Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Кукавская Елена Александровна. Воздействие лесных пожаров на баланс углерода среднетаежных сосняков Енисейской равнины : диссертация ... кандидата биологических наук : 06.03.03 / Кукавская Елена Александровна; [Место защиты: Ин-т леса им. В.Н. Сукачева СО РАН].- Красноярск, 2009.- 190 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-3/593


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

Введение 4

Глава 1 Состояние вопроса 10

Глава 2 Объекты и методика исследований 37

2.1 Характеристика района и объектов исследований 37

  1. Рельеф, почвы, климат 37

  2. Природные пожарные режимы 41

  3. Общая характеристика экспериментального полигона 42

  4. Характеристика экспериментальных участков 44

2.2 Методика исследований 51

  1. Разбивка экспериментальных участков 51

  2. Методика определения запаса напочвенных горючих материалов 51

  3. Методика определения запаса упавших древесных

горючих материалов 53

  1. Методика определения фитомассы древостоя 56

  2. Методика определения влагосодержания напочвенного покрова 57

  3. Методика определения глубины прогорания 58

  4. Методика проведения метеорологических наблюдений 59

2.2.8 Методика моделирования лесных пожаров разной
интенсивности 60

Глава 3 Запасы углерода в среднетаежных сосняках лишайниково-

зеленомошных 61

3.1 Запас углерода в древостое сосняка лишайниково-

зеленомошного 62

3.2 Запас углерода органического вещества на поверхности почвы в
сосняке лишайниково-зеленомошном 71

3.3 Общие запасы надземного органического вещества 77

Глава 4 Эмиссия углерода при низовых пожарах разной
интенсивности 83

  1. Условия проведения экспериментов и характеристика пожаров..84

  2. Оценка количества сгоревших ЛГМ и эмиссия углерода при лесных пожарах 92

Глава 5 Влияние пожаров разной интенсивности на запас

углерода в сосняках лишайниково-зеленомошных 103

  1. Изменение запасов углерода в древостоях под воздействием пожара 104

  2. Динамика состава и запаса опада в сосняках после пожара 111

  1. Динамика углерода органического вещества на поверхности почвы после пожара 120

  2. Динамика углерода надземного органического вещества

после пожаров в сосняках лишайниково-зеленомошных 133

Глава 6 Воздействие пожаров на баланс углерода в среднетаежных
сосняках лишайниково-зеленомошных 139

  1. Баланс углерода в среднетаежных сосняках лишайниково-зеленомошных до пожара 140

  2. Баланс углерода после воздействия пожаров

высокой интенсивности 144

6.3 Баланс углерода после воздействия пожаров

средней интенсивности 145

6.4 Баланс углерода после воздействия пожаров

низкой интенсивности 149

Выводы 155

Список литературных источников 157

Приложение А 179

Приложение Б 182



Введение диссертации:

Актуальность темы В связи с глобальными климатическими изменениями, одной из причин которых является увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере (Голицын, 1990; Израэль, 2000; Verdes, 2007), изучение углеродного цикла становится наиболее актуальной задачей.

Бореальные леса играют важную роль в глобальном цикле углерода, влияют на климат Земли и определяют, является ли система стоком или источником углерода атмосферы (Crutzen et. al., 1979; Apps et al., 1993). В мире насчитывается примерно 1,2 млрд. га бореальных лесов и лесных земель, при этом около 2/3 бореальных лесов находится в России (FIRESCAN, 1994).

Пожары - основной дестабилизирующий фактор лесных экосистем. Они ежегодно охватывают 12 - 15 млн. га сомкнутых бореальных лесов, большая часть которых находится в Евразии (Conard, Ivanova, 1997). В российских бореальных лесах около 80% выгоревшей площади и 90% от числа пожаров приходится на низовые пожары (Korovin, 1996). Важным экологическим последствием является воздействие пожаров на запас углерода в лесных экосистемах и углеродный баланс атмосферы (Kasischke, Christensen, Stocks, 1995; Фуряев, 2002). Лесные пожары являются источником не только прямой эмиссии углерода при горении, но и обуславливают послепожарную эмиссию, возникающую при разложении поврежденной огнем растительности (Auclair, 1985; Dixon, Krankina, 1993; Софронов, Волокитина, 1998; Amiro et al., 2001).

