Способ формирования карбоновых ферм Российский патент 2023 года по МПК A01G23/00 

Изобретение относится к лесному хозяйству, экологии, а именно к способам формирования карбоновых ферм.

Известен способ создания защитных лесных насаждений – лесные полосы [Защитные лесные насаждения // Лесн. энциклопедия / Гл. ред. Г. И. Воробьёв. М.: Сов. энциклопедия, 1986. Т. 1. 563 с.], водоохранные леса [Водоохранные леса // Лесн. энциклопедия / Гл. ред. Г. И. Воробьёв. М.: Сов. энциклопедия, 1986. Т. 1. 563 с.], др. виды и типы искусственно созданных защитных лесных насаждений [Система защитных лесных насаждений // Лесная энциклопедия / Гл. ред. Г. И. Воробьёв. М.: Сов. энциклопедия, 1986. Т. 2. 631 с.], в которых регулируется густота и схемы посадки деревьев, породный состав древесных растений.

Недостатком данного способа является отсутствие достоверных критериев поглощения углерода, низкая лесоводственная, экологическая и климаторегулирующая эффективность, высокая стоимость создания и уходов за насаждениями.

Наиболее близким способом, выбранным за прототип карбоновых ферм, является способ создания лесных культур [Редько Г.И., Родин А.Р., Трещевский И.В. Лесные культуры: учеб. для вузов. 2-е изд. М.: Агропромиздат, 1985. 400 с.], др. виды и типы искусственно созданных лесных насаждений, в которых регулируется возраст, густота и схемы посадки деревьев, породный состав древесных растений.

Недостатком данного способа также является отсутствие четких и достоверных критериев поглощения углерода, и низкая климаторегулирующая эффективность.

Задачей изобретения является формирование карбоновых ферм на базе сосновых молодняков и средневозрастных древостоев, усиливающих и пролонгирующих углерод депонирующие функции насаждений.

Техническим результатом предлагаемого способа формирования карбоновых ферм является возможность кратного повышения углерод депонирующей способности насаждений и, соответственно, их климаторегулирующей эффективности.

Технический результат достигается тем, что способ формирования карбоновых ферм позволяет осуществлять регулирование густоты и полноты насаждений в каждый возрастной период посредством рубок ухода, направленных на формирование структуры насаждений, обеспечивающей в каждом возрасте максимальный текущий прирост и соответственно депонирование атмосферного углерода, оптимальная структура насаждений определяется по формуле: Pr=0,8*P*(1,51-0,012*A+0,000073*A2)*(0,865+0,645*N-0,033*N2+0,43*A+0,071*A*N-(0,0044+0,0007*N+0,0002* N2)*A2), где: Pr – текущий прирост по общей продуктивности, м3 * га-1 *год-1; P – относительная полнота древостоя, в долях от единицы; N - число деревьев на одном гектаре; A - возраст древостоя, лет.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое изобретение отличается от известного тем, что используется поэтапный разноприемный подход в формировании насаждений рубками в каждый возрастной период, позволяющий достигать максимальных показателей депонирования углерода, оптимальная структура насаждений определяется по формуле: Pr=0,8*P*(1,51-0,012*A+0,000073*A2)*(0,865+0,645*N-0,033*N2+0,43*A+0,071*A*N-(0,0044+0,0007*N+0,0002* N2)*A2), где: Pr – текущий прирост по общей продуктивности, м3 * га-1 *год-1; P – относительная полнота древостоя, в долях от единицы; N - число деревьев на одном гектаре; A - возраст древостоя, лет.

Признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «новизна».

Признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа не выявлены при изучении других известных технических решений в данной области техники и, следовательно, обеспечивают ему соответствие критерию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежом. На фиг. показана зависимость текущего прироста полных сосновых древостоев (полнота 1,0) от возраста при разном количестве деревьев на одном гектаре N1 – 1000, N2, N3, N5, N7, N10, соответственно 2000,3000,5000,7000 и 10000 деревьев на одном гектаре. При полноте древостоя выше 1,0 значения прироста определяются по формуле с учетом актуальной полноты древостоев, либо графические значения умножаются на значение относительной полноты древостоев (фиг.). С учетом того, что 1 м³ древостоя поглощает 0,75 т атмосферного СО₂, легко рассчитать объемы поглощения СО₂ карбоновыми фермами через текущий прирост.

