914x103 т с.м. или в сумме - 51 988103 т с.м. в год.
Полную НПП кормовых угодий безлесных земель находим на основе данных о массе получаемых 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 лесных 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 отчуждается 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.) нз сзязаны с отчуждением значительных масс и при доступной нам точности они не могут ощутимо сказаться на результатах расчетов и потому их можно не учитывать.
При объеме рубок в 3,31б млн. м3/зод круглой древесины и средней массе сухого вещества в 488 кг/м3 (табл. 3), зто составляет 3,316 х106х0,488 = 1618x103 т с.м.
С учетом того, что рубка леса соответствует изъятию 30% НПП [7], хго полная величина, отчуждаемая в процессе лесорубочных работ составляет 51 988x103 х с.м.х0,3 = 15 596x103 х с.м.
С 1670x103 т кормов, отчуждаемых с земель ГЛФ (табл. 2), в антропогенный канал выносится 1386x103 т с.м.
Схема баланса углерода выглядит следующим образом (табл. 5).
Заключение
В результате произведенных расчетов получены следующие количественные оценки основ-
Таблица 5. О сновные параметры баланса органического углерода геосистем лесов Башкортостана
Показатели Масса органического углерода, 103 т
Биомасса лесных земель ГЛФ 473172
в т.ч.:
биомасса лесопокрытых земель биомасса безлесных земель 472851 321
Полная НПП лесных земель ГЛФ 23715
в т.ч.:
лесопокрытых земель безлесных земель 23395 321
Выносится за пределы геосистемы леса при хозяйственном использовании
в т.ч.: 1352
с круглым лесом с травами безлесных и лесопокрытых земель 728 624
Изымается из прироста при сплошной рубке 7018
ных составляющих баланса углерода геосистем лесов Башкортостана:
• общая биомасса составляет 1 051 493103 т с м.;
• о°окгически вся масса органического углерода со-
средоточена в биомассе лесопокрытых земель, доля кормовых угодий составляет 0,07%;
• масса углерода, стязываемого в НПП кормовых
угодий, составляет 1,35% от заключенной в НПП лесных земель; • с заготавливаемым кругаымлесомвьшосится 3,07%, с кормами с безлесных и лесопокрытых земель -2,63%, илив сумме - 5,7% углерода, ежегодно фиксируемого в полной НПП земель ГЛФ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев В Л, Бердси РА. фед). Углерод в системах лесов и болот России. Красноярск, 1994.
2. Ашас лесов СССР. М.: ГУГК, 1973.
3. Атлас Республики Башкортостан. Роскартогра-фия. ФГУП «Омская картографическая фабрика», 2005.
4. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993.
5. Бапин Б. Круговорот углерода // Биосфера. Пер. с англ. А.М. Гилярова и ЮМ. Фролова. М.: Мир,
1972.
6. Ващенко И.М., КПЛанге, МЛМеркулов. Практикум по основам сельского хозяйства: Учеб. пособие для студентов биол. спец. пед. ин-тов. М.: Просвещение, 1982.
7. Горшков ВТ. Структура биосферных потоков энергии// Бот. журн. 1980. Т. 65, № 11.
8. Горшков В Г. Физические и биологические основы устойчивости жизни. М.: ВИНИТИ, 1995. Т. ХХШ.
9. Данилов-Данильян В.И., Горшков ВГ, Арский АЮ, Лосев КС. Окружающая среда между прошлым и будущим: Мир и Россия. М., 1994.
10. ДътисНБ, НосоваЛМ.Фкюмасса. лесных биогеоценозов Подмосковья. М.: Прогресс, 1973.
11. Зоварзин ГА. бб,икл углерода в природных экоси-
стемах России // Природа. 1997. № 7.
12. Заварзин ГЛ. Вступление // «ТГГП Глобальные изменения природной среды и климата. Избранные научные труды по проблеме: Глобальная эволюция биосферы. Антропогенный вклад» / Под общ. ред. акад. ГА. Заварзина. М., 1999.
13. Исаев АС, Коровин ГП, Сухих ВН. Экологические проблемы поглощения углекислого газа посредством лесовоссгановления и лесоразведения в России. М.: Центр экологической политики России, 1995.
