CC BY
3УДК 630*181:561.24:564
ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКИИ МОНИТОРИНГ РЕПЕРНЫХ ЛЕТ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ РАДИАЛЬНОГО ПРИРОСТА ХВОЙНЫХ ПОРОД В НАЦИОНАЛЬНОМ ПАРКЕ «НАРОЧАНСКИЙ»
канд. с-х наук, доц. А.А. БОЛБОТУНОВ; Е. В.ДЕГТЯРЕВА (Полоцкий государственный университет)
Воздействие экстремальных климатических ситуаций на природную среду и человека требует внимательного изучения, в том числе и методами дендрохронологического мониторинга. Рассматриваются возможности анализа реперных лет минимального и максимального радиального прироста древесины хвойных пород в Национальном парке «Нарочанский» в зависимости от климатических показателей и солнечной активности в числах Вольфа. Разработана программа, осуществляющая сопряженный анализ величин радиального прироста и факторов среды, соответствующих условиям формирования максимального и минимального прироста.
Насаждения особо охраняемых природных территорий, к которым относится и Национальный парк «Нарочанский», представляют собой ненарушенные естественные лесные массивы, наилучшим образом подходящие для анализа влияния экстремальных климатических ситуаций как территории, в меньшей степени зависимые от хозяйственной деятельности человека.
Управление особо охраняемыми природными территориями (ООПТ) является сложным процессом, во время которого изучается пространство, готовятся новая информация и данные о процессах и явлениях, анализируются последствия природной и человеческой деятельности. Согласно концепции «адаптивного управления» процесс управления рассматривается как динамический циклический процесс, в котором мониторингу отводится важное место. Проведение мониторинга растительного покрова связано с лесоустройством, землеустройством, территориальным планированием на основе информационного взаимодействия, принятием оперативных и перспективных управленческих решений. Основополагающими принципами концепции комплексного мониторинга экосистем ООПТ являются: использование современных геоинформационных систем (ГИС), переход от наземных к дистанционным методам мониторинга, анализ количественных данных о состоянии природных экосистем.
На рисунке 1 приведен вариант блок-схемы управления земельными ресурсами НП «Нарочанский».
Рис. 1. Блок-схема управления земельными ресурсами НП «Нарочанский»
Характерная особенность представленной блок-схемы состоит в том, что объект располагается на территории трех административных областей (Минской, Витебской и Гродненской) и четырех административных районов. Важно отметить, что из четырех районов в составе парка только два имеют четко установленные границы (Мядельский и Поставский) в соответствии с ЗИС и земельным учетом [1-4].
Основой ЗИС является зонирование территории (функциональные зоны Национального парка «На-рочанский показаны на рисунке 1). Основные пробные площади дендроклиматохронологического мониторинга расположены в заповедной зоне (ПП 271-277 в районе природного комплекса «Голубые озера») и одна - в рекреационной зоне (ПП 270). Около 70 % территории относится к гослесфонду.
В ряде работ отмечается, что принципиальная особенность климата современной эпохи - потепление, которая определяет в современных условиях направленное изменение состояния окружающей среды. Глобальное изменение климата важно изучать для оценки его влияния на природную среду, хозяйственную деятельность человека, состояние здоровья населения. Отмечается важность и необходимость картографирования изменений температурного режима разных временных интервалов [5-7]. В качестве стандартного периода для оценки климатических переменных по рекомендации Всемирной Метеорологической Организации (ВМО) используется период в 30 лет: 1961-1990 годы (в Беларуси по 1988 г). Термин «норма» по умолчанию означает среднее значение переменной величины именно за указанный период, а отклонение этой величины от нормы называют аномалией. Специальные справочники и информационные системы сообщают эти данные.
В формировании климатической изменчивости важная роль принадлежит центрам действия атмосферы. Их роль заключается в том, что они определяют траектории перемещения циклонических серий. На климат европейской территории существенное влияние оказывает североатлантическое колебание -NAO (North Atantic Oscilation), выражающееся в холодное время года и представляющее собой колебание атмосферного явления в центрах Исландской депрессии и Азорского антициклона.
