Влияние метеопараметров на радиальный прирост древостоев в Новгородской области

В последнее время широко обсуждается вопрос об изменениях климата на Земле и последствия этого для биосферы. Новгородская область относится к лесной зоне, где в течение многих тысячелетий произрастали хвойные, мелколиственные и широколиственные леса, на производительность и устойчивость которых большое влияние оказывают метеорологические условия. Для определения влияния метеопараметров на радиальный прирост ели обыкновенной были отобраны типичные участки с одинаковыми условиями произрастания и состояния, но разных возрастов – 50,

70, 90 лет, расположенные в Боровичском лесничестве (табл. 1). В выбранных выделах были заложены 9 пробных площадей (ПП) по три повторяемости в каждом выделе. На каждой ПП отобраны по 9 деревьев со средними таксационными показателями. Ход роста учетных деревьев по диаметру выявляли по взятому керну на высоте 1,3 м. Керны брались с помощью бурава Преслера. Для измерения прироста по диаметру была измерена толщина годичного кольца (ТГК) за 40 лет (1970-2010 гг.), за этот же период были обработаны метеорологические данные.

Таблица 1. Характеристика опытных участков в Боровичском лесничестве

Анализ полученных данных показал, что средняя ТГК в ельнике-черничнике с возрастом уменьшается по линейной зависимости:

ТГК= -0,0086x + 2,2935; R2 = 0,6542 (1) где х – возраст.

При этом годовой прирост по площади сечения ствола (Пр.S) имеет устойчивый тренд на увеличение в среднем на 0,13 см2, согласно зависимости (2):

Пр.S = 0,1282x + 12,729; R2= 0,7543 (2)

При изучении влияния метеопараметров (среднегодовой температуры, годовой суммы осадков, гидротермического коэффициента (ГТК), осадков июня и августа, суммы положительных и активных температур) на ТГК ели, произрастающей в черничнике свежем, был проведен корреляционный анализ и выявлено, что наибольшее влияние на ТГК оказывают: во 2 классе возраста – среднегодовая температура (коэффициент корреляции r=0,73), в 3 классе возраста – осадки июня (r=0,81) и августа (r=0,77), в 4 классе возраста – осадки июня (r=0,67) и ГТК (r=0,68), в 5

классе возраста – осадки июня (r=0,91). Проведенный регрессионный анализ позволил получить тесные полиномиальные зависимости 2 степени и определить, что максимальный прирост в вышеназванных классах возраста наблюдается при сумме осадков в июне 100 мм (при норме 67 мм) и августе 105 мм (при норме 76 мм), при среднегодовой температуре 4,10С (среднемноголетняя – 4,80С), при ГТК 1,4 (среднемноголетний – 1,5 [2]). На рис. 1 приведена зависимость ТГК ели 5 класса возраста от июньских осадков.

Рис. 1. Зависимость ТГК ели от осадков июня

В Новоселицком лесничестве аналогичные исследования были проведены в сосняках различной степени увлажнения: черничнике свежем, черничнике влажный и долгомошнике. Характеристика опытных участков представлена в таблице 2.

В 20-летнем возрасте в сосняке черничнике свежем и влажном наблюдается тесная связь ТГК с условиями увлажнения: годовой суммой осадков, осадками июня и августа, а в сосняке-долгомошнике – с обеспеченностью теплом. В 30-летнем возрасте во всех типах увлажнения ТГК зависит от условий увлажнения: в А2 от ГТК и осадков июня, в А3 – от осадков июня, в А5 – средний тренд (коэффициент корреляции 0,41) от осадков августа. В 40-летнем возрасте в А2 наиболее тесная связь наблюдается с осадками июня (r=0,74), в А3 – с осадками августа (r=0,81), в А5 – с ГТК (r=0,81) и осадками августа (r=0,93). В 50-летнем возрасте в А2 наиболее тесная связь наблюдается с теплообеспе-ченностью вегетационного периода, в А3 – с условиями увлажнения и с теплообеспеченно-стью, в А5 – с теплообеспеченностью вегетационного периода. Проведенный регрессионный анализ позволил получить тесные в основном полиномиальные зависимости 2 степени ТГК от метеопараметров.

