ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ КУЛЬТУР СОСНЫ ЮЖНОЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ КУЛЬТУР СОСНЫ
Ю Ж Н О Й П О Д З О Н Ы ТАЙГИ
Бабич Н.А., Клевцов Д.Н.
Архангельский государственный технический университет
Оценка работы фотоавтотрофного компонента биогеоценозов (в частно­
сти, лесных) в весовых характеристиках образованной биомассы недостаточна
для суждения об эффективности созидательной деятельности первого трофиче­
ского уровня биоценозов. Специальным комитетом МБП рекомендовано коли­
чественные данные о биомассе и приростах выражать в количестве запасаемой
в ней энергии (Дадыкин, Кононенко, 1975).
По современным оценкам, биомасса является самым мощным после
солнца возобновляемым экологически чистым источником энергии. Ежегодный
прирост биомассы на планете эквивалентен 20-30 млрд. т условного топлива,
т.е. превосходит годовую добычу нефти. Кроме этого, интерес к биомассе свя­
зан с необходимостью решения экологических проблем. В отличие от других
видов органического топлива сжигание биомассы и продуктов её переработки
не ведёт к увеличению в атмосфере диоксида углерода и не вызывает её загряз­
нения оксидами серы.
Во многих зарубежных странах расширяются научные исследования и
принимаются практические меры, направленные на повышение роли древесно­
го сырья в топливно-энергетическом обеспечении. Использование в этих целях
низкосортной древесины и отходов, а также создание специальных энергетиче­
ских плантаций из древесных пород рассматриваются как наиболее важные хо­
зяйственные проблемы. Опыт некоторых зарубежных стран показывает воз­
можность создания теплогенерирующих установок для сжигания древесных от­
ходов с коэффициентом полезного действия 85-90 %. Древесная биомасса как
энергетический источник - объект многих исследовательских программ. Около
80 программ разрабатывает Лесная служба Министерства сельского хозяйства
США (Девяткин, Самойлова, 1988). Более 15 % всей энергии в Швеции даёт
биомасса. Считается, что использованием растительного топлива может быть
покрыто до 20-30 % потребности в энергии.
В качестве объектов исследования подобраны чистые по составу или с
незначительной примесью берёзы, идентичные по способу создания (посевы),
участки культур сосны в лишайниковом, брусничном и черничном типах усло­
вий местопроизрастания, где имеются существенные отличия в почвенных ус­
ловиях, живом напочвенном покрове и продуктивности древостоев. Они не
подвергались промежуточному пользованию и представляют собой нормаль­
ные, высокопроизводительные культурфитоценозы.
Полевой экспериментальный материал получен методом однократных
обмеров на временных пробных площадях, заложенных в культурах сосны од­
ного естественного ряда развития. Обследование на них проводили с учётом
методических рекомендаций В.В. Огиевского, А.А. Хирова (1967); Н.Н. Соко­
лова (1978); А.Р. Родина, М.Д. Мерзленко (1983). По соседству с каждой из них
брали по 10 модельных деревьев из разных ступеней толщины. Они разделыва­
лись на следующие фракции фитомассы: сухие сучья, живые ветви, древесная
зелень (охвоённые побеги с диаметром у основания не более 0,8 см), кора ство­
ла, древесина ствола. Масса фракций, отдельно по каждой модели, определя­
лась на платформенных весах с точностью до 50 г.
При изучении степени использования солнечной энергии культурами со­
сны ставилась задача выявить количество тепловой энергии, заключённой в фитомассе культурфитоценозов. Размеры аккумулированной солнечной энергии в
фитомассе культур сосны рассчитывали исходя из калорийности и количества
органики, формируемой культурами за период их жизни. Калорийность или те­
плотворную способность фитомассы получали, используя данные эксперимен­
тальных исследований с применением калориметрического метода ряда авторов
(Курбатский, 1962; Молчанов, 1971; Дадыкин, Кононенко, 1975; Казимиров и
др., 1977). При этом выводили средние величины, которые для хвои, древеси­
ны, коры и ветвей составили 5195, 4903, 4842 и 4959 ккал/кг соответственно.
Произведённые расчёты показали, что количество энергии, аккумулиро­
ванной фитомассой культур сосны в форме химических связей органических
веществ, колеблется по типам леса в значительных пределах и связано с их
производительностью (табл. 1). В исследованном возрастном периоде количе­
ство энергии, депонированной во всех фракциях фитомассы, возрастает.
