Vladimir A. Usoltsev - Academia.edu (original) (raw)

Journal articles by Vladimir A. Usoltsev

Journal of Education, Health and Sport, 2022

Abstract. The efficiency of using photosynthetically active radiation by trees largely depends on... more Abstract. The efficiency of using photosynthetically active radiation by trees largely depends on the architecture of the
assimilation apparatus in their crown. It is known that an increase in the level of atmospheric pollution is accompanied, on the one
hand, by an increase in the foliage density on the leafy shoot length, and on the other hand, by an increase in the transparency of the
crown due to the expansion of the leafless inner part of the crown. On this basis, we assume that the foliage percentage of leafy
shoots (PL) is a sensitive indicator of changes in growing conditions not only due to environmental pollution, but also in broader
ecological aspects, in particular, in the geographical or climatic gradients of Eurasia. For this purpose, a database of empirical data
has been formed in the amount of 558 model trees of Scots pine of natural and artificial origin from 6 regions of Northern Eurasia
with a measured percentage of needle in the leafy shoot biomass. A regression model has been designed, in which the contributions
of mensuration variables (tree age and stem diameter), climatic variables (temperature and precipitation) and the origin of stands
(natural and artificial) to explain the variability of the desired PL indicator are 15, 53 and 30 %, respectively. It is concluded that with
a decrease in annual precipitation from 600 to 300 mm, there is an increase in PL by 0.2..0.3% for every 10 mm of annual
precipitation, both in natural stands and in plantations. When the January temperature decreases from 0°C to -20 °C, PL increases by
0.8...1.0% for each 1°C. Thus, the foliage percentage of leafy shoots of Scots pine is an indicator of changes in growing conditions in
the climate gradients of Eurasia.

The analysis of the biomass of larch (genus Larix spp.) trees on the total component composition ... more The analysis of the biomass of larch (genus Larix spp.) trees on the total component composition based on regression equations having the additive biomass structure. Two trends of changes in the tree biomass structure are revealed: due to the mean January temperature and due to the mean annual precipitation.

Climate change, especially modified courses of temperature and precipitation, has a significant i... more Climate change, especially modified courses of temperature and precipitation, has a significant impact on forest functioning and productivity. Moreover, some alterations in tree biomass allocation (e.g. root to shoot ratio, foliage to wood parts) might be expected in these changing ecological conditions. Therefore, we attempted to model fir stand biomass (t ha −1) along the trans-Eurasian hydrothermal gradients using the data from 272 forest stands. The model outputs suggested that all biomass components, except for the crown mass, change in a common pattern, but in different ratios. Specifically, in the range of mean January temperature and precipitation of −30°C to +10°C and 300 to 900 mm, fir stand biomass increases with both increasing temperature and precipitation. Under an assumed increase of January temperature by 1°C, biomass of roots and of all components of the aboveground biomass of fir stands increased (under the assumption that the precipitation level did not change). Similarly, an assumed increase in precipitation by 100 mm resulted in the increased biomass of roots and of all aboveground components. We conclude that fir seems to be a perspective taxon from the point of its productive properties in the ongoing process of climate change.

On the basis of the compiled database in a number of 413 sample plots with determinations of fore... more On the basis of the compiled database in a number of 413 sample plots with determinations of forest biomass of the genus Populus sp. on the territory of Eurasia from France to southern China and Japan statistically significant transcontinental decreasing of stem, aboveground and total biomass as in the direction from northern temperate to subequatorial zonal belt and in the direction from the Atlantic and Pacific coasts to the continentality pole in Siberia is established. Unlike wood story, understory biomass in these directions has not decreased, and increasing. The root: shoot ratio increases in the range between northern temperate and subequatorial zonal belts from 15 to 32% and within the southern temperate zone it monotonically increases from 5% on the oceanic coasts to 40% near continentality pole. The ratio of understory to wood story biomass increases from 0.3 to 1.6% ranging from northern temperate to subequatorial zonal belt, and within the south temperate zone it monotonically increases from zero values near Atlantic and Pacific coasts, approaching the level of 40% near the continentality pole. The results can be useful in the management of biosphere functions of forests, what is important when implementing activities on climate stabilization, as well as in the validation of the results of the simulations for assessing the carbon-depositing forest capacity.

Forest Ecology and Management, 2009

Scandinavian Journal of Forest Research, 1995

Biomass dynamics were studied in isolated relict stands of Scots pine (Pinus sylvestris L.) on th... more Biomass dynamics were studied in isolated relict stands of Scots pine (Pinus sylvestris L.) on the dry steppe of Kazakhstan (53–54° N), where potential evaporation is 500–600 mm yr− 1 and the rainfall is 250–260 mm yr− 1. Samples were taken from seven plots in natural stands on sandy forest soils (aged 13–110 yrs) and ten plots in plantations on dark‐chestnut‐coloured soils (aged 5–50 yrs). Nine or ten sample trees were taken from each plot, giving a total of 68 and 96 sample trees in natural and plantation stands respectively. Root systems ...

Papers by Vladimir A. Usoltsev

Nature Plants

Understanding what controls global leaf type variation in trees is crucial for comprehending thei... more Understanding what controls global leaf type variation in trees is crucial for comprehending their role in terrestrial ecosystems, including carbon, water and nutrient dynamics. Yet our understanding of the factors influencing forest leaf types remains incomplete, leaving us uncertain about the global proportions of needle-leaved, broadleaved, evergreen and deciduous trees. To address these gaps, we conducted a global, ground-sourced assessment of forest leaf-type variation by integrating forest inventory data with comprehensive leaf form (broadleaf vs needle-leaf) and habit (evergreen vs deciduous) records. We found that global variation in leaf habit is primarily driven by isothermality and soil characteristics, while leaf form is predominantly driven by temperature. Given these relationships, we estimate that 38% of global tree individuals are needle-leaved evergreen, 29% are broadleaved evergreen, 27% are broadleaved deciduous and 5% are needle-leaved deciduous. The aboveground ...

