Антропогенные изменения в углеродном цикле лесных экосистем Нижнего Подвинья и система мероприятий по его оптимизации

• Автор: Сурина, Елена Анатольевна
• Шифр специальности: 06.03.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 219 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

2. ПРОГРАММА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ, ОБЪЁМ РАБОТ

2.1. Природные условия. Характеристика объектов исследований

2.2. Объекты исследований

2.3. Методы исследований

2.4. Объем экспериментальных данных

3. ДИНАМИКА СТРУКТУРЫ ЛЕСОВ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 300 ЛЕТ

3.1. Структура лесного фонда по состоянию на 2000 год

3.2. Возрастная динамика спелых и перестойных асаждений
3.3. Динамика запасов насаждений
3.4. Динамика лесов за 70 лет
3.5. Динамика лесов с 1930-1900 гг
3.6. Динамика лесов с 1900-1800 гг
4. ДИНАМИКА ФИТОМАССЫ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 300 ЛЕТ
4.1. Фитомассн по состоянию на 2000 год
4.2. Изменение конверсионных коэффициентов массы крон, массы коры, корней, стволовой древесины с возрастом
4.3. Структура фитомассы древостоев
4 Л. Структура фитомассы древостоев
5. ДИНАМИКА ЗАПАСОВ УГЛЕРОДА
6. ОЦЕНКА БАЛАНСА УГЛЕРОДА НИЖНЕГО ПОДВИНТЯ С УЧЁТОМ
АНТРОПОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ
6.1.Оценка баланса углерода с учётом лесозаготовок
6.2.0ценка баланса углерода с учётом гидролесомелиорации..
6.3. Оценка баланса углерода с учётом лесных пожаров
6.4.0ценка баланса углерода с учётом рекреации
ВЫВОДЫ
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В лесных экосистемах Северного полушария сосредоточены наиболее мощные среди наземных экосистем резервуары углерода: фитомасса, мёртвые растительные остатки на поверхности и в толще почвы, гумус почвы. Антропогенная нагрузка на леса (рубки, пожары, загрязнение, лесомелиорация и рекреация) вносит изменения в природные потоки углерода, «резервные фонды» в биосфере.
Признание мировым сообществом глобальной опасности перехода биосферы в неустойчивое состояние вылилось в заключение соглашений по урегулированию выброса парниковых газов. В 1992 году в Рио - де - Жанейро была принята рамочная конвенция по климату в соответствии, с которой рекомендовано установить странами мира ограничения (квоты) промышленных выбросов углекислоты. В рамках этого соглашения признаётся исключительная роль лесов, как глобальной подсистемы аккумуляции углекислого газа, в массе выбрасываемого при сжигании топлива. Отсюда возникает необходимость возможно более детального изучения составляющих углеродного баланса, включающих природу источников, стоков и резервуаров углерода. В связи с этим обсуждаемая работа представляет высокую значимость.
Цель работы. Изучение изменения углеродного цикла на лесных землях Нижнего Подвинья в связи с антропогенными изменениями.
Задачи исследования:
1. Оценка масштабов и характера антропогенного воздействия на леса: рубок, пожаров, лесомелиорации, рекреации и загрязнения на динамику лесов;
2. Анализ лесного фонда по состоянию на 2000 год;
3. Динамика структуры лесов за последние 300 лет;
4. Динамика фитомассы за 300 лет;
5. Запасы и динамика углерода на землях лесного фонда за 300 лет;

6. Антропогенные изменения в углеродном цикле лесных экосистем, углеродный баланс;
7. Система мероприятий по улучшению углеродного цикла на землях
Нижнего Подвинья.
Научная новизна. Составлена матрица динамики типов леса с учётом смены пород, позволяющая прогнозировать дифференцированную динамику древостоев. При оценке динамики лесов применена концепция типов формирования, учитывались закономерности и реальные масштабы различных видов смен пород. Разработана региональная система региональных коэффициентов для перевода запасов насаждений в запасы фитомассы. Оригинальным представляется комплексный пространственный временной подход к оценке запасов фитомассы в лесах крупного региона. Впервые оценка депонированного в лесах углерода осуществлена на региональном уровне.
Впервые предпринят анализ динамики углеродных потоков на основе ретроспективного анализа использования лесов. Составлены региональные динамические модели поглощения С02 и выделения 02 лесными экосистемами в возрастной динамике. Рассчитаны модели оценки биосферной роли гидролесомелиорации, лесных пожаров, лесозаготовок и рекреации. Составлен региональный баланс углерода на землях Нижнего Подвинья с учётом антропогенного влияния.
Практическая ценность. Оценка изменения баланса углерода лесных экосистем в связи с антропогенным влиянием позволяет оптимитизировать ведение лесного хозяйства на природосберегающей основе, прогнозировать комплекс мероприятий. Применение системы регрессионных уравнений для фракций фитомассы расширяет возможности использования конверсионного метода при изучении углеродного цикла лесных экосистем.Выполнен анализ динамики фитомассы в любом масштабе времени. Материалы являются нормативами и могут быть использованы для задач лесоводственного значения. Количественные данные по углеродному балансу могут служить базой для

Судя по величинам коэффициентов детерминации (Я2), точность аппроксимации выборок имеющихся фактического материала уравнениями для всех типов леса практически одинакова.
Согласно В.Ф. Цветкова (2000) в брусничном типе условий произрастания на Европейском Севере к возрасту 20 лет сосна сменяется елью на 37% площадей, что касается смены сосны лиственными, то это наблюдается лишь на 31%.
В условиях черничного типа условиях местопроизрастания смена сосны елью выражена на 42% - 40% площадей в возрасте до 20 лет, сосны лиственными отмечается на 35% площадей. Смена ели на березу и осину встречается на 61-65% площадей, на 35-39% площадей не наблюдается смена ели, формирование насаждений с доминированием сосны отмечено на 23-25% площадей на протяжении 20 лет.
В черничных типах условий произрастания для насаждений в возрасте 41-60 лет смена сосны елью происходит на 40 - 47% площадей, а сосны лиственными насаждениями наблюдается на 35 - 37% площадей.
Формирование лиственных насаждений со сменой елью происходит на 54%, Формирование насаждений с доминированием в древостое главной породы сосны отмечено на 16 - 25%, а ели отмечено на 41- 46% площадей.
В условиях долгомошного типа произрастания в возрасте до 20 лет сосна сменяется на ель на 37% площадей, смена сосны лиственными насаждениями наблюдается на 34% площадей. К возрасту 20 лет ель сменяется березой на 52% площади, смена сосны не наблюдается на 29% площади на протяжении 20 лет, а что касается ели то такую смену можно наблюдать на 48% площади.
К возрасту 41-60 лет в долгомошном типе условий произрастания сосна сменилась елью на 33% площадей, а лиственными насаждениями - на 34%. К возрасту 41-60 лет в долгомошном типе условий произрастания ель сменилась лиственными на 47% площади. При формировании насаждений с