Изменения биомассы деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в Европе с 1940 года

Сосна обыкновенная является одной из основных лесообразующих пород Европы, а ее древесина находит широкое применение в лесопромышленном комплексе. При оценке углерододепонирующих функций считается, что конверсионные коэффициенты являются константными по времени. Последние исследования показывают, что происходящие климатические изменения оказывают существенное влияние на прирост древесины и ее свойства. Цель данного исследования – выявление долговременных тенденций в изменении биомассы фракций деревьев сосны обыкновенной в Европе, происходящих с 1940 г. Для проверки гипотезы о влиянии календарного года на биомассу фракций деревьев проводился регрессионный анализ с применением линейных моделей смешанных эффектов. Проведенный статистический анализ позволил выявить достоверное влияние (при p < 0,05) календарного года только на биомассу стволов в коре. Наиболее сильно изменения проявляются для деревьев в молодняках и средневозрастных насаждениях, где происходит формирование наибольшего радиального прироста. Для крупномерных стволов, согласно результатам моделирования, снижение биомассы стволов в коре не прослеживается. В ближайшие десятилетия в результате продолжающихся климатических изменений процесс снижения биомассы и плотности древесины крупномерных стволов должен усилиться. Выявленные изменения биомассы сопровождаются снижением плотности древесины, что происходит в результате увеличения в структуре годичного прироста более рыхлой и менее плотной ранней древесины. Таким образом, в условиях ускоряющихся темпов роста древесных растений объемы стволов и запасы древесины не должны напрямую пересчитываться в депонированный углерод с учетом исторических значений конверсионных коэффициентов. Это также следует учитывать при мониторинге, моделировании и использовании углерода и биомассы в лесах в условиях глобальных изменений.

1. Бондаренко С.Л., Устинова И.Г. Тренды климатических изменений в плотности годичных колец // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2019. Т. 330, № 3. С. 50–59. DOI: 10.18799/24131830/2019/3/154.

2. Ваганов Е.А., Скомаркова М.В., Шульце Э.-Д., Линке П. Влияние климатических факторов на прирост и плотность древесины годичных колец ели и сосны в горах Северной Италии // Лесоведение. 2007. № 2. С. 37–44.

3. Дубенок Н.Н., Кузьмичев В.В., Лебедев А.В. Динамика лесного фонда Лесной опытной дачи РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева за 150 лет // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2018. № 4. С. 5–19. DOI: 10.26897/0021-342X-2018-4-5–19.

4. Дубенок Н.Н., Кузьмичев В.В., Лебедев А.В. Результаты экспериментальных работ за 150 лет в Лесной опытной даче Тимирязевской сельскохозяйственной академии: моногр. М.: Наука, 2020. 382 с.

5. Киселева В.В., Коротков С.А., Скородумов П.В. Тенденции смены породного состава в лесах Лосиного острова // Лесной вестник. 2016. № 5 (20). С. 21–25.

6. Лебедев А.В. Ход естественных процессов в древостоях ядра заповедника «Кологривский лес» // Вклад особо охраняемых природных территорий в экологическую устойчивость регионов: Современное состояние и перспективы: матер. Всерос. (с междунар. участием) конф. (20–21 сентября 2018 г.). Кологрив: Государственный заповедник «Кологривский лес», 2018. С. 6–14.

7. Усольцев В.А. Фитомасса модельных деревьев для дистанционного зондирования и наземной таксации лесов Евразии: моногр. 2-е изд., доп. Екатеринбург: УГЛУ; Ботанический сад УО РАН, 2020.

8. Alekseev A.S., Sharma S.K. Long-Term Growth Trends Analysis of Norway Spruce Stands in Relation to Possible Climate Change: Case Study of Leningrad Region // Известия вузов. Лесной журнал. 2020. No. 3. P. 42–54. DOI: 10.37482/0536-1036-2020- 3-42-54.

9. Araújo E.J.G., Loureiro G.H., Sanquetta C.R., Sanquetta M.N.I., Corte A.P.D., Péllico Netto S., Behling A. Allometric models to biomass in restoration areas in the Atlantic rain forest // Floresta e Ambiente. 2018. No. 25(1). e20160193. DOI: 10.1590/2179-8087.019316.