Леса России и хозяйство в них, Apr 14, 2023

Аннотация. В связи с необходимостью оценки углероддепонирующей способности российских лесов получ... more Аннотация. В связи с необходимостью оценки углероддепонирующей способности российских лесов получение информации о биологической продуктивности всех лесообразующих древесных пород в их возрастной динамике становится все более актуальным. Большие территории России заняты ивовыми насаждениями, которые до последнего времени не подлежали учету в системе лесного фонда. Их биологическая продуктивность и углероддепонирующая способность оставались неизвестными. Единичные исследования биомассы ивняков были выполнены на микроротационных плантациях в возрасте от 1 до 9 лет в Центрально-Черноземном регионе. Целью наших исследований были получение фактических данных о структуре надземной биомассы ивы, произрастающей в условиях северной тайги Архангельской области, и разработка моделей возрастной динамики ее фракций на уровне древостоев. По экспериментальным данным надземной биомассы, полученным на 54 пробных площадях, и данным о биомассе корней (Смирнов, 1971) составлена таблица возрастной динамики таксационных показателей и фракционного состава биомассы (т/га) в диапазоне возрастов от 15 до 40 лет. Построенные модели таксационных показателей и фракций биомассы, связанные между собой по рекурсивному принципу, адекватны фактическим данным на уровне вероятности p < 0,001. Сопоставление средних значений таксационных показателей и биомассы на 1 га ивняков Архангельской области и Швеции показало, что разница по биомассе стволов, листвы и надземной двух регионов оказалась статистически незначимой вследствие компенсации противоположных влияний густоты и среднего диаметра ивняков двух регионов.

Леса России и хозяйство в них, Apr 14, 2023

Аннотация. В связи с изменением климата существенно возросла актуальность оценки биомассы и углер... more Аннотация. В связи с изменением климата существенно возросла актуальность оценки биомассы и углероддепонирующей способности лесов на континентальном и глобальном уровнях. Для этих целей формируются глобальные базы данных о биомассе и первичной продукции деревьев и древостоев как для основного, так и для нижнего яруса. Однако данные о биомассе растений подлесочных видов для лесов России представлены лишь в единичных работах. Целью наших исследований были получение фактических данных о структуре надземной биомассы подлесочных видов, произрастающих в условиях средней и южной тайги Урала, и разработка аллометрических моделей для фракций биомассы. В результате выполненных исследований впервые для лесов Урала получены фактические данные о биомассе и годичном приросте подлеска 9 видов в количестве 102 растений. Предложенные аллометрические модели для фракций надземной биомассы растений подлеска характеризуются высокими показателями адекватности исходным данным на уровне вероятности p < 0,001. Аллометрические модели биомассы и ее годичного прироста дают возможность оперативной оценки биомассы и чистой первичной продукции подлесочных видов на единице площади лесов Урала, а также для оценки вклада нижних ярусов в их углероддепонирующую способность. Ключевые слова: нижний ярус, подлесочные виды растений, надземная биомасса, годичный прирост биомассы, фракции биомассы, аллометрические модели Финансирование: публикация подготовлена в рамках Государственного задания Ботанического сада УрО РАН. Благодарности: авторы благодарят канд. с.-х. наук И. Е. Бергмана за ценные замечания при подготовке рукописи к изданию, а также его, А. С. Касаткина, А. С. Жанабаеву и П. Уразова за активное участие в получении экспериментальных данных на пробных площадях.

Scandinavian Journal of Forest Research, Sep 1, 1997

Forest biomass databases which go beyond stem volume are needed for carbon balance calculations a... more Forest biomass databases which go beyond stem volume are needed for carbon balance calculations and also for forest monitoring, forest damage inventories and the solution of other related problems. In this article, it is shown how recursive multiple regression analysis can combine forest inventory data with biomass harvest data. The stand‐level conversion factor derived for Pinus sylvestris L. branch biomass for the “Severka”; Forest Farm shows a reasonable goodness of fit, with a coefficient of determination of R2 = 0.87. Statistically significant coefficients were achieved by including stand density and the quadratic mean diameter in the regression. Equations developed for Switzerland, using Burger's Picea abies (L.) Karst. branch and needle conversion factors for individual trees, show R2 = 0.87 and R 2 = 0.91, achieved by taking h dom.50, elevation, diameter at breast height and age into account.

Forest Ecology and Management, Mar 1, 2002

Tree foliage biomass forms an essential element in forest modelling. Its measurement is costly an... more Tree foliage biomass forms an essential element in forest modelling. Its measurement is costly and its relation to other measurements of standing trees have come under closer scrutiny since the introduction of the pipe model. Regressions of foliage and green shoot biomass of various levels of complexity are given, using as predictors diameter at the base of the crown (d c), mean diameter increment, diameter at breast height (d) and age (t). Most economical and relatively precise are two separate regressions, one for broad-leaved and one for coniferous species each, using d c only. Approximations for coniferous foliage can be improved considerably by allowing parallel regressions and including mean diameter increment and diameter at breast height as predictors. We found that tree age is less in¯uential than mean increment. For shoot biomass parallel regressions on d c are optimal.

