Ресурсы древесины для производства биотоплива и их

СРАВНЕНИЕ ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ
ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
ДРЕВЕСНОГО ТОПЛИВА, ПОЛУЧАЕМОГО
В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРОВЕДЕНИЯ
ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
Черниховский Д.М., Алексеев А.С.
Санкт-Петербургская государственная
лесотехническая академия
Неоднозначность мнений и оценок относительно
перспектив реального применения древесного топлива в
условиях России связана с рядом причин – защитой
определенных
экономических
интересов,
необходимостью учета ряда ограничений при заготовке и
производстве
древесного
топлива
(экономических,
экологических,
энергетических),
необходимостью
применения знаний из разных научных и практических
направлений – лесной таксации и лесоустройства,
лесоведения, теории лесозаготовок, транспорта леса,
древесиноведения, теплотехники, экономики. Недоучет
отдельных аспектов может приводить к ошибочным
оценкам, экономическим потерям и экологическому
ущербу.
Схема оценки потенциальных
ресурсов древесного топлива
Сведения о
проектируемых
лесохозяйственных
мероприятиях и
технологиях работ
Сведения о лесных
экосистемах
Прогноз выхода
ресурсов
Сведения о проектируемых лесохозяйственных
мероприятиях (данные лесоустройства)
Лесной план
Данные
лесоустройства
(лесные карты,
таксационные
описания, базы
данных)
Общие
ресурсы
древесного топлива
на территории
региона
Лесохозяйственн
ый регламент с
расчетной
лесосекой
Ресурсы
древесного
топлива
на
ревизионный период
по лесничеству (по
видам
пользования
лесом)
Проект освоения
лесов
Ресурсы
древесного
топлива на территории
аренды (с учетом вида
рубок)
Лесная декларация
ДТ в местах
пользования
лесом
Товарная структура эксплуатационного фонда Учебно-опытного
лесничества (фрагмент), дес. м3
Лесхоз : Лисинский учебно-опытный
+------------------------------------------------------------------------------------------------¦ Порода ¦Сре-¦ Корне- ¦Ср. ¦ Всего ¦
Деловая древесина
¦ Дрова ¦ Дрова ¦ Итого ¦
+---------¦дний¦ вой
¦об. ¦
¦
по категориям
¦ для
¦ топ- ¦ лик- ¦
¦пре-¦сос-¦
¦
¦хл. ¦ дело- ¦
крупности
¦ пере- ¦ лив
¦ вида ¦ От¦обла¦тав-¦сос-¦ запас ¦лик-¦ вой
+--------------------------¦ рабо- ¦ ные
¦
¦ходы
¦даю-¦ляю-¦тав ¦
¦вид.¦ древе- ¦ круп- ¦ сред- ¦ мел¦ тки
¦
¦
¦
¦щая ¦щая ¦ % ¦
¦ м3 ¦ сины ¦ ная
¦ няя
¦ кая
¦
¦
¦
¦
+------------------------------------------------------------------------------------------------Группа лесов : 1
Категория защитности : Лесохозяйственная часть
Хозяйство :
Хвойное
Хозсекция :
3.Сосновая высокобон
С
С
57.3
17761 0.71
15551
6647
6945
1960
585
199
16335 1426
С
Е
20.1
6233 0.21
5001
1219
2386
1396
342
359
5702
531
С
Б
16.2
5028 0.31
3271
479
1952
840
828
539
4639
390
С
Ос
6.4
1943 0.98
241
72
129
40
489
957
1686
257
С
Олч
0.1
11 0.39
8
1
5
2
2
1
11
1
Итого
С
30976 0.56
24071
8418
11415
4238
2245
2056
28372 2604
Итого по хозсекции:
30976 0.56
С
С
С
Е
С
Б
Итого
С
90.6
2.4
7.0
3164 0.17
85 0.07
242 0.10
3491 0.16
Итого по хозсекции:
24071
Хозсекция :
2599
63
130
2792
8418
11415
4238
2245
2056
28372
2604
4.Сосновая низкобон
478
1277
844
6
29
28
5
61
64
189
7
61
59
7
31
2847
76
222
317
9
20
489
257
97
3146
345
1366
936
Сведения о технологиях
работ
• Применяемая лесозаготовительная
техника
• Применяемые на изучаемой
территории технологии
лесозаготовительных работ
• Сезонные ограничения
• Заготавливаемые сортименты
Сведения о лесных экосистемах,
проектируемых в рубки
• Выход ресурсов древесного топлива при
выполняемых ранее хозяйственных
мероприятиях
• Обобщенные таксационные характеристики
лесного фонда
• Данные лесоустройства (лесные карты,
таксационные описания, базы данных)
• Данные
специальных
обследований
(пробные площади)
• Данные лесосечного фонда
• Общие сведения о ландшафтах
Источники топливной древесины, отмечаемые
при таксации леса и лесоустройстве
• Неделовые части деловых стволов
• Дровяные стволы (результат – классы товарности и
выход дров и отходов при проектировании)
• Сухостой, валеж и низкотоварные единичные
деревья (учитываются при лесоустройстве, начиная
от 5-10 м. куб. на га)
• При производственной таксации значительная часть
мертвой древесины (детрита) систематически
недоучитывается либо оценивается со значительным
занижением
Сведения о выходе ресурсов древесного
топлива при выполненных ранее
хозяйственных мероприятиях
•
•
Данные ежегодной лесохозяйственной
отчетности по лесничествам и
лесозаготовителям
Статистические сведения о
лесозаготовках (общего, ликвидного
запасов, запасов деловой древесины),
приводимых в ежегодных отчетах (б.
