Russian Federation
Voronezh, Voronezh, Russian Federation
Voronezh, Russian Federation
Russian Federation
UDC 33
To address the issue of forest conservation, ensuring their sustainable existence, and maintaining their forest storage function in the face of climate change, adaptation measures are necessary. These measures include strengthening existing methods of forest restoration, conservation, and protection, as well as developing new, climate-sensitive forestry practices. Thus, forestry measures should be designed through the selection and combination of measures in accordance with fundamental forest management principles, taking into account similar conditions that have developed over several years in regional forestry systems, ensuring the effective restoration of forest natural capital. Taking into account the objectives set forth in this study, a clustering of regional forestry systems was conducted, supplemented by matrix analysis. Clustering allowed us to segment regional systems by the effectiveness of measures to restore forest natural capital based on two indicators: "The share of forest plantations converted to forested land" and "The ratio of the area of reforestation and afforestation to the area of felled and dead forest stands." The matrix approach allowed us to identify the causes of inefficient forest restoration processes. Assessing the results of clustering regional forestry systems by reforestation efficiency using a combinatorial analysis method, it was revealed that a significant number of regions (approximately 10 regions) fall into zones with low forest restoration efficiency due to insufficient reforestation to compensate for forest loss over a long period. Sixty-six regions are characterized by a relatively stable situation with reforestation and the conversion of forest plantations to forested areas, especially in zones characterized by a balance between forest loss and reforestation. Only 13 regions have experienced a long-term excess of forest plantation creation over forest loss, primarily in terms of area. This zone is characterized by high survival rates and, as a result, the conversion of forest plantations to forested areas. Thus, the resulting model for segmenting regional forestry systems, on the one hand, reflects the accumulated problems in the field of forest restoration, and on the other hand, serves as a justification for modernizing the current rules for forest restoration, due to significant climate change and increasing anthropogenic pressure.
clustering, segmentation, combinatorics method, regional forestry systems, natural capital of forests, deposit function, adaptive forestry measures, climate change, efficiency of forest reproduction in forestry
Введение
Изменение климата - одна из наиболее серьезных угроз устойчивости окружающей среде и экономике стран, связанное с возрастанием выбросов парниковых газов в атмосфере. В целях снижения выбросов парниковых газов ратифицированное Российской Федерацией Парижское Климатическое соглашение допускает их компенсацию мероприятиями, способствующими переходу на более безопасные виды топлива, техническому перевооружению энергетического комплекса и жилищно-коммунального хозяйства, а также проведению работ по защите и восстановлению лесов [1]. Известно, что лесные экосистемы обладают высоким потенциалом по связыванию органического вещества и сокращению выбросов парниковых газов. Поэтому передовой международный опыт отдельных стран по смягчению последствий изменения климата базируется на нескольких стратегиях, способствующих поглощению и удержанию углерода лесами, среди которых особое место занимают сохранение существующих и создание новых лесов (удержание накопленного углерода путем сохранения биомассы и почвенного углерода в существующих лесах, борьба с сокращением лесных площадей, увеличение доли особо охраняемых природных территорий; охрана и защита лесных насаждений; лесоразведение) [2].
Россия является одной из крупнейших лесных держав, обладающих значительным потенциалом лесных земель для существенного воздействия на величину и направление потоков углерода в глобальном углеродном круговороте. Известно, что абсорбция углекислого газа на 92% обеспечивается за счет фитомассы покрытых лесом земель, главным образом за счет образования стволовой древесины (71% от поглощения СО2 землями лесного фонда) [3]. Поэтому лесовосстановление и лесоразведение являются приоритетными видами деятельности по увеличению стока атмосферного углерода и его аккумуляции в лесных экосистемах [4].
Лесные экосистемы одновременно выполняют ресурсные (древесные и недревесные), водоохранные, водорегулирующие, почвозащитные, рекреационные функции, защищают склоны от эрозии и оползней, способствуют созданию благоприятного водного режима, являются местом обитания множества видов растений и животных, сохраняют почвенные разновидности и плодородный слой почвы, устойчивость ландшафтов [5; 6].
Задача сохранения и обеспечения устойчивого существования и поддержания депонирующей функции лесов в связи с изменением климата требует осуществления адаптационных мероприятий, содержанием которых может быть, как усиление традиционных форм охраны лесов, так и разработка новых, климатически обусловленных практик в лесном хозяйстве [7; 8; 9].
Соответственно, лесохозяйственные мероприятия должны строиться путем подбора и их комбинаций с учетом основополагающих принципов ведения лесного хозяйства в разрезе схожих условий, складывающихся за ряд последних лет в региональных системах лесного хозяйства.
Для определения состояния дел в области воспроизводства лесов можно использовать многомерный статистический метод, который позволяет разбить множество объектов на однородные группы (кластеры) [10]. Существуют разные подходы к кластеризации региональных субъектов на основе их специфики. Например, в работе D. Rizzo с использованием данных геологии, растительности, почв сегментируется агарный ландшафт [11]. По мнению S.O. Medvedev регионы страны можно сгруппировать по отдельным показателям, характеризующим повышение эффективности лесохозяйственной деятельности с точки зрения ресурсной обеспеченности – лесозаготовки, лесовосстановление и др. [12].