Считается, что бореальные леса являются регионом стока углерода (Кобак, 1988; Goodale et al., 2002; Ведрова, 2005; Ваганов и др., 2005; Кудеяров и др., 2007). Однако многократное воздействие пожаров может трансформировать бореальные леса в источники углерода за счет прямых его выбросов при сгорании биомассы и косвенных воздействий пожаров на

тепловой и водный режим, а также на структуру и функционирование экосистем. За последние несколько десятилетий частота возникновения пожаров в бореальных лесах возросла (Korovin, 1996) и может еще более увеличиться в условиях продолжающегося глобального изменения климата (Furyaev et al., 2001; Flannigan et al., 2005; Krawchuk, Cumming, Flannigan, 2009). Это должно привести к сокращению времени восстановления экосистем в периоды между пожарами, а также к усилению выбросов в атмосферу парниковых газов (Кондратьев, Григорьев, 2004).

К настоящему времени накоплено значительное количество научных работ, посвященных запасам углерода в лесных экосистемах и балансу углерода (Кобак, 1988; Исаев и др., 1993; Алексеев, Бердси, 1994; Карелин, Замолодчиков, Гильманов, 1995; Швиденко и др., 2000; Ведрова, 20026; Shvidenko, Nilsson, 2002; Goodale et al., 2002; Усольцев, Залесов, 2005; Кудеяров и др., 2007). Однако расчеты выхода эмиссии углерода при лесных пожарах основаны на косвенных признаках и допущениях (Dixon, Krankina, 1993; Конард, Иванова, 1998; Ваганов и др., 2005). Работы, основанные на экспериментальных данных, немногочисленны. Это связано с трудностью проведения экспериментальных исследований. Недостаточно изучено влияние интенсивности пожаров на эмиссию углерода и его послепожарное накопление.

Послепожарные эмиссии углерода, являющиеся следствием медленного высвобождения углерода вследствие деструкции и гниения погибшей от огня, но не сгоревшей лесной растительности, тесно взаимосвязаны с послепожарной лесовосстановительной динамикой. До сих пор остается открытым вопрос, какой период времени после пожара необходим для v перехода'экосистемы'из состояния источника в состояние стока.

Целью диссертационной работы является оценка воздействия лесных низовых пожаров разной интенсивности на эмиссию, запас и баланс углерода в среднетаежных сосняках лишайниково-зеленомошных.

Основные задачи исследования:

1. Определение запасов углерода в среднетаежных сосняках
лишайниково-зеленомошных;

  1. Оценка величины эмиссии углерода при лесных низовых пожарах;

  2. Исследование динамики накопления углерода после пожаров разной интенсивности;

  3. Оценка воздействия пожаров на баланс углерода в среднетаежных сосняках лишайниково-зеленомошных.

Защищаемые положения:

1. В среднетаежных сосняках лишайниково-зеленомошных эмиссия
углерода при лесных низовых пожарах низкой интенсивности в 4,5, средней
- 5,4, высокой - 12,6 раз превосходит ежегодный минерализационный поток
и определяется условиями погоды и характеристиками пожара.

2. Низовые пожары независимо от их интенсивности в течение первых
5 лет после воздействия обусловливают функционирование лесной
экосистемы в качестве источника углерода в атмосферу.

Научная новизна

Впервые в среднетаежных сосняках лишайниково-зеленомошных экспериментальным путем количественно определена эмиссия углерода при лесных низовых пожарах разной интенсивности в зависимости от параметров горения. Выявлена связь эмиссии углерода с погодными условиями и интенсивностью горения на кромке пожара. Получены данные по послепожарному накоплению углерода надземного органического вещества в сосняках в зависимости от интенсивности горения. Установлено, что сосняки лишайниково-зеленомошные, являющиеся до пирогенного воздействия стоком для углерода атмосферы, в первые 5 лет после пожара являются его источником.

Практическая значимость

На основе моделей, полученных для среднетаежных сосняков лишаиниково-зеленомошных, возможно прогнозирование эмиссии углерода в зависимости от метеорологических условий и характеристик пожара. Результаты исследований могут быть использованы для оценки вклада низовых пожаров разной интенсивности в баланс углерода в лесных экосистемах и определения их статуса.

