Рост фитомассы лесного покрова в регионе и попытка

УВЕЛИЧЕНИЕ ФИТОМАССЫ ЛЕСНОГО ПОКРОВА В РЕГИОНЕ
И ПОПЫТКА ВЫЯСНЕНИЯ ЕГО ПРИЧИН
Усольцев В.А.*·**, Бараковских Е.В.*, Кузьмин Н.И.*,
Норицина Ю.В.**, Накай Н.В.*
(*Уральский государственный лесотехнический университет;
**Ботанический сад УрО РАН, г.Екатеринбург, РФ)
It is calculated that the shares of growing forest biomass on forest area of
Orenburg oblast are 11 and 89 % caused correspondingly by means of afforestation and growing stand volume per 1 ha.
Известно, что продуктивность лесов европейских стран и России в течение последних десятилетий неуклонно растет [1, 5]. Основную причину
видят в потеплении климата, однако единого мнения по этому вопросу нет.
Нами предпринята попытка на примере Оренбургской области дифференцировать увеличение фитомассы лесного покрова по двум основным факторам, т.е. за счет увеличения (а) лесопокрытой площади и (б) запаса древесины на 1 га (главным образом, в результате снижения объема рубок, но,
возможно, и вследствие изменения климата).
В результате реализации процедуры, включающей разработку регрессионных моделей фракционного состава фитомассы пробных площадей и
их стыковку со структурированной базой данных Государственного учета
лесного фонда [3] мы получили показатель фитомассы, взвешенный по
классам возраста, запасам стволовой древесины и долевому участию каждой породы. Подобная процедура по совокупности лесообразующих древесных пород осуществлена по 27 лесхозам Оренбургской области за три
периода лесоинвентаризации (1983, 1993 и 2007 гг.).
Итоговые результаты для всех лесхозов Оренбургской области за период с 1983 по 2007 гг. свидетельствуют о закономерном увеличении запаса фитомассы насаждений лесного фонда за указанный период по всем
лесхозам области. Этот рост произошел как за счет увеличения лесопокрытой площади, так и за счет повышения продуктивности лесов.
Лесопокрытая площадь области в течение 24-летнего периода возросла на 12 %. По лесхозам это увеличение крайне неравномерное – от 1-2%
на северо-западе области до 335 % на юго-востоке (рис. 1). Закономерность увеличения лесопокрытой площади в направлении с северо-запада
на юг и юго-восток находится в соответствии с закономерностью снижения доли лесопокрытой площади в общей площади, или лесистости территории лесхоза (рис. 2). Поскольку площадь лесхоза меньше, чем административного района, то лесистость лесхоза существенно превышает таковую
для района, особенно на юге области.
Рисунок 1 - Увеличение лесопокрытой площади (%) лесхозов Оренбургской области за период с 1983 по 2007 гг.
Диапазоны: I – 1-5; II – 6-36 и III – 37-335 %
Рисунок 2 - Лесистость (%) территории лесхозов Оренбургской области
по учету 2007 г. Диапазоны: I – 33-68; II – 69-82; III – 83-92 %
Если лесистость Северного, Бузулукского, Акбулакского и Домбаровского
районов составляет соответственно 19; 22; 0,5 и 0,4% [4], то лесистость одноименных лесхозов – соответственно 92; 84; 48 и 33%. В целом, лесистость области за последние 40 лет увеличилась с 3,3 до 4,6%, т.е. в 1,4 раза.
Для аналитического описания и установления степени достоверности названной зависимости рассчитано уравнение
ln(Uvel) = 7,7572 – 0,0694 (Les); R2 = 0,51,
(1)
где Uvel – увеличение лесопокрытой площади лесхозов за 24-летний период, в процентах к лесопокрытой площади на начало исследуемого периода
(1983 г.); Les – лесистость лесхозов по состоянию на 2007 г., %. Уравнение (1)
достоверно на уровне значимости t05 (tфакт = 5,0 > t05 =2,0). Оно характеризует
обратно пропорциональную зависимость увеличения лесопокрытой площади
лесхозов от лесистости их территории.
В свою очередь, лесистость территории обусловлена фактором, лимитирующим ее на южной окраине лесного ареала, а именно, - степенью увлажнения регионов на территории области, выраженной гидротермическим коэффициентом Г.Т. Селянинова (GTK). С карты-схемы распределения территории
Оренбургской области по зонам увлажнения [2] мы сняли значения GTK и рассчитали зависимость от него лесистости территории лесхозов по уравнению
Les = 371 – 303, 2 / (GTK) – 412, 3 (lnGTK), R2 = 0,655.
