Особенности межгодовых различий прироста сосны на северо-востоке Вологодской области

Автор: Лежнева Светлана Викторовна

Журнал: Общество. Среда. Развитие (Terra Humana) @terra-humana

Статья в выпуске: 4 (29), 2013 года.

Бесплатный доступ

Приведены результаты измерений серий годичных колец, анализ величин прироста сосны, ее временной и пространственной изменчивости в разных условиях произрастания. Выявлены особенности формирования годичного прироста сосны в Великоустюгском районе Вологодской области.

Дендроиндикация, лесные экосистемы, осадки, радиальный прирост, сосна, сосняк кисличный, сосняк травяно-болотный, сосняк черничный

Короткий адрес: https://sciup.org/14031657

IDR: 14031657

Текст научной статьи Особенности межгодовых различий прироста сосны на северо-востоке Вологодской области

Формирование годичных колец происходит под влиянием большого количества факторов. Для сохранения лесных ресурсов необходимы знания не только о современном состоянии древостоев, но и об изменениях, происходивших за длительный период в прошлом. Особенности прироста сосны изучались многими специалистами [2; 5; 7; 10; 13; 14 и др.]. Для исследования прироста сосны в разных условиях произрастания заложены три пробных площади в Великоустюгском районе Вологодской области [1]. Керны отбирались над корневой шейкой ствола с помощью бурава Пресслера в Великоустюгском лес- ничестве, Опокском участковом лесничестве (рис. 1). На каждой пробной площади проводился отбор кернов по два из десяти деревьев наибольшего возраста, описывались типы леса, состав древостоев, измерялась высота и диаметр, навигатором фиксировались координаты каждого модельного дерева. Краткое описание пробных площадей представлено в табл. 1.

Обработка собранных кернов выполнена в лаборатории кафедры физической географии и ландшафтоведения Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова [3; 11; 12]. Измерения кернов сосны дали возможность определить

Terra Humana

Рис. 1. Места отбора кернов. Опокское участковое лесничество (М 1:25000.). Фрагмент плана лесонасаждений по материалам лесоустройства 2003 г.

межгодовую и многолетнюю изменчивость прироста деревьев в районе исследований. Они стали основой построения сводных серий годичных колец (рис. 2) по каждому месту сбора кернов [4]. Построение дендрограмм в абсолютных значениях позволяет проследить параллельность хода прироста отдельных деревьев и установить диапазон его колебаний. Так, в травяно-болотном сосняке он составляет 0,8 мм (0,6– 1,4 мм), в кисличном – 1,5 мм (0,6–2,1 мм), в черничном – 2,8 мм (0,8–3,6 мм).

Для приведения измерений обобщённых серий по каждой пробной площади к сопоставимому виду и нивелирования так называемой «кривой большого роста», присущей всем биологическим системам, проводилось характеристика пробных площадей

Пробная площадь Тип леса Квартал, выдел Координаты Средний диаметр Средняя высота Напочвенный покров ПП 2 Сосняк черничный квартал 5, выдел 33 600 33’ 154 – 168” с.ш.; 450 26’ 387416”; в.д 40 см 23 м черника, кислица, осоковые ПП 3 Сосняк кисличный квартал 23, выдел 6 600 32’ 141 – 151” с.ш.; 450 27’ 432451”; в.д. 38 см 28 м кислица, осоковые ПП 4 Сосняк травяно-болотный квартал 5, выдел 48 600 32’ 288 – 302” с.ш.; 450 27’ 17128”; в.д. 33 см 23 м осоковые, злаковые, сфагновые мхи их нормирование от 10-летней календарной нормы. По данным нормированных приростов годичных колец (индексов) построены дендрограммы и таблицы приростов (табл. 2–4). Серия годичных колец в сосняке травяно-болотном имеет наибольшую продолжительность (1798 – 2012 гг.), чем в кисличнике (1894 –2013 гг.) и черничнике (1897–2013).

Для определения параллельности изменения прироста сосны рассчитаны коэффициенты корреляции (табл. 5). Коэффициент корреляции сосняке кисличнике и сосняке черничнике r = 0,41 и сосняке травяно-болотном и сосняке черничнике r = 0,44, самый высокий r = 0,56 между сосняком кисличным и травяно-болотным.