Таблица 1
Различия среднемесячной температуры воздуха за период 1966-1987 и 1988-2012 годов по климатическим зонам Беларуси, °С
Месяц 1966-1987 гг. 1988-2012 гг. разница (±) 1966-1987 гг. 1988-2012 гг. разница (±) 1966-1987 гг. 1988-2012 гг. разница (±)
Северная часть Центральная часть Южная часть
январь -8,5 Л1,3 4,2 -7,8 -3,8 4,0 -6,8 -3,2 3,6
февраль -7,2 л1,8 2,4 -6,4 -3,9 2,5 -5,3 -2,9 2,4
март -2 -0,2 1,8 -1,2 0,5 1,7 0 1,6 1,6
апрель 5,3 6,8 1,5 6,2 7,6 1,4 7,4 8,6 1,2
май 12,5 12,5 0,0 13,1 13,1 0,0 14,1 14,2 0,1
июнь 15,3 16,1 0,8 16 16,5 0,5 16,9 17,4 0,5
июль 16,7 18,4 1,7 17,1 18,9 1,8 17,9 19,7 1,8
август 15,9 16,8 0,9 16,5 17,5 1,0 17,2 18,3 1,1
сентябрь 10,8 11,6 0,8 11,6 12,2 0,6 12,5 13,0 0,5
октябрь 5,6 6,0 0,4 6,2 6,5 0,3 7,1 7,3 0,2
ноябрь 0,5 0,4 -0,1 1,1 0,9 -0,2 1,8 1,7 -0,1
декабрь -3,8 -3,7 0,1 -3,6 -3,3 0,3 -2,8 -2,7 0,1
Средняя 5,1 6,3 1,2 5,7 6,9 1,2 6,7 7,8 1,1
Анализ различий среднемесячной температуры воздуха за периоды 1966-1987 и 1988-2012 годов (период потепления климата) по северной части Беларуси указывает на разницу в 4,2 °С в январе и 2,4 °С -в феврале. Обращает внимание отсутствие разницы за май и некоторое увеличение температуры за летний период, а также снижение температуры за период потепления в ноябре на 0,1 °С и незначительную разницу в декабре, что по-новому характеризует зимний период. Изменение климата повлекло за собой смещение границ агроклиматических областей Беларуси, но при этом Нарочанский регион остается в прежней северной климатической зоне.
Основными объектами исследований при разработке вековых дендрошкал Национального парка «Нарочанский» послужили уникальные территории, расположенные севернее деревни Константиново, где приурочены водно-ледниковые и зандровые ландшафтные комплексы с волнистым и плосковолнистым рельефом (170... 230 м), а также водоохранные зоны и прибрежные полосы озёр Нарочь, Болдук, Глухое и реки Страча. Основные работы по закладке пробных площадей были выполнены в 2004 году. Подбору и рекогносцировке проб содействовало наличие картографических материалов (топокарт М 1:100000 и М 1:10000), тематических материалов лесоустройства, аэро- и космической фотосъемки. Инвентаризация
насаждений на пробных площадях производилась в 2008 и 2012 годах. Разработаны дендрошкалы сосны и ели протяженностью от 90 до 170 лет. Типологическая структура представленных насаждений довольно разнообразна - от автоморфных до гидроморфных условий местопроизрастания на песчаных и супесчаных почвах для сосны; еловые насаждения представлены черничными и мшистыми типами леса на суглинках. Подробные характеристики объектов дендрохронологического мониторинга приведены в таблице 2.
