Введение
Глава 1. Круговорот углерода в лесных экосистемах: проблема определения запасов углерода и основные подходы к моделированию системы «лес - почва»
1.1. Баланс углерода в лесных экосистемах
1.1.1. Основные определения 13
1.1.2. Режимы биологического круговорота (БК) 14
1.1.3. Факторы, контролирующие цикл углерода в лесных экосистемах 16
1.1.4. Основные подходы к определению запасов углерода в лесных экосистемах 21
1.2. Подходы к моделированию лесных экосистем и классификация моделей 27
1.3. Модели динамики органического вещества в почве 37
Глава 2. Описание системы моделей EFIMOD 2 как метода исследования круговорота углерода
2.1. Основные особенности системы моделей 41
2.2. Основные уравнения 44
2.3. Расчет доступной солнечной радиации и доступного азота в случае конкуренции среди деревьев 46
2.3.1. Конкуренция за свет 46
2.3.2. Распределение доступного почвенного азота среди деревьев 4
2.4. Перевод дендрометрических характеристик в биомассу дерева как процедура инициализации модели 51
2.5. Отмирание 53
2.6. Моделирование разложения органического вещества в почве
2.6.1. Основные предположения и формулировка модели 54
2.6.2. Оценка скоростей трансформации органического вещества почвы 60
2.6.3. Поправочные коэффициенты 61
2.6.4. Определение минерализованного гумуса и доступного для растений азота 64
2.7. Генерирование климата при моделировании 66
2.7.1. Температура воздуха и осадки 67
2.7.2. Температура почвы 67
2.7.3. Влажность почвы 68
2.8. Статистическое моделирование методом Монте-Карло
2.8.1. Метод Монте-Карло 70
2.8.2. Влияние неопределенности входных параметров внутри почвенного блока 71
2.8.3. Влияние неопределенности входных параметров для модели экосистемы в целом 76
2.9. Программная реализация модели, версия для моделирования динамики больших территорий, использование системы CommonGIS
2.9.1 ScenBuilder и ScenEFIMOD - версия модели EFIMOD 2 для расчета динамики лесных экосистем на уровне лесхозов 78
2.9.2 Интеграция модели EFIMOD 2 с системой интерактивного пространственного анализа CommonGIS 82
Глава 3. Объект исследования и методика подготовки входных данных в систему моделей EFIMOD 2
3.1. Данковское лесничество ОЛХ «Русский лес» (Московская область) как объект исследования
3.1.1. Общие положения 86
3.1.2. Климат 87
3.1.3. Почвы 89
3.1.4. Растительность 89
3.1.4. История природопользования 91
3.2.Подготовка модели и входных данных для моделирования
3.2.1. Подготовка модели к работе 93
3.2.2. Параметризация роста биомассы дерева и соотношения между его органами (экологические параметры вида) 94
3.2.3. Параметризация древостоя 99
3.2.4. Генерация климатических данных 101
3.2.5. Параметризация почвенных характеристик 10
3.3. Калибрация модели 110
3.4. Верификация модели динамики органического вещества почвы ROMUL по лабораторным экспериментам 112
3.5. Верификация модели по независимым данным лесоустройства по Данковскому лесничеству ОЛХ «Русский лес» 114
Глава 4. Результаты исследования: оценка динамики пула углерода в системе «лес - почва» при различных режимах рубок
4.1. Модельные сценарии лесопользования 119
4.1.1. Сценарий А 119
4.1.2. Сценарий Б 119
4.1.3. Сценарий В 120
4.1.4. Сценарий Г 121
4.2. Результаты модельного эксперимента с разными сценариями лесопользования
4.2.1. Углерод почвы 122
4.2.2. Углерод сухостоя и валежа 125
4.2.3. Динамика углерода в древостое 126
4.2.4. Баланс углерода в лесной экосистеме при разных сценариях рубок 13 О
4.2.5. Динамика породного состава и возрастная структура древостоя 134
4.3. Динамика углерода в сосновых экосистемах при различном ведении лесного хозяйства и разных уровнях выпадений азота из атмосферы 140
4.4. Динамика углерода в хвойных экосистемах при различном ведении лесного хозяйства и климатических изменениях 148
Заключение 153
Выводы 159
Список литературы 161
