Сопряженность климатических показателей в широтном градиенте при моделировании фитомассы лесообразующих видов Евразии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Углероддепонирующая способность лесного покрова в контексте стабилизации климата определяется продуктивностью его фитомассы, формирующейся под влиянием климата. Первые попытки построения картосхем продуктивности лесов по запасу и приросту стволовой древесины основывались на интегральных климатических индексах без применения статистических методов. По мере накопления фактических данных о фитомассе насаждений устанавливались их парные связи с температурой, осадками и эвапотранспирацией, обычно статистически слабые либо не значимые. С выходом многофакторного моделирования фитомассы на евразийский уровень объясняющая способность как таксационных, так и климатических переменных стала статистически значимой. Однако устойчивость таких моделей не оценивалась, и мультиколлинеарность определяющих переменных не проверялась. В нашем исследовании на основе авторской базы данных по фитомассе деревьев лесообразующих видов Евразии и базы климатических данных WorldClim выполнен сопряженный анализ месячных и среднегодовых осадков за период с 1970 по 2000 г., выявлена связь надземной фитомассы деревьев с их размерами, осадками и температурой, а также оценена мультиколлинеарность независимых переменных в моделях фитомассы лесообразующих видов. Установлено, что в ареале основных лесообразующих видов, произрастающих на территории Северной Евразии от субарктического до южного умеренного поясов, при разработке моделей фитомассы, чувствительных к изменению климата, мультиколлинеарности определяющих факторов, в том числе температур и осадков, не наблюдается. Но южнее 37-й параллели, в субтропическом, субэкваториальном и экваториальном поясах Евразии, при моделировании фитомассы деревьев имеет место мультиколлинеарность температур и осадков.

Об авторах

И. С. Цепордей

Ботанический сад УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivan.tsepordey@yandex.ru
Екатеринбург, Россия