Таблица 2
Объекты дендроклиматохронологического мониторинга на территории Национального парка «Нарочанский»
№ проб Квартал, лесничество/ месторасположение Порода Возраст, лет Кол-во деревьев (кернов) Протяженность шкалы, годы лет Эдафотоп, тип леса Примечание
270 69,71, Нарочь, отель сосна 88 25 1924-2008 85 А, С мш Водоохранная зона оз. Нарочь, рекреация
271 3, Константиновское/ оз. Болдук сосна 104 28 1898-2008 101 В2-С2 С мш-черн Северная экспозиция, следы эрозионных процессов
272 117, Константиновское сосна 155 28 1854-2008 150 В.-Б3 С мш-черн Полнота неравномерная
273 13, Константиновское/ р. Страча ель ПО 10 1903-2008 106 С3-С4 Е разн-черн Припойменная дренируемая лощина и подножье склона
274 22, Константиновское/ оз. Глухое сосна 175 18 1840-2008 169 А5 Ссф Прибрежная полоса зарастающего озера
276 152, 153, 160, Константиновское ель 155 10 1853-2008 151 А3-В3 С черн-бр Урочище Барановка, включая придорожную полосу
277 152, Константиновское ель 161 10 1846-2004 159 В2-В3 Е мш-черн Урочище Барановка, усыхающие деревья
На рисунке 2 представлена дендрошкала, созданная для пробной площади 270. На первом графике (рис. 2, а) ширина годичного кольца показана в миллиметрах, на втором (рис. 2, б) для удобства анализа шкала сглажена методом скользящего среднего и дана в относительных единицах (процентах).
ПП 270 Нарочь сосна
ы а) а 1енд эош ( (ала в аб голютны < вел mm ах, л ш
) 1М
V А/ V
\ Ч •Л / V, Г
1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
=-ПП 270,мм
160 145 130 115 100 85 70 55 40
1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
-ПП 270,%
Рис. 2. Дендрошкала радиального прироста сосны для пробной площади 270 Национального парка «Нарочанский»:
а - в миллиметрах; б - в процентах
Годы с шириной годичного кольца, выходящей за установленный барьер ±15 % (от 115 до 85 %), можно считать годами экстремального прироста или реперными годами.
Для автоморфных условий местопроизрастания ПП 270 реперными годами максимального прироста явились 1950-1951, 1960, 1978, 1981-1983, 1989-1991, 2004, 2007-2008; минимального - 1956, 1965, 1967-1969, 1971, 1979, 1985, 1996, 1999, 2006. Разработанные дендрошкалы радиального прироста хвойных пород с учетом их типологической структуры и базы климатических данных позволили осуществить анализ зависимости радиального прироста от факторов тепловлагообеспеченности за различные временные периоды, а также от ряда комплексных показателей: гидротермический коэффициент (ГТК), индекс континентальное™ Конрада и солнечной активности в числах Вольфа. Это позволяет установить роль лимитирующих прирост факторов в оценке формирования прироста. Разработанная программа осуществляет сопряженный анализ величин радиального прироста и факторов среды, соответствующих условиям формирования максимального и минимального прироста, и выдает результаты в виде таблицы (табл. 3), где отражается долевое участие в процентах и в абсолютных единицах в заданном интервале.
На первом этапе анализа представлено 23 климатических показателя, в том числе осадки и температура за различные временные периоды, а также текущего (т0) и предыдущего (т1) года, солнечная активность в числах Вольфа. Вычислены средние значения этих показателей. Отобраны показатели, соответствующие реперным годам, а также вычислены средние величины, соответствующие максимальному приросту (более 115 %), и средние минимальные, соответствующие приросту менее 85 %. Отклонения средних величин за весь исследуемый период от средних показателей за годы минимального и максимального прироста представлены в абсолютных и относительных величинах. На втором этапе выбраны факторы с наиболее значимыми отклонениями (в %). Таким образом, установлены лимитирующие прирост факторы, среди которых солнечная активность и осадки в летний период,
По сравнению с другими, этот метод выявления лимитирующих прирост факторов приемлет малые выборки, не требует знания закона распределения и более понятен с физической точки зрения процесса. Тем не менее выполненный ранее корреляционный анализ [8; 10] не противоречит полученным результатам: значимые значения коэффициентов корреляции указывают на те же факторы.
