Запасы и структура фитомассы древостоев северотаежных сосняков Республики Коми. С. 25–38

УДК

630*187:582.475

DOI:

10.37482/0536-1036-2022-4-25-38

Аннотация

Цель исследования – оценить запасы фитомассы произрастающих в Республике Коми северотаежных сосняков зеленомошных и сфагновых типов. Работа выполнена в 2016–2019 гг. на постоянных пробных площадях, расположенных на территории Зеленоборского лесного стационара Института биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук. По данным модельных деревьев выведены степенные уравнения зависимости массы отдельных фракций от диаметра ствола на высоте 1,3 м для основных лесообразующих пород – сосна, ель, лиственница, береза, – принадлежащих к зеленомошным или сфагновым типам леса. Исследованные параметры характеризуются тесной корреляцией с высокими коэффициентами аппроксимации тренда (R2 = 0,72–0,92). Рассчитан индекс листовой поверхности. Сосняки зеленомошных типов отличаются довольно высокими запасами фитомассы – 136–211 т/га. В древостоях сосняков сфагновых типов сосредоточено 89–96 т/га фитомассы. Несмотря на примесь других древесных пород, ведущий пул – деревья сосны, а основная фракция (46–56 %) – стволовая древесина. Ее вклад и ствола в целом (кора + древесина) выше в сосняках зеленомошных типов по сравнению со сфагновыми, тогда как доля корней в двух этих типах леса примерно одинакова. Участие крон деревьев (хвоя/листья + ветви) в общих запасах фитомассы сосновых насаждений на автоморфных почвах достоверно ниже (в среднем 17 %), чем в сообществах на полугидроморфных и гидроморфных почвах (в среднем 22 %). Относительно бóльшая масса хвои и листьев стала причиной высокого индекса листовой поверхности, который изменялся от 8,8 до 17,8 и от 7,7 до 9,8 га/га соответственно в сосняках зеленомошных и сфагновых типов. Установлена высокая достоверная (R = 0,88; p = 0,004) взаимосвязь индекса листовой поверхности с суммой площадей сечений деревьев, тогда как с густотой и запасом древесины она статистически незначима. Рассчитаны конверсионные коэффициенты для перевода объема древесины в запасы фитомассы отдельных фракций и пород в целом. Приведенные данные полезны для оценки продуктивности сосновых экосистем в разных условиях произрастания при проведении мониторинга лесов (в т. ч. методами дистанционного зондирования), а также при планировании лесохозяйственных мероприятий с целью повышения продуктивности сосновых лесов.
Благодарности: Работа выполнена в рамках государственного задания Института биологии Коми НЦ УрО РАН по теме НИР «Зональные закономерности динамики структуры и продуктивности первичных и антропогенно измененных фитоценозов лесных и болотных экосистем европейского северо-востока России» (регистрационный номер 1021051101417-8-1.6.19). Авторы благодарят Н.В. Торлопову, А.И. Патова и С.И. Наймушину за помощь в проведении полевых работ.

Сведения об авторах

А.Ф. Осипов*, канд. биол. наук, ст. науч. сотр.; ResearcherID: P-9583-2015, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0618-9660
И.Н. Кутявин, канд. с.-х. наук, науч. сотр.; ResearcherID: P-9829-2015, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7840-1934
А.В. Манов, канд. с.-х. наук, науч. сотр.; ResearcherID: P-9089-2015, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5070-0078
М.А. Кузнецов, канд. биол. наук, науч. сотр.; ResearcherID: P-9870-2015, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6331-9578
К.С. Бобкова, д-р биол. наук, гл. науч. сотр.; ResearcherID: P-9476-2015, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0346-2879
Институт биологии Коми научного центра УрО РАН, ул. Коммунистическая, д. 28, ГСП-2, г. Сыктывкар, Россия, 167982; osipov@ib.komisc.ru*, kutjavin-ivan@rambler.ru, manov@ib.komisc.ru, kuznetsov_ma@ib.komisc.ru, bobkova@ib.komisc.ru

Ключевые слова

сосняк, фитомасса, северная тайга, Республика Коми, зеленомошный тип леса, сфагновый тип леса, индекс листовой поверхности, конверсионный коэффициент

Для цитирования

Осипов А.Ф., Кутявин И.Н., Манов А.В., Кузнецов М.А., Бобкова К.С. Запасы и структура фитомассы древостоев северотаежных сосняков Республики Коми // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 4. С. 25–38. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-4-25-38

Литература

1. Бабич Н.А., Мерзленко М.Д., Евдокимов И.В. Фитомасса культур сосны и ели в европейской части России. Архангельск, 2004. 112 с. Babich N.A., Merzlenko M.D., Evdokimov I.V. Phytomass of Pine and Spruce Plantations in the European Part of Russia. Arkhangelsk, 2004. 112 p. (In Russ.).

2. Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера / под ред. К.С. Бобковой, Э.П. Галенко. СПб.: Наука, 2001. 278 с. Process of Bioproductivity in the North Forest Ecosystems. Ed. by K.S. Bobkova, E.P. Galenko. Saint Petersburg, Nauka Publ., 2001. 278 p. (In Russ.).

3. Бобкова К.С. Биологическая продуктивность хвойных лесов Европейского Северо-Востока. Л.: Наука, 1987. 156 с. Bobkova K.S. Biological Productivity of Coniferous Forests of the European North-East. Leningrad, Nauka Publ., 1987. 156 p. (In Russ.).

4. Вакуров А.Д. Продуктивность сосняков в подзоне северной тайги // Продуктивность органической массы лесов в разных природных зонах. М., 1973. С. 7–25. Vakurov A.D. Productivity of Pine Forests in Northern Taiga Subzone. Productivity of Forest Organic Matter in Different Natural Zones. Moscow, 1973, pp. 7–25. (In Russ.).

5. Грабовский В.В., Зукерт Н.В., Корзухин М.Д. Оценка индекса листовой поверхности для территории России по данным государственного лесного реестра // Лесоведение. 2015. № 4. С. 255–259. Grabovskii V.V., Zukert N.V., Korzukhin M.D. Leaf Area Index Estimate for the Russian Territory Based on the State Forest Inventory. Lesovedenie = Russian Journal of Forest Science, 2015, no. 4, pp. 255–259. (In Russ.).

6. Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И., Коровин Г.Н. Определение запасов углерода по зависимым от возраста насаждений конверсионно-объемным коэффициентам // Лесоведение. 1998. № 3. С. 84–93. Zamolodchikov D.G., Utkin A.I., Korovin G.N. Determination of Carbon Reserves by Conversion-Volume Factors Related to the Age of Stands. Lesovedenie = Russian Journal of Forest Science, 1998, no. 3, pp. 84–93 (In Russ.).

7. Клевцов Д.Н., Тюкавина О.Н., Адаи Д.М. Биоэнергетический потенциал надземной фитомассы культур сосны обыкновенной таежной зоны // Изв. вузов. Лесн. журн. 2018. № 4. С. 49–55. Klevtsov D.N., Tyukavina O.N., Adayi G.M. Bioenergy Potential of Aerial Phytomass of Scots Pine in the Middle Taiga Forest Region. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2018, no. 4, pp. 49–55. (In Russ.). https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2018.4.49

8. Кутявин И.Н. Сосновые леса Северного Приуралья: строение, рост, продуктивность. Сыктывкар: ИБ Коми НЦ УрО РАН, 2018. 176 с. Kutyavin I.N. Pine Forests of the Northern Cis-Urals: Structure, Growth, Productivity. Syktyvkar, IB Komi SC UB RAS Publ., 2018. 176 p. (In Russ.). https://doi.org/10.31140/book-2018-02

9. Молчанов А.А. Продуктивность органической массы в лесах различных зон. М.: Наука, 1971. 275 с. Molchanov A.A. Productivity of Organic Matter in Forests of Different Zones. Moscow, Nauka Publ., 1971. 275 p. (In Russ.).

10. Молчанов А.А., Поляков А.Ф. Продуктивность органической массы в сосняках сфагновых // Продуктивность органической и биологической массы леса. М., 1974. С. 43–78. Molchanov A.A., Polyakov A.F. Productivity of Organic Matter in Sphagnum Pine Forests. Productivity of Organic and Biological Matter of the Forest. Moscow, 1974, pp. 43–78. (In Russ.).

11. Осипов А.Ф. Биологическая продуктивность сосняков чернично-сфагновых средней тайги // Изв. вузов. Лесн. журн. 2013. № 1. С. 43–51. Osipov A.F. Biological Productivity of Whortleberry-Sphagnum Pine Forests in Medium Boreal Taiga. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2013, no. 1, pp. 43–51. (In Russ.). https://doi.org/10.7868/S0032180X13050110

12. Тарасов С.И., Пристова Т.А., Бобкова К.С. Динамика фитомассы древостоя лиственно-хвойного фитоценоза средней тайги Республики Коми // Сиб. лесн. журн. 2018. № 1. С. 50–58. Tarasov S.I., Pristova T.A., Bobkova K.S. Dynamics of Phytomass of a Tree Stand of the Deciduous-Coniferous Phytocenosis in Middle Taiga of Komi Republic. Sibirskij Lesnoj Zurnal = Siberian Journal of Forest Science, 2018, no. 1, pp. 50–58. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SJFS20180105

13. Усольцев В.А. Биологическая продуктивность лесов Северной Евразии: методы, база данных и ее приложения. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 637 с. Usol’tsev V.A. Biological Productivity of Forests in Northern Eurasia: Methods, Database and Its Supplements. Yekaterinburg, UrB RAS Publ., 2007. 637 p. (In Russ.).

