Способ формирования карбоновых ферм на основе высокопродуктивных сосновых древостоев Iа класса бонитета Российский патент 2025 года по МПК A01G23/00 

Изобретение относится к лесному хозяйству, промышленной экологии, климатическим изменениям.

Известен 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 является отсутствие четких и достоверных критериев поглощения углерода, данных о текущем приросте для различных групп возраста насаждений.

Известен способ создания карбоновых ферм на базе сосновых молодняков и средневозрастных древостоев I класса бонитета [Патент РФ № 2807337, МПК А01G23/00, опубл. 14.11.2023] путем проведения рубок ухода.

Недостатком данного способа является некорректное использование его в высокопродуктивных сосновых древостоях Iа класса бонитета, которые характеризуются более высокими значениями показателей текущего прироста и углерододепонирующей способности. При этом, древостои Iа класса бонитета занимают значительную площадь лесного фонда и создание карбоновых ферм в таких насаждениях весьма перспективно с точки зрения достижения наибольшей экономической эффективности за меньший промежуток времени.

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

Техническим результатом предлагаемого способа является формирование карбоновых ферм путем кратного повышения углерод депонирующей способности древостоев и, соответственно, их функциональной эффективности.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ создания карбоновых ферм на основе высокопродуктивных сосновых древостоев Iа класса бонитета позволяет осуществлять регулирование густоты древостоев 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 следующим формулам:

для 20-летних древостоев: Pr = 6,4453+2,5835×N-0,1711×N² для 30-летних древостоев: Pr = 3.3221+7.9655×N-1.1837×N² для 40-летних древостоев: Pr = -1.1071+19.4678×N-5.5605×N² для 50-летних древостоев: Pr = -1,741+24,2834×N-8,4655×N² для 60-летних древостоев: Pr = 0.7699+19.9568×N-7.3618×N²

где: Pr – прирост м³×год^-1×га^-1, N – густота, тыс. шт.×га^-1.

Сравнительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленное изобретение отличается от известного тем, что в насаждениях Iа класса бонитета густотно-возрастные оптимумы продуктивности существенно отличаются от таковых для I класса бонитета и для достижения максимального уровня текущего прироста необходимо соблюдение иных значений густоты и соответственно другой интенсивности изреживания в каждой возрастной группе. Заявленный способ является эффективным инструментом увеличения текущего прироста и усиления поглощения атмосферного СО₂ сосновыми древостоями Iа класса бонитета.

Изобретение поясняется чертежом. На фиг. представлена зависимость текущего прироста сосновых древостоев Iа класса бонитета при полноте 1,0 от густоты для различных возрастных групп. Установленная оптимальная густота древостоев в определенном возрасте, соответствует их максимальному текущему приросту (фиг.). В древостоях, густота которых превышает оптимальную, необходимо проведение рубок ухода со снижением густоты до определенных значений для достижения максимальных показателей текущего прироста и углерододепонирующей способности насаждения.

Графическая форма зависимости, по которой определяется текущий прирост при соответствующем возрасте в древостоях различной густоты с полнотой 1,0, представлена на фигуре. При полноте соснового древостоя Iа класса бонитета выше или ниже 1,0, значения прироста соответственно увеличиваются или уменьшаются. Увеличение или уменьшение производится на 11,3% для каждой 0,1 доли полноты. Такое значение для коррекции прироста в связи с варьированием полноты получено в результате анализа фактических данных, прироста в сосновых древостоях, различной полноты в интервале возрастов от 20 до 70 лет. При этом не выявлено, какой-либо зависимости значений коррекции прироста от возраста древостоев. Следовательно, зная текущий прирост древостоев различного возраста и полноты через конверсионные коэффициенты, можно легко рассчитать объемы депонирования углекислого газа.

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. Посредством анализа экспериментальных данных по текущему приросту древесины в сосняках Iа класса бонитета различного возраста и густоты, а также таблиц хода роста и литературных источников, выявлена зависимость текущего прироста от густоты древостоев. Выявленная зависимость, выражается следующими формулами:

для 20-летних древостоев: Pr = 6,4453+2,5835×N-0,1711×N² для 30-летних древостоев: Pr = 3.3221+7.9655×N-1.1837×N² для 40-летних древостоев: Pr = -1.1071+19.4678×N-5.5605×N² для 50-летних древостоев: Pr = -1,741+24,2834×N-8,4655×N² для 60-летних древостоев: Pr = 0.7699+19.9568×N-7.3618×N²

где: Pr – прирост м³×год^-1×га^-1, N – густота, тыс. шт.×га^-1

Пример осуществления способа

При проведении рубок ухода в первую очередь удаляются деревья сопутствующих пород, угнетенные и усыхающие деревья. По мере роста древостоев значения густоты могут стать несоответствующими оптимуму продуктивности в актуальном возрасте. В этом случае для обеспечения эффективности функционирования карбоновой фермы целесообразно повторное проведение рубок ухода посредством которых вновь формируется структура насаждения, соответствующая максимальному депонированию углерода в данном возрасте. Проведение рубок ухода допускается как посредством маневренной агрегатной техники, так и с помощью бензопил.