Известия высших учебных заведений, May 20, 2021

Прогнозы последствий глобального потепления стимулируют исследования углероддепонирующей способно... more Прогнозы последствий глобального потепления стимулируют исследования углероддепонирующей способности растительного покрова. ствол представляет собой основную часть биомассы дерева, и от точности характеристики объема ствола зависит возможность корректного мониторинга и предварительной оценки будущего состояния лесных ресурсов. в российском лесоустройстве ива не входила в число основных лесообразующих видов, и поэтому необходимости в разработке таксационных нормативов для нее не было. однако в связи с возросшей актуальностью оценки углероддепонирующей функции лесов россии и необходимостью учета вклада в углеродный баланс всех видов растительности возникла потребность в создании подобных нормативов. Это может быть обеспечено разработкой всеобщей модели (или таблицы), учитывающей морфологию ив в пределах всего рода Salix L. и построенной по опубликованным в разных регионах и странах данным. объект исследования-данные об объемах стволов ивы, размещенные в свободном доступе в россии, казахстане, болгарии и норвегии в виде таблиц или регрессионных моделей. насколько каждая локальная модель применима в других регионах неизвестно. для снятия этой неопределенности нами использован мета-анализ как статистическая процедура, объединяющая результаты нескольких независимых исследований с целью нахождения общей закономерности. Получена универсальная модель объема стволов рода Salix, которая характеризуется высоким коэффициентом детерминации и может быть применена для оценки объема ствола любого вида данного рода с минимальными отклонениями от расчетных значений. результаты направлены на повышение точности учета лиственных насаждений при проведении лесоустроительных и мониторинговых работ, таксации древостоев на постоянных и временных пробных площадях. Применение унифицированных нормативов при использовании, воспроизводстве, охране и защите древостоев ивы древовидной при всем многообразии ее видов позволит решить ряд практических вопросов. авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов / The authors declare that there is no conflict of interest

Ecological Questions, Mar 15, 2019

The analysis of the biomass of larch (genus Larix spp.) trees on the total component composition ... more The analysis of the biomass of larch (genus Larix spp.) trees on the total component composition based on regression equations having the additive biomass structure. Two trends of changes in the tree biomass structure are revealed: due to the mean January temperature and due to the mean annual precipitation. It was shown for the first time that both trends are mutually determined: the intensity of biomass trend in relation to the temperature is changing when depending on the level of precipitation, and the intensity of biomass trend in relation to precipitation level is changing during to a transition from the cold zone to the warm one and vice versa.

Леса России и хозяйство в них, Apr 14, 2022

Аннотация. Для оценки углероддепонирующей способности лесов Уральского региона необходимы алломет... more Аннотация. Для оценки углероддепонирующей способности лесов Уральского региона необходимы аллометрические модели зависимости биомассы от диаметра ствола. Подобные модели особенно перспективны в условиях Урала, где преобладают древостои смешанного породного состава, и модели биомассы, рассчитанные на уровне древостоев, могут иметь смещения, вызванные изменчивостью породного состава. В работе предложены аллометрические модели для компонентов надземной биомассы деревьев лесообразующих пород Урала, которые характеризуются высокими показателями адекватности исходным данным. Вследствие нехватки фактических данных о биомассе корней для каждой породы предложены средние значения относительного показателя как отношения массы корней к надземной. Полученные результаты могут быть полезны при мониторинге углероддепонирующей способности лесного покрова Уральского региона. Ключевые слова: надземная биомасса, компоненты биомассы, масса корней, относительная масса корней, аллометрические модели биомассы Scientifi c article

Леса России и хозяйство в них, Dec 30, 2022

Аннотация. Земли, вышедшие из сельскохозяйственного пользования в России после 1990-х годов, инте... more Аннотация. Земли, вышедшие из сельскохозяйственного пользования в России после 1990-х годов, интенсивно заращиваются естественным путём такими породами, как ива, ольха и др., их вклад в углеродный бюджет лесного покрова неизвестен. Для оценки углероддепонирующей способности лесов активно разрабатываются аллометрические модели биомассы деревьев, особенно актуальные для смешанных лесов. В России единственные аллометрические модели для биомассы ивы козьей были построены по данным В. В. Смирнова (1971), полученным в подзонах средней тайги и хвойно-широколиственных лесов. Целью наших исследований было получение фактических данных о структуре надземной биомассы ивы, произрастающей в условиях северной тайги Архангельской области, и разработка аллометрических моделей для ее фракций. Предложены аллометрические модели для фракций надземной биомассы деревьев ивы, которые характеризуются высокими показателями адекватности исходным данным и могут быть полезны при оценке углероддепонирующей способности ивовых насаждений. Ключевые слова: надземная биомасса, компоненты биомассы, всеобщая модель, аллометрические модели биомассы Благодарности: публикация подготовлена по результатам НИР, выполненных в рамках государственного задания ФБУ «СевНИИЛХ» на проведение прикладных научных исследований в сфере деятельности Федерального агентства лесного хозяйства, регистрационный номер темы АААА-А18-118030290042-6; конкурса научных проектов «Молодые учёные Поморья» по гранту № 01Ф-02-08/558, а также в рамках Государственного задания Ботанического сада УрО РАН.

Леса России и хозяйство в них, Jun 14, 2023

The scientifi c community is paying increased attention to current climate changes and, in this r... more The scientifi c community is paying increased attention to current climate changes and, in this regard, to possible changes in both forest productivity and the ability of forests to deposit atmospheric carbon and thereby mitigate climate shifts. However, there are vast regions in the available tree biomass databases for which there is no empirical data on the biomass of forest-forming species. Therefore, providing such regions with empirical material on tree biomass is of paramount importance. One of these regions is the Arkhangelsk oblast', for which there was previously no data on the biomass of gray alder. The purpose of our research was to obtain empirical data on the structure of the aboveground biomass of gray alder growing in the conditions of the northern taiga of the Arkhangelsk region, and to develop allometric models for its fractions. The proposed allometric models for fractions of aboveground biomass of gray alder trees growing in the northern taiga subzone of the Arkhangelsk region are characterized by high indicators of adequacy to the initial data and can be useful in assessing the carbon depositing capacity of alder forests.