(2)
Константы уравнения (2) достоверны (tфакт = 3,3 и 3,5 > t05 =2,0). Уравнение
(2) характеризует прямо пропорциональную связь лесистости территории с
GTK: чем ниже влагообеспеченность территории, тем ниже ее лесистость, а
чем ниже лесистость, тем больше площадь, не покрытая лесом и, следовательно, больше площадь лесокультурного фонда. Лесопокрытая площадь за 24 года
увеличилась за счет молодняков, имеющих намного меньшие запасы. Иными
словами, приращение запаса фитомассы за исследуемый период произошло как
за счет увеличения лесопокрытой площади, так и вследствие увеличения запасов стволовой древесины на исходной лесопокрытой площади.
Для вычленения названных двух составляющих находим разности запасов
фитомассы насаждений по каждому лесхозу путем вычитания значений 1983 г.
(P1983) из соответствующих данных 2007 г. (P2007), а затем - относительные показатели (UvelРi = [(P2007 - P1983) / P1983]× 100. Таким же образом получено относительное увеличение лесопокрытой площади за 24 года (Les). Установлена обратно пропорциональная зависимость UvelРi от Les, описываемая уравнением
ln(UvelРi) = 7,5241 – 0,0483 (Les); R2 = 0,557.
(3)
Уравнение (3) достоверно на уровне значимости t05 (tфакт = 5,3 > t05 =2,0).
Теперь необходимо выяснить, за счет чего произошло увеличение фитомассы на лесопокрытых площадях лесхозов, т.е. установить, какая часть этого
приращения получена за счет увеличения лесопокрытых площадей и какая – за
счет повышения продуктивности (запаса стволовой древесины).
Поскольку предельный возраст древостоев на облесенных площадях ограничен примерно 20 годами, т.е. I и II классами возраста для лиственных древостоев и I классом – для хвойных, производим выборку фитомассы всех фракций
и соответствующих площадей только I класса возраста для хвойных и I-II классов возраста - для лиственных и для каждого лесхоза получаем значения фитомассы на 1 га молодняков. Для области в среднем этот показатель составил 27
т/га.
Затем путем умножения полученных показателей фитомассы на 1 га на соответствующие значения «приращенных» площадей имеем приращение фитомассы за счет увеличения лесопокрытой площади за исследуемый период. Путем вычитания их из соответствующих значений общего приращения фитомассы получаем приращения фитомассы, произошедшие за счет повышения продуктивности на исходных (по уровню 1983 г.) лесопокрытых площадях. Доли
приращения фитомассы, произошедшего за счет увеличения лесопокрытой
площади и вследствие повышения продуктивности насаждений, в целом по области составляют соответственно 11 и 89 %.
Чтобы проанализировать, как изменяется это соотношение по отдельным
лесхозам, доля приращения фитомассы за 24-летний период, произошедшего за
счет увеличения лесопокрытых площадей (DolРi, %) проанализирована в связи
с лесистостью (Les, %), и получено уравнение
ln(DolРi) = 5,6297 – 0,0425 (Les); R2 = 0,535,
(4)
Уравнение (4) достоверно на уровне значимости t05 (tфакт = 5,0 > t05 =2,0).
Оно характеризует обратно пропорциональную зависимость DolРi от лесистости территории лесхоза.
Таким образом, чем ниже лесистость, тем выше доля приращения фитомассы, произошедшего за счет увеличения лесопокрытой площади в течение
исследуемого периода, и тем ниже доля приращения фитомассы, произошедшего вследствие повышения продуктивности насаждений.
Литература
1. Алексеев В.А., Марков М.В. Статистические данные о лесном фонде и изменение
продуктивности лесов России во второй половине ХХ века. -СПб: Санкт-Петербургский лесной экологич. центр, 2003. -272 с.
2. Ефимов А.И. Климат // Географический атлас Оренбургской области. -М.: Изд-во
ДИК, 1999.- С. 32-35.
3. Усольцев В.А. Биологическая продуктивность лесов Северной Евразии: методы, база
данных и ее приложения.- Екатеринбург: УрО РАН, 2007. - 636 с.
4. Чибилев А.А. Энциклопедия «Оренбуржье». Т.1: Природа. -Калуга: Золотая аллея,
2000. 192 с.
5. Kiviste A., Korjus H. Forest scenario modelling for optimal adaptation to possible climate
change in Estonia // Proc. Conf. “Forest scenario modelling at landscape level”. -Wageningen,
Netherlands, 1997. - P. 1-10.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант 07-07-96010.