Model of root : shoot ratio in biomass of Larix spp. forests sensitive to winter temperature and mean precipitation in Eurasia
Authors: Усольцев В.А. , Ковязин В.Ф. , Осмирко А.А. , Цепордей И.С. , Часовских В.П. , Азаренок В.А. , Колтунова А.И. 
Published: September 2020

Оценка запасов надземной и подземной биомассы имеет большое значение для характеристики структуры и функции лесных экосистем, понимания процессов накопления энергии в лесных экосистемах, повышения их экологической устойчивости. Наряду с обычным определением биомассы лесных экосистем, немаловажное значение имеет оценка относительных показателей биомассы, в частности, отношения подземной биомассы к надземной (ОПН). Основу ОПН составляют так называемые корне-листовые функциональные связи, определяющие рост, продуктивность и экологическую устойчивость растений. Анализ литературы показывает высокую изменчивость ОПН в локальных условиях под влиянием множества зачастую неизвестных экологических факторов. Это препятствует решению многих теоретических и прикладных вопросов, сопровождающих оценку биологической продуктивности и углероддепонирующей способности лесных экосистем в условиях изменения климата. Проблематику оценки состояния лесных экосистем в условиях изменяющегося климата обычно рассматривают в связи с изменениями гидротермических режимов окружающей среды. Авторы впервые попытались оценить ОПН в транс-евразийских градиентах на примере рода Larix Mill. с учетом как таксационных показателей древостоев, так и климатических переменных. Сформирована база фактических данных ОПН в количестве 180 определений на пробных площадях, распределенных от западной Европы до Китая и Японии, выполнено их позиционирование на картах средней температуры января и среднегодовых осадков, и полученная матрица включена в процедуру стандартного регрессионного анализа. Установлено, что ОПН увеличивается при снижении температуры независимо от уровня осадков и снижается по мере увеличения осадков, но только при экстремально низких температурах, достигая в субарктике значения 0,6. В теплых климатических поясах ОПН увеличивается по мере роста осадков и при уровне осадков 900 мм в субэкваториальных районах составляет 0,25, что близко к величине ОПН, равной 0,28 в субтропиках Австралии. Полученные результаты согласуются с результатами предыдущих исследований. Показано, что изменение структуры модели может существенно повлиять на получаемые результаты.

Evaluating ratio of under - to above-ground biomass, or root : shoot ratio (R/S), is of great importance for characterizing the structure and function of forest ecosystems, understanding the processes of energy storage in forest ecosystems and improving their environmental sustainability. The basis of R/S is the so-called root-leaf functional relationship. The analysis of the literature shows high variability of R/S in local conditions under the influence of many often unknown ecological factors. This hinders the resolving many theoretical and applied issues that accompany the assessment of biological productivity and carbon sequestration capacity of forest ecosystems in the context of climate change. The problems of assessing the state of forest ecosystems in a changing climate have been usually considered in connection with changes in hydrothermal regimes of the environment. The authors tried to estimate for the first time the R/S ratios in trans-Eurasian gradients on the example of the genus Larix spp. taking into account both forest stand taxation indices and climate variables. A database of harvest R/S data is formed in the amount of 180 definitions on the sample plots distributed from Western Europe to China and Japan, their positioning on the maps of average January temperature and average annual precipitation is performed, and the obtained matrix is included in the standard regression analysis procedure. It has been found that the R/S increases with decreasing winter temperature regardless of the precipitation level and decreases with increasing precipitation, but only at extremely low temperatures, reaching in subarctic regions the value of 0.6. In warm climatic zones, the R/S increases as precipitation grows, and under 900 mm precipitation in sub-equatorial areas reaches the value of 0.25, which is close to the number of 0.28 in the subtropics of Australia. The results obtained are consistent with the results of previous studies. It is shown that changes in the structure of a model can significantly affect the results obtained.