На основе разработанных дендрошкал радиального прироста для сосны и ели в разных типологических условиях Национального парка «Нарочанский» представлено моделирование радиального прироста до 2025 года (рис. 3). Отмечается высокое сходство аппроксимирующей функции и фактического радиального прироста - коэффициенты корреляции г = 0,7'4 и г = 0,82. Для подтверждения величин максимального и минимального прироста с 2009 по 2013 год выполняется верификация прогнозного моделирования.
200 180 160 140 120ь 100 ■[ 80" 60 40 20 0-
a)
1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030
А
1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030
1 - фактические данные (индексы, %); 2 - кривая аппроксимирующей функции (12 гармоник); 3 - ретроспективный прогноз колебания прироста 2008-2025 годы
Рис. 3. Динамика радиального прироста: а - ели ГШ 276 Константиновское лесничество, сосняк черничный, г = 0,74; б - сосны ГШ 270 Нарочанское лесничество, рекреационная зона отеля «Нарочь», сосняк мшистый, г = 0,82
V
Результаты сопоставления реперных лет экстремального прироста с климатическими факторами и солнечной активностью
Таблица 3
(о
t-j 4-
Годы щ к о § ЧА О 05-9ml о е СЛ "П о о а да О о н СЛ ■ 00 0 Oml сч в О 8 OmOml гч _а в о в Т12-1т0 Т12-2т0 Т4т0 о В К") Н Т5-7т0 Т5- 9ml о В iA н о в "•О Е- Т7-8т0 Т8-9т0 Т9т0 ТтО
Ср. 74,4 231 385 382 170 167 755 754 752 1506 2260 -4,8 -5,2 5,3 14,5 14,1 14,1 12 14,7 19,3 13,3 11 5,3
max 1950 122 103 244 463 535 217 291 769 804 844 1613 2417 -7 -5,5 8,7 14,3 14,3 13,8 12 14,2 15,1 13,4 11,7 5,8
1951 119 71,1 234 535 295 153 61 844 769 798 1642 2411 -4,6 -5,2 6,5 13,5 13,8 14,2 9,2 15,4 17 15,2 12,4 5,3
1960 116 121 332 198 497 236 165 545 799 822 1367 2166 -7,4 -7,3 4,8 15,2 14,6 14,2 12 14,8 16,7 12,8 9,8 4,5
1978 116 73,5 229 396 478 287 249 779 525 824 1603 2128 -5,4 -6,3 4,4 12,7 13,2 12,3 9,5 13 14,8 11,7 8,7 4,6
1981 118 144 202 376 339 197 137 619 800 750 1369 2169 -4,3 -4,4 2,9 15,6 12,8 14,6 14 14,8 16 13,1 11,5 5,5
1983 118 83,2 252 357 315 179 63 741 750 738 1479 2229 -0,5 -2,4 7,5 15,4 13,8 15,1 15 15,1 16,4 14,6 13,2 7
1989 125 109 308 372 451 155 143 699 751 812 1511 2262 -2 -0,9 6,9 15,3 15,2 14,5 13 14,9 15,9 13,3 11,8 6,8
1990 139 143 287 451 548 276 261 812 699 950 1762 2461 -2,1 -0,5 7 13,4 14,5 12,9 11 13,4 15 12,2 9Д 6,6
1991 124 147 225 548 361 264 136 950 812 719 1669 2481 -2,7 -3,7 5,8 13,9 12,9 14 9,7 15,1 17 14,4 12,1 6,2
2007 120 7,5 219 378 293 153 74 618 864 665 1283 2147 1,3 -2,3 5,7 13,4 15,5 15,4 15 15,8 17,2 14,9 11,7 7,6