10. Bontemps J.-D., Gelhaye P., Nepveu G., Hervé J.-H. When tree rings behave like foam: moderate historical decrease in the mean ring density of common beech paralleling a strong historical growth increase // Annals of Forest Science, Springer Verlag / EDP Sciences. 2013. No. 70 (4). P. 329–343. DOI: 10.1007/s13595-013-0263-2.

11. Fang J., Kato T., Guo Z., Yang Y., Hu H., Shen H., Zhao X., Kishimoto-Mo A.W., Tang Y., Houghton R.A. Evidence for environmentally enhanced forest growth // Proc. Natl. Acad. Sci. 2014. No. 111. P. 9527–9532. DOI: 10.1073/pnas.1402333111.

12. Franceschini T., Bontemps J.-D., Gelhaye P., Rittie D., Herve J.-C., Gegout J.-C., Leban J.-M. Decreasing trend and fluctuations in the mean ring density of Norway spruce through the twentieth century // Ann. For. Sci. 2010. No. 67. P. 816p1–816p10. DOI: 10.1051/forest/2010055.

13. Franceschini T., Bontemps J.-D., Leban J.-M. Transient historical decrease in earlywood and latewood density and unstable sensitivity to summer temperature for Norway spruce in northeastern France // Can. J. For. Res. 2012. No. 42. P. 219–226. DOI: 10.1139/x11-182.

14. Kangas A., Henttonen H.M., Pitkänen T.P., Sarkkola S., Heikkinen J. Re-calibrating stem volume models – is there change in the tree trunk form from the 1970s to the 2010s in Finland? // Silva Fennica. Vol. 54, no. 4. Article id 10269. P. 1–23. DOI: 10.14214/sf.10269.

15. Lüdecke D., Makowski D., Waggoner P., Patil I. Assessment of Regression Models Performance // CRAN. 2020. DOI: 10.5281/zenodo.3952174.

16. Pretzsch H., Biber P., Schütze G., Bielak K. Changes of forest stand dynamics in Europe. Facts from long-term observational plots and their relevance for forest ecology and management // For. Ecol. Manage., Forest Observat. Studies: Data Sources for Analysing // Forest Struct. Dyn. 2014. No. 316. P. 65–77. DOI: 10.1016/j.foreco.2013.07.050.

17. Pretzsch H., Biber P., Schütze G., Uhl E., Rötzer T. Forest stand growth dynamics in Central Europe have accelerated since 1870 // Nature Communications. 2014. No. 5. Article number 4967. DOI: 10.1038/ncomms5967.

18. Roderick M.L., Berry S.L. Linking wood density with tree growth and environment: a theoretical analysis based on the motion of water // New Phytol. 2001. No. 149. P. 473–485. DOI: 10.1046/j.1469-8137.2001.00054.x.

19. Romero F.M., Jacovine L.A.G., Ribeiro S.C., Torres C.M.M.E., da Silva L.F., Gaspar R.D.O., da Rocha S.J.S.S., Staudhammer C.L., Fearnside P.M. Allometric equations for volume, biomass, and carbon in commercial stems harvested in a managed forest in the southwestern Amazon: A Case Study // Forests. 2020. No. 11, id 874. DOI: 10.3390/f11080874.

20. Schumacher F.X., Hall F.S. Logarithmic expression of timber-tree volume // J. Agric. Res. 1933. No. 9 (47). P. 719–734.

21. Usoltsev V.A., Lin H., Shobairi S.O.R., Tsepordey I.S., Zilin Ye. Are There Differences in the Reaction of the Light-Tolerant Subgenus Pinus spp. Biomass to Climate Change as Compared to Light-Intolerant Genus Picea spp.? // Plants. 2020. No. 9, id 1255. DOI: 10.3390/plants9101255.

22. Usoltsev V.A., Osmirko A.A., Chasovskikh V.P., Tsepordey I.S., Zukow W. Additive biomass models for Larix spp. single-trees sensitive to temperature and precipitation in Eurasia // Ecological Questions. 2019. Vol. 30, no. 2. P. 57–67. DOI: 10.12775/EQ.2019.012.

23. Zhu J., Shi Y., Fang L., Liu X., Ji C. Patterns and determinants of wood physical and mechanical properties across major tree species in China // Sci. China Life Sci. 2015. No. 58. P. 602–612.

24. 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.