Фитомасса фракций деревьев по модели рангового распределения. C. 63-75

УДК

630*573.22

DOI:

10.37482/0536-1036-2025-2-63-75

Аннотация

Одним из важнейших показателей состояния дерева является его фитомасса. Ее прямые измерения (c рубкой, сушкой и взвешиванием) очень трудозатратны и имеют различную степень надежности. Наименее достоверны данные по фитомассам корней (особенно для деревьев старших возрастов, где прямые раскопки корневой системы требуют значительных усилий). Это обусловливает необходимость разработки моделей расчета фитомасс фракций по достаточно просто и надежно измеряемым таксационным характеристикам. В статье для описания конструкции дерева предлагается использовать модель свободной конкуренции при распределении ресурсов, доступных дереву в процессе роста, между его фракциями (ствол, корни, ветви, листья или хвоя). Модель позволяет рассчитать соотношения между фитомассами фракций. На основе этих расчетов обосновывается метод оценки фитомасс корней. Проанализированы различия параметров моделей распределения фракций по фитомассе для разных древесных пород и различных зон произрастания. Для проверки корректности модели использованы данные из базы В.А. Усольцева (2016) по фитомассам фракций деревьев (6617 записей) в лесных насаждениях Евразии. Вычисленные ранговые распределения для 95 % деревьев различных пород разного возраста, произрастающих в неодинаковых географических условиях, имеют коэффициент детерминации больше 0,96, следовательно, данная модель носит общий характер и хорошо описывает соотношения между фитомассами фракций деревьев. Предлагаемый подход существенно упрощает полевые измерения, однако требует предварительной оценки параметров уравнения возрастной динамики для отдельной породы в конкретных климатических зонах. Проведенные по данным базы В.А. Усольцева расчеты коэффициента конкуренции для сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. в Сибири на территориях Томской и Новосибирской областей, Алтайского и Красноярского краев показывают близость параметров модели для деревьев одной породы, произрастающих в различных условиях. Использование разработанной модели позволяет оценить фитомассы дерева (включая фитомассу корней) по таким легко измеряемым показателям, как высота дерева и диаметр ствола. Предлагается подход для определения фитомассы корней, при котором вместо проведения их раскопок используются данные о фитомассах надземных фракций дерева.

Сведения об авторах

Ю.Д. Иванова¹*, канд. техн. наук, ст. науч. сотр.; ResearcherID: AAD-8012-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3792-4584
А.В. Ковалев², канд. техн. наук, ст. науч. сотр.; ResearcherID: K-1756-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9744-768X
В.Г. Суховольский³, д-р биол. наук, проф.; ResearcherID: K-1740-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0407-2290

³Институт леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН Красноярского научного центра СО РАН, Академгородок, д. 50/28, г. Красноярск, Россия, 660036; soukhovolsky@yandex.ru

Ключевые слова

лесные насаждения, оценка состояния лесного насаждения, фитомасса, фракции дерева, ранговое распределение

Для цитирования

Иванова Ю.Д., Ковалев А.В., Суховольский В.Г. Фитомасса фракций деревьев по модели рангового распределения // Изв. вузов. Лесн. журн. 2025. № 2. С. 63–75. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-2-63-75