2008 126 2,9 137 293 242 69 105 665 618 630 1295 1913 -1,5 -0,9 8,1 10,5 14,2 15,3 14 15 17,1 14 10,8 6,9
Ср. max 91,2 242,6 397,0 395,8 198,7 153,2 731,0 744,6 777,5 1508,5 2253,1 -3,3 -3,6 6,2 13,9 14,1 14,2 12,3 14,7 16,2 13,6 11,2 6,1
Разность, 16,8 11,6 12,0 13,8 28,7 -13,8 -24,0 -9,4 25,5 2,5 -6,9 1,5 1,6 0,9 -0,6 0,0 ОД 0,6 0,0 -зд 0,3 0,2 0,8
% 22,6 5,0 3,1 3,6 16,9 -8,3 -3,2 -1,2 3,4 0,2 -0,3 -31,4 -31,1 17,2 -3,9 -0,2 0,8 4,8 -0,1 -16,1 2,3 1,5 14,6
min 1956 84 115 247 398 425 212 178 866 782 873 1739 2521 -6,2 -9,3 1,8 14,6 14,3 13,3 11 13,9 14,2 11,3 9,3 3,6
1965 82 13 264 289 447 180 183 662 616 915 1577 2193 -4,1 -5,5 3,6 12,5 14,5 13 7,8 14 14,7 13,8 13,2 4,6
1967 79 83,3 95 411 244 38 149 848 915 653 1501 2416 -8,3 -7,1 5,6 15,7 14,7 15,3 14 15,6 16,9 14,7 13,2 5,7
1968 84 107 215 244 382 121 167 653 848 853 1506 2354 -9,3 -8,3 6,6 14,1 15,3 13,9 10 14,9 15,7 13,8 11,3 5,2
1969 78 107 183 382 323 121 140 853 653 590 1443 2096 -8,3 -8,3 4,5 14,3 13,9 13,7 11 14,3 16,2 12,8 10,4 3,7
1971 80 72,3 128 255 219 86 91 706 590 572 1278 1868 -4 -4,1 4,4 15 14,2 14,5 13 14,8 17,1 13,7 9,9 5,5
1979 83 139 183 478 405 152 222 824 779 800 1624 2403 -10 -9,9 4 14,6 12,3 14,3 13 14,6 14,7 13,8 11,3 4,5
1985 80 18,1 250 385 425 170 175 677 738 777 1454 2192 -8,2 -10,2 4,5 14 13,6 13,8 13 14,1 16,4 13,6 9,5 4
1996 83 9,3 238 369 322 160 84 817 831 618 1435 2266 -9 -9Д 6 14,3 14,8 13,7 13 13,9 16,2 12,9 8,5 4
1999 82 82,3 153 447 239 200 86 906 677 593 1499 2176 -4,2 -4,6 8,9 16,2 14,1 15,5 9,6 16,9 17,9 14,3 12,7 6
2006 81 15,2 138 457 378 38 240 864 740 618 1482 2222 -5,8 -6,8 5,6 11,2 15,7 14,6 15 16,5 18,4 15 13,1 5,5
Ср. min 69,1 190,4 374,1 346,3 134,4 155,9 788,7 742,6 714,7 1503,5 2246,1 -7,1 -7,6 5,0 14,2 14,3 14,1 11,9 14,9 16,2 13,6 11,1 4,8
Разность, -5,3 -40,6 -10,9 -35,7 -35,6 -11,1 33,7 -11,4 -37,3 -2,5 -13,9 -2,3 -2,4 -0,3 -0,3 0,2 0,0 0,2 0,2 -3,1 0,3 0,1 -0,5
% -7,1 -17,6 -2,8 -9,4 -21,0 -6,6 4,5 -1,5 -5,0 -0,2 -0,6 47,2 45,5 -4,8 -1,9 1,5 0,3 2,1 1,1 -16,0 2,3 1,2 -10,3
fcc
I
I
£
Ьз
ö I
05
1Л
Заключение. В результате проведенного исследования выявлены климатические факторы, обусловливающие радиальный прирост хвойных пород (сосны, ели) Национального парка «Нарочанский», сделан прогноз колебания этого прироста до 2025 года.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фоменко, П.Н. Использование WEB-технологий в управлении земельными ресурсами / П.Н. Фоменко // Землеустройство, кадастры и мониторинг. - 2014. - № 1. - С. 64-72.
