Различия режима увлажнения мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии и его влияние на рост лиственниц

Территория Центральной Якутии (Восточная Сибирь) находится в области сплошного распространения многолетнемерзлых грунтов. Наличие многолетней мерзлоты и подземных льдов предопределило наличие ландшафтов в виде аласных термокарстовых котловин. Межаласные пространства в основном заняты светлохвойными лесами из лиственницы каян-дера Larix Cajanderi Mayr ) и сосны обыкновенной ( Pinus Sylvestris L . ). В условиях многолетней мерзлоты рост деревьев наиболее сильно привязан к изменениям климатических факторов и гидротермического режима мерзлотных почв [5, 8, 10]. Климат Центральной Якутии характеризуется резкой континентальностью с продолжительной и малоснежной зимой с низкими температурами воздуха, а также жарким, коротким летом с большой инсоляцией и малым количеством осадков [2]. Вследствие этого леса района исследований испытывают недостаток воды в вегетационный период.

Был изучен радиальный прирост деревьев лиственницы на 27 участках (рис. 1). При сборе материала, датировке и построении древесно-кольцевых хронологий применены общепринятые дендрохронологические методы [13]. Исследованные участки охватывают весь спектр ландшафтов Центральной Якутии. На Лена-Амгинском междуречье характерны глубокие аласы на суглинистых отложениях [1, 5, 10], а на Лено-Вилюйском неглубокие аласы

на супесчаных и песчаных отложениях [4]. При анализе влияния климатических факторов на радиальный прирост деревьев были использованы данные ближайших метеостанций. Испаряемость пунктов Якутск, Амга и Чурапча взяты по данным метеостанций, а Покровск, Намцы и Ытык-Кель расчетным методом по формуле: E исп = 0,0018 (25+t)² (100-a), где t – среднемесячная температура воздуха; а – относительная влажность воздуха в %.

Рис. 1. Карта района исследований

Результаты и обсуждение. Были построены древесно-кольцевые хронологии для территории Центральной Якутии. Между построенными генерализованными древеснокольцевыми хронологиями и климатическими данными ближайших метеорологических станций был проведен корреляционный анализ (рис. 2). Корреляционный анализ показал, что в Центральной Якутии значимая связь влияния раннелетних температур воздуха на радиальный прирост лиственниц. Почти все древесно- кольцевые хронологии показывают значимую корреляцию с температурой воздуха мая (r = 0,27 при p<0,05). Для участков Лена-Амгин ского междуречья характерна отрицательная корреляционная связь с июльской температурой воздуха. Осадки в основном не очень значимы для радиального прироста лиственницы.

Почти для всех наблюдается положительная корреляционная связь радиального прироста лиственницы с осадками июля, а для участков Лена-Амгинского междуречья – с июня по август (r=0,32 при p<0,05). Это еще раз показывает на недостаток увлажнения для роста деревьев этой части Центральной Якутии.

Рис. 2. Коэффициенты корреляции древесно-кольцевых хронологий по лиственнице Лено-Вилюйского междуречья (А) и Лено-Амгинского междуречья (Б) с температурой воздуха (I) и осадками (II) ближайших метеостанций. Линией указан значимый предел достоверности (p <0,05).

Следует заметить, что множество авторов упоминает о засушливом климате Лено-Амгинского региона [2]. Однако если сравнивать данные по температуре воздуха и количеству выпадающих осадков, существенной разницы между данными представленных метеостанций, которые могли бы значимо сказаться в динамике роста древесных пород, нет (табл. 1). При практически сходных климатических условиях двух районов исследований леса Ле-но-Амгинского междуречья испытывают недостаток увлажнения. Возникает вопрос: за счет, какого фактора в лесах этой части Центральной Якутии не хватает воды?

Таблица 1. Климатические данные по метеостанциям Центральной Якутии

Для выяснения этой причины нами было заложено два модельных района на Лено-Вилюйском и Лено-Амгинском междуречьях размером 20 на 20 км (рис. 3). Общая площадь открытых (не занятых лесом) территорий на Лено-Вилюйском междуречье составило 6,4% территории, а лесами соответственно занято 93,6%. На Лено-Амгинском междуречье лесами занято 79,5%, а аласами – 20,5% территории. Сначала нами было определено испарение леса и аласных лугов по отдельности. Для этого использовали данные об испарении лесов и лугов М.К. Гавриловой [3], А.В. Павлова [7], А.В. Павлова и А.Н. Прокопьева [8]. Как известно, с лугов испаряется 1,5-2 раза больше, чем под пологом леса. Результаты расчетов показали, что суммарное испарение аласных лугов и лесных насаждениях на контрольном участке Лено-Амгинского междуречья части оказалось 1,39 раза больше, чем на ключевом участке Лено-Вилюйского междуречья. Уменьшение количества воды под лесными массивами межаласных пространств может идти за счет водного стока в аласные котловины. Часть выпадающих осадков долго не задерживаются на межаласных участках и стекается в аласные котловины. Тем самым происходит частичное иссушение лесных участков.

Рис. 3. Модельные участки на Лено-Вилюйском и Лено-Амгинском междуречьях

Нами был определен водный баланс аласных котловин по упрощенной схеме без учета надмерзлотных вод и таяния подземных льдов. Выяснилось, что на аласные котловины Лено-Амгинского междуречья стекает в 3,24 раза больше воды, чем на Лено-Вилюйском, где основное количество приходящей влаги остается в лесных массивах. Это подтверждается сравнительным анализом объемной влажности деятельного слоя до глубины 1 м между данными мерзлотным полигонов ИМЗ СО РАН «Нелегер» на Лено-Вилюйском междуречье и

«Дыргыабай» на Лено-Амгинском междуречье. Результаты исследований показали, что на участке Нелегер запасов влаги больше чем во втором участке (рис. 4). Даже в относительно сухие годы с малым количеством осадков в почве на Лено-Вилюйском междуречье содержится почти столько же влаги (201 мм), сколько во влажные годы на Лено-Амгинском междуречье (250 мм).

Рис. 4. Содержание влаги на стационарах Нелегер (1) и Дыргыабай (2)

Выводы: при помощи дендрохронологических методов выявлена недостаток увлажнения в лесах, произрастающих на межалас-ных пространствах Лено-Амгинского междуречья, где находится большое количество аласных котловин. Проведенные расчеты суммарного испарения и водного баланса между двумя контрольными участками на Лено-Амгинском и Лено-Вилюйском междуречьях на значительные различия условий увлажнения.