Текущее накопление углерода в лесах двух экорегионов России
https://doi.org/10.21266/2079-4304.2021.237.75-96
Аннотация
В связи с глобальным потеплением климата оценка углеродного цикла в лесных экосистемах приобрела особое значение. Один из методов определения депонированного в лесах углерода основан на использовании конверсионных коэффициентов биомассы (ККБ) и данных Государственного учета лесн фонда (ГУЛФ). Путем объединения моделей ККБ с данными ГУЛФ в двух экорегионах России – таежном и лесостепном – было установлено, что за 20–25-летний период накопление органического углерода в таежной зоне значительно меньше (5%) по сравнению с лесостепной зоной (39%). Несмотря на существующие риски стихийных бедствий в лесостепном экотоне, за четверть века наблюдается значительный рост депонированного углерода. Это произошло вследствие высокой доли молодняков в начале анализируемого периода, обладающих повышенным приростом по отношению к спелым древостоям. Сопоставимые результаты были получены одним и тем же методом в разных экорегионах планеты: от 8% за 5 лет в Китае до 68% за 50 лет в Японии. Сравнение результатов, полученных предложенным методом и методом IIASA (Австрия), показало минимальное расхождение (3%), что дает основание считать полученные оценки депонирования углерода близкими к реальности. Однако сохраняется неопределенность, связанная с качеством данных ГУЛФ и депонированием углерода в почве.
Об авторах
В. А. Усольцев
Институт леса и природопользования Уральского государственного лесотехнического университета; Ботанического сада УрО РАН
Россия
Россия
УСОЛЬЦЕВ Владимир Андреевич – заслуженный лесовод России, профессор кафедры лесоводства, профессор, главный научный сотрудник; доктор сельскохозяйственных наук
620100, Сибирский тракт, д. 37, г. Екатеринбург
В. Ф. Ковязин
Санкт-Петербургский Горный университет
Россия
Россия
КОВЯЗИН Василий Федорович – профессор, доктор биологических наук
199106, 21-я линия В.О., д. 2, Санкт-Петербург
И. С. Цепордей
Ботаническийо сад УрО РАН
Россия
Россия
ЦЕПОРДЕЙ Иван Степанович – научный сотрудник, кандидат сельскохозяйственных наук
620144, ул. 8 Марта, д. 202а, г. Екатеринбург
Список литературы
1. Алексеев В.А., Марков М.В. Статистические данные о лесном фонде и изменение продуктивности лесов России во второй половине ХХ века. СПб.: Санкт-Петербургский лесной экологический центр, 2003. 272 с.
2. Аналитический доклад «Риски реализации Парижского климатического соглашения для экономики и национальной безопасности России». М.: Институт проблем естественных монополий, 2016. 114 с.
3. Арманд А.Д. Гомеостазис экосистем // Экосистемы в критических состояниях. М.: Наука, 1989. С. 10-23.
4. Арманд А.Д., Ведюшкин М.А. Триггерные геосистемы. М.: Ин-т географии АН СССР, 1989. 51 c.
5. Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков А.А. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. М.: Наука, 1986. 297 с.
6. Ваганов Е.А., Ведрова Э.Ф., Верховец С.В, Ефремов С.П., Ефремова Т.Т., Круглов В.Б., Онучин А.А., Сухинин А.И., Шибистова О.Б. Леса и болота Сибири в глобальном цикле углерода // Сибирский экологический журнал. 2005. № 2. С. 631–649.
7. Ведюшкин М.А. Гистерезис в конкурентных системах // Факторы и механизмы устойчивости геосистем. М.: Ин-т географии АН СССР, 1989. С. 215-225.
8. Ведюшкин М.А. Моделирование пространственных переходов между фитоценозами // Математическое моделирование популяций растений и фитоценозов. М.: Наука, 1992. С. 24–30.
9. Гитарский М.Л., Замолодчиков Д.Г., Коровин Г.Н., Карабань Р.Т. Эмиссия и поглощение парниковых газов в лесах России в связи с выполнением обязательств по климатической конвенции ООН // Лесоведение. 2006. № 6. С. 34–44.
10. Ефимов А.И. Климат // Географический атлас Оренбургской области. М.: Изд-во ДИК, 1999. С. 32-35.