Отправной точкой при проведении кластерного анализа является выбор факторов (индикаторы) по которым будет осуществлено сегментирование объектов. В качестве исследуемого объекта может выступать территория, лесосека, некоторая совокупность лесосек, лесничество, регион и др. Масштаб территории может быть различным и определяться целями кластеризации [13]. Отбор индикаторов для кластеризации осуществляется с учетом ряда требований:
1) должны быть относительными;
2) не должны коррелировать между собой;
3) должны быть статистически значимы (средние значения показателей в разных кластерах должны значимо отличаться от их средних значений по всей совокупности).
Индикаторами эффективности воспроизводства лесов в лесном хозяйстве регионов являются следующие показатели:
– доля площади лесовосстановления и лесоразведения в площади вырубленных и погибших лесных насаждений, %;
– доля лесных культур, переведенных в покрытые лесной растительностью земли, %.
Первый статистический показатель, по которому оценивают успешность российского лесного хозяйства – достижение показателя «Отношение площади лесовосстановления и лесоразведения к площади вырубленных и погибших лесных насаждений» [14].
1. Kosarikova T.A. Mery po sokrascheniyu vybrosov parnikovyh gazov: opyt, vozmozhnosti i problemy na regional'nom urovne. Ekologiya goroda. 2000; 3. 15-16.
2. Shiman D.V., Yushkevich M.V., Klysh A.S. Puti uvelicheniya absorbcii parnikovyh gazov lesami Belarusi. Trudy BGTU. Seriya 1: Lesnoe hozyaystvo, prirodopol'zovanie i pererabotka vozobnovlyaemyh resursov. - Minsk: BGTU. 2019; 1 (216); 42-47. URL: https://elib.belstu.by/handle/123456789/28082
3. Rozhkov L.N., Eroshkina I.F. Prognoz absorbcii atmosfernogo ugleroda na osnove dinamiki lesopol'zovaniya i lesnogo fonda Belarusi. Trudy BGTU. Seriya 1: Lesnoe hozyaystvo, prirodopol'zovanie i pererabotka vozobnovlyaemyh resursov. - Minsk: BGTU. 2017; 2 (198); 102-108. https://elib.belstu.by/handle/123456789/22890
4. Shtukin S.S. O sozdanii lesnyh uglerododeponiruyuschih plantaciy. Trudy BGTU. Seriya 1: Lesnoe hozyaystvo, prirodopol'zovanie i pererabotka vozobnovlyaemyh resursov. - Minsk: BGTU. 2019; 1 (216); 67-61. URL: https://elib.belstu.by/handle/123456789/28077
5. Slavsky V.A, Litovchenko D.A., Matveev S M., Sheshnitsan S.S., Larionov M.V. Assessment of Biological and Environmental Factors Influence on Fire Hazard in Pine Forests: A Case Study in Central Forest-Steppe of the East European Plain. Land. 2023; 12; 1; 103. DOI: https://doi.org/10.3390/land12010103
6. Sabirov A.T., Shagidullin R.R., Ul'danova R.A. Programma issledovaniya akkumulyacii ugleroda v lesnyh ekosistemah. Rossiyskiy zhurnal prikladnoy ekologii. 2023; 4 (36); 4-11. DOI: https://doi.org/10.24852/2411-7374.2023.4.04.11
7. Morkovina S.S., Sheshnitsan S.S., Panyavina E.A., Ivanova A.V., Kuznetsov D.K. Opportunities and Prospects for the Implementation of Reforestation Climate Projects in the Forest Steppe: An Economic Assessment. Forests. 2023; 14;8; . 1611. DOI: https://doi.org/10.3390/f14081611
8. Tarakanov A.M., Surina, E.A., Sen'kov A.O. Lesohozyaystvennye meropriyatiya po adaptacii rastitel'nosti k izmeneniyu klimata. Aktual'nye problemy lesnogo kompleksa. 2017; 47; 67-71. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29196625
9. Surina E.A., Tarakanov A.M., Sen'kov A.O., Dvoryashin A.V. O lesohozyaystvennyh meropriyatiyah po adaptacii lesov k izmeneniyu klimata. Nauka - lesnomu hozyaystvu Severa : Sbornik nauchnyh trudov FBU «Severnyy nauchno-issledovatel'skiy institut lesnogo hozyaystva». Otvetstvennyy redaktor: N.A. Demidova. – Arhangel'sk: Federal'noe byudzhetnoe uchrezhdenie «Severnyy nauchno-issledovatel'skiy institut lesnogo hozyaystva». 2019; 51-55. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=38097974
10. Nebesnaya A.Yu. Mehanizm formirovaniya lesnogo klastera malolesnyh zon s primeneniem klasternogo analiza. Lesotehnicheskiy zhurnal. 2013; 2 (10). 44-57. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mehanizm-formirovaniya-lesnogo-klastera-malolesnyh-zon-s-primeneniem-klasternogo-analiza
