ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2024-4-14ecodag-3308Research ArticleГЕОЭКОЛОГИЯGEOECOLOGYДинамика радиального прироста и углерододепонирующей способности сосновых насаждений (Pinus sylvestris L.) под влиянием рекреационной нагрузки и климатических изменений в условиях лесостепиDynamics of radial increment and carbon sequestration of pine forests (Pinus sylvestris L.) affected by recreational stress and climate change in the forest steppe, Voronezh region, Russiahttps://orcid.org/0000-0003-2973-7447ЛитовченкоД. А.LitovchenkoD. A.

Дарья А. Литовченко

Воронеж

Daria A. Litovchenko

Voronezh

https://orcid.org/0000-0002-8027-855XШешницанС. С.SheshnitsanS. S.

Сергей С. Шешницан, кандидат биологических наук, руководитель лаборатории мониторинга и проектирования лесов

394087 , г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8. Тел. +7 (473) 253 79 98

Sergey S. Sheshnitsan

8 Timiryazev St, Voronezh, 394087. Tel. +7 (473) 253 79 98

sheshnitsan@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4203-0040ЯковенкоН. В.YakovenkoN. V.

Наталия В. Яковенко

Воронеж

Natalia V. Yakovenko

Voronezh

Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. МорозоваРоссияG.F. Morozov Voronezh State University of Forestry and TechnologiesRussian FederationВоронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. МорозоваРоссияG.F. Morozov Voronezh State University of Forestry and TechnologiesRussian Federation202422012025194164177Copyright © Литовченко Д.А., Шешницан С.С., Яковенко Н.В., 20252025Литовченко Д.А., Шешницан С.С., Яковенко Н.В.Litovchenko D.A., Sheshnitsan S.S., Yakovenko N.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/3308

Цель состояла в оценке влияния климатических факторов и рекреации на динамику радиального прироста и депонирования углерода в стволовой древесине сосны обыкновенной в условиях лесостепной зоны.Исследования проводились на территории Усманского бора в Воронежской области. Для изучения антропогенного влияния на сосновые насаждения заложены пробные площади в насаждениях сосны обыкновенной в возрасте 105–145 лет на различных стадиях рекреационной дигрессии. На объектах отобраны и проанализированы керны со 120 деревьев.Проведен анализ циклической динамики радиального прироста, связей с климатическими факторами, оценка силы влияния климатических параметров на прирост, а также расчет годичного депонирования углерода. Выявлено значительное снижение радиального прироста древостоев на поздних стадиях дигрессии, нарушение цикличности прироста. Установлена высокая положительная связь между атмосферными осадками и индексами прироста в весенне‐летние месяцы (r = 0,50 при p < 0,05). У деревьев, которые пережили засуху и не пострадали от пожаров в 2010 году наблюдалась значительная и продолжительная депрессия в приросте, которая не завершилась даже спустя пять лет после неблагоприятных условий.В условиях, когда антропогенная рекреационная нагрузка накладывается на воздействие неблагоприятных климатических факторов, деградация древостоев сосны усиливается. Это сочетание факторов приводит к еще более значительным изменениям в продуктивности древостоев. При этом, способность деревьев депонировать углерод значительно снижается по мере прогрессирования стадии дигрессии. Основным лимитирующим фактором для сосны в лесостепной зоне являются осадки, однако суммарное влияние климатических факторов оказалось более значимым, чем индивидуальное воздействие каждого из них.

The aim was to assess the influence of climatic factors and recreation on the dynamics of radial increment and carbon sequestration in the stem wood of Scots pine in the environment of the forest‐steppe region of Voronezh, Russia.The research was carried out in the Usmansky Bor, Voronezh region.Sample plots were established in 105–145‐year‐old pine stands at different stages of recreational degression to study the anthropogenic impact on pine forests. Cores were taken from 120 trees in the sample plots and analysed.We analysed the cyclical dynamics of radial increment, relationships with climatic factors, assessed the strength of the influence of climatic parameters on increment and calculated annual carbon sequestration. A significant decrease in radial increment of tree stands in late degression stages and a violation of increment cyclicity was observed. A strong positive relationship between atmospheric precipitation and incremental indices was found in spring‐summer months (r = 0,50, p < 0,05). Trees that survived recent drought and were not affected by wildfire in 2010 showed a significant and prolonged depression in stem growth, which had not completed even after five years of adverse environmental factors.When anthropogenic recreational pressure is combined with the effects of adverse climatic factors, the degradation of pine stands increases significantly. This combination of factors leads to even more significant changes in forest productivity. At the same time, the carbon sequestration capacity of the trees decreases significantly as the stage of degradation progresses. The main limiting factor for pine in the forest‐steppe zone is precipitation but the total influence of climatic factors was more significant than the individual effects of each of them.