14. Исаев АС, Коровин Г.Н, Уткин АН, Пряж-ников АЛ, Замоподтков ДГ. Сбцтнка запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесных экосистем России // Лесоведение. 1998. №5.
15. Исаев АС, Коровин Г.Н. Углерод в лесах Северной Евразии // Круговорот углерода на терри-торииРоссии. М., 1999.
16. Исаев АС, Коровин Г.Н. Устойчивое управление лесами России: проблемы и решения // Научные аспекты экологических проблем России: Тр. Всерос. конф. Т. 1. М.: Наука, 2002.
17. Кашапов РШ. Опыт оценки структуры энергетических потоков в природно-тозяйственной системе Башкортостана// Изв. РГО. 2001. Т. 133. Вып. 4.
18. Кашапов Р. Ш. О балансе органического углеро-
да в природно-хозяйственной системе Башкортостана // Изв. РГО. 2002. Т. 134. Вып. 3.
19. Кашапое Р.Ш. Характеристика антропогенной деградации региональных геосистем // Проблемы геоэкологии Южного Урала. Материалы Всерос. науч.-практ. конф. Оренбург: ИПК ВПО ОГУ, 2003.
20. Кашапое Р.Ш. Оценка бюджета общего углерода на региональном уровне (на примере Республики Башкортостан) // Изв. РГО. 2004. Т. 136. Вып. 1.
21. Клюее H.H. Россия на экологической карте мира // Изв. РАН. Сер. географ. 2002. № 6.
22. Кобак КН. Биологические компоненты углеродного цикла. Л.: Гидрометеоиздат, 1988.
23. Кондратъее К.Я., Лосее К.С., Ананичееа М.Д., Чеснокоеа И.В. Баланс углерода в мире и России. // Изв. РАН. Сер. географ. 2002. № 4.
24. ЛархерВ. Экология растений. М.: Мир, 1978.
25. Мокроносов А.Т., Кудеярое ВН. Сток и эмиссия углекислого газа на территории России // Государственная научно-техническая программа России. Глобальные изменения природной среды и климата. Избранные научные труды / Под общ. ред. акад. Н.П. Лаверова. М., 1997.
26. Молчаное А.А. Влияние леса на окружающую среду. М.: Наука, 1973.
27. ОдумЮ. Основы экологии. М.: Мир, 1975.
28. Родин Л.И., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот в основных типахрастительности. М; Л.: Наука, 1965.
29. Смирнов В.В. Фитомасса в еловых древостоях // Биологическая продуктивность и круговорот химических элементов в растительных сообществах. Л.: Наука, 1971.
30. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978.
31. Уткин A.H. Биологическая продуктивность лесов (методы изучения и результаты) // Лесоведение и лесоводство. Т. 1. М.: ВИНИТИ, 1975.
32. Ходашова К. С. Динамика биомассы позвоночных животных и ее связь с зональными особенностями фитомассы и водно-теплового режима // Биологическая продуктивность и круговорот химических элементов в растительных сообществах. Л.: Наука, 1971.
33. Шалыт М.С. Подземная часть некоторых луговых, степных и пустынных растений и фитоцено-зов // Серия Ш. Геоботаника / Под ред. Е.М. Лав-ренко, С.Я. Соколова и А.П. Шенникова. Вып. 6. М; Л.: Изд-во АН СССР, 1950.
34. Global Environment Outbook. 2000. L.: Earth scan. Publ. Ltd., 1999.
CARBON IN THE BIOMASS OF THE FOREST GEOSYSTEMS OF
BASHKORTOSTAN
© 2007 R.Sh. Kashapov Bashkir State Pedagogical University, Ufa
The spread of the carbon stocks in the biomass and its drifts in the forest geosystems has been estimated quantitatively. More than 99% of organic carbon is concentrated in the biomass of the forests. In the netto-primary product (NPP) of the fodder territories there is 1,35% of the carbon mass of the NPP of the forests. 5,7% of the carbon annually fixed in the NPP of the state forest fund is carried away with wood and forage for domestic animals.
