Climate Affecting the Carbon, Phytomass and Litter Stocks in Forest Stans of the South of the European Russia

V. V. Kaganov; Каганов В. В.; D. G. Zamolodchikov; Замолодчиков Д. Г.; A. S. Mostovaya; Мостовая А. С.

doi:10.31857/S0024114823050030

Climate Affecting the Carbon, Phytomass and Litter Stocks in Forest Stans of the South of the European Russia

Authors: Kaganov V.V.¹, Zamolodchikov D.G.¹^,2, Mostovaya A.S.¹
Affiliations:
1. Center for Forest Ecology and Productivity of the RAS
2. High School of Economy
Issue: No 5 (2023)
Pages: 486-501
Section: RESEARCH
URL: https://journals.rcsi.science/0024-1148/article/view/140482
DOI: https://doi.org/10.31857/S0024114823050030
EDN: https://elibrary.ru/OLEWBU
ID: 140482

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Modern global climate change manifests in an ever intensifying fashion, affecting anthropogenic and natural systems. Bioclimatic models predict significant shifts in biome boundaries, including a reduction in the forests’ proportion in the forest-steppe areas. This process can also affect carbon stocks. The aim of the work was to assess the impact of climate and its changes on the values and their changes of the phytomass’ carbon stocks of forest stands according to the data of repeated surveys of permanent sample plots. In the southern regions of the European Russia, 8 forests were selected and trial plots were set up. Repeated surveys were carried out on the test plots in 2010–2011, 2014–2015, 2019–2020. The carbon reserves of the living and the dead components of forest stands were calculated according to taxation characteristics. The litter carbon stocks were determined by the gravimetric method. The meteorological information analysis was carried out using data from the meteorological stations closest to the objects of study. Average annual temperature for 1991–2020 increased compared to 1961–1990. by 1.13°C, which is 2.5 times more than the global average. At the same time, annual precipitation decreased from 448.2 mm to 445.4 mm. The average value of the G.T. Selyaninov’s hydrothermal coefficient for May-September during the 1961–1990 period was 0.85, and 0.79 during the 1991–2020 period. The stock of the phytomass carbon in the studied forest stands varied from 38.5 ± 7.4 t C ha^–1 to 270.6 ± 52.8 t C ha^–1. Repeated surveys revealed both increases and decreases in phytomass carbon stocks, which ranged from –23.8 to 31.9 t C ha^–1 over a five-year interval. The phytomass carbon stocks and climatic characteristics analysis revealed a statistically significant correlation with the HTC for May-September. However, comparison of changes in phytomass with changes in the average annual temperature, annual precipitation and HTC for May-September did not reveal significant dependencies. The absence of significant correlations between changes in phytomass carbon and climatic parameters’ changes can be determined by the forest ecosystems’ stability, which ensures the preservation of their functions over several years intervals.

Keywords

forest crops, shelter belts, highland oak forests, carbon stock, phytomass, dead wood, forest litter, climate change.