2. Мороз, Г. О причинах несовпадения площадей районов / Г. Мороз // Земля Беларуси. - 2013. - № 4. -С. 6-11.
3. Помелов, А.С. Основные направления оптимизации, содержания, технологии и порядка ведения государственного кадастра Земля Беларуси / А.С. Помелов. - 2013. - № 4. - С. 9-16.
4. Установление (восстановление и закрепление границ земельных участков). Порядок проведения: ТКП 289-2010 (03150).
5. Божилина, Е.А. Картографирование изменений температурного режима европейской территории России за различные временные периоды (1881-1935 и 1961-1990 гг.) / Е.А. Божилина, В.Н. Сорокина, Н.З. Салихова // Геодезия и картография. - 2014. - № 2. - С. 27-35.
6. Логинов, В.Ф. Изменение климата, экстремальных погодных и климатических явлений и их связь с типами циркуляции атмосферы северного полушария по Б.Л. Дзердзиевскому / В.Ф. Логинов, Ю.А. Бровка, B.C. Микуцкий //Природопользование. - 2013. - Вып. 24. - С. 5-10.
7. Болботунов, А. А. Радиальный прирост насаждений хвойных пород Беларуси и информационное обеспечение прогнозирования его динамики / А. А. Болботунов, М.В. Рымашевская // Природопользование: экология, экономика, технологии: материалы междунар. науч. конф., Минск 6-8 окт. 2010 г. -Минск: Минсктипроект, 2010. - С. 34-38.
8. Болботунов, А.А. Стратегическая схема развития и управления ООПТ Беларуси до 2015 года / А. А. Болботунов, Е.В. Дегтярева // Труды междунар. науч.-техн. конф., поев. 50-летию Новополоц-ка, 2-4 дек. 2008 г.; под ред. В.П. Подшивалова. - Новополоцк: ПГУ, 2009. - С. 344-354.
9. Болботунов, А.А. Пространственно-временной анализ радиального прироста сосны обыкновенной в автоморфных условиях Беларуси / А.А. Болботунов, М.В. Рымашевская // Геодезия, картография и геоинформационные системы: тр. междунар. науч.-техн. конф.; под общ. ред. В.П. Подшивалова. -Новополоцк: ПГУ, 2009. - С. 355-365.
10. Болботунов, А.А. Анализ реперных лет минимального и максимального радиального прироста хвойных пород в Национальном парке «Нарочанский» / А.А. Болботунов, Е.В. Дегтярева // Современные технологии в деятельности ООПТ. ГИС-Нарочь 2014: тез. междунар. науч.-техн. конф.; под общ. ред. В.А. Сипача, B.C. Люштыка. - Нарочь, 2014. - С. 13-14.
Поступила 02.06.2014
DENDROCHRONOLOGICAL MONITORING OF POINTER YEARS OF EXTREME VALUES OF RADIAL INCREMENT OF CONIFERS IN THE NATIONAL PARK "NAROCHANSKIY"
A. BOLBOTUNOV, E. DEGTYARYOVA
Exposure to extreme climatic situations on the environment and human requires careful study, includ-ing by dendrо chronological methods of monitoring. This article discusses the possibility of analysis ofpointer years of minimum and maximum radial increment of coniferous in the national park "Narochanskiy " depending on climatic parameters and solar activity in the Wolf numbers. A program was developed for conjugate analysis of the values of the radial increment and environmental factors, that are appropriate for forming maximum and minimum increment.