Количество лет с приростом сосны выше и ниже средней многолетней нормы было выделено попарно для всех мест произрастания, количество совпадений представлено в процентах в табл. 6.

Наибольшее число совпадений наблюдается между сериями годичных колец сосны произрастающей в травяно-болотном и черничном типах леса. Также были выделены даты с одинаковыми отклонения-

Рис. 2. Фрагмент дендрограммы сосны в разных типах леса (1900–1970 гг.).

ми более 100% и менее 99% на всех трех пробных площадях. За 116 лет (с 1897 по 2013 гг.) выявлено 65 совпадений прироста (56%) на трех местах отбора кернов: больше нормы 27, меньше – 38. После увеличения «критерия жесткости» до >110% и <90% они вошли в две группы (табл. 7).

Средние показатели прироста больше нормы 118–120%, а меньше нормы – 79– 82%. Наибольшие средние значения отклонений выше многолетней нормы в сосняке травяно-болотном (120%), а среди значений ниже нормы – в сосняке кисличном (82%). Наименьшее отклонение ниже от нормы наблюдается у сосны, произрастающей в черничнике (79%).

Серии годичных колец использованы нами для определения влияния факторов среды на межгодовую и внутривековую изменчивость роста деревьев [8; 9]. Для лет с аномально малым и большим приростом на трех пробных площадях проведены выборки средних месячных значений температуры и осадков. Более полное представление о значении факторов наблюдается при их анализе за два года: накануне и в годы аномалий (рис. 3–4).

Анализ распределения температуры с нарастающим итогом в годы с противоположными аномалиями (рис. 3) показал абсолютно разные их распределения. Накануне аномально больших приростов преобладали низкие температуры, а начиная с марта месяца, произошла их смена на преобладание высоких температур до конца года.

Для аномально больших приростов

Cреда обитания

262	Таблица 2 Индексы прироста деревьев в сосняке черничном (%)
	годы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	1890							115,33	89,89	74,56	72,12
	1900	87,41	117,22	98,34	103,97	103,31	105,63	95,69	97,35	101,32	89,73
	1910	124,29	113,85	117,17	98,67	126,19	100,57	94,87	66,414	78,273	79,69
	1920	100,05	129,25	115,84	111,06	99,09	83,77	113,93	98,133	82,33	66,53
	1930	85,94	98,72	82,46	96,98	104,53	105,69	114,4	110,34	105,11	95,81
	1940	100,13	85,55	103,93	89,98	95,057	89,98	98,22	100,76	114,7	121,67
	1950	143,24	122,58	100,6	95,93	107,26	97,93	96,602	79,94	74,61	81,27
	1960	92,13	88,16	111,99	107,23	105,64	111,2	118,35	114,38	63,54	87,37
	1970	88,56	89,48	85,79	121,77	114,39	119	107,93	93,17	95,01	84,87
	1980	117,59	93,46	92,46	126,63	110,55	86,432	96,48	97,48	80,40	98,49
	1990	104,93	108,14	109,21	91,006	88,86	94,218	88,86	117,77	96,36	100,64
	2000	83,58	82,57	75,52	103,73	98,69	92,64	118,83	112,79	109,77	121,85
	2010	84,40	87,39	80,44

Таблица 3

Индексы прироста деревьев в сосняке кисличном (%)