11. Rizzo D., Mari J.-F., Marraccini E., Lazrak E.-G. Agricultural landscape segmentation: a stochastic method to map heterogeneous variables. Conference: IALE-Europe Thematic Workshop. Lisbon. 2014. URL: https://www.researchgate.net/publication/263339459_Agricultural_landscape_segmentation_a_stochastic_method_to_map_heterogeneous_variables
12. Medvedev S.O., Mokhirev A.P., Zyryanov M.A. Study of the Effectiveness of the Russian Regions Forestry Activities. Journal of Siberian Federal University. Humanities and Social Sciences. 2024; 17; 12; 2322-2336. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=80062455
13. Shegel'man I.R., Budnik P.V. Tipizaciya lesnyh territoriy po prirodno-proizvodstvennym usloviyam na osnove klasternogo analiza. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Lesnoy zhurnal. 2021; 1(379); 120-137. DOI: https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-1-120-137
14. Prikaz Federal'nogo agentstva lesnogo hozyaystva ot 03.12.2024 g. №902 «Ob utverzhdenii Metodiki rascheta pokazatelya «Otnoshenie ploschadi lesovosstanovleniya i lesorazvedeniya k ploschadi vyrublennyh i pogibshih lesnyh nasazhdeniy» Federal'nogo proekta «Sohranenie lesov» nacional'nogo proekta «Ekologicheskoe blagopoluchie»». URL: https://base.garant.ru/411388029/?ysclid=mgdmlne5zt751180233
15. Gagarin Yu.N. Nauchnyy kommentariy k strategii razvitiya lesnogo kompleksa Rossiyskoy Federacii do 2030 goda. Voprosy lesnoy nauki. 2021; 4; 4; 147-178. DOI: https://doi.org/https://doi.org/10.31509/2658-607x-2021-44-96
16. Kabonen A.V., Ol'hin Yu.V. Deshifrirovanie form i morfologicheskih osobennostey drevesnyh rasteniy na snimkah, poluchennyh s pomosch'yu bespilotnyh letatel'nyh apparatov. Ekosistemy. 2019; 20 (50);197–202. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=43156082
17. Nikiforov A.A., Munimaev V.A. Analiz zarubezhnyh bespilotnyh letatel'nyh apparatov, primenyaemyh v lesnom sektore. Trudy lesoinzhenernogo fakul'teta PetrGU. 2010; 8; 97–99. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22576752
18. Gryaz'kin A.V. Vliyanie faktorov vneshney sredy na strukturu i sostoyanie podrosta. Izvestiya Sankt-Peterburgskoy lesotehnicheskoy akademii. 2000; 8 (166);19–25. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=9455902
19. Morkovina S.S., Usenko L.N., Sheshnican S.S., Manmareva V.V. Metodicheskiy podhod k ocenke effektivnosti vypolneniya meropriyatiy po sokrascheniyu vybrosov i uvelicheniyu pogloscheniya parnikovyh gazov v ramkah adaptacii regional'nyh sistem k izmeneniyam klimata v sfere prirodopol'zovaniya. Uchet i statistika. 2022; 4(68); 65-78. DOI: https://doi.org/10.54220/4276.2023.21.31.007
20. Shaposhnikova E.A. Issledovanie i analiz algoritma klasterizacii dannyh metodom k-srednih. Mezhdunarodnyy nauchnyy zhurnal Internauka. 2017; 1; 18(40); 94-96. URL: https://elibrary.ru/ynomke?ysclid=mge1wq1qyh828378033
21. Shestakov R.B., Lovchikova E.I. Klasterizaciya regionov na osnove bazovyh agrarno-ekonomicheskih kriteriev. Ekonomika regiona. 2023; 19(1); 178-191. DOI: https://doi.org/10.17059/ekon.reg.2023-1-14
22. Morkovina S.S., Ivanova A.V., Pisareva S.V., Manmareva V.V., Pryadilina N.K. Ekonomicheskoe obosnovanie novyh tehnologicheskih resheniy po lesovosstanovleniyu garey v central'noy lesostepi Rossiyskoy Federacii. Lesotehnicheskiy zhurnal. 2024; 14; 4(56); 157-171. DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2024.4/11
23. Romanov E.M., Nureeva T.V., Eremin N.V. Obosnovanie kriteriev i pokazateley perevoda lesnyh kul'tur v rezhim uskorennogo lesovyraschivaniya. Izvestiya VUZov. Lesnoy zhurnal. 2012; 5(329); 7-13. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obosnovanie-kriteriev-i-pokazateley-perevoda-lesnyh-kultur-v-rezhim-uskorennogo-lesovyraschivaniya.
24. Lesovosstanovlenie: est' strategiya, nuzhna praktika. Zhurnal «LPK Sibiri». 2018; 3(7); 44-45. URL: https://lpk-sibiri.ru/forest-management/forest-restoration/lesovosstanovlenie-est-strategiya-nuzhna-praktika/?ysclid=mf020y1za4718424672
25. Pogrebnyak P.S. Obschee lesovodstvo. Uchebnik. M.: Kolos. 1968; 440.