Ниже рассмотрен пример осуществления способа создания карбоновых ферм для 20-ти летних сосняков 1а класса бонитета, при полноте 1,0:

- для определения зависимости текущего прироста (Pr) 20-ти летних сосняков Iа класса бонитета от густоты (N) формируется база данных (Таблица), которая содержит показатели густоты и прироста насаждения на 1 га. Информация включает в себя экспериментальные данные коллектива авторов, а также таблиц хода роста [Таблицы и модели роста и продуктивности насаждений основных лесообразующих пород Северной Евразии (нормативно-справочные материалы). М., 2006. 803 с.].

Показатели прироста и густоты сосняков 20-летних Iа класса бонитета (в колонке № табл. указан номер таблицы из источника [Таблицы и модели роста и продуктивности насаждений основных лесообразующих пород Северной Евразии (нормативно-справочные материалы). М., 2006. 803 с.]; - собственные экспериментальные данные)

Таблица

№ табл. А, возраст N, густота Pr, прирост N² 2.1.5. 20 13.49 12 181.98 * 20 2.127 12 4.52 * 20 3.503 16 12.27 * 20 2.747 13 7.55 2.1.14 20 3.918 12 15.35 2.2.1. 20 2.098 9 4.40 2.2.9. 20 1.724 9 2.97 * 19 4.636 16.3 21.49 * 22 5.147 16.6 26.49

- далее, используя метод графического выравнивания полиномом второго порядка в программе Statistica, определяется зависимость между двумя переменными: густотой (N) и приростом (Pr) сосняков 20-летних 1а класса бонитета. Уравнение полученной зависимости представлено формулой (1).

Pr = 6,4453+2,5835×N-0,1711×N² (1)

где: Pr – прирост м³×год^-1×га^-1, N – густота, тыс. шт.×га^-1

- затем аналогичным образом определяются зависимости текущего прироста от густоты для сосняков 30, 40, 50 и 60 лет 1а класса бонитета.

Предлагаемый способ позволяет посредством рубок ухода сформировать таксационную структуру древостоев Iа класса бонитета, 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 20-50 лет (рис. 1) в период наиболее интенсивного роста сосновых древостоев Iа класса бонитета, связанного с биологическими особенностями этого вида древесных растений.

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 принесет пользу в виде общественно значимых и сопоставимых научных и практических результатов, которые найдут применение в различных областях знаний и производства, коммерческом использовании.

Изобретение относится к лесному хозяйству. 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 следующим формулам: для 20-летних древостоев: Pr = 6,4453+2,5835×N-0,1711×N², для 30-летних древостоев: Pr = 3,3221+7,9655×N-1,1837×N², для 40-летних древостоев: Pr = -1,1071+19,4678×N-5,5605×N², для 50-летних древостоев: Pr = -1,741+24,2834×N-8,4655×N², для 60-летних древостоев: Pr = 0,7699+19,9568×N-7,3618×N², где Pr – прирост м³⋅год^-1⋅га^-1, N – густота, тыс. шт.⋅га^-1. Повышается углероддепонирующая способность древостоев и их функциональная эффективность. 1 ил.

Способ формирования карбоновых ферм на основе высокопродуктивных сосновых древостоев Iа класса бонитета, 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 следующим формулам:

для 20-летних древостоев: Pr = 6,4453+2,5835×N-0,1711×N²,

для 30-летних древостоев: Pr = 3,3221+7,9655×N-1,1837×N²,

для 40-летних древостоев: Pr = -1,1071+19,4678×N-5,5605×N²,

для 50-летних древостоев: Pr = -1,741+24,2834×N-8,4655×N²,

для 60-летних древостоев: Pr = 0,7699+19,9568×N-7,3618×N²,

где Pr – прирост, м³⋅год^-1⋅га^-1, N – густота, тыс. шт.⋅га^-1.