IOP conference series, Sep 23, 2019

The first attempt of modeling changes in additive component composition of biomass of Larix sp. c... more The first attempt of modeling changes in additive component composition of biomass of Larix sp. communities on the Trans-Eurasian hydrothermal gradients based on regional peculiarities of age and morphology of the forests is attempted. The increase of all biomass components of the tree layer with increasing temperature at the constant precipitation and its decrease with increasing precipitation at the constant temperature is established. The positive relationship of the understory biomass with the temperature in the areas of insufficient moisture as the transition to moisture-rich areas is replaced by the opposite one. The development of such models for basic forest-forming species in Eurasia will give possibility to predict any changes in the biological productivity of forest cover of Eurasia in relation to climate change.

Journal of Ecology, Jun 24, 2020

Forest Ecology and Management, Feb 1, 2009

Global Change Biology, Jul 6, 2016

Remote sensing is revolutionizing the way we study forests, and recent technological advances mea... more Remote sensing is revolutionizing the way we study forests, and recent technological advances mean we are now ablefor the first timeto identify and measure the crown dimensions of individual trees from airborne imagery. Yet in order to make full use of these data for quantifying forest carbon stocks and dynamics, a new generation of allometric tools which have tree height and crown size at their centre are needed. Here, we compile a global database of 108753 trees for which stem diameter, height and crown diameter have all been measured, including 2395 trees harvested to measure aboveground biomass. Using this database, we develop general allometric models for estimating both the diameter and aboveground biomass of trees from attributes which can be remotely sensedspecifically height and crown diameter. We show that tree height and crown diameter jointly quantify the aboveground biomass of individual trees, and find that a single equation predicts stem diameter from these two variables across the world's forests. These new allometric models provide an intuitive way of integrating remote sensing imagery into large-scale forest monitoring programs, and will be of key importance for parameterizing the next generation of dynamic vegetation models.

Journal of Education, Health and Sport, 2022

Abstract. The efficiency of using photosynthetically active radiation by trees largely depends on... more Abstract. The efficiency of using photosynthetically active radiation by trees largely depends on the architecture of the
assimilation apparatus in their crown. It is known that an increase in the level of atmospheric pollution is accompanied, on the one
hand, by an increase in the foliage density on the leafy shoot length, and on the other hand, by an increase in the transparency of the
crown due to the expansion of the leafless inner part of the crown. On this basis, we assume that the foliage percentage of leafy
shoots (PL) is a sensitive indicator of changes in growing conditions not only due to environmental pollution, but also in broader
ecological aspects, in particular, in the geographical or climatic gradients of Eurasia. For this purpose, a database of empirical data
has been formed in the amount of 558 model trees of Scots pine of natural and artificial origin from 6 regions of Northern Eurasia
with a measured percentage of needle in the leafy shoot biomass. A regression model has been designed, in which the contributions
of mensuration variables (tree age and stem diameter), climatic variables (temperature and precipitation) and the origin of stands
(natural and artificial) to explain the variability of the desired PL indicator are 15, 53 and 30 %, respectively. It is concluded that with
a decrease in annual precipitation from 600 to 300 mm, there is an increase in PL by 0.2..0.3% for every 10 mm of annual
precipitation, both in natural stands and in plantations. When the January temperature decreases from 0°C to -20 °C, PL increases by
0.8...1.0% for each 1°C. Thus, the foliage percentage of leafy shoots of Scots pine is an indicator of changes in growing conditions in
the climate gradients of Eurasia.

The analysis of the biomass of larch (genus Larix spp.) trees on the total component composition ... more The analysis of the biomass of larch (genus Larix spp.) trees on the total component composition based on regression equations having the additive biomass structure. Two trends of changes in the tree biomass structure are revealed: due to the mean January temperature and due to the mean annual precipitation.

Climate change, especially modified courses of temperature and precipitation, has a significant i... more Climate change, especially modified courses of temperature and precipitation, has a significant impact on forest functioning and productivity. Moreover, some alterations in tree biomass allocation (e.g. root to shoot ratio, foliage to wood parts) might be expected in these changing ecological conditions. Therefore, we attempted to model fir stand biomass (t ha −1) along the trans-Eurasian hydrothermal gradients using the data from 272 forest stands. The model outputs suggested that all biomass components, except for the crown mass, change in a common pattern, but in different ratios. Specifically, in the range of mean January temperature and precipitation of −30°C to +10°C and 300 to 900 mm, fir stand biomass increases with both increasing temperature and precipitation. Under an assumed increase of January temperature by 1°C, biomass of roots and of all components of the aboveground biomass of fir stands increased (under the assumption that the precipitation level did not change). Similarly, an assumed increase in precipitation by 100 mm resulted in the increased biomass of roots and of all aboveground components. We conclude that fir seems to be a perspective taxon from the point of its productive properties in the ongoing process of climate change.

On the basis of the compiled database in a number of 413 sample plots with determinations of fore... more On the basis of the compiled database in a number of 413 sample plots with determinations of forest biomass of the genus Populus sp. on the territory of Eurasia from France to southern China and Japan statistically significant transcontinental decreasing of stem, aboveground and total biomass as in the direction from northern temperate to subequatorial zonal belt and in the direction from the Atlantic and Pacific coasts to the continentality pole in Siberia is established. Unlike wood story, understory biomass in these directions has not decreased, and increasing. The root: shoot ratio increases in the range between northern temperate and subequatorial zonal belts from 15 to 32% and within the southern temperate zone it monotonically increases from 5% on the oceanic coasts to 40% near continentality pole. The ratio of understory to wood story biomass increases from 0.3 to 1.6% ranging from northern temperate to subequatorial zonal belt, and within the south temperate zone it monotonically increases from zero values near Atlantic and Pacific coasts, approaching the level of 40% near the continentality pole. The results can be useful in the management of biosphere functions of forests, what is important when implementing activities on climate stabilization, as well as in the validation of the results of the simulations for assessing the carbon-depositing forest capacity.