Индекс приростаклиматические измененияуглерододепонированиедендрохронологиярекреационная дигрессияIncremental indexclimate changecarbon depositiondendrochronologyrecreational degressionРабота выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации N 1023013000012‐7 «Биогеохимический мониторинг цикла углерода в природных и антропогенных экосистемах Воронежской области в условиях глобального изменения климата (FZUR‐2023‐0001)».The study was carried out within the state assignment of Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (theme No. 1023013000012‐7, Biogeochemical Monitoring of the Carbon Cycle in Natural and Anthropogenic Ecosystems of the Voronezh Region under Conditions of Global Climate Change (FZUR‐2023‐0001)).ReferencesPan Y., Birdsey R.A., Phillips O.L., Houghton R.A., Fang J. et al. The enduring world forest carbon sink // Nature. 2024. V. 8021. N 631. P. 563–569. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07602-xPan Y., Birdsey R.A., Phillips O.L., Houghton R.A., Fang J. et al. The enduring world forest carbon sink. Nature, 2024, vol. 8021, no. 631, pp. 563–569. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07602-xDe Frenne P., Lenoir J., Luoto M., Scheffers B.R., Zellweger F. et al. Forest microclimates and climate change: Importance, drivers and future research agenda // Global Change Biology. 2021. V. 27. N 11. P. 2279–2297.https://doi.org/10.1111/gcb.15569De Frenne P., Lenoir J., Luoto M., Scheffers B.R., Zellweger F. et al. Forest microclimates and climate change: Importance, drivers and future research agenda. Global Change Biology, 2021, vol. 27, no. 11, pp. 2279–2297. https://doi.org/10.1111/gcb.15569Pardi F., Ruziman H.H., Suratman M.N. The Vulnerability of Forest Resources to Climate Change / Ed. by A. Raj et al. Wiley, 2023. P. 103–131.Pardi F., Ruziman H.H., Suratman M.N. The Vulnerability of Forest Resources to Climate Change. Ed. by A. Raj et al. Wiley, 2023, pp. 103–131.Lázaro-Lobo A., Ruiz-Benito P., Cruz-Alonso V., Castro-Díez P. et al. Quantifying carbon storage and sequestration by native and non-native forests under contrasting climate types // Global Change Biology. 2023. V. 16. N 29. P. 4530–4542. https://doi.org/10.1111/gcb.16810Lázaro-Lobo A., Ruiz-Benito P., Cruz-Alonso V., Castro-Díez P. Quantifying carbon storage and sequestration by native and non-native forests under contrasting climate types. Global Change Biology, 2023, vol. 16, no. 29, pp. 4530–4542. https://doi.org/10.1111/gcb.16810Тимащук Д.А., Потапова Э.Н. Лесоводственная оценка сосновых насаждений в зоне рекреационного воздействия в Воронежской области // Лесотехнический журнал. 2016. Т. 6. N 1. C. 53–61.Timashchuk D.A., Potapova E.N. Silvicultural assessment of pine plantations in the zone of recreational impact in the Voronezh region. Lesotekhnicheskii zhurnal [Forestry Engineering Journal]. 2016, vol. 6, no. 1, pp. 53–61. (In Russian)Матвеев С.М., Литовченко Д.А. Дендроклиматология сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях Усманского бора Воронежской области // Лесотехнический журнал. 2024. Т. 13. N 4. C. 110–136. https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.4/20Matveev S.M., Litovchenko D.A. Dendroclimatology of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in the Usmansky pine forest conditions of Voronezh region. Lesotekhnicheskii zhurnal [Forestry Engineering Journal]. 2024, vol. 13, no. 4, pp. 110–136. (In Russian) https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.4/20Стародубцева Е.А., Ханина Л.Г. Классификация растительности Воронежского заповедника // Растительность России. 2009. Т. 14. C. 63–141.Starodubtseva E.A., Khanina L.G. Classification of the vegetation of the Voronezh Nature Reserve. Rastitel'nost' Rossii [Vegetation of Russia]. 2009, vol. 14, pp. 63–141. (In Russian)Morkovina S., Sheshnitsan S., Panyavina E., Ivanova A., Kuznetsov D. Opportunities and prospects for the implementation of reforestation climate projects in the forest steppe: an economic assessment // Forests. 