форма ЛХ-2)
Данные о фактической рубке леса по видам и
группам рубок
Основные стадии прогнозирования
выхода ресурсов древесного топлива
1. Ограничение перечня лесохозяйственных
мероприятий, в результате которых
возможно получение древесного топлива
2. Выбор метода оценки ресурсов
3. Анализ существующей динамики
лесопользования и моделирование
возможного выхода топливных ресурсов
с учетом времени и влияния внешних
факторов
Лесохозяйственные мероприятия – источники
потенциального древесного топлива (Древесное
топливо, 2009; Karjalainen, T., Gerasimov, Y.,)
Рубки главного
пользования
Рубки
промежуточного
пользования
Потенциальные ресурсы древесного
топлива при рубках ухода
Особенности учета топливного сырья при
рубках промежуточного пользования
• Товарная структура насаждений не
определяется при лесоустройстве
• Отбор деревьев в рубку выполняется
по сложным принципам при натурном
отводе в лесу, заранее предсказать
товарные качества вырубаемой части
насаждений невозможно (противоречит
лесоводственным принципам)
Рекомендации экспертов по использованию древесного
топлива для энергетических целей
• вся биомасса не может быть полностью собрана и вывезена
из леса из-за экономических и экологических ограничений.
• сбор пней и корней возможен только в местах сплошных
рубок с применением специальной техники, в Ленинградской
области в ближайшее время маловероятно
• Рекомендуется оставлять на месте заготовки листву (хвою) и
валеж, так как данные компоненты экосистем малопригодны
для сжигания, но важны для восстановления баланса
питательных веществ в почвах после изъятия древесины.
• Сбор древесного топлива после проведения рубок главного
и промежуточного пользования целесообразно выполнять
одновременно с лесохозяйственными работами в лесу
Рекомендации экспертов по использованию древесного
топлива для энергетических целей
• Стремиться выбирать лесосеки с максимальным
количеством деревьев ели (больший доход и
производительность)
• Стремиться использовать для сбора ресурсов
древесного топлива максимально плодородные
почвы (для минимизации потерь питательных
веществ)
• Желательна большая концентрация лесосек
(близкая транспортная доступность) и максимальная
площадь
• Отсутствие подроста, камней, пресеченной
местности
Не рекомендуются для заготовки древесного
топлива
• Лесосеки на бедных почвах, с тонким
гумусовым слоем, высокой
водопроницаемостью
• Ценные природоохранные участки
• Места с дисбалансом питательных
веществ, повреждениями грибами,
болезнями
Определение долей фракций фитомассы лесных экосистем, пригодных
для использования а качестве древесного топлива в изучаемом регионе
(Древесное топливо, 2009)
Подходы к оценке потенциальных
ресурсов древесного топлива
• Использование сведений, приводимых в
документах лесоустроительного
проектирования о выходе дров и отходов при
рубках спелых и перестойных насаждений
• Оценка выхода отходов, неликвидной
древесины при лесозаготовках (по долям
выхода, эмпирическим формулам)
• Оценка выхода частей (фракций) фитомассы
на основе конверсионных коэффициентов
Использование сведений, приводимых в
документах лесоустроительного
проектирования
Преимущества
• Данные доступны
• Основаны на данных
повыдельной (детальной)
таксации
• Учитывают региональные
особенности
Недостатки
• Не содержат сведений о
выходе иных компонентов
ДТ, кроме дров и отходов –
ветвей, корней, листвы
(хвои)
• Отражают усредненные
характеристики
• Не определяются для рубок
ухода
• Не позволяют судить о
полном выходе лесосечных
отходов
Оценка выхода отходов, неликвидной древесины при
лесозаготовках по эмпирическим формулам
Преимущества
• Просты в
использовании
• Содержат небольшое
количество показателей
Недостатки
•
•
Пригодны для конкретных
территорий, для которых
выполнены предварительные
полевые исследования (учет
выхода ресурсов при разных
видах рубок и разных
технологиях)
Требуют указания субъективных
характеристик (доли осины,
потерь на волоках,
технологий…), что затрудняет
долгосрочное прогнозирование
Оценка выхода частей (фракций)
фитомассы с помощью конверсионных
коэффициентов
Преимущества
Недостатки
• Учитывает региональные
особенности лесных
экосистем
• Может использоваться для
планирования на
региональном уровне
• Универсальный подход к
определению ресурсов
• Позволяет вести учет в
универсальных единицах (т.