Таблица 2. Характеристика опытных участков в Новоселицком лесничестве

В Новгородской области инструментальные наблюдения за погодой начали проводиться в 50-х годах XIX века. В литературе имеются отрывочные данные результатов измерений. Они были проанализированы и опубликованы [1]. Полученные регрессионные зависимости для исследуемых древостоев позволят прогнозировать их продуктивность с учетом изменений климатических параметров. Для анализа погодных условий Новгородской области был собран материал о метеопараметрах с 1961 по 2011 г. по метеостанциям Новгород и Боровичи, в районах действия которых проводились исследования радиального прироста древостоев. После обработки данных методом математической статистики были получены прямолинейные зависимости изменения среднемесячных значений температуры и осадков за исследуемый период, анализ которых показал, что с течением времени они чаще всего не имеют даже слабой устойчивой связи (67% данных), и только 33% данных имеют слабый тренд к изменению. Причем температура более устойчиво возрастает, самая тесная связь наблюдается в апреле. Анализ среднегодовой температуры показал достаточно устойчивый тренд на повышение: в среднем ежегодно среднегодовая температура увеличивается на 0,050С. Не получено достаточно устойчивого тренда изменения годовой суммы осадков с течением времени. Далее было проанализировано изменение метеопараметров по м/с Новгород в среднем по десятилетиям, результаты вычислений приведены в таблице 3.

Таблица 3. Изменение средних по десятилетиям метеопараметров, м/с Новгород (у –метеопараметр, х – год)

Как видно из приведенной таблицы изменение месячных метеопараметров с течением времени чаще всего не имеют даже слабой устойчивой связи (67% данных), и только 33% данных имеют слабый тренд к изменению. Причем температура более устойчиво возрастает, самая тесная связь наблюдается в апреле. Анализ среднегодовой температуры показал достаточно устойчивый тренд на повышение: в среднем ежегодно среднегодовая температура увеличивается на 0,050С. Не получено достаточно устойчивого тренда изменения годовой суммы осадков с течением времени.

Годовые значения средних за десятилетие температурных параметров имеют устойчивый тренд на повышение: среднегодовая температура увеличивается на 0,50С за десятилетие, вместе с ней растут и суммы положительных и активных температур (на 54 и 31 град. соответственно за каждое десятилетие). Годовая сумма осадков также имеет устойчивый тренд на увеличение: она растет на 12 мм в десятилетие. Летние осадки также растут: июньские на 2, а августовские на 5 мм за десятилетие. В связи с одновременным ростом температуры и осадков влагообеспеченность вегетационного периода за последние 50 лет не претерпела изменений и осталась в пределах 0,35-0,44, что соответствует достаточному увлажнению. В таблице 4 приведены средние по последним 4 десятилетиям метеоданные по метеостанции Боровичи.

Таблица 4. Изменение средних по десятилетиям метеопараметров, м/с Боровичи (у –метеопараметр, х – год)

Анализ метеопараметров по м/с Боровичи показал, что основные параметры, такие как среднегодовая температура и годовая сумма осадков за последние 4 десятилетия неуклонно растет: температура на 0,50С за десятилетие, осадки каждое десятилетие прибавляют по 22 мм. Так как увеличение суммы осадков сопровождается ростом испарения, гидротермический коэффициент растет очень низкими темпами, оставаясь в пределах, характеризующих достаточное увлажнение. В связи с ростом температуры растет теплообеспеченность растений теплом: сумма положительных температур за 40 лет увеличилась в среднем на 2400С, а сумма активных температур за этот же период выросла в среднем на 3000С.

Выводы: проведенные исследования радиального прироста сосновых и еловых древостоев позволили получить тесные зависимости его от метеопараметров. Наблюдающаяся в последние 50 лет тенденция роста температуры и осадков позволяет прогнозировать увеличение радиального прироста в исследуемых древостоях.