2023. V. 14. N 8. P. 1611. https://doi.org/10.3390/f14081611Morkovina S., Sheshnitsan S., Panyavina E., Ivanova A., Kuznetsov D. Opportunities and prospects for the implementation of reforestation climate projects in the forest steppe: an economic assessment. Forests, 2023, vol. 14, no. 8, pp. 1611. https://doi.org/10.3390/f14081611Константинов А.В. Сценарный подход к адаптации лесных экосистем Российской Федерации в условиях изменений климата // Известия РАН. Серия географическая. 2023. Т. 87. N 4. C. 558–567. https://doi.org/10.31857/S2587556623040039Konstantinov A.V. Scenario approach to adaptation of forest ecosystems in the Russian Federation under climate change. Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Geographical Series, 2023, vol. 87, no. 4, pp. 558–567. (In Russian) https://doi.org/10.31857/S2587556623040039Anderson-Teixeira K.J., Herrmann V., Morgan R.B., Bond-Lamberty B., Cook-Patton S.C. et al. Carbon cycling in mature and regrowth forests globally // Environmental Research Letters. 2021. V. 16. N 5. Article id: 053009. https://doi.org/10.1088/1748-9326/abed01Anderson-Teixeira K.J., Herrmann V., Morgan R.B., Bond-Lamberty B., Cook-Patton S.C. et al. Carbon cycling in mature and regrowth forests globally. Environmental Research Letters, 2021, vol. 16, no. 5, article id: 053009. https://doi.org/10.1088/1748-9326/abed01Мироненко А.В., Матвеев С.М., Литовченко Д.А. Программа для обработки временных рядов методами скользящего среднего и математического моделирования. Патент РФ, N 2023615502, 2023.Mironenko A.V., Matveev S.M., Litovchenko D.A. Programma dlya obrabotki vremennykh ryadov metodami skol'zyashchego srednego i matematicheskogo modelirovaniya [Program for processing time series by moving average and mathematical modeling methods]. Patent RF, no. 2023615502, 2023.Шиятов С.Г., Ваганов Е.А., Кирдянов А.В., Круглов В.Б., Мазепа В.С. и др. Методы дендрохронологии. Красноярск: Издат. центр Краснояр. гос. ун-та, 2000. 80 c.Shiyatov S.G., Vaganov E.A., Kirdyanov A.V., Kruglov V.B., Mazepa V.S. et al. Metody dendrokhronologii [Methods of Dendrochronology]. Krasnoyarsk, Krasnoyarsk State University Publ., 2000, 80 p. (In Russian)Шевелина И.В., Нагимов З.Я., Нуриев Д.Н. Особенности роста озеленительных посадок березы в г. Екатеринбурге // Материалы I Всероссийской научно-практической конференции «Ландшафтная архитектура: традиции и перспективы – 2022», Екатеринбург, 2022. С. 195–200.Shevelina I.V., Nagimov Z.Ya., Nuriev D.N. Osobennosti rosta ozelenitel'nykh posadok berezy v g. Ekaterinburge [Growth features of birch plantings in Yekaterinburg]. Materialy Vserossiskoi konferentsii «Landshaftnaya arkhitektura: traditsii i perspektivy», Yekaterinburg, 2022 [Proceedings of All-Russian Conference “Landscape architecture: traditions and prospects”, Yekaterinburg, 2022]. Yekaterinburg, 2022, pp. 195–200. (In Russian)Метеостанция «Воронеж». Климат Воронежа // Погода и климат. URL: http://www.pogodaiklimat.ru/monitor.php?id=34123 (дата обращения: 20.10.2023).Voronezh weather station. [Climate of Voronezh] Pogoda i klimat. (In Russian) Available at: http://www.pogodaiklimat.ru/monitor.php?id=34123 (accessed 20.10.2023)Lloret F., Siscart D., Dalmases C. Canopy recovery after drought dieback in holm-oak Mediterranean forests of Catalonia (NE Spain) // Global Change Biology. 2004. V. 12. N 10. P. 2092–2099. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2004.00870.xLloret F., Siscart D., Dalmases C. Canopy recovery after drought dieback in holm-oak Mediterranean forests of Catalonia (NE Spain). Global Change Biology, 2004, vol. 12, no. 10, pp. 2092–2099. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2004.00870.xЛысиков А.Б., Судницына Т.Н. Влияние рекреации на почву лиственных насаждений Серебряноборского опытного лесничества // Лесоведение. 2008. Т. 3. C. 47–56.Lysikov A. B., Sudnitsyna T. N. The influence of recreation of soils under deciduous stands of the Serebryanoborskii Forestry. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science]. 