11. Замолодчиков Д.Г., Грабовский В.И., Краев Г.Н. Динамика бюджета углерода лесов России за два последних десятилетия // Лесоведение. 2011. № 6. С. 16–28.
12. Замолодчиков Д.Г., Коровин Г.Н., Гитарский М.Л. Бюджет углерода управляемых лесов Российской Федерации // Лесоведение. 2007. № 6. C. 23–34.
13. Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И., Коровин Г.Н. Определение запасов углерода по зависимым от возраста насаждений конверсионно-объемным коэффициентам // Лесоведение. 1998. № 3. C. 84-93.
14. Исаев А.С., Коровин Г.Н., Уткин А.И., Пряжников А.А., Замолодчиков Д.Г. Оценка запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесных экосистем России // Лесоведение. 1993. № 5. С. 51-66.
15. Коломыц Э.Г. Бореальный экотон и географическая зональность: атласмонография. М.: Наука, 2005. 389 с.
16. Коломыц Э.Г. Экотон как объект физико-географического исследования // Известия АН СССР. Серия географическая. 1988. № 5. С. 24-36.
17. Макаревский М.Ф. Запасы и баланс органического углерода в лесных и болотных биогеоценозах Карелии // Экология. 1991. № 3. С. 3-10.
18. Моисеев Б.Н., Алябина И.О. Оценка и картографирование составляющих углеродного и азотного балансов в основных биомах России // Известия РАН. Серия географическая. 2007. № 5. С. 1–12.
19. Моисеев Б.Н., Филипчук А.Н. Методика МГЭИК для расчета годичного депонирования углерода и оценка ее применимости для лесов России // Лесноехозяйство. 2009. № 4. C. 11–13.
20. Усольцев В.А. Биологическая продуктивность лесов Северной Евразии: методы, база данных и ее приложения. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 636 с. URL: http://elar.usfeu.ru/handle/123456789/3281
21. Усольцев В.А. Депонирование углерода лесами Уральского региона России (по состоянию Государственного учета лесного фонда на 2007 год). Екатеринбург: Уральский государственный лесотехнический университет, 2018. 265 с. DOI: 10.1111/gcb.14904. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/162319276.pdf
22. Усольцев В.А., Воронов М.П., Часовских В.П. Чистая первичная продукция лесов Урала: методы и результаты автоматизированной оценки // Экология. 2011. № 5. С. 334–343. DOI: 10.1134/S1067413611050122.
23. Усольцев В.А., Терехов Г.Г., Канунникова О.В. Депонирование углерода лесами Уральского федерального округа // Сибирский экологический журнал. 2008. № 3. С. 371-380. DOI: 10.1134/S1995425508030028].
24. Уткин А.И. О возможной динамике лесной растительности в экотонах Северной Евразии при глобальном потеплении // Классификация и динамика лесов Дальнего Востока: матер. Междунар. конф. Владивосток, 2001. С. 125–127.
25. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Коровин Г.Н., Нефедьев В.В., Гульбе Т.А., Гульбе Я.И., Гамбург С.П. Определение запасов углерода насаждений на пробных площадях: сравнение аллометрического и конверсионно-объемного методов // Лесоведение. 1997. № 5. C 51–66.
26. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г. Климатические изменения и лесные пожары в России // Лесоведение. 1913. № 5. С. 50–61.
27. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г. Углеродный бюджет лесов России // Сибирский лесной журнал. 2014. № 1. С. 69–92.
28. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г. Что мы знаем о лесах России сегодня? // Лесная таксация и лесоустройство. 2011. № 1-2. С. 153–172.
29. Chapin F.S., Woodwell G.M., Randerson J.T., Rastetter E.B., Lovett G.M., Baldocchi D.D., Clark D.A., Harmon M.E., Schimel D.S., Valentini R., Wirth C., Aber J.D., Cole J.J., Goulden M.L., Harden J.W., Heimann M., Howarth R.W., Matson P.A., McGuire A.D., Melillo J.M., Mooney H.A., Neff J.C., Houghton R.A., Pace M.L., Ryan M.G., Running S.W., Sala O.E., Schlesinger W.H., Schulze E.-D. Reconciling carboncycle concepts, terminology and methodology // Ecosystems. 2005. Vol. 9. P. 1041–1050. DOI: 10.1007/s10021-005-0105-7.
