Прореживание изменило оптимальные фотосинтетические условия в субтропической хвойной плантации

Почему прореживание деревьев важно в условиях меняющегося климата

По мере потепления климата от лесов требуется двойная функция: поставлять древесину и среду обитания для дикой природы, а также поглощать большие объёмы углекислого газа из атмосферы. Многие из этих лесов — искусственные плантации, посаженные в плотных рядах, особенно в активно озеленяющихся регионах Китая. В этом исследовании поставлен на вид простейший, но важный вопрос: когда мы прореживаем переполненные плантации — удаляем часть деревьев, чтобы дать остальным больше пространства — как это меняет «зону комфорта» света, температуры и влажности, при которой лес поглощает наибольшее количество углерода?

От скученных сосновых насаждений к более просторным лесам

Исследователи работали на большой субтропической хвойной плантации на юге Китая, которая долгое время тщательно мониторилась. Площадка, когда‑то сильно эродированная, была восстановлена в 1980‑е годы посадками быстрорастущих сосен и китайской пихты. К концу 2000‑х деревья стали густыми и однородными — более 1300 стволов на гектар: типичная плотная плантация. Зимой 2012 года менеджеры удалили примерно четверть базальной площади насаждения — примерно одно дерево из трёх‑четырёх — вокруг установленной мачты с приборами. Это умеренное прореживание, распространённое в региональной лесохозяйственной практике, раскрыло крону, увеличило проникновение света и уменьшило конкуренцию за воду и питательные вещества среди оставшихся деревьев.

Слушая, как лес «дышит»

Чтобы выяснить, как изменилась углеродная продуктивность леса, команда использовала метод вихревой ковариации (eddy covariance), который непрерывно измеряет обмены углекислого газа между лесом и атмосферой. В течение шести лет — четырёх до прореживания и двух после — они записывали, сколько углерода плантация извлекала из воздуха (валовая первичная продуктивность, GPP), параллельно фиксируя ключевые условия окружающей среды: чистую радиацию от Солнца, температуру воздуха, дефицит парциального давления водяного пара (сухость воздуха) и влажность верхнего слоя почвы. Сгруппировав данные по диапазонам каждого фактора, они проследили, как GPP росла, достигала пика и затем падала, когда условия становились слишком тёмными, слишком холодными, слишком жаркими или слишком сухими.

Поиск «зоны Златовласки» леса

Анализ показал, что по свету, температуре и сухости воздуха лес следовал классической схеме «слишком мало — в самый раз — слишком много». До прореживания наилучшие показатели достигались при определённом уровне солнечного света, тёплой, но не жаркой температуре воздуха и умеренно сухом воздухе. После прореживания эти оптимумы сместились вверх: насаждение стало выдерживать более сильное освещение, чуть более высокие температуры и более сухой воздух прежде, чем фотосинтез начнёт снижаться. Одновременно увеличилась и максимальная скорость поглощения углерода в каждой оптимальной точке. Например, при оптимальном уровне света пиковая GPP прореженного леса была примерно на 13 % выше, чем до прореживания. Авторы связывают эти приросты с лучшим распределением света в кроне, улучшением воздухообмена и снижением конкуренции за воду в почве, что вместе позволило деревьям и подлеску дольше эффективно поддерживать работу листьев в более требовательных условиях.

Когда «ручки» природы меняются вместе

В реальном мире, конечно, свет, температура и сухость воздуха не меняются по одному фактору. Тёплые, ясные дни обычно бывают и сухими. Поэтому исследователи пошли дальше однофакторных тестов и искали реалистичные сочетания условий, при которых наблюдалась максимальная GPP. До прореживания «лучшая смесь» для леса включала высокий, но не экстремальный уровень света, умеренную температуру около 23 °C, умеренно сухой воздух и достаточно влажную почву. При таких условиях лес достигал максимального поглощения углерода примерно 0,98 миллиграмма CO₂ на квадратный метр в секунду. После прореживания «оптимум» сместился: лес показал пик при практически том же уровне света, но при более тёплой температуре около 27 °C и более сухом воздухе, с несколько более влажной почвой, а пиковая GPP выросла до примерно 1,11 миллиграмма CO₂ на квадратный метр в секунду. Важно отметить, что эти реальные оптимумы не были просто суммой теоретически лучших значений по каждому фактору; они отражали компромиссы и взаимодействия между всеми четырьмя переменными.

Что это значит для управления эксплуатационными лесами

Для неспециалиста главный вывод таков: прореживание сделало больше, чем просто освободило место; оно фактически сместило экологическую «зону комфорта», в которой эта плантация наиболее эффективно работает как углеродный «губка». После прореживания лес мог лучше функционировать при более ярком, тёплом и сухом климате и превращать эту дополнительную энергию в большее поглощение углерода вместо стресса. Поскольку изменение климата двигает многие регионы в сторону более жаркой и более изменчивой погоды, понимание и корректировка этой оптимальной зоны с помощью управления становится всё более ценной стратегией. Исследование показывает, что хорошо спланированное прореживание в чрезмерно плотных субтропических плантациях может одновременно сохранять производство древесины и помогать лесам оставаться эффективными и устойчивыми поглотителями углерода в условиях потепления.

Цитирование: Li, S., Xu, M., Yang, F. et al. Thinning altered the optimum photosynthetic environment in a subtropical coniferous plantation. Sci Rep 16, 4867 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35052-0

Ключевые слова: прореживание леса, поглощение углерода, субтропическая плантация, фотосинтез, адаптация к климату