References

Безуглова О.С., Голозубов О.М., Полуян Д.И. Региональные особенности процессов опустынивания в Ростовской области // Аридные экосистемы. 2015. Т. 21. № 1 (62). С. 17–21.
Бугаев В.А., Мусиевский А.Л. Шипов лес. История и современность // Лесное хозяйство. 2000. № 5. С. 22–24.
Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2021 г. М.: Росгидромет, 2022. 104 с.
Загреев В.В., Сухих В.И., Швиденко А.З., Гусев H.H., Мошкалев А.Г. Общесоюзные нормативы для таксации лесов. М.: Колос, 1992. 495 с.
Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И., Коровин Г.Н. Определение запасов углерода по зависимым от возраста насаждений конверсионно-объемным коэффициентам // Лесоведение. 1998. № 3. С. 84–93.
Каганов В.В. Изменение экосистемных запасов углерода при облесении в степной и полупустынной зонах Европейской части России // Проблемы региональной экологии. 2012. № 4. С. 7–12.
Каплина Н.Ф., Кулакова Н.Ю. Фитомасса и запасы углерода и азота в контрастных по продуктивности нагорных дубравах южной лесостепи // Аридные экосистемы. 2021. Т. 27. № 1 (86). С. 35–42.
Караванская Н.В. Биоразнообразие и потоки углерода в дубравах Центральной лесостепи. Автореф. дис. … канд. сельхоз. наук. Воронеж, ВГЛТА, 2005. 20 с.
Карандина С.Н. Растительность стационара в липово-дубовом лесу // Ученые записки ЛГУ. 1949. Т. 2. Вып. 19 (№ 92). С. 13–36.
Мороз В.В. Определение надземных компонентов фитомассы и накопления углерода в полезащитных дубовых лесополосах Украины // Лесохозяйственная информация. 2013. № 1. С. 26–29.
Национальный доклад о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов не регулируемых Монреальским протоколом за 1990–2019 гг. Часть 2. М., 2022. 111 с.
Парфенова А.В., Дашкевич Л.В. Аридизация климата Ростовской области // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. 2021. Т. 1. № 6. С. 131–138.
Петров К.М., Бананова В.А., Лазарева В.Г., Унагаев А.С. Региональные особенности глобального процесса опустынивания в Северо-Западном Прикаспии // Биосфера. 2016. Т. 8. № 1. С. 49–62.
Погода и климат. 2022. URL: http://www.pogodaiklimat.ru/ (дата обращения: 21.11.2022)
Пузаченко Ю.Г., Скулкин B.C. Структура растительности лесной зоны СССР. Системный анализ. М.: Наука, 1981. 276 с.
Рыжков О.В. Состояние и развитие дубрав Центральной лесостепи (на примере заповедников Центрально-Черноземного и “Лес на Ворскле”). Тула: Гриф и К, 2001. 182 с.
Сандлерский Р.Б., Пузаченко Ю.Г. Термодинамика биогеоценозов на основе дистанционной информации // Журн. общей биологии. 2009. Т. 70. № 2. С. 121–142.
Сапанов М.К. Экология лесных насаждений в аридных регионах. Тула: Гриф и К, 2003. 248 с.
Сапанов М.К., Сиземская М.Л. Климатогенные ограничения аридного лесовыращивания // Лесоведение. 2020. № 1. С. 46–54.
Свиридов Д.Г. Депонирование углерода дубовыми насаждениями Центрального Черноземья. Автореф. дис. … канд. биол. наук. Воронеж, ВГЛТА, 2007. 19 с.
Столбовой В.С. Влияние потепления климата на баланс углерода в лесных почвах России // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2022. Вып. 111. С. 5–29. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2022-111-5-29
Таранков В.И., Степочкин Л.М. Особенности депонирования углерода культурами дуба черешчатого Моховского лесничества Орловской области // Лесоведение. 2005. № 6. С. 38–43.
Терехов В.И. Эколого-лесоводственные основы повышения углерододепонирующей функции байрачных дубрав Курской област.и Автореф. дис. … канд. биол. наук. Воронеж, ВГЛТА, 2012. 19 с.
Убугунов В.Л., Гунин П.Д., Бажа С.Н., Дробышев Ю.И., Убугунова В.И. Иссушение почв как показатель опустынивания лесостепных экосистем Баргузинской котловины // Аридные экосистемы. 2017. Т. 23. № 3 (72). С. 17–31.
Усольцев В.А., Ковязин В.Ф., Цепордей И.С. Увеличение вклада климатических переменных в объяснение изменчивости биомассы деревьев дуба на территории Евразии в связи с отклонением модели от аллометрии // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020. № 233. С. 39–59.
Усольцев В.А., Цепордей И.С., Часовских В.П. Фитомасса деревьев двухвойных сосен Евразии: аддитивные модели в климатических градиентах // Сибирский лесной журн. 2019. № 1. С. 44–56.
Чендев Ю.Г., Соэр Т.Д., Холл Р.Б., Петин А.Н., Новых Л.Л., Заздравных Е.А., Чевердин Ю.И., Тищенко В.В., Филатов К.И. Оценка запасов и баланса органического углерода в экосистемах лесополос Восточно-Европейской лесостепи // Проблемы региональной экологии. 2013. № 4. С. 7–14.
Честных О.В., Лыжин В.А., Кокшарова А.В. Запасы углерода в подстилках лесов России // Лесоведение. 2007. № 6. С. 114–121.
Шишкин А.И. Особенности структурно-функциональной организации дубрав центральной лесостепи. Автореф. дис. … канд. сельхоз. наук. Воронеж, ВГЛТА, 2009. 18 с.
Berg B., McClaugherty C. Plant Litter. Decomposition, Humus Formation, Carbon Sequestration. Fourth Edition. Switzerland: Springer Nature, 2020. 342 p.
Climate at a Glance: Global Time Series. NOAA National Centers for Environmental information, 2002. URL::// www.ncei.noaa.gov/access/monitoring/climate-at-a-glance/ global/time-series (дата обращения: 21.11.2022)
Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Summary for Policymakers. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2021. 32 p.
Mátyás C., Sun G. Forests in a water limited world under climate change // Environmental Research Letters. 2014. V. 9. Paper No. 085001. 10 p.
Prieto I., Almagro M., Bastida F., Querejeta J. Altered leaf litter quality exacerbates the negative impact of climate change on decomposition // J. Ecology. 2019. V. 107. P. 2364–2382.
Usoltsev V.A., Zukow W., Osmirko A.A., Tsepordey I.S., Chasovskikh V.P. Additive biomass models for Larix spp. single-trees sensitive to temperature and precipitation in Eurasia // Ecological Questions. 2019. V. 30 (2). P. 57–67.
Valentini R., Zamolodchikov D., Reyer C., Noce S., Santini M., Lindner M. Climate change in Russia – past, present and future // Russian Forests and Climate Change. What Science Can Tell Us 11. European Forest Institute, 2020. P. 45–52.