2008, vol. 3, pp. 47–56. (In Russian)Миронов Б.А. Экологические особенности и восстановительная динамика темнохвойных лесов Среднего Урала. Свердловск: УрО АН СССР, 1991. 127 c.Mironov B. A. Ekologicheskie osobennosti i vosstanovitel'naya dinamika temnokhvoinykh lesov Srednego Urala [Ecological peculiarities and regeneration dynamics of dark coniferous forests of the Middle Urals]. Sverdlovsk, Ural Branch of the USSR Academy of Sciences Publ., 1991, 127 p. (In Russian)Данчева А.В., Залесов С.В., Муканов Б.М. Влияние климатических факторов на радиальный прирост деревьев в сосняках казахского мелкосопочника // Международный научно-исследовательский журнал. 2020. Т. 93. N 3. C. 68–76. https://doi.org/10.23670/IRJ.2020.93.3.010Dancheva A.V., Zalesov S.V., Mukanov B.M. Influence of climatic factors on radial growth of trees in pine forests of Kazakh Upland. International Research Journal, 2020, vol. 93, no. 3, pp. 68–76. (In Russian) https://doi.org/10.23670/IRJ.2020.93.3.010Dauškane I., Elferts D. Influence of climate on Scots pine growth on dry and wet soils near Lake Engure in Latvia // Estonian Journal of Ecology. 2011. Т. 60. N 3. С. 225. https://doi.org/10.3176/eco.2011.3.05Dauškane I., Elferts D. Influence of climate on Scots pine growth on dry and wet soils near Lake Engure in Latvia. Estonian Journal of Ecology, 2011, vol. 60, no. 3, pp. 225. https://doi.org/10.3176/eco.2011.3.05Edvardsson J., Rimkus E., Corona Ch., Šimanauskienė S., Kažys J., Stoffel M. Exploring the impact of regional climate and local hydrology on Pinus sylvestris L. growth variability – A comparison between pine populations growing on peat soils and mineral soils in Lithuania // Plant and Soil. 2015. V. 392. N 1-2. P. 345–356. https://doi.org/10.1007/s11104-015-2466-9Edvardsson J., Rimkus E., Corona Ch., Šimanauskienė S., Kažys J., Stoffel M. Exploring the impact of regional climate and local hydrology on Pinus sylvestris L. growth variability – A comparison between pine populations growing on peat soils and mineral soils in Lithuania. Plant and Soil, 2015, vol. 392, no. 1–2, pp. 345–356. https://doi.org/10.1007/s11104-015-2466-9Шиятов С.Г. Дендрохронология, ее принципы и методы. Свердловск: Уральский Научный Центр АН СССР, 1973.Shiyatov S.G. Dendrokhronologiya, ee printsipy i metody [Dendrochronology, its principles and methods]. Sverdlovsk, Ural Scientific Center of the USSR Academy of Sciences Publ., 1973. (In Russian)Рожков Л.Н. Годичная абсорбция углекислого газа сосновых древостоев в связи с возрастом // Труды БГТУ. Серия 1, Лесное хозяйство, природопользование и переработка возобновляемых ресурсов. 2020. Т. 234. N 2. С. 64–68Rozhkov L.N. Annual carbon dioxide absorption of pine stands in relation to age. Trudy BGTU. Seria 1, Lesnoe khozyaistvo, prirodopol'zovanie i pererabotka vozobnovlyaemykh resursov [Proceedings of BSTU. Series 1, Forestry, Nature Management and Processing of Renewable Resources]. 2020, vol. 234, no. 2, pp. 64–68. (In Russian)Лукина Н.В. Смирнов В.Э., Тебенькова Д.Н., Данилова М.А., Тихонова Е.В. и др. Роль старовозрастных лесов в аккумуляции и хранении углерода // Известия Российской Академии Наук. Серия Географическая. 2023. Т. 87. N 4. C. 536–557. https://doi.org/10.31857/S2587556623040064Lukina N.V., Smirnov V.E., Tebenkova D.N., Danilova M.A., Tikhonova E.V.et al. Role of old-growth forests in carbon accumulation and storage. Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Geographical Series, 2023, vol. 87, no. 4, pp. 536–557. (in Russian) https://doi.org/10.31857/S2587556623040064Luyssaert S., Schulze E.D., Börner A., Knohl A., Hessenmöller D. et al. Old-growth forests as global carbon sinks // Nature. 2008. V. 7210. N 455. P. 213–215. https://doi.org/10.1038/nature07276Luyssaert S., Schulze E.D., Börner A., Knohl A., Hessenmöller D. et al. Old-growth forests as global carbon sinks. Nature, 2008, vol. 7210, no. 455, pp. 213–215. https://doi.org/10.1038/nature07276

The authors declare that there are no conflicts of interest present.