30. Dolman A.J., Shvidenko A., Schepaschenko D., Ciais P., Tchebakova N., Chen T., van der MolenM.K., Belelli Marchesini L., Maximov T.C., Maksyutov S., Schulze E.-D. An estimate of the terrestrial carbon budget of Russia using inventory-based, eddy covariance and inversion methods // Biogeosciences. 2012. Vol. 9. P. 5323–5340. DOI: 10.5194/bg-9-5323-2012.
31. Durkaya B., Durkaya A., Kaptan S. BEF-BCEF calculations for Turkey's impotant coniferous species // Bartın Orman Fakültesi Dergisi. 2020. Vol. 22 (3). P. 1053-1060. DOI: 10.24011/barofd.806310.
32. Erdős L., Ambarlı D., Anenkhonov O.A., Bátori Z., Cserhalmi D., Kiss M., Kröel-Dulay G., Liu H., Magnes M., Molnár Z., Naqinezhad A., Semenishchenkov Y.A.,
33. Tölgyesi C., Török P. The edge of two worlds: A new review and synthesis on Eurasian forest-steppes // Applied Vegetation Science. 2018. Vol. 21(3). P. 345–362. DOI: 10.1111/avsc.12382.
34. Fang J.Y., Guo Z.D., Piao S.L., Chen A.P. Terrestrial vegetation carbon sinks in China, 1981–2000 // Science in China Series D: Earth Sciences. 2007. Vol. 50 (9). P. 1341–1350.
35. Fang J.Y., Oikawa T., Kato T., Mo W., Wang Z.H. Biomass carbon accumulation by Japan’s forests from 1947–1995 // Global Biogeochemical Cycles. 2005. Vol. 19. GB2004. DOI:10.1029/2004GB002253.
36. González-García M., Hevia A., Majada J., Barrio-Anta M. Aboveground biomass estimation at tree and stand level for short rotation plantations of Eucalyptus nitens (Deane & Maiden) Maiden in Northwest Spain // Biomass and Bioenergy.2013. Vol. 54. P. 147–157. DOI: 10.1016/j.biombioe.2013.03.019.
37. Goodale C.L., Apps M.J., Birdsey R.A., Field C.B., Heath L.S., Houghton R.A., Jenkins J.C., Kohlmaier G.H., Kurz W., Liu S.R., Nabuurs G.-J., Nilsson S., Shvidenko A. Forest carbon sinks in the Northern Hemisphere // Ecological Applications. 2002. Vol. 12. P. 891–899. DOI: 10.2307/3060997.
38. Guo Z.D., Fang J.Y., Pan Y.D., Birdsey R. Inventory-based estimates of forest biomass carbon stocks in China: A comparison of three methods // Forest Ecology Management. 2010. Vol. 259. P. 1225–1231. DOI: 10.1016/j.foreco.2009.09.047.
39. Houghton R.A., Hall F., Goetz S.J. The importance of biomass in the global carbon cycle // Geophysical Research Letters. 2009. Vol. 114. G00E03. DOI: 10.1029/2009JG000935.
40. IPCC. Good Practice Guidance for Land Use, Land-Use Change and Forestry. IPCC/OECD/IEA/IGES, Hayama, Japan, 2003.
41. Kharuk V.I., Petrov I.A., Dvinskaya M.L., Im S.T., Shushpanov A.S. Comparative reaction of larch (Larixsibirica Ledeb.) radial increment on climate change in the forest-steppe and highlands of Southern Siberia // Contemporary Problems of Ecology. 2018. Vol. 11 (4). P. 388–395. DOI: 10.1134/S1995425518040042.
42. Kinnunen J., Maltamo M., Päivinen R. Standing volume estimates of forests in Russia: how accurate is the published data? // Forestry. 2007. Vol. 80 (1). P. 53–64. DOI: 10.1093/forestry/cpl042.
43. Kolomyts E.G. Forest ecosystems and global climate changes: Experience of predictive modeling. Saarbrücken, Germany: Lambert Academic Publishing. GmBH& Co, 2012. 310 p.
44. Konôpka B., Pajtík J., Šebeň V., Lukac M. Belowground biomass functions and expansion factors in high elevation Norway spruce // Forestry. 2011. Vol. 84 (1). P. 41-48. DOI:10.1093/forestry/cpq042.
