An assessment of the most important carbon pools in the mixed forests of the Moscow region

Abstract

The carbon reserves in main components of Moscow region coniferous-broadleaf forest were studied: various fractions of the tree stand, dead wood, mortmass, litter, living ground cover and mineral profile of the soil. To assess the potential intensity of organic matter decomposition, a number of indicators of the functioning of the microbial biomass were determined. An assessment is given of the carbon reserves and their shares in the ecosystem components that differ in the rate of renewal and potential capacity for carbon sequestration, as well as the degree of their spatial variation. The total carbon pool of the studied forest ecosystem is 18.7+0.8 kg·m–2, with almost 90% of the total stock concentrated in the perennial parts of the tree stand, dead wood, mortmass and mineral profile of the soil. These most stable pools are characterized by the least spatial variation within the biogeocenosis. The carbon reserves of the assimilating part of the grass layer and tree leaves are only 0.02 and 0.08 kg·m–2, respectively. The carbon reserves of litter are quite low - 0.21 ± 0.04 kg·m–2, which does not exceed 2% of the total carbon reserves of the ecosystem. The data obtained indicate that even secondary subclimax forest ecosystems are a significant absorber of atmospheric carbon, mainly due to the mass of the tree stand and soil organic matter.

References

1. Ананьева Н.Д., Сусьян Е.А., Рыжова И.М. и др. Углерод микробной биомассы и микробное продуцирование двуокиси углерода дерново-подзолистыми почвами постагрогенных биогеоценозов и коренных ельников южной тайги (Костромская область) // Почвоведение. 2009. № 9. С. 1-10. 2. Богатырёв Л.Г., Бенедиктова А.И., Земсков Ф.И. и др. Типология лесных подстилок некоторых типов насаждений ботанического сада МГУ имени М.В. Ломоносова (Ленинские горы) // Вестн. Моск. ун-та. сер.17. Почвоведение. 2019. № 2. С. 3-15. 3. Богатырев Л.Г., Демин В.В. Матышак Г.В. и др. О некоторых теоретических аспектах исследования лесных подстилок // Лесоведение. 2004. № 4. С. 17-29. 4. Ведрова Э.Ф., Мухортова Л.В., Трефилова О.В. Участие старовозрастных лесов в бюджете углерода бореальной зоны Центральной Сибири // Известия РАН. Сер. биологическая. 2018. № 3. С. 326-336. 5. Замолодчиков Д.Г., Грабовский В.И., Краев Г. Н. Динамика бюджета углерода лесов России за два последних десятилетия // Лесоведение. 2011. № 6. С. 16-28. 6. Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И., Коровин Г.Н. Конверсионные коэффициенты фитомасса/запас в связи с дендрометрическими показателями и составом древостоев // Лесоведение. 2005. № 6. С.73-81. 7. Иванов А.В., Замолодчиков Д.Г., Лошаков С.Ю. и др. Вклад крупных древесных остатков в биогенный цикл углерода хвойно-широколиственных лесов юга Дальнего Востока России // Лесоведение, 2020, № 4. С. 357-366. 8. Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе. М., 1977. 312 с. 9. Карпачевский Л.О., Зубкова Т.А., Ташнинова Л.Н. др. Почвенный покров и парцеллярная структура лесного биогеоценоза // Лесоведение. 2007. № 6. С.107-113. 10. Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И. и др. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004. 341 с. 11. Копцик Г.Н., Копцик С.В., Куприянова Ю.В. и др. Оценка запасов углерода в почвах лесных экосистем как основа мониторинга климатически активных веществ // Почвоведение. 2023. № 12. С. 1686-1702. 12. Кузнецова А.И. Влияние растительности на запасы углерода в почвах доминирующих хвойно-широколиственных лесов Европейской части России. М., 2022. 130 с. 13. Кузнецова А.И. Влияние растительности на запасы почвенного углерода в лесах (обзор) // Вопросы лесной науки. 2021. Т. 4, № 4. 14. Лукина Н.В., Гераськина А.П., Кузнецова А.И. и др. Функциональная классификация лесов: актуальность и подходы к разработке // Лесоведение. 2021. № 6. С. 566-580. 15. Лукина Н.В., Орлова М.А., Горнов А.В. и др. Оценка критериев устойчивого управления лесами с использованием индикаторов международной программы ICP FORESTS* // Лесоведение. 2013, № 5. С. 62–75. 16. Малышева Н.А., Филипчук А.Н., Золина Т.А. и др. Количественная оценка запасов древесного детрита в лесах Российской Федерации по данным ГИЛ // Лесохоз. информ.: электрон. сетевой журн. 2019. № 1. С. 101-128. 17. Методические рекомендации по отбору и камеральной обработке растительных образцов… [Электронный ресурс] // РИТМ углерода. 2023. URL: https://ritm-c.ru/wp-content/uploads/2023/07/metodika-po-otboru-i-kameralnoj-obrabotke-rastitelnyh-obrazczov-2023-2_0.pdf (дата обращения: 14.02.2025). 18. Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах. М., 1978. 183 с. 19. Орлова М.А., Лукина Н.В., Камаев И.О. и др. Мозаичность лесных биогеоценозов и продуктивность почв // Лесоведение, 2011, № 6. С. 39-48. 20. Орлова М.А., Лукина Н.В., Смирнов В.Э., Краснов Д.А., Камаев И.О. Плодородие почв еловых лесов Хибинских гор // Почвоведение. 2012. № 6. 21. Подвезенная М.А., Рыжова И.М. Изменчивость содержания и запасов углерода в почвах лесных биогеоценозов южной тайги // Лесоведение. 2011. № 1. С. 52-60. 22. Рябинин Б.Н. Запасы подстилки в бореальных лесах Европейской части России (модель расчета запасов подстилки) // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. 2000. С. 56-59. 23. Рыжова И.М., Ерохова А.А., Подвезенная М.А. Динамика и структура запасов углерода в постагроген ных экосистемах южной тайги // Почвоведение. 2014. № 12. С. 1426-1435. 24. Рыжова И.М., Ерохова А.А., Подвезенная М.А. Изменение запасов углерода в постагрогенных экосистемах в результате естественного восстановления лесов в Костромской области // Лесоведение. 2015. № 4. 25. Рыжова И.М., Подвезенная М.А. Пространственная вариабельность запасов органического углерода в почвах лесных и степных биогеоценозов // Почвоведение. 2008. № 12. С. 1429-1437. 26. Семенов В.М., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В. и др. Роль растительной биомассы в формировании активного пула органического вещества почвы // Почвоведение. 2004. № 11. С. 1350-1359. 27. Стороженко В.Г. Структуры древесных фракций и объемы компонентов древесины еловых биогеоценозов тайги Европейской России // Сибирский лесной журнал. 2022. № 2. 28. Телеснина В.М., Подвезенная М.А., Сорокин А.С и др. Оценка биомассы хвойно-широколиственных лесов на примере УОПЭЦ МГУ «Чашниково» // Вестн. Моск. ун-та. сер.17. Почвоведение. 2024. № 2. Telesnina V.M., Podvezennaya M.A., Sorokin A.S. et al. Assessment of the biomass of coniferous–deciduous forest by the example of the chashnikovo training and experimental soil ecological center of moscow state university // Moscow University Soil Science Bulletin. 2024. Vol. 79. N 2. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0944-17-2024-79-2-37-45. 29. Углерод в экосистемах лесов и болот России / Под ред. Алексеева В.А., Бердси Р.А. Красноярск, 1994. 226 с. 30. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Гульбе Т.А. и др. Аллометрические уравнения для фитомассы по данным деревьев сосны, ели, березы и осины в европейской части России // Лесоведение. 1996. № 6. С. 36-46. 31. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. С-Пб., 1995. 990 с. 32. Чернова О.В., Голозубов О.М., Алябина И.О. и др. Комплексный подход к картографической оценке запасов органического углерода в почвах России // Почвоведение. 2021, № 3. С. 273-286. https://doi.org/10.31857/S0032180X21030047. 33. Честных О.В. Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И. Общие запасы биологического углерода и азота в почвах лесного фонда России // Лесоведение. 2004, № 4. С. 30-42. 34. Честных О.В., Лыжин В.А., Кокшарова А.В. Запас углерода в подстилках лесов России // Лесоведение. 2007. № 6. С. 114-121. 35. Шорохова Е.В. Запасы и экосистемные функции крупных древесных остатков в таежных лесах: Дис. … док. биол. наук. С-Пб, 2020. 299 с. 36. Щепаченко Д.Г., Мухортова Л.В., Швиденко А.З. и др. Запасы органического углерода в почвах России // Почвоведение. 2013. № 2. С. 123-132. 37. Щепащенко Д.Г., Швиденко А.З., Лесив М.Ю. и др. Площадь лесов России и ее динамика на основе синтеза продуктов дистанционного зондирования // Лесоведение. 2015, № 3. С. 163-171. 38. Anderson J.P.E., Domsch K.H. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biol. Biochem. 1978. Vol. 10, № 3. P. 215-221. 39. Friedlingstein P., O'Sullivan M.J., Matthew W.A. et al. Global Carbon Budget 2020 // Earth Syst. Sci. Data. 2020, Vol. 12. https://doi.org/10.5194/essd-12-3269-2020. 40. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. 2024. Available online at https://www.R-project.org/ 41. IUSS Working Group WRB. World reference base for soil resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 2022. 4th edn. International Union of Soil Sciences (IUSS), Vienna, Austria. 42. Russell M.B., Woodall C.W., Fraver S. et al. Residence times and decay rates of downed woody debris biomass/ carbon in eastern US forests // Ecosystems. 2014, Vol. 1. https://doi.org/10.1007/s10021-014-9757-5 43. 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, 2010.