годы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1890 42,95 51,42 108,8 126,44 148,22 159,71 98,60 1900 83,92 111,42 112,13 96,61 95,91 92,38 105,78 122,71 107,19 71,93 1910 113,59 99,39 105,48 98,37 114,6 112,58 129,82 79,10 83,16 63,89 1920 58,63 95,27 105,86 123,78 96,90 84,69 126,22 116,45 108,31 83,87 1930 82,96 90,43 82,96 91,18 100,15 101,64 103,14 104,63 122,57 120,33 1940 113,37 103,99 109,46 86,78 88,35 89,13 99,29 83,65 113,37 112,59 1950 137,24 103,77 87,02 93,72 107,11 101,26 97,90 82,84 92,05 97,07 1960 89,75 95,19 106,07 102,45 100,63 113,33 111,51 110,61 72,52 97,91 1970 92,82 88,99 85,16 93,78 83,25 95,69 104,31 100,48 133,01 122,49 1980 112,74 89,50 100,69 123,06 116,18 84,33 87,78 92,94 87,78 104,99 1990 93,11 93,92 89,069 88,25 89,879 95,54 95,54 121,46 108,5 124,7 2000 94,63 102,83 90,90 111,03 96,12 92,39 102,09 105,81 99,85 104,32 2010 80,91 85,62 83,27 сосны особенности распределения осад- го покоя). При самых больших значениях ков начинают отчетливо проявляться только с октября предшествующего года различий в феврале, июне, июле. Следовательно, сочетание высоких температур

воздуха и большого количества осадков

(с ухода деревьев в период относительно-

Terra Humana

Рис. 3. Температура воздуха накануне и в годы аномально больших (1) и малых (2) приростов нарастающим итогом.

создают благоприятные условия для роста деревьев.

Кроме того, выполнен расчет отношений средних месячных значений факторов в годы с большим приростом к данным в годы с малым за каждый из 24х месяцев. Различия между отношениями факторов накануне и в годы больших приростов к данным в годы с малым могут служить показателем их значи-

Таблица 4 Индексы прироста деревьев в сосняке травяно-болотном (%) 263 годы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1790 131,90 58,28 159,51 1800 90,63 121,88 181,25 100,00 40,63 31,25 96,88 112,50 178,13 46,88 1810 57,03 72,24 34,22 38,02 64,64 98,86 98,86 182,51 133,08 220,53 1820 106,34 102,61 67,16 83,96 130,60 95,15 95,15 78,36 119,40 121,27 1830 115,94 105,80 75,36 75,36 95,65 76,81 92,75 111,59 124,64 126,09 1840 77,81 59,95 57,40 103,32 114,80 132,65 131,38 104,59 107,14 110,97 1850 118,36 88,16 95,41 111,11 86,96 112,32 102,66 93,00 88,16 103,86 1860 113,39 96,99 107,92 96,99 88,80 99,73 76,50 94,26 103,83 121,58 1870 104,43 99,89 88,54 113,51 114,64 85,13 98,75 108,97 99,89 86,27 1880 72,50 94,16 91,34 88,51 100,75 112,99 134,65 110,17 101,69 93,22 1890 134,09 118,40 101,28 78,46 72,75 84,17 64,19 82,74 126,96 136,95 1900 97,42 119,28 109,34 107,36 100,40 102,39 97,42 92,45 90,46 83,50 1910 92,11 89,71 105,26 112,44 122,01 108,85 110,05 82,54 86,12 90,91 1920 87,94 106,72 100,79 110,67 98,81 77,08 119,57 116,60 101,78 80,04 1930 79,78 83,41 88,85 105,17 105,17 91,57 95,19 110,61 122,39 117,86 1940 131,00 103,71 102,62 81,88 70,96 73,14 99,34 105,90 121,18 110,26 1950 133,49 100,12 74,80 70,20 108,17 102,42 107,02 95,51 96,66 111,62 1960 86,38 93,90 102,35 105,16 92,96 120,19 115,49 117,37 77,00 89,20 1970 73,17 68,29 77,07 101,46 105,37 132,68 121,95 101,46 112,20 106,34 1980 119,68 94,32 105,48 136,92 108,52 91,28 95,33 87,22 75,05 86,21 1990 97,52 98,44 91,08 96,60 99,36 86,48 90,16 126,03 105,80 108,56 2000 89,58 99,78 99,78 118,72 102,69 88,13 93,23 99,78 104,15 104,15 2010 80,49 81,25 97,19 мости в создании благоприятной или неблагоприятной среды для формирования аномального прироста. Расчёты их отно-

Таблица 5

Коэффициент корреляции между сериями годичных колец в разных типах леса

Тип леса	Сосняк черничный	Сосняк кисличный	Сосняк травяноболотный
Сосняк черничный	1,00
Сосняк кисличный	0,41	1,00
Сосняк травяно-болотный	0,44	0,56	1,00