Таблица 1. Аккумуляция энергии посевами сосны по типам леса, ГДж/га
Запас ство­
Возраст, i Диаметр, Высота, ловой дре­
лет
см
м
весины,
м /га
20
2,9
3,4
40
5,5
6,1
60
8,0
8,5
20
4,7
5.7
40
8,3
11.6
60
11,5
14,7
Фракции фитомассы
сухие
сучья
ветви
древес­
ная зе­
лень
С. л и ш а й н и к о в ы й
9,94
25,35
74,38
9.8
28,9
3,9'
43.20
134,12
55.90
42
5,9
7,7
18,5
101.41
189,37
88,78
135
5,2
4.6
9,7
С. б р у с н и ч н ы й
52,94
43,57
124,91
32
21,4
7,5
9,1
99,97
138,87
214,64
145
5,1
11,0
7,1
170.64
54,41
236,32
348
4,2
5,9
1,3
С. ч е р н и ч н ы й
31.63
113,01
160,52
65
3.3
11,7
16.7
67,25
227.76
256.65
220
7,7
2,3
8,7
13
кора
28,35
11,0
80,08
11,0
146.93
7,5
древе­
сина
итого
119,65 257,67
46,4
100
412,99 726,29
56,9
100
1425,39 1951,88
73,0
100
80,71
13,9
! 279,89
\ 48,1
85,47
8,9
570,99
59,4
582,02
100
162.96 1339.28 1955,72
8,3
j 68,5
юо ;
211,08 <' 3346,45 4018.90
5,3
83,3
100
961,62
100
196,49 2207,14 2955.29
40
12,6
14,9
6,6
74,7
',01,
* в знаменателе приведено процентное выражение аккумуляции энергии
20
5,3
6,1
Для выявления влияния типа условий местопроизрастания на энергетиче­
скую продуктивность посевов сосны провели сравнение этого показателя в од­
ном возрасте культур (например, 40 лет) в разных типах леса. Минимальное ко­
личество энергии, депонированной древостоем, отмечается в сосняке лишайни­
ковом (726,2 ГДж/га), максимальное - в сосняке черничном (2955,29 ГДж/га). В
культурах сосны брусничного типа условий местопроизрастания количество
аккумулированной энергии составляет промежуточную величину.
Результаты наших исследований представляют определённый интерес не
только для теплоэнергетиков, но и для лесоводов. Полученная информация мо­
жет быть использована при разработке теоретических основ тушения лесных
верховых пожаров в сосновых молодняках, т.к. важно знать запасы горючих
материалов в пологе древостоя. Эти данные необходимы для обоснования пра­
вильного выбора дозы огнегасящих химических средств и воды при тушении, а
также при обосновании комплекса необходимых профилактических противо­
пожарных мероприятий. Приведённые материалы дают возможность оценивать
энергетический потенциал традиционно неиспользуемых фракций фитомассы и
позволяют наметить пути их энергетического использования, а также являются
основой для составления энергетического баланса лесных сообществ и для изу­
чения потока энергии в лесных экосистемах.
Литература
1. Дадыкин В.П., Кононенко Н.В. О теплотворной способности органиче­
ского материала древесных растений // Лесоведение, 1975. - № 2. - С. 30-37.
2. Девяткин Л.М., Самойлова О.М. Использование древесного сырья как
источника энергии //' Обзоры по информационному обеспечению общесоюзных
научно-технических программ. - М : ЦБНТИлесхоз, 1988. - 40 с.
3. Казимиров Н.И., Волков А.Д., Зябченко С.С. и др. Обмен веществ и
энергии в сосновых лесах Европейского Севера. - Л.: Наука, 1977. - 304 с.
4. Курбатский Н.П. Техника и тактика тушения лесных пожаров. - М.:
Гослесбумиздат, 1962. - 154 с.
5. Молчанов А.А. Продуктивность органической массы в лесах различных
зон. - М.: Наука, 1971.-276 с.
6. Огиевский В.В., Хиров А.А. Обследование и исследование лесных куль­
т у р . - Л . : ЛТА, 1967.- 50 с.
7. Родин А.Р., Мерзленко М.Д. Методические рекомендации по изучению
лесных культур старших возрастов. - М . : ВАСХНИЛ, 1983. - 36 с.
8. Соколов Н.Н. Методические указания к дипломному проектированию по
таксации пробных площадей. - Архангельск: РИО АЛТИ, 1978. - 44 с.