14. Щепащенко Д.Г., Швиденко А.З., Пергер К., Дресел К., Фриц Ш., Лакида П., Мухортова Л.В., Усольцев В.А., Бобкова К.С., Осипов А.Ф., Мартыненко О.В., Карминов В.Н., Онтиков П.В., Щепащенко М.В., Кракснер Ф. Изучение фитомассы лесов: текущее состояние и перспективы // Сиб. лесн. журн. 2017. № 4. С. 3–11. Schepaschenko D.G., Shvidenko A.Z., Perger C., Dresel C., Fritz S., Lakyda P. I., Mukhortova L.V., Usoltsev V.A., Bobkova K.S., Osipov A.F., Martynenko O.V., Karminov V.N., Ontikov P.V., Shchepashchenko M.V., Kraxner F. Forest Biomass Observation: Current State and Prospective. Sibirskij Lesnoj Zurnal = Siberian Journal of Forest Science, 2017, no. 4, pp. 3–11 (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SJFS20170401

15. Bukvareva E., Zamolodchikov D., Grunewald K. National Assessment of Ecosystem Services in Russia: Methodology and Main Problems. Science of the Total Environment, 2019, vol. 655, pp. 1181–1196. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.11.286

16. Calders K., Origo N., Disney M., Nightingale J., Woodgate W., Armston J., Lewis Ph. Variability and Bias in Active and Passive Ground-Based Measurements of Effective Plant, Wood and Leaf Area Index. Agricultural and Forest Meteorology, 2018, vol. 252, pp. 231–240. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2018.01.029

17. Ivanov A.V., Pokamestova V.Yu., Kasatkin A.S., Zamolodchikov D.G. Leaf Area Indices of Forest Stands in Natural and Disturbed Forests of Primorsky Krai. Russian Journal of Ecology, 2020, vol. 51, iss. 4, pp. 299–305. https://doi.org/10.1134/S1067413620040086

18. Lu D. The Potential and Challenge of Remote Sensing-Based Biomass Estimation. International Journal of Remote Sensing, 2006, vol. 27, iss. 7, pp. 1297–1328. https://doi.org/10.1080/01431160500486732

19. Payne N.J., Allan Cameron D., Leblanc J.-D., Morrison I.K. Carbon Storage and Net Primary Productivity in Canadian Boreal Mixedwood Stands. Journal of Forestry Research, 2019, vol. 30, iss. 5, pp. 1667–1678. https://doi.org/10.1007/s11676-019-00886-0

20. R Core Team. R: A Language and Environment for Statistical Computing. Vienna, R Foundation for Statistical Computing, 2020. Available at: http://www.r-project.org/index.html (accessed 16.10.20).

21. Reich P.B., Luo Y., Bradford J.B., Poorter H., Perry Ch.H., Oleksyn J. Temperature Drives Global Patterns in Forest Biomass Distribution in Leaves, Stems, and Roots. PNAS, 2014, vol. 111, no. 38, pp. 13721–13726. https://doi.org/10.1073/pnas.1216053111

22. Schepaschenko D., Moltchanova E., Shvidenko A., Blyshchyk V., Dmitriev E., Martynenko O., See L., Kraxner F. Improved Estimates of Biomass Expansion Factors for Russian Forests. Forests, 2018, vol. 9, iss. 6, art. 312. https://doi.org/10.3390/f9060312

23. Sheil D., Bongers F. Interpreting Forest Diversity-Productivity Relationships: Volume Values, Disturbance Histories and Alternative Inferences. Forest Ecosystems, 2020, vol. 7, art. 6. https://doi.org/10.1186/s40663-020-0215-x

24. Shobairi S.O.R., Usoltsev V.A., Chasovskikh V.P. Vegetation Fractional Coverage (VFC) Estimation of Planted and Natural Zones Based on Remote Sensing. American Journal of Environmental Policy and Management, 2018, vol. 4, no. 1, pp. 21–31.

25. Usoltsev V.A. Forest Biomass and Primary Production Database for Eurasia. Yekaterinburg, USFEU Publ., 2020. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.29991.70568

26. Usoltsev V.A., Chasovskikh V.P., Noritsina Yu.V., Kokh E.V. Methods and Results of Studying the Geographical Trends in the Structure of Single-Tree Biomass of Larches and Two-Needled Pines in Eurasia. Russian Journal of Ecology, 2016, vol. 47, pp. 442–452. https://doi.org/10.1134/S1067413616050143

27. Yemshanov D., McKenney D.W., Hope E., Lempriere T. Renewable Energy from Forest Residues – How Greenhouse Gas Emission Offsets Can Make Fossil Fuel Substitution More Attractive. Forests, 2018, vol. 9, iss. 2, art. 79. https://doi.org/10.3390/f9020079

28. Zianis D., Muukkonen P., Mäkipää R., Mencuccini M. Biomass and Stem Volume Equations for Tree Species in Europe. Silva Fennica Monographs 4, 2005. 63 p. https://doi.org/10.14214/sf.sfm4