сух. вещ.)
• Не учитывает технологии и
условия лесозаготовок
• Методические ограничения
(возможная
мультиколлинеарность
таксационных характеристик)
• Непригодна для локального
уровня управления
Оценка ресурсов древесного
топлива Ленинградской
области
Методика оценки :
• определение средних таксационных характеристик
насаждений, проектируемых в рубки,
• определение средних процентов выхода дровяной
древесины и отходов при рубках главного
пользования (товарной структуры эксплуатационного
фонда),
• расчет конверсионных коэффициентов насаждений,
проектируемых в рубки по средним таксационным
характеристикам;
• оценка возможного выхода ресурсов древесного
топлива при лесозаготовках;
• оценка крупного древесного детрита (сухостоя,
валежа) в выделах, затронутых рубками.
Определение конверсионных коэффициентов
выхода стволовой древесины (в т. сух. вещ.)
K   A1 * K1  A2 * K 2  A3 * K 3  ...  Ai * K i  ...  An * K n  * 0.1
• Где K - конверсионный коэффициент для
определения выхода стволовой древесины при
рубках главного пользования по лесхозу (т / м3),
• Ki - конверсионный коэффициент стволов i-й породы
в составе, определяемый по формуле (),
• Ai - коэффициент состава (доля запаса)
составляющей древесной породы, принимает
значения от 1 до 10.
Выход дров и отходов при рубках главного пользования
по бывшим лесхозам Ленинградской области, %
• Доля
потенциального
сырья для
древесного топлива
18-55 % от
корневого запаса (в
среднем 33%)
Средние таксационные характеристики
эксплуатационного фонда лесхозов для определения
конверсионных коэффициентов
Конверсионные коэффициенты насаждений по группам
и видам рубок по составляющим породам (фрагмент)
Ресурсы древесного топлива при фактическом
выполнении
расчетной лесосеки 2006 г. по бывшим лесхозам
(рубки главного пользования), тыс. т.
Ресурсы древесного топлива при фактическом
выполнении рубок промежуточного пользования, тыс. т,
Выводы
• Оценка потенциальных ресурсов древесного
топлива, получаемых в результате выполнения
хозяйственных мероприятий, должна быть
сопряжена с рядом последовательных операций по
сбору и анализу сведений об изучаемой территории
• Возможно использование разных источников
информации и алгоритмов расчета
• Невозможно получение полного объема топливных
ресурсов, не привлеченных к иному хозяйственному
использованию
Литература
1. Конверсионные коэффициенты фитомасса/запас в связи с
дендрометрическими показателями и составом древостоев
Д.Г.Замолодчиков, А.И. Уткин, Г.Н.Коровин. Лесоведение,
2005, №6. с. 73-81.
2. Karjalainen, T., Gerasimov, Y., Goltsev, V., Ilavsky, J.,
Tahvanainen, T. Assessment of Energy Wood Resources in the
Leningrad Region. ttp://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2006/
http://www.iiasa.ac.at/Research/FOR/forest_cdrom/russian/for_prod_ru
.html
3. Assessment of the potential biomass supply in Europe using a
resource-focused approach Karin Ericsson* and Lars J. Nilsson
Environmental and Energy System Studies, Lund University,
Sweden Published in Biomass and Bioenergy. 2006, Vol. 30, pp. 115.
Литература
4. Древесное топливо. Базовый пакет информации. Иваскилаю
Gummerus Kirjapaino Oy Saarijarvi 2000. 53 с.Fram 2009
5. UNECE/FAO Forest Products Annual Market Review, 2008-2009
6. Гитарский М.Л. Эмиссия и поглощение парниковых газов
антропогенного происхождения лесами России: Автореф. дис.
д. б. н. М.: 2007, 43 с.
7. Лесная биоэнергетика: учебное пособие / Под ред. Ю.П.
Семёнова.-М.: ГОУ ВПО МГУЛ. 2008. – 348 с.: ил.
8. Shvidenko, A., Schepschenko, D., Nilsson, S., and Bouloui, Y.
2007. Semi-empirical models for assessing biological productivity
of Northern Eurasian forests. Ecological Modelling, Vol. 204, 163179.
Литература
9. Лесотаксационный справочник по Северо-Западу СССР.
Мошкалев А.Г., Давидов Г.М., Яновский Л.Н., Моисеев В.С.,
Столяров Д.П., Бургевский Ю.И. – Л.: ЛТА, 1984. 320 с.
10. Холодков В.С. Оценка ресурсов древесного топлива
Ленинградской области с использованием ГИС-технологий.
Автореф. дис. на соискание ученой степени кандидата
сельскохозяйственных наук. СПб, 2008, 22 с.
11. Трейфельд Р.Ф., Кранкина О.Н., Поваров Е.Д. Методика
определения запасов и массы древесного детрита на основе
данных лесоустройства. М.: ВНИИЛМ, 2002. 44 с.
Доклад закончен.
Спасибо за
внимание!