Сущность изобретения заключается в использовании структурно-возрастных оптимумов продуктивности сосновых древостоев, позволяющих посредством регулирования их густоты в каждом возрасте обеспечивать максимальный текущий прирост и соответственно депонирование атмосферного углерода. Изобретение применимо в сосняках с относительной полнотой не ниже 1,0. Посредством анализа экспериментальных данных по текущему приросту древесины в сосняках первого класса бонитета различного возраста и структуры (густота, полнота), а также таблиц хода роста и литературных источников, выявлена зависимость текущего прироста от густоты и относительной полноты древостоев. Выявленная зависимость, выражается следующей формулой:

Pr=0,8*P*(1,51-0,012*A+0,000073*A²)*(0,865+0,645*N-0,033*N²+0,43*A+0,071*A*N-(0,0044+0,0007*N+0,0002* N²)*A²),

где: Pr – текущий прирост по общей продуктивности, м³ * га^-1 *год^-1; P – относительная полнота древостоя, в долях от единицы; N - число деревьев на одном гектаре; A - возраст древостоя, лет.

Пример осуществления способа

В первый прием рубок удаляются деревья сопутствующих пород, угнетенные и усыхающие деревья. Если после первого приема рубки структура насаждения (густота и полнота) остается несоответствующей максимуму депонирования углерода, проводится второй прием рубок ухода. Вторым приемом, удаляются отстающие в росте деревья, и формируется структура насаждения, соответствующая максимальному депонированию углерода в данном возрасте. Проведение рубок ухода допускается как посредством маневренной агрегатной техники, так и с помощью бензопил. Оптимальная структура насаждений определяется посредством формулы:

Pr=0,8*P*(1,51-0,012*A+0,000073*A²)*(0,865+0,645*N-0,033*N²+0,43*A+0,071*A*N-(0,0044+0,0007*N+0,0002* N²)*A²),

где: Pr – текущий прирост по общей продуктивности, м³ * га^-1 *год^-1; P – относительная полнота древостоя, в долях от единицы; N - число деревьев на одном гектаре; A - возраст древостоя, лет.

Предлагаемый способ позволяет посредством рубок ухода сформировать таксационную структуру древостоев, обеспечивающую наибольший прирост и соответственно максимальное депонирование атмосферного углерода в соответствующем возрасте. Оценивая посредством модели или ее графической формы динамику прироста сосновых древостоев представляется возможным заблаговременно спланировать и реализовать лесохозяйственные мероприятия, направленные на усиление углерод депонирующих функций насаждений и обеспечить желаемый эффект депонирования углерода на каждом этапе роста формируемых карбоновых ферм. Очевидно, что наибольший эффект депонирования атмосферного углерода посредством формирования карбоновых ферм будет проявляться в возрасте от 20 до 60 лет в период наиболее интенсивного роста сосновых древостоев, связанного с биологическими особенностями этого вида древесных растений.

Способ будет содействовать получению новых знаний и выявлению закономерностей структурно-функциональной организации, биологической продуктивности и углерододепонирующих функций лесных экосистем, окажет существенное воздействие на развитие различных смежных областей науки и новых технологий. Результаты использования изобретения в практической сфере послужат основой для развития новой методологии лесовыращивания, формирования лесных экосистем высокого природоресурсного и природоохранного содержания и, в перспективе, имеют высокую потенциальную коммерческую ценность на российском и международных лесных рынках.

Изобретение относится к лесному хозяйству, а именно к способам формирования карбоновых ферм. Выполняют поэтапное регулирование густоты и полноты насаждений сосновых древостоев в каждый возрастной период посредством рубок ухода, позволяющих достигать максимальных показателей депонирования углерода, оптимальная структура насаждений определяется по формуле: Pr=0,8*P*(1,51-0,012*A+0,000073*A²)*(0,865+0,645*N-0,033*N²+0,43*A+0,071*A*N-(0,0044+0,0007*N+0,0002* N²)*A²), где: Pr – текущий прирост по общей продуктивности, м³ * га^-1 *год^-1; P – относительная полнота древостоя, в долях от единицы; N - число деревьев на одном гектаре; A - возраст древостоя, лет. Повышается углерод депонирующая способность насаждений и, соответственно, их климаторегулирующая эффективность. 1 ил.

Способ формирования карбоновых ферм, характеризующийся тем, что осуществляется поэтапное регулирование густоты и полноты насаждений сосновых древостоев в каждый возрастной период посредством рубок ухода, позволяющих достигать максимальных показателей депонирования углерода, оптимальная структура насаждений определяется по формуле:

Pr=0,8*P*(1,51-0,012*A+0,000073*A²)*(0,865+0,645*N-0,033*N²+0,43*A+0,071*A*N-(0,0044+0,0007*N+0,0002* N²)*A²), где:

Pr - текущий прирост по общей продуктивности, м³ * га^-1 *год^-1,

P - относительная полнота древостоя, в долях от единицы,

N - число деревьев на одном гектаре,

A - возраст древостоя, лет.