Личный вклад автора

Диссертационная работа выполнена в Институте леса им. В.Н. Сукачева СО РАН и является частью исследований, выполненных в рамках планов СО РАН и проектов Российского фонда фундаментальных исследований № 01-04-49340 «Оценка воздействия пожаров на эмиссии, баланс углерода и стабильность лесных экосистем Средней Сибири» (2001-2003), № 04-04-49384 «Оценка воздействия пожаров на лесные экосистемы Средней Сибири и мониторинг запасов углерода» (2004-2006), № 07-04-00562 «Моделирование и мониторинг воздействия пожаров разной интенсивности на эмиссии углерода и устойчивость светлохвойных лесов Средней Сибири» (2007-2009), российско-американского проекта № 05-04-476 «Оценка и мониторинг воздействия гарей и интенсивности пожаров на эмиссии, баланс углерода, состояние и устойчивость лесов Средней Сибири» (Estimating and Monitoring Effects of Area Burned and Fire Severity on Carbon Cycling, Emissions, and Forest Health and Sustainability in Central Siberia) (2000-2007) и проекта МНТЦ № 3695 «Газовые и аэрозольные эмиссии от лесных пожаров в России: Воздействие на химическое, радиохимическое и оптическое качество атмосферы, углеродный цикл, радиоэкологические последствия и устойчивость биоценозов» (2008-2010).

Исследования были поддержаны индивидуальными грантами для молодых ученых Красноярского краевого фонда науки № 10TS047 (2006), № 17G063 (2007), № 18G099 (2008) и № 13Т62 (2008).

Все исследования (полевые работы, сбор и обработка образцов, анализ, обобщение и интерпретация полученных результатов) по теме диссертации выполнены автором, либо при его непосредственном участии.

Апробация работы

Результаты исследований и основные положения диссертации представлены в виде научных докладов на научно-практической конференции "Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы Красноярского края" (Красноярск, 2002), всероссийских научно-практических конференциях "Лесной и химический комплексы: проблемы и решения" (Красноярск, 2003, 2004, 2005), научно-методической конференции "Экологическая безопасность Красноярского региона" (Красноярск, 2004), международных конференциях "Climate disturbance interactions in Boreal forest ecosystems. IBFRA: 12th annual scientific conference" (Alaska, USA, 2004), "New Challenges in Management of Boreal Forests. IBFRA: 13 annual scientific conference" (Umea, Sweden, 2006) и "IBFRA: 14th annual scientific conference" (Harbin, China, 2008), международной конференции "Влияние изменений климата на бореальные и умеренные леса" (Екатеринбург, 2006), конференциях молодых ученых "Исследования компонентов лесных экосистем Сибири" Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН (Красноярск, 2006, 2007, 2008), конференциях молодых ученых Красноярского научного центра СО РАН (Красноярск, 2007, 2008), международном рабочем совещании NEESPI (Jena, Germany, 2008), всероссийской конференции с международным участием "Пожары в лесных экосистемах Сибири" (Красноярск, 2008), международной конференции Американского Геофизического Общества (San-Francisco, USA, 2008).

Публикации

По результатам исследований опубликовано 23 научные работы, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах (по списку ВАК).

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, . выводов, списка использованной литературы и двух приложений. Работа изложена на 190 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка, 39 таблиц и список использованной литературы, включающий 229 источников, в том числе 82 на английском языке.

Благодарности Автор выражает глубокую признательность научному руководителю с.н.с, д.б.н. Г.А. Ивановой за научное руководство в ходе выполнения диссертационной работы, а также за организацию и проведение комплексных экспериментов. Автор искреннее благодарен С. Конард (Федеральная Лесная Служба США) и Д. МакРею (Канадская Лесная Служба) за финансовую и научную поддержку комплексных исследований. Автор выражает признательность д.с.-х.н., зав. кафедрой лесоводства СибГТУ В.А. Иванову и сотрудникам Института леса СО РАН д.б.н. П.А. Цветкову,

к.б.н. рВ.Д. Перевозниковой] и Е.Н. Краснощековой за помощь при проведении полевых исследований и анализе материалов, а также студентам СибГТУ, принимавшим участие в полевых работах. Особая благодарность к.б.н. О.В. Трефиловой за ценные советы при расчете баланса углерода.

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций