Петренко М.М. Динаміка фітомаси та депонованого вуглецю в штучних насадженнях сосни Полісся України : Петренко М.М. Динамика фитомассы и депонируемого углерода в искусственных насаждениях сосны Полесья Украины

Краткое содержание

Розділ 1. Методологічні засади оцінки вуглецевих запасів у лісах. Однією з найважливих проблем сучасного світу є питання пов'язані з екологією. Зокрема, з початку 80-х років ХХ століття дуже активно обговорюється явище глобального потепління клімату внаслідок антропогенного підвищення вмісту СО2 в атмосфері (головним чином спалювання викопного палива, такого як нафта, газ та вугілля) або так званий “парниковий ефект” (Kelling, Bacastow etc., 1976; Hampicke, 1979; Bramryd, 1979; Bramryd, 1983). Його наслідками можуть стати катастрофічні зміни поверхні світового океану, клімату зон пустель та холодних зон полюсів. Виділяють два шляхи вирішення цієї проблеми – фізична та біологічна адсорбція (депонування). В основу біологічної покладено процес фотосинтезу рослин – поглинання води та двоокису вуглецю для синтезу цукрів та їх збереження у вигляді рослинних тканин (Woodwell, 1987). Найбільш ефективними для цього виявились світові ліси – загальний запас вуглецю в них за різними оцінками становить від 440 (Price, Apps, 1996) до 1100 (Dixon, Brown, Houghton, 1994) млрд.т (біля 40% наземної біомаси) і до того ж лісові екосистеми більш доступні для людського впливу на них. Це є не тільки екологічно доцільно, але й дешевше ніж інші способи поглинання СО2.

Для вивчення потенціалу лісів України в плані поглинання вуглецю необхідно детальне вивчення його запасів та динаміки. Оцінка загальних запасів вуглецю в лісах дуже тісно пов'язана із оцінкою загальних запасів фітомаси (Углерод в экосистемах..., 1994;  А.І. Уткин, Д.Г. Замолодчиков, Г.Н. Коровин, 1997).

При вивченні складних лісових екосистем для більш глибокого розуміння зв'язків в них успішно використовують методи математичного моделювання (Г.С. Розенберг, 1984). Сучасний розвиток комп'ютерного апаратного та програмного забезпечення дозволяє створювати точні та адекватні математичні моделі росту і прогнозу запасів фітомаси та депонованого вуглецю в лісових насадженнях. При цьому існує небезпека втрати біологічної інтерпретації сутнісних біологічних чи екологічних зв'язків в моделі при надто формалізованому підході до процесу моделювання (А.Г. Ивахненко, 1982).

У західній лісовій науці при обліку фітомаси та депонованого вуглецю крім методів статистичного обліку (Gren house gas inventory…, 1995) широко використовується імітаційне моделювання, яке визнається новим етапом у вивченні   біопродукційного  процесу  у  лісах  (В.В. Смирнов, 1971;          О.А. Атрощенко, С.Б. Ковалевский, 2000). Щодо вивчення потоків вуглецю, сучасні імітаційні моделі ґрунтуються на фізіологічних процесах, що протікають в деревах (враховуючи фотосинтез, дихання, водопоглинання, транспірацію, азотне живлення, процеси відмирання та розкладу решток і, крім того, фактори зовнішнього середовища, такі як температура, вологість повітря) (Bjцrkstrцm, 1979; Bonan, 1990; Bonan, 1992). Перевірка прогнозу таких моделей показала їх високу відповідність реальним процесам росту деревостанів за умови найбільш точного та повного врахування вищезгаданих факторів (Rayan, Hunt, McMurtric, 1998).

Вітчизняна наука була більше спрямована на виробничу інвентаризацію лісів для інформаційного забезпечення лісогосподарського та лісопромислового виробництва і розробила достатньо точні методи та прийоми біометричної і типологічної оцінки насаджень. Фізіологічна складова процесів росту насаджень досліджувалась менше. В результаті на сучасному етапі облік продуктивності лісів ґрунтується на методах біометричної оцінки дерев та лісовпорядних даних обліку лісів   (С.В. Зонн, Н.Н. Васильева, 1954; П.І. Лакида, 1993; Е.Ф. Ведрова, 1996). Єдина система лісоінвентаризації, яка враховує кожний виділ лісу, є великою перевагою і дозволяє точно і повно проводити облік лісів (В.А. Усольцев, 1998). Ці особливості є основою для вивчення загальних запасів і динаміки фітомаси та депонованого вуглецю на теренах України (В.К. М'якушко, 1972; В.Е. Лесничий, 1980; С.М. Козьяков, 1984; П.І. Лакида, 1990;             П.І. Лакида, 1996).