Forest Ecology and Management, 2009

Scandinavian Journal of Forest Research, 1995

Biomass dynamics were studied in isolated relict stands of Scots pine (Pinus sylvestris L.) on th... more Biomass dynamics were studied in isolated relict stands of Scots pine (Pinus sylvestris L.) on the dry steppe of Kazakhstan (53–54° N), where potential evaporation is 500–600 mm yr− 1 and the rainfall is 250–260 mm yr− 1. Samples were taken from seven plots in natural stands on sandy forest soils (aged 13–110 yrs) and ten plots in plantations on dark‐chestnut‐coloured soils (aged 5–50 yrs). Nine or ten sample trees were taken from each plot, giving a total of 68 and 96 sample trees in natural and plantation stands respectively. Root systems ...

Nature Plants

Understanding what controls global leaf type variation in trees is crucial for comprehending thei... more Understanding what controls global leaf type variation in trees is crucial for comprehending their role in terrestrial ecosystems, including carbon, water and nutrient dynamics. Yet our understanding of the factors influencing forest leaf types remains incomplete, leaving us uncertain about the global proportions of needle-leaved, broadleaved, evergreen and deciduous trees. To address these gaps, we conducted a global, ground-sourced assessment of forest leaf-type variation by integrating forest inventory data with comprehensive leaf form (broadleaf vs needle-leaf) and habit (evergreen vs deciduous) records. We found that global variation in leaf habit is primarily driven by isothermality and soil characteristics, while leaf form is predominantly driven by temperature. Given these relationships, we estimate that 38% of global tree individuals are needle-leaved evergreen, 29% are broadleaved evergreen, 27% are broadleaved deciduous and 5% are needle-leaved deciduous. The aboveground ...

Леса России и хозяйство в них, Apr 14, 2023

Аннотация. В связи с необходимостью оценки углероддепонирующей способности российских лесов получ... more Аннотация. В связи с необходимостью оценки углероддепонирующей способности российских лесов получение информации о биологической продуктивности всех лесообразующих древесных пород в их возрастной динамике становится все более актуальным. Большие территории России заняты ивовыми насаждениями, которые до последнего времени не подлежали учету в системе лесного фонда. Их биологическая продуктивность и углероддепонирующая способность оставались неизвестными. Единичные исследования биомассы ивняков были выполнены на микроротационных плантациях в возрасте от 1 до 9 лет в Центрально-Черноземном регионе. Целью наших исследований были получение фактических данных о структуре надземной биомассы ивы, произрастающей в условиях северной тайги Архангельской области, и разработка моделей возрастной динамики ее фракций на уровне древостоев. По экспериментальным данным надземной биомассы, полученным на 54 пробных площадях, и данным о биомассе корней (Смирнов, 1971) составлена таблица возрастной динамики таксационных показателей и фракционного состава биомассы (т/га) в диапазоне возрастов от 15 до 40 лет. Построенные модели таксационных показателей и фракций биомассы, связанные между собой по рекурсивному принципу, адекватны фактическим данным на уровне вероятности p < 0,001. Сопоставление средних значений таксационных показателей и биомассы на 1 га ивняков Архангельской области и Швеции показало, что разница по биомассе стволов, листвы и надземной двух регионов оказалась статистически незначимой вследствие компенсации противоположных влияний густоты и среднего диаметра ивняков двух регионов.

Леса России и хозяйство в них, Apr 14, 2023

Аннотация. В связи с изменением климата существенно возросла актуальность оценки биомассы и углер... more Аннотация. В связи с изменением климата существенно возросла актуальность оценки биомассы и углероддепонирующей способности лесов на континентальном и глобальном уровнях. Для этих целей формируются глобальные базы данных о биомассе и первичной продукции деревьев и древостоев как для основного, так и для нижнего яруса. Однако данные о биомассе растений подлесочных видов для лесов России представлены лишь в единичных работах. Целью наших исследований были получение фактических данных о структуре надземной биомассы подлесочных видов, произрастающих в условиях средней и южной тайги Урала, и разработка аллометрических моделей для фракций биомассы. В результате выполненных исследований впервые для лесов Урала получены фактические данные о биомассе и годичном приросте подлеска 9 видов в количестве 102 растений. Предложенные аллометрические модели для фракций надземной биомассы растений подлеска характеризуются высокими показателями адекватности исходным данным на уровне вероятности p < 0,001. Аллометрические модели биомассы и ее годичного прироста дают возможность оперативной оценки биомассы и чистой первичной продукции подлесочных видов на единице площади лесов Урала, а также для оценки вклада нижних ярусов в их углероддепонирующую способность. Ключевые слова: нижний ярус, подлесочные виды растений, надземная биомасса, годичный прирост биомассы, фракции биомассы, аллометрические модели Финансирование: публикация подготовлена в рамках Государственного задания Ботанического сада УрО РАН. Благодарности: авторы благодарят канд. с.-х. наук И. Е. Бергмана за ценные замечания при подготовке рукописи к изданию, а также его, А. С. Касаткина, А. С. Жанабаеву и П. Уразова за активное участие в получении экспериментальных данных на пробных площадях.

Scandinavian Journal of Forest Research, Sep 1, 1997

Forest biomass databases which go beyond stem volume are needed for carbon balance calculations a... more Forest biomass databases which go beyond stem volume are needed for carbon balance calculations and also for forest monitoring, forest damage inventories and the solution of other related problems. In this article, it is shown how recursive multiple regression analysis can combine forest inventory data with biomass harvest data. The stand‐level conversion factor derived for Pinus sylvestris L. branch biomass for the “Severka”; Forest Farm shows a reasonable goodness of fit, with a coefficient of determination of R2 = 0.87. Statistically significant coefficients were achieved by including stand density and the quadratic mean diameter in the regression. Equations developed for Switzerland, using Burger's Picea abies (L.) Karst. branch and needle conversion factors for individual trees, show R2 = 0.87 and R 2 = 0.91, achieved by taking h dom.50, elevation, diameter at breast height and age into account.