В. А. Усольцев

Ботанический сад УрО РАН; Уральский государственный лесотехнический университет

Email: usoltsev50@mail.ru
Екатеринбург, Россия; Екатеринбург, Россия

Д. В. Норицин

ПАО "СберБанк России", Центр компетенций аналитики

Email: norritsin@mail.ru
Екатеринбург, Россия

Список литературы

  1. Алисов Б. П., Полтараус Б. В. Климатология. М.: Изд-во МГУ, 1974. 300 с
  2. Базилевич Н. И., Дроздов А. В., Родин Л. Е. Продуктивность растительного покрова Земли, общие закономерности размещения и связь с факторами климата // Журн. общ. биол. 1968. Т. 29. № 3. С. 261-271
  3. Волобуев В. Р. О фитоклиматических закономерностях в распределении растительности на территории СССР // Бот. журн. СССР. 1947. № 5. С. 200-205
  4. Григорьев А. А., Будыко М. И. О периодическом законе географической зональности // Докл. АН СССР. 1956. Т. 110. № 1. С. 129-132
  5. Назимова Д. И. Климатическая ординация лесных экосистем как основа их классификации // Лесоведение. 1995. № 4. С. 63-73
  6. Репина Е. Г., Цыпин А. П., Зайчикова Н. А., Ширнаева С. Ю. Эконометрика в табличном редакторе MS Excel: практикум. Самара: Самар. гос. экон. ун-т, 2019. https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_010271621
  7. Рябчиков А. М. Гидротермические условия и продуктивность фитомассы в основных ландшафтных зонах // Вестн. МГУ. Сер. V. Геогр. 1968. № 5. С. 41-48
  8. Усольцев В. А. Принципы полифакториальной оценки биопродуктивности древостоев. Красноярск: Ин-т леса и древесины им. В. Н. Сукачева СО АН СССР, 1985. 48 с
  9. Усольцев В. А. Фитомасса модельных деревьев для дистанционной и наземной таксации лесов Евразии. Эл. база данных. 3-е доп. изд. Екатеринбург: Бот. сад УрО РАН; Урал. гос. лесотех. ун-т, 2023. 1 эл. опт. диск (CD-R)
  10. Черепнин В. Л. Зависимость продуктивности растительности от климатических факторов // Бот. журн. 1968. Т. 53. № 7. С. 881-890
  11. Цепордей И. С. Биологическая продуктивность лесообразующих видов в климатическом контексте Евразии. Екатеринбург: Изд-во УМЦ УПИ, 2023. 467 с
  12. Цепордей И. С., Усольцев В. А. Всеобщий характер действия закона Либиха - Шелфорда на биологическую продуктивность лесообразующих видов в климатических градиентах Евразии // Вестн. Поволжск. гос. технол. ун-та. Сер. «Лес. Экология. Природопользование». 2022. № 4 (56). С. 5-17
  13. Baskerville G. L. Use of logarithmic regression in the estimation of plant biomass // Can. J. For. Res. 1972. V. 2. N. 1. P. 49-53
  14. Fan J. W., Wang K., Harris W., Zhong H. P., Hu Z. M., Han B., Zhang W. Y., Wang J. B. Allocation of vegetation biomass across a climate-related gradient in the grasslands of Inner Mongolia //j. Arid Environ. 2009. V. 73. Iss. 4-5. P. 521-528
  15. Forrester D. I., Tachauer I. H. H., Annighoefer P., Barbeito I., Pretzsch H., Ruiz-Peinado R., Stark H., Vacchiano G., Zlatanov T., Chakraborty T., Saha S., Sileshi G. W. Generalized biomass and leaf area allometric equations for European tree species incorporating stand structure, tree age and climate // For. Ecol. Manag. 2017. V. 396. P. 160-175
  16. Fu L., Lei X., Hu Z., Zeng W., Tang Sh., Marshall P., Cao L., Song X., Li Y., Liang J.Integrating regional climate change into allometric equations for estimating tree aboveground biomass of Masson pine in China // Ann. For. Sci. 2017a. V. 74. N. 42. P. 1-15
  17. Fu L., Sun W., Wang G. A. Climate-sensitive aboveground biomass model for three larch species in northeastern and northern China // Trees. 2017b. V. 31. Iss. 2. P. 557-573
  18. He X., Lei X.-D., Dong Li-Hu. How large is the difference in large-scale forest biomass estimations based on new climate-modified stand biomass models? // Ecol. Indic. 2021. V. 126. Iss. 4. Article number 107569
  19. Holdridge L. R. Determination of world plant formations from simple climatic data // Science. 1947. V. 105. Iss. 2727. P. 367-368
  20. Keith H., Mackey B. G., Lindenmayer D. B. Re-evaluation of forest biomass carbon stocks and lessons from the world’s most carbon-dense forests // PNAS. 2009. V. 106. Iss. 28. P. 11635-11640
  21. Khan D., Muneer M. A., Nisa Z.-U., Shah S., Amir M., Saeed S., Uddin S., Munir M. Z., Gao L., Huang H. Effect of сlimatic factors on stem biomass and carbon stock of Larix gmelinii and Betula platyphylla in Daxing’anling Mountain of Inner Mongolia, China // Adv. Meteorol. 2019. V. 2019. Iss. 1. Article number 5692574
  22. Lie Z., Xue L., Jacobs D. F. Allocation of forest biomass across broad precipitation gradients in China’s forests // Sci. Rep. 2018. V. 8. Iss. 1. Article number 10536
  23. Luyssaert S., Inglima I., Jung M. A., Richardson D., Reichstein M., Papale D., Piao S. L., Shulze E. D., Wingate L., Matteucci G., Aragao L., Aubinet M., Beer C., Bernhofer C., Black K. G., Bonal D., Bonnefond J. M., Chambers J., Ciais P., Cook B., Davis K. J., Dolman A. J., Gielen B., Goulden M., Grace J., Granier A., Grelle A., Griffis T., Grunwald T., Guidolotti G., Hanson P. J., Harding R., Hollinger D. Y., Hutyra L. R., Kolari P., Kruijt B., Kutsch W., Lagergren F., Laurila T., Law B. E., Le Maire G., Lindroth A., Loustau D., Malhi Y., Mateus J., Migliavacca M., Misson L., Montagnani L., Moncrieff J., Moors E., Munger J. W., Nikinmaa E., Ollinger S. V., Pita G., Rebmann C., Roupsard O., Saigusa N., Sanz M. J., Seufert G., Sierra C., Smith M. L., Tang J., Valentini R., Vesala T., Janssens I. A. CO2 balance of boreal, temperate, and tropical forests derived from a global database // Glob. Chang. Biol. 2007. V. 13. Iss. 12. P. 2509-2537
  24. Miesner T., Herzschuh U., Pestryakova L. A., Wieczorek M., Zakharov E. S., Kolmogorov A. I., Davydova P. V., Kruse S. Forest structure and individual tree inventories of north-eastern Siberia along climatic gradients // Earth Syst. Sci. Data. 2022. V. 14. N. 12. P. 5695-5716
  25. Pardé J. Dendrométrie. Gap, Louis-Jean, 1961. 147 p
  26. Paterson S. S. The forest area of the world and its potential productivity. The Royal Univ. Goeteborg, Sweden, 1956. 216 p
  27. Reich P. B., Luo Y. J., Bradford J. B., Poorter H., Perry C. H., Oleksyn J. Temperature drives global patterns in forest biomass distribution in leaves, stems, and roots // PNAS. 2014. V. 111. N. 38. P. 13721-13726
  28. Statsmodels, 2023. stats.outliers_influence.variance_inflation_factor.html
  29. Stegen J. C., Swenson N. G., Enquist B. J., White E. P., Phillips O. L., Jorgensen P. M., Weiser M. D., Mendoza A. M., Vargas P. N. Variation in above-ground forest biomass across broad climatic gradients // Glob. Ecol. Biogeogr. 2011. V. 20. N. 5. P. 744-754
  30. Weck J. Forstliche Zuwachsund Ertragskunde. Radebeul; Berlin: Neumann Verlag, 1955. 160 p
  31. Wilschut R. A., DeLong J. R., Geisen S. S., Hannula E., Quist C. W., Snoek B., Steinauer K., Wubs E. R. J., Yang Q., Thakur M. P.Combined effects of warming and drought on plant biomass depend on plant woodiness and community type: a meta-analysis // Proc. R. Soc. B. 2022. V. 289. Iss. 1984. Article number 2022.1178
  32. WorldClim версии 2.1 за 1970-2000 годы, 2021. https://worldclim.org/data/index.html
  33. Zeller L., Liang J., Pretzsch H. Tree species richness enhances stand productivity while stand structure can have opposite effects, based on forest inventory data from Germany and the United States of America // For. Ecosyst. 2018. V. 5. Iss. 1. Article number 4
  34. Zeng W. S., Duo H. R., Lei X. D., Chen X. Y., Wang X. J., Pu Y., Zou W. T. Individual tree biomass equations and growth models sensitive to climate variables for Larix spp. in China // Eur. J. For. Res. 2017. V. 136. N. 2. P. 233-249
  35. Zeng W., Chen X., Yang X. Developing national and regional individual tree biomass models and analyzing impact of climatic factors on biomass estimation for poplar plantations in China // Trees. 2021. V. 35. Iss. 4. P. 93-102

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).