Таблица 6

Количество совпадений прироста выше и ниже многолетней нормы за 116 лет (%)

Тип леса	Сосняк черничный	Сосняк кисличный	Сосняк травяноболотный
Сосняк черничный	100
Сосняк кисличный	72,41	100
Сосняк травяно-болотный	72,41	75,86	100

шений в годовом исчислении накануне и в годы аномалий приведены в табл. 8 (жирным шрифтом выделены максимальные и минимальные значения каждого фактора накануне и годы аномалий). Накануне отношения температур изменяются от 82 до 155%, а в годы аномалий от 47 до 117%, т.е. их влияние снижается, роль осадков увеличивается: накануне – 72–153%, а в годы – 74–185%.

Результаты расчета отношений факторов среды в годы аномально больших приростов к данным в годы малых приведены на рис. 5.

Диапазон колебаний внутригодовых различий в таком построении дает возможность проследить, в какие месяцы накануне и в годы аномалий имеют преобладающее значение сочетание двух факторов. Превышение осадков над линией 100% начинается с октября предшествующего года и продолжается до июля, а самым значимым оно было в феврале. Высокий снежный покров является благоприятным для минимального промерзания почвы и корневых систем деревьев. Это особенно важно, когда температуры в марте имеют минимальные значения. На примере анализа соотношения температуры и осадков

Cреда обитания

Таблица 7

Даты с отклонениями прироста выше и ниже средней многолетней нормы

№	годы максимумов	Тип леса			годы минимумов	Тип леса
№	годы максимумов	Сосняк черничный (ПП2)	Сосняк кисличный (ПП3)	Сосняк травяноболотный (ПП4)	годы минимумов	Сосняк черничный (ПП2)	Сосняк кисличный (ПП3)	Сосняк травяноболотный (ПП4)
1	1902	117,22	111,42	119,28	1918	66,41	79,11	82,54
2	1924	111,06	123,78	110,67	1919	78,27	83,16	86,12
3	1927	113,93	126,22	119,57	1926	83,77	84,69	77,08
4	1949	114,70	113,37	121,18	1930	66,54	83,88	80,04
5	1950	121,67	112,59	110,26	1931	85,95	82,96	79,78
6	1951	143,24	137,24	133,49	1933	82,46	82,96	88,85
7	1966	111,20	113,33	120,19	1944	89,99	86,79	81,88
8	1967	118,35	111,51	115,49	1969	63,54	72,53	77,00
9	1968	114,38	110,61	117,37	1973	85,79	85,17	77,07
10	1981	117,59	112,74	119,68	1989	80,40	87,78	75,05
11	1984	126,63	123,06	136,92	2011	84,41	80,91	80,49
12	1998	117,77	121,46	126,03	2012	87,39	85,62	81,25
Среднее		118,98	118,11	120,84		79,58	82,96	80,59

Таблица 8 отношение факторов среды в годы больших приростов деревьев к данным в годы с малым (в годовом исчислении накануне и в годы аномалий (%)

Накануне I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Сред. t 98,6 97,2 91,7 155,7 99,5 99,6 82,1 87,5 106 91,3 98,8 95,8 100,3 Ос 112,1 152,9 80,9 89,1 105,0 112,7 119,2 72,8 105,3 119,2 128 123,3 110,1 В год I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Сред. t 110,4 88,3 47,1 88,5 104,4 96,8 96,3 108, 97,6 72,7 117,2 84,6 92,6 Ос 122,5 185,3 126,2 119,9 107,3 117,1 141,7 74,5 103,9 90,5 95,2 119,1 116,9 прослежена система их сложных сочетаний накануне и в годы аномальных приростов сосны.

Целесообразность опубликования фактического материала в абсолютных

использования другими авторами, заинтересованных в изучении состояния лесов в районах своих исследований. Автор отдает себе отчет в том, что на рост деревьев оказывают влияние значительно большее

количество локальных и региональных

Terra Humana

значениях связана с возможностью его

Рис. 4. Количество осадков накануне и в годы аномально больших(1) и малых (2) приростов.

факторов, анализу которых будут посвящены очередные публикации.