Forest Ecology and Management, Mar 1, 2002

Tree foliage biomass forms an essential element in forest modelling. Its measurement is costly an... more Tree foliage biomass forms an essential element in forest modelling. Its measurement is costly and its relation to other measurements of standing trees have come under closer scrutiny since the introduction of the pipe model. Regressions of foliage and green shoot biomass of various levels of complexity are given, using as predictors diameter at the base of the crown (d c), mean diameter increment, diameter at breast height (d) and age (t). Most economical and relatively precise are two separate regressions, one for broad-leaved and one for coniferous species each, using d c only. Approximations for coniferous foliage can be improved considerably by allowing parallel regressions and including mean diameter increment and diameter at breast height as predictors. We found that tree age is less in¯uential than mean increment. For shoot biomass parallel regressions on d c are optimal.

Известия высших учебных заведений, May 20, 2021

Прогнозы последствий глобального потепления стимулируют исследования углероддепонирующей способно... more Прогнозы последствий глобального потепления стимулируют исследования углероддепонирующей способности растительного покрова. ствол представляет собой основную часть биомассы дерева, и от точности характеристики объема ствола зависит возможность корректного мониторинга и предварительной оценки будущего состояния лесных ресурсов. в российском лесоустройстве ива не входила в число основных лесообразующих видов, и поэтому необходимости в разработке таксационных нормативов для нее не было. однако в связи с возросшей актуальностью оценки углероддепонирующей функции лесов россии и необходимостью учета вклада в углеродный баланс всех видов растительности возникла потребность в создании подобных нормативов. Это может быть обеспечено разработкой всеобщей модели (или таблицы), учитывающей морфологию ив в пределах всего рода Salix L. и построенной по опубликованным в разных регионах и странах данным. объект исследования-данные об объемах стволов ивы, размещенные в свободном доступе в россии, казахстане, болгарии и норвегии в виде таблиц или регрессионных моделей. насколько каждая локальная модель применима в других регионах неизвестно. для снятия этой неопределенности нами использован мета-анализ как статистическая процедура, объединяющая результаты нескольких независимых исследований с целью нахождения общей закономерности. Получена универсальная модель объема стволов рода Salix, которая характеризуется высоким коэффициентом детерминации и может быть применена для оценки объема ствола любого вида данного рода с минимальными отклонениями от расчетных значений. результаты направлены на повышение точности учета лиственных насаждений при проведении лесоустроительных и мониторинговых работ, таксации древостоев на постоянных и временных пробных площадях. Применение унифицированных нормативов при использовании, воспроизводстве, охране и защите древостоев ивы древовидной при всем многообразии ее видов позволит решить ряд практических вопросов. авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов / The authors declare that there is no conflict of interest

Ecological Questions, Mar 15, 2019

The analysis of the biomass of larch (genus Larix spp.) trees on the total component composition ... more The analysis of the biomass of larch (genus Larix spp.) trees on the total component composition based on regression equations having the additive biomass structure. Two trends of changes in the tree biomass structure are revealed: due to the mean January temperature and due to the mean annual precipitation. It was shown for the first time that both trends are mutually determined: the intensity of biomass trend in relation to the temperature is changing when depending on the level of precipitation, and the intensity of biomass trend in relation to precipitation level is changing during to a transition from the cold zone to the warm one and vice versa.

Леса России и хозяйство в них, Apr 14, 2022

Аннотация. Для оценки углероддепонирующей способности лесов Уральского региона необходимы алломет... more Аннотация. Для оценки углероддепонирующей способности лесов Уральского региона необходимы аллометрические модели зависимости биомассы от диаметра ствола. Подобные модели особенно перспективны в условиях Урала, где преобладают древостои смешанного породного состава, и модели биомассы, рассчитанные на уровне древостоев, могут иметь смещения, вызванные изменчивостью породного состава. В работе предложены аллометрические модели для компонентов надземной биомассы деревьев лесообразующих пород Урала, которые характеризуются высокими показателями адекватности исходным данным. Вследствие нехватки фактических данных о биомассе корней для каждой породы предложены средние значения относительного показателя как отношения массы корней к надземной. Полученные результаты могут быть полезны при мониторинге углероддепонирующей способности лесного покрова Уральского региона. Ключевые слова: надземная биомасса, компоненты биомассы, масса корней, относительная масса корней, аллометрические модели биомассы Scientifi c article

Леса России и хозяйство в них, Dec 30, 2022

Аннотация. Земли, вышедшие из сельскохозяйственного пользования в России после 1990-х годов, инте... more Аннотация. Земли, вышедшие из сельскохозяйственного пользования в России после 1990-х годов, интенсивно заращиваются естественным путём такими породами, как ива, ольха и др., их вклад в углеродный бюджет лесного покрова неизвестен. Для оценки углероддепонирующей способности лесов активно разрабатываются аллометрические модели биомассы деревьев, особенно актуальные для смешанных лесов. В России единственные аллометрические модели для биомассы ивы козьей были построены по данным В. В. Смирнова (1971), полученным в подзонах средней тайги и хвойно-широколиственных лесов. Целью наших исследований было получение фактических данных о структуре надземной биомассы ивы, произрастающей в условиях северной тайги Архангельской области, и разработка аллометрических моделей для ее фракций. Предложены аллометрические модели для фракций надземной биомассы деревьев ивы, которые характеризуются высокими показателями адекватности исходным данным и могут быть полезны при оценке углероддепонирующей способности ивовых насаждений. Ключевые слова: надземная биомасса, компоненты биомассы, всеобщая модель, аллометрические модели биомассы Благодарности: публикация подготовлена по результатам НИР, выполненных в рамках государственного задания ФБУ «СевНИИЛХ» на проведение прикладных научных исследований в сфере деятельности Федерального агентства лесного хозяйства, регистрационный номер темы АААА-А18-118030290042-6; конкурса научных проектов «Молодые учёные Поморья» по гранту № 01Ф-02-08/558, а также в рамках Государственного задания Ботанического сада УрО РАН.