45. Lapenis A., Shvidenko A., Schepaschenko D., Nilsson S., Aiyyer A. Acclimation of Russian forests to recent changes in climate // Global Change Biology. 2005. Vol. 11. P. 1–13. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2005.001069.x.
46. Lau A., Calders K., Bartholomeus H., Martius C., Raumonen P., Herold M., Vicari M., Sukhdeo H., Singh J., Goodman R.C. Tree biomass equations from terrestrial Li-DAR: A case study in Guyana // Forests. 2019. Vol. 10, 527. DOI: 10.3390/f10060527.
47. Lehtonen A., Cienciala E., Tatarinov F., Mäkipää R. Uncertainty estimation of biomass expansion factors for Norway spruce in the Czech Republic // Annals of Forest Science. 2007. Vol. 64(2). P. 133–140. DOI: 10.1051/forest:2006097.
48. Liski J., Lehtonen A., Palosuo T., Peltoniemi M., Eggers T., Muukkonen P., Mäkipää R. Carbon accumulation in Finland's forests 1922–2004 – an estimate obtained by combination of forest inventory data with modelling of biomass, litter and soil // Annals of Forest Science. 2006. Vol. 63. P. 687–697. DOI: 10.1051/forest:2006049.
49. Mansuy N., Gauthier S., Bergeron Y. Afforestation opportunities when stand productivity is driven by a high risk of natural disturbance: a review of the open lichen woodland in the eastern boreal forest of Canada // Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. 2013. Vol. 18. P. 245–264. DOI: 10.1007/s11027-012-9362-x.
50. Matthews G. The carbon content of trees // Forestry Commission. Technical Paper 4. Edinburgh, 1993. 21 p.
51. Nilsson S., Shvidenko A., Jonas M., McCallum I., Thomson A., Balzter H. Uncertainties of a regional terrestrial biota full carbon account: A systems analysis // Water, Air, & Soil Pollution: Focus. 2007. Vol. 7. P. 425–441. DOI: 10.1007/s11267-006-9119-1.
52. Pan Y., Birdsey R.A., Fang J., Houghton R., Kauppi P.E., Kurz W.A., Phillips O.L., Shvidenko A., Lewis S.L., Canadell J.G., Ciais P., Jackson R.B., Pacala S.W., McGuire A.D., Piao S., Rautiainen A., Sitch S., Hayes D. A large and persistent carbon sink in the world's forests // Science. 2011. Vol. 333. P. 988-993. DOI: 10.1126/science.1201609.
53. Pan Y.D., Luo T.X., Birdsey R., Hom J., Melillo J. New estimates of carbon storage and sequestration in China’s forests: effects of age-class and method on inventorybased carbon estimation // Climatic Change. 2004. Vol. 67. P. 211–236.
54. Petersson H., Holm S., Ståhl G., Alger D., Fridman J., Lehtonen A., Lundström A., Mäkipää R. Individual tree biomass equations or biomass expansion factors for assessment of carbon stock changes in living biomass – A comparative study // Forest Ecology and Management. 2012. Vol. 270. P. 78–84. DOI:10.1016/j.foreco.2012.01.004.
55. Sharma T., Kurz W.A., Stinson G., Pellatt M.G., Li Q. A 100-year conservation experiment: Impacts on forest carbon stocks and fluxes // Forest Ecology and Management. 2013. Vol. 310. P. 242–255. DOI: 10.1016/j.foreco.2013.06.048.
56. Shvidenko A., Schepaschenko D., Nilsson S., Bouloui Y. Semi-empirical models for assessing biological productivity of Northern Eurasian forests // Ecological Modelling. 2007. Vol. 204. P. 163–179. DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2006.12.040.
57. Shvidenko A., Schepaschenko D., Maksyutov S. Impact of terrestrial ecosystems of Russia on the global carbon cycle from 2003-2008: An attempt of synthesis // Proceedings of the International Conference on Environmental Observations, Modeling and Information Systems ENVIROMIS-2010, Tomsk,2010a. P. 48–52.