Автор благодарит за помощь при подготовке и проведении экспедиционной работы председателя ВРО РГО Надежду Камельевну Максутову, директора Вологодского филиала «Здоровый лес» Юрия Михайловича Жаворонкова, доцента кафедры лесного хозяйства ВГМХА им. Н.В. Верещагина

Рис. 5. Отношение температуры (1) и осадков (2) в годы максимального прироста к данным в годы и минимального.

к.с.-х.н. Владимира

Сергеевича Верноду-бенко, Виктора Алексеевича Лежнева. За содействие в проведении лабораторных исследований – профессора кафедры физической географии и ландшафтоведения д. г.н. Алексея Юрьевича Ретеюма, а также профессора МГУЛ д.б.н. Дениса Евгеньевича Румянцева и директора «Здоровый лес» к.с.-х.н. Сергея Борисовича Пальчикова.

Список литературы Особенности межгодовых различий прироста сосны на северо-востоке Вологодской области

Атлас Вологодской области/под. ред. Скупиновой Е.А. -СПб.: ФГУП Аэрогеодезия; Череповец: ООО Порт-Апрель, 2007. -40 с.
Вернодубенко В.С. Результаты исследования древесно-кольцевых хронологий сосняков, произрастающих на торфяных почвах//Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности: Материалы Международной конференции 7-10 ноября 2012 г. -М.: ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2013. -С. 23-24.
Лежнева С.В. Прохождение стажировки в Лаборатории дендрохронологии Московского государственного университета леса/Предисл. д.б.н. Н.В. Ловелиуса. -СПб., 2012. -24 с.
Лежнева С.В. Изменчивость прироста годичных колец сосны и ели в Вологодской области//Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности: Материалы Международной конференции 7-10 ноября 2012 г. -М.: ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2013. -С 46-47.
Леса земли Вологодской/В.И. Антонов, Л.Н. Беляев, Г.А. Воробьев и др. -Вологда: Легия, 1999. -57 с.
Ловелиус Н.В. Изменчивость прироста деревьев. Дендроиндикация природных процессов и антропогенных явлений. -Л.: Наука, 1979. -231 с.
Ловелиус Н.В. Дендроиндикация. Dendroindication. -СПб: ПАНИ. 2000. -313 с. (на русском и английском языках)
Ловелиус Н.В., Лежнева С.В. Закономерности межгодовой и многолетней изменчивости температур воздуха и атмосферных осадков в Вологодской области в связи с солнечной активностью//Экологическое равновесие: антропогенные изменения географической оболочки земли, охрана природы: материалы IV междунар. науч.-практ. конф. 28-29 октября 2013 г./Под общ. ред. проф. В.Н. Скворцова; отв. ред. Т.С. Комисарова. -СПб.: ЛГУ им. А. С. Пушкина, 2013. -С. 149-151.
Ловелиус. Н.В., Лежнева С.В. Прирост ели в оптимальных условиях произрастания на Андомской возвышенности (Вологодская область)//География: проблемы науки и образования: материалы ежегодной Международной научно-практической конференции «LXVI Герценовские чтении», я посвященной 150-летию со дня рождения Владимира Ивановича Вернадского. 18-20 апреля 2013 г. -СПб.: Астерион, 2013. -С. 36-39.
Матвеев С.М. Дендроиндикация динамики состояния сосновых насаждений Центральной лесостепи. -Воронеж: ВГУ. 2003. -269 с.
Методы дендрохронологии. Часть I. Сбор и получение древесно-кольцевой информации: уч.-метод. пособие/С.Г. Шиятов, Е.А. Ваганов, А.В. Кирдянов и др. -Красноярск: КрасГУ, 2000. -80 с.
Пальчиков С.Б., Румянцев Д.Е. Современное оборудование для дендрохронологических исследований//Лесной вестник. -2010, № 3(72). -С. 46-51.
Природа Вологодской области. -Вологда: «Издательский Дом Вологжанин», 2007. -440 с.
Румянцев Д.Е. История и методология лесоводственной дендрохронологии. -М.: МГУЛ, 2010. -109 с.

Еще

Статья научная