Леса России и хозяйство в них, Jun 14, 2023

The scientifi c community is paying increased attention to current climate changes and, in this r... more The scientifi c community is paying increased attention to current climate changes and, in this regard, to possible changes in both forest productivity and the ability of forests to deposit atmospheric carbon and thereby mitigate climate shifts. However, there are vast regions in the available tree biomass databases for which there is no empirical data on the biomass of forest-forming species. Therefore, providing such regions with empirical material on tree biomass is of paramount importance. One of these regions is the Arkhangelsk oblast', for which there was previously no data on the biomass of gray alder. The purpose of our research was to obtain empirical data on the structure of the aboveground biomass of gray alder growing in the conditions of the northern taiga of the Arkhangelsk region, and to develop allometric models for its fractions. The proposed allometric models for fractions of aboveground biomass of gray alder trees growing in the northern taiga subzone of the Arkhangelsk region are characterized by high indicators of adequacy to the initial data and can be useful in assessing the carbon depositing capacity of alder forests.

IOP conference series, Sep 23, 2019

The first attempt of modeling changes in additive component composition of biomass of Larix sp. c... more The first attempt of modeling changes in additive component composition of biomass of Larix sp. communities on the Trans-Eurasian hydrothermal gradients based on regional peculiarities of age and morphology of the forests is attempted. The increase of all biomass components of the tree layer with increasing temperature at the constant precipitation and its decrease with increasing precipitation at the constant temperature is established. The positive relationship of the understory biomass with the temperature in the areas of insufficient moisture as the transition to moisture-rich areas is replaced by the opposite one. The development of such models for basic forest-forming species in Eurasia will give possibility to predict any changes in the biological productivity of forest cover of Eurasia in relation to climate change.

Journal of Ecology, Jun 24, 2020

Forest Ecology and Management, Feb 1, 2009

Global Change Biology, Jul 6, 2016

Remote sensing is revolutionizing the way we study forests, and recent technological advances mea... more Remote sensing is revolutionizing the way we study forests, and recent technological advances mean we are now ablefor the first timeto identify and measure the crown dimensions of individual trees from airborne imagery. Yet in order to make full use of these data for quantifying forest carbon stocks and dynamics, a new generation of allometric tools which have tree height and crown size at their centre are needed. Here, we compile a global database of 108753 trees for which stem diameter, height and crown diameter have all been measured, including 2395 trees harvested to measure aboveground biomass. Using this database, we develop general allometric models for estimating both the diameter and aboveground biomass of trees from attributes which can be remotely sensedspecifically height and crown diameter. We show that tree height and crown diameter jointly quantify the aboveground biomass of individual trees, and find that a single equation predicts stem diameter from these two variables across the world's forests. These new allometric models provide an intuitive way of integrating remote sensing imagery into large-scale forest monitoring programs, and will be of key importance for parameterizing the next generation of dynamic vegetation models.

Geography, Environment, Sustainability, Oct 3, 2019

We used our database of tree biomass with a number of 433 sample trees of Larix from different ec... more We used our database of tree biomass with a number of 433 sample trees of Larix from different ecoregions of Eurasia, involving 61 trees from Mongolia for developing an additive model of biomass tree components. Our approach solved the combined problem of additivity and regionality of the model. Our additive model of tree aboveground biomass was harmonized in two ways: first, it eliminated the internal contradictions of the component and of the total biomass equations, secondly, it took into account regional (and correspondingly species-specific) differences of trees in its component structure. A significant excess of larch biomass in the forest-tundra is found that may be explained by permafrost conditions, by tree growth in low-yielding stands with a high basic density of stem wood and relatively high developed tree crown in open stands. The aboveground biomass of larch trees in Mongolia does not stand out against the background of the most ecoregions of Eurasia. Based on our results, we conclude that the growing conditions of larch in Mongolia are not as tough as it was suggested earlier by other scientists. Biomass relations between regions may be explained by unknown and unaccounted factors and errors of measurements in all their phases (assessment of age, diameter, height of a tree, the selection of supposedly representative samples of component biomass, their drying, weighing, etc.). The question what explains the regional differences in the structure of biomass of trees with the same linear dimensions of their stems, remains open. Undoubtedly, the differences in tree age here play an important role. Also, important factor is the variation in the morphological structure of stands, which, in turn, is determined by both climatic and edaphic factors. The obtained models allow the determination of larch forest biomass in different ecoregions of Eurasia with the help of height and diameter data.