Литература

1. Алексеев В.А., Бердси Р.А. Углерод в экосистемах лесов и болот России. Красноярск: ИЛиД, 1994. 224 с.
2. Арутюнян С.Г., Уткин А.И. Вертикально-фракционное распределение фитомассы в лесах. М.: Наука, 1986. 264 с.
3. Багинский В.Ф. Таксация леса. Гомель: ГГУ им Ф. Скорины, 2013. 416 c.
4. Бузыкин А.И., Пшеничникова Л.С., Суховольский В.Г. Густота и продуктивность древесных ценозов. Новосибирск: Наука, 2002. 152 с.
5. Данилин И.М., Цогт З. Морфометрические параметры и фитомасса деревьев лиственницы сибирской Larix sibirica Ledeb. в Восточном Хэнтэе (Северная Монголия) // Сиб. лесн. журн. 2015. No 5. С. 96–104.
6. Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И. Система конверсионных отношений для расчета чистой первичной продукции лесных экосистем по запасам насаждений // Лесоведение. 2000. No 6. С. 54–63.
7. Исаев А.С., Овчинникова Т.М., Суховольский В.Г. Распределение фитомассы деревьев и насаждений по фракциям: модель конкуренции. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат, 2007. Т. 21. С. 232–250.
8. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. М.: Физматлит, 2006. 816 с.
9. Комаров А.С., Гинжул Л.К., Шанин В.Н., Быковец С.С., Бобкова К.С., Кузнецов М.А., Манов А.В., Осипов А.Ф. Особенности распределения биомассы бореальных видов деревьев по фракциям // Изв. РАН. Сер.: Биологическая. 2017. No 6. С. 656–664. https://doi.org/10.1134/S1062359017060061
10. Кофман Г.Б. Рост и форма деревьев. Новосибирск: Наука, 1986. 210 с.
11. Молчанов А.А. Продуктивность органической массы в сосняках беломошниках // Продуктивность органической и биологической массы леса. М.: Наука, 1974. С. 24–42.
12. Парето В. Компендиум по общей социологии. М.: ГУ ВШЭ, 2008. 511 с.
13. Поздеев Д.А., Петров А.А. Таксация леса. Ижевск: ИжГСХА, 2012. 164 с.
14. Соколов В.А., Аткин А.С., Зиганшин Р.А. Структура и рост древостоев Сибири. Красноярск: РАН СО Ин-т леса им. В.Н. Сукачева, 1993. 176 c.
15. Суховольский В.Г. Распределение фитомассы деревьев по фракциям и оценка биопродуктивности деревьев и насаждений // Лесоведение. 1996. No 1. С. 30–40.
16. Суховольский В.Г. Экономика живого. Новосибирск: Наука, 2004. 140 с.
17. Суховольский В.Г., Иванова Ю.Д. Оценка чистой первичной продукции лесных насаждений с использованием модели распределения фитомассы по фракциям // Лесоведение. 2013. No 5. С. 20–28.
18. Тарасов С.И., Пристова Т.А., Бобкова Л.С. Динамика фитомассы древостоя лиственно-хвойного фитоценоза средней тайги // Сиб. лесн. журн. 2018. No 1. С. 50–58.
19. Усольцев В.А. Фитомасса лесов Северной Евразии: нормативы и элементы географии. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 762 с.
20. Усольцев В.А. Биологическая продуктивность лесов Северной Евразии: методы, база данных и ее приложения. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 636 с.
21. Усольцев В.А. Фитомасса и первичная продукция лесов Евразии. Екатеринбург: УрО РАН, 2010. 573 с.
22. Усольцев В.А. Фитомасса модельных деревьев лесообразующих пород Евразии: база данных, климатически обусловленная география, таксационные нормативы. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2016. 338 с.
23. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Гульбе Т.А., Гульбе Я.И. Аллометрические уравнения для фитомассы по данным деревьев сосны, ели, березы и осины в европейской части России // Лесоведение. 1996. No 6. С. 36–46.
24. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Коровин Г.Н., Нефедьев В.В., Гульбе Т.А., Гульбе Я.И., Гамбург С.П. Определение запасов углерода насаждений на пробных площадях: сравнение аллометрического и конверсионно-объемного методов // Лесоведение. 1997. No 5. С. 51–65.
25. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г., Нильсон С., Булуй Ю.И. Таблицы и модели хода роста и продуктивности насаждений основных лесообразующих пород Северной Евразии (нормативно-справочные материалы). М.: Московск. типогр., No 6. 2008. 887 с.
26. Baskerville G.L. Use of Logarithmic Regression in the Estimation of Plant Biomass. Canadian Journal of Forest Research, 1972, vol. 2, no. 1, pp. 49–53. https://doi.org/10.1139/x72-009
27. Chen W., Zhang Q., Cihlar J., Bauhus J., Price D.T. Estimating Fine-Root Biomass and Production of Boreal and Cool Temperate Forests Using Aboveground Measurements: A New Approach. Plant and Soil, 2004, vol. 265, pp. 31–46. https://doi.org/10.1007/s11104-005-8503-3
28. Clark D.A., Brown S., Kicklighter D.W., Chambers J.Q., Thomlinson J.R., Ni J. Measuring Net Primary Production in Forests: Concepts and Field Methods. Ecological Applications, 2001, vol. 11 (2), pp. 356–370.
29. Mandelbrot B. New Methods in Statistical Economics. The Journal of Political Economy, 1963, vol. LXXI, no. 5, pp. 421–440. https://doi.org/10.1086/258792

Ссылка на английскую версию:

Phytomass of Tree Fractions According to the Rank Distribution Model. С. 63-75