Розділ 2. Об'єкт дослідження. Для досліджень були обрані штучні насадження сосни у поліському регіоні України. Сосна звичайна тут є найбільш поширеною деревною породою, її насадження формують біля 67,6% лісів Полісся (С.А. Генсирук, 1992). Лісове господарство орієнтується на вирощування саме сосни. Інтенсивне ведення лісового господарства на Україні обумовило значну частку культур у складі лісового фонду. Так для соснових деревостанів, що зростають на Поліссі України ця частка сягає 62,1% за площею. Отже вибраний об'єкт є достатньо важливим для країни, її лісового господарства.

З метою найбільш повного та детального вивчення обсягів фітомаси та депонованого вуглецю в штучних соснових насадженнях Полісся використовувались лісовпорядні дані повидільної таксації, які були надані виробничим об'єднанням “Укрдержліспроект” для п'яти поліських адміністративних областей. Ці дані містять інформацію про основні таксаційні характеристики більш як 252 тис. виділів штучних деревостанів де головною деревною породою є сосна звичайна. Дані представлені станом на 01.01.1996 року. Згідно з наданою інформацією, загальна площа культур сосни в представленому регіоні на вказану дату становила 846,4 тис. га, їх запас – 162,5 млн. м3. Проведена статистична оцінка виявила високу варіацію таксаційних показників насаджень. Для адекватного аналізу цих даних необхідним є поділ сукупності насаджень на окремі категорії або класи.

В процесі проведення досліджень крім повидільної бази даних використовувались дослідні дані тимчасових пробних площ (ТПП). Одним з показників, що вимірювались на них, була маса крони: живих гілок та деревної зелені (П.І. Лакида, 1996). Проведений аналіз показав, що кількість ТПП для граничних класів бонітету та повнот недостатня. Але насадження з такими показниками повнот та бонітету складають невелику частку у соснових культурах Полісся, і недостатня їх представленість  в дослідних даних не повинна спричиняти великих помилок у процесі оцінки запасів фітомаси та депонованого вуглецю.

Розділ 3. Моделювання динаміки таксаційних ознак модальних деревостанів. Для прогнозу динаміки насаджень за продуктивністю найбільше використовуються таблиці ходу росту (Ю.М. Савич, 1958;       Ю.М. Савич, 1965; А.П. Тищук, 1956; Г.О. Порицкий, 1978; А.А. Строчинский и др., 1992). Модальні таблиці ходу росту представляють нормативні дані для оцінки найбільш поширених насаджень, тобто містять інформацію про стан реальних (дійсно існуючих на теперішній час) насаджень. Розрахунок таблиць ходу росту (ТХР) модальних штучних насаджень сосни був виконаний на основі повидільної бази даних ВО “Укрдержліспроект”.

Таблиці модальних насаджень відображують особливості росту ростучих насаджень, тому тренди ходу росту для модальних штучних деревостанів було вирішено запозичити із цільових програм лісовирощування оптимальних насаджень (А.А. Строчинський и др., 1992), складених для культур сосни Полісся, оскільки за представленою повнотою вони найбільше близькі до модальних. З метою уніфікації цих ТХР використовували градацію за шкалою бонітетної системи проф. М.М.Орлова, яка є загальною у виробничому користуванні на Україні. Крок і границі градації бонітетів у представлених модальних ТХР дорівнюють діапазону одного бонітету за класичною бонітетною шкалою М.М. Орлова у базовому віці 100 років. Приймаючи значення висот у базовому віці за 1, за допомогою перенесення значень відносних висот із цільових ТХР у модальні, встановили значення абсолютних висот для кожного бонітету модальних штучних сосняків у різному віці, та градацією наближеною до шкали М.М. Орлова.