Леса России и хозяйство в них, Jan 17, 2022

Аннотация. Пространственно-временнóе замещение означает использование современных закономерностей... more Аннотация. Пространственно-временнóе замещение означает использование современных закономерностей и явлений, наблюдаемых в пространственных градиентах, для понимания и моделирования тех же закономерностей и процессов в ретроспективных и перспективных градиентах времени, которые на данный момент не поддаются наблюдению. Считается, что статистическую взаимосвязь между факторами окружающей среды и реакцией экосистем лучше всего выявить на основе наблюдений в течение длительного периода времени. Однако во многих случаях долгосрочные данные временных рядов недоступны, и тогда исследователи в своих моделях заменяют временные данные пространственными данными. Истоки теории пространственно-временного замещения восходят в XIX в., когда немецкий физик Больцман разработал кинетическую теорию газов. В наши дни методы, основанные на пространственно-временном замещении, применяются в разных областях: палеоклиматологии, геоморфологии, ландшафтоведении и экологических исследованиях. Метод пространственно-временного замещения используется в лесной таксации для построения таблиц хода роста путем подбора древостоев одного естественного ряда, а в лесной экологии-при прогнозировании растительных сукцессий, в частности восстановительно-возрастного морфогенеза таежных лесов. В связи с прогрессирующими климатическими изменениями применение метода пространственно-временного замещения в экологии является особенно актуальным. При построении трансконтинентальных моделей биомассы, чувствительных к изменению климата, на основе принципа пространственно-временного замещения установлено, что зависимость биомассы от температур и осадков описывается пропеллерообразной 3D-поверхностью. В холодных регионах при повышении осадков биомасса снижается, но по мере перехода к теплым регионам она характеризуется противоположным трендом; при повышении температуры во влажных регионах биомасса увеличивается, но по мере перехода в сухие условия снижается. Тем самым подтверждено действие закона лимитирующего фактора в отношении лесных сообществ в условиях изменения климата. Применение метода пространственновременного замещения связано с рядом неопределенностей, и одна из них устанавливается разными адаптационными возможностями древесных растений, иногда даже у разных видов в пределах рода. Тем не менее, когда нет иной возможности исследовать экосистемные процессы в ретроспективе или перспективе, метод пространственно-временного замещения представляет вполне приемлемую альтернативу. Ключевые слова: пространственно-временнóе замещение, палеоклиматология, геоморфология, ландшафтоведение, экология, растительные сукцессии, трансконтинентальные климатические тренды лесной биомассы и их прогнозирование, закон лимитирующего фактора № 4 (79), 2021 г.

Russian Journal of Ecology, May 1, 2015

ula L. genus are extracted from the above mentioned data set and are combined into the united set... more ula L. genus are extracted from the above mentioned data set and are combined into the united set, struc tured geographically. The biomass data are presented by different fractions (stems, branches, foliage, roots, understory, which includes grass, bushes, shrubs and regrowth) and distributed on the territory of Eurasia, as follows: Western and Central Europe-93, Russia-395, Kazakhstan-58, China-131 and Japan-9 sample plots. The Betula L. genus involves about 120 species, from that 14 Eurasian species have biomass data in a number of sample plots: B.

Ecological Questions, Apr 27, 2021

Due to the global warming of the climate, the assessment of the carbon cycle in forest ecosystems... more Due to the global warming of the climate, the assessment of the carbon cycle in forest ecosystems has become particularly important. One method for determining deposited carbon is based on the use of biomass expansion factors (BEF) and State Forest Inventory (SFI) data. By combining BEF models with SFI data in two ecoregions of Russia-taiga and forest-steppe-it was found that over a 20-25-year period, accumulating the carbon deposition in the taiga zone is significantly less (5%) compared to the forest-steppe zone (39%). Comparable results were obtained by the same method in different ecoregions of the planet (from 8% in 5 years in China to 68% in 50 years in Japan). A comparison of the results obtained by the proposed method and the IIASA method showed a minimal discrepancy (3 %), which gives reason to consider the above estimates of carbon deposition close to reality. However, uncertainties remain related to the quality of the SFI data and the carbon deposition in the soil.

Lesnícky časopis, Sep 1, 2019

Climate change, especially modified courses of temperature and precipitation, has a significant i... more Climate change, especially modified courses of temperature and precipitation, has a significant impact on forest functioning and productivity. Moreover, some alterations in tree biomass allocation (e.g. root to shoot ratio, foliage to wood parts) might be expected in these changing ecological conditions. Therefore, we attempted to model fir stand biomass (t ha −1) along the trans-Eurasian hydrothermal gradients using the data from 272 forest stands. The model outputs suggested that all biomass components, except for the crown mass, change in a common pattern, but in different ratios. Specifically, in the range of mean January temperature and precipitation of −30°C to +10°C and 300 to 900 mm, fir stand biomass increases with both increasing temperature and precipitation. Under an assumed increase of January temperature by 1°C, biomass of roots and of all components of the aboveground biomass of fir stands increased (under the assumption that the precipitation level did not change). Similarly, an assumed increase in precipitation by 100 mm resulted in the increased biomass of roots and of all aboveground components. We conclude that fir seems to be a perspective taxon from the point of its productive properties in the ongoing process of climate change.

Ecological Questions, 2019

In the gradient of pollution from the Karabash copper smelter in the Southern Urals (55° 29' N, 6... more In the gradient of pollution from the Karabash copper smelter in the Southern Urals (55° 29' N, 60° 13' E) in predominantly pure Scots pine and white birch stands, 12 and 34 sample plots are established, respectively, on which 42 and 56 model trees are taken, respectively, by stem diameter. The pollution gradient is expressed by the toxicity index suggested with a relative index of the content in the litter of three "technogenic" metals Cu, Pb и Fe. Regression analysis of the dependence of biomass and NPP of trees and stands from toxicity index is performed. There is a log-log-linear pattern of reduction of biomass and annual NPP of spruce-fir forest stands with increasing toxicity index in the direction to the source of pollution, but for the biomass of trees in the same gradient no consistent pattern is detected. The dry matter content (DMC) in all biomass components depends on the toxicity index and species at a statistically significant level: due to the increase in the toxicity index, it decreases in wood and bark, and increases in foliage and branches. At the same toxicity index, DMC in the branches and stem wood more in birch, but in the bark and foliage-in pine. In the wood and bark of a stem, this index is also related to the position in a stem: in the wood it decreases, and in the bark it increases in the direction from the bottom up.