58. Shvidenko A., Schepaschenko D., Mc Callum I., Santoro M., Schmullius C. Use of remote sensing products in a terrestrial ecosystems verified full carbon account: Experiences from Russia // Proceedings of I Conference “Earth Observation for Land-Atmosphere interaction Science”, Frascat, Italy, 3-5 November 2010. ESA SP-688, 2011. CD ROM. 8 p.
59. Shvidenko A., Schepaschenko D., McCallum I., Nilsson S. Can the uncertainty of full carbon accounting of forest ecosystems be made acceptable to policymakers? // Climatic Change. 2010b. Vol. 103. P. 137–157. DOI 10.1007/s10584-010-9918-2.
60. Stinson G., Kurz W., Smyth C., Neilson E., Dymond C., Metsaranta J., Boisvenue C., Rampley G.J., Li Q., White T.M., Blain D. An inventory-based analysis of Canada’s managed forest carbon dynamics, 1990 to 2008 // Global Change Biology. 2011. Vol. 17. P. 2227–2244. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2010.02369.x.
61. Tang X., Fehrmann L., Guan F., Forrester D.I., Guisasola R., Kleinn C. Inventory-based estimation of forest biomass in Shitai County, China: A comparison of five methods // Annals of Forest Research. 2016. Vol. 59 (1). P. 1–12. DOI: 10.15287/afr.2016.574.
62. Teobaldelli M., Somogyi Z., Migliavacca M., Usoltsev V.A. Generalized functions of bio-mass expansion factors for conifers and broadleaved by stand age, growing stock and site index // Forest Ecology and Management. 2009. Vol. 257. P. 1004–1013. DOI: 10.1016/j.foreco.2008.11.002.
63. Tölgyesi C., Bragina T.M., Valkó O., Deák B., Kelemen A., Gallé R., Bátori Z. Micro-environment–vegetation interactions in the sandy forest-steppe of Naurzum Nature Reserve, Kazakhstan // Abil E.A., Bragina T.M. (eds.). Biological diversity of Asian steppe. Kostanay: Kostanay State Pedagogical Institute, Kazakhstan, 2017. P. 190–194.
64. Tölgyesi C., Valkó O., Deák B., Kelemen A., Bragina T.M., Gallé R., Erdős L., Bátoria Z. Tree–herb co-existence and community assembly in natural forest-steppe transitions // Plant Ecology & Diversity. 2018. Vol. 11 (4). P. 465–477. DOI:10.1080/17550874.2018.1544674.
65. Van Camp N., VandeWalle I., Mertens J., de Neve S., Samson R., Lust N., Lemeur R., Boeckx P., Lootens P., Beheydt D., Mestdagh I., Sleutel S., Verbeeck H., Van Cleemput O., Hofman G., Carliere L. Inventory-based carbon stock of Flemish forests: A comparison of European biomass expansion factors // Annals of Forest Science. 2004. Vol. 61(7). P. 677–682. DOI: 10.1051/forest:2004066.
66. Van Den Berge S., Vangansbeke P., Calders K., Vanneste T., Baeten L., Verbeeck H., Parvathi S., Moorthy K., Verheyen K. Biomass expansion factors for hedgerow-grown trees derived from terrestrial LiDAR // BioEnergy Research (Preprint). 2021. DOI: 10.1007/s12155-021-10250-y.
67. Xu X.L., Cao M.K., Li K.R. Temporal-spatial dynamics of carbon storage of forest vegetation in China // Progress in Geography. 2007. Vol. 26 (6). P. 1–10 (in Chinese).
68. Yang K., Guan D. Changes in forest biomass carbon stock in the Pearl River Delta between 1989 and 2003 // Journal of Environmental Sciences (China). 2008. Vol. 20 (12). P. 1439-1444. DOI: 10.1016/s1001-0742(08)62546-2.
Рецензия
Для цитирования:
Усольцев В.А., Ковязин В.Ф., Цепордей И.С. Текущее накопление углерода в лесах двух экорегионов России. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2021;(237):75-96. https://doi.org/10.21266/2079-4304.2021.237.75-96
For citation:
Usoltsev V.А., Kovyazin V.F., Tsepordey I.S. Current carbon storage in forests of two ecoregions of Russia. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii. 2021;(237):75-96. (In Russ.) https://doi.org/10.21266/2079-4304.2021.237.75-96
Просмотров:
129
Послать статью по эл. почте 