CC BY
49
продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев
осуществлять этот процесс быстро и эффективно, оно во многом освобождает исследователя от рутинной технической работы и позволяет сосредоточиться на анализе получаемых результатов. Создание специализированных программ для анализа дендрохронологической информации позволит сделать процедуру анализа доступной широкому кругу специалистов и надежной, что в итоге позволит шире внедрять методы дендрохронологического анализа в лесохозяйственную практику.
ПРИРОСТ ГОДИЧНЫХ КОЛЕЦ ХВОЙНЫХ В ЮЖНОМ СИХОТЭ-АЛИНЕ В СВЯЗИ С ИЗМЕНЕНИЯМИ РЕГИОНАЛЬНЫх
и глобальных факторов среды
Н.В. ЛОВЕЛИУС, ведущий научный сотрудник Института озероведения РАН, вице-президент Петровской академии наук и искусств, доктор биол. наук,
А.Д. ТРОФИМОВА, асп. РГПУ им. А.И. Герцена
[email protected]; [email protected]
ального прироста сосны корейской, ели аянс-кой и пихты белокорой. б) Определить распределение температуры воздуха и атмосферных осадков и характеристик солнечной (W) и геомагнитной (aa) активности, галактических космических лучей (ГКЛ) в годы аномальных изменений прироста годичных колец.
Материалами для анализа изменчивости радиального прироста деревьев были керны модельных деревьев сосны корейской, ели аянской и пихты белокорой, произрастающих в пихтово-еловом лесу с кедром и березой желтой на постоянной пробной площади № 11-1975. Керны деревьев были отобраны буравом Плесстлера в 2008 и 2009 гг. Методика взятия и последующая обработка образцов опубликована ранее [8]. Измерения выполнялись под бинокулярным микроскопом МБС - 1 в единицах шкалы окуляр-метрометра (с точностью 0,01 мм) с последующим переводом их в миллиметры (таб. 1, 2. 3).
Данные по средним месячным температурам воздуха и сумме осадков по месяцам были взяты из метеостанции «Чугуевка», расположенной в долине р. Уссури на высоте 257 м над ур. м. и находящейся в 30 км к северо-западу от района исследований. Числа Вольфа, индекс аа, ГКЛ получены от профессора В.А. Дергачева.
Исследования проведены в Верхнеуссурийском биогеоценотическом стационаре Биолого-почвенного института ДВО РАН, расположенного в бассейне р. Правая Соколовка (приток IV порядка р. Уссури) в пределах высотных отметок от 440 до 1108 м над ур. м. и занимающего площадь около 4,5 тыс. га. По своим природным характеристикам территория стационара типична для среднегорного пояса Южного Сихотэ-Али-ня и служит своеобразным эталоном южной тайги с господством широколиственно-кедровых и пихтово-еловых лесов [4, 5]. Согласно физико-географическому районированию рассматриваемая территория относится к Западно-Сихотэ-Алинской горной области Амуро-Приморской страны [1]. На стационаре с 1973 года ведутся комплексные исследования лесных экосистем на постоянных и временных пробных площадях [2, 4-10].
В среднегорном поясе (от 450 до 850 м над ур. м.), где проводилась работа, основная ландшафтообразующая роль принадлежит широколиственно-кедровым и типичным кедровникам [3]. Постоянными спутниками сосны корейской в этом поясе служат ель аян-ская и пихта белокорая [6].
В задачи нашей работы входило: а) проследить особенности формирования ради-
Библиографический список
1. Розанов, М.И. Теоретические основы идентификации целого по частям: дисс ... канд. юр. наук / М.И. Розанов. - М.: ЦНИИСЭ, 1969 - 320 с.
2. Липаткин, В.А. Перекрестная датировка дендрохронологических рядов с помощью ПЭВМ / В.А. Липаткин, С.Ю. Мазитов // Экология, мониторинг и рациональное природопользование: Научн. Труды МГУЛ. - 1997. - Вып. 288 (1). - С. 103-110.
3. http:/www.resistograph.ru
4. http:/www.zles.ru
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
51
продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев
Таблица 1
Прирост годичных колец сосны корейской (мм) на п.п. 11-1975 гг.
Годы 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
0 0,8 0,96 0,94 0,95 0,76 0,68 0,7 0,77 1,1 1,11 0,72
1 1,07 0,91 0,83 0,87 0,59 0,66 0,78 0,85 1,07 0,97 0,84
2 1,04 0,9 1,05 0,77 0,75 0,77 0,96 0,84 1,14 0,89 0,93
3 1,06 0,73 0,96 0,58 0,69 0,59 1,01 0,68 1,28 0,88 0,48
4 0,84 0,93 0,81 0,7 0,72 0,68 0,73 0,99 0,94 0,86 0,65
5 0,84 0,85 0,85 0,74 0,75 0,65 0,72 0,89 0,84 0,87 0,69
6 0,86 0,78 1,11 0,69 0,72 0,61 0,71 0,81 0,93 0,96 0,56
7 0,83 0,81 1,19 0,65 0,68 0,65 0,74 0,94 1,12 0,54 0,57
8 0,94 0,93 0,97 0,68 0,72 0,63 0,77 0,79 1,01 0,78 0,69
9 0,9 0,81 0,98 0,81 0,53 0,63 0,74 0,88 1,04 0,96
сред 0,92 0,86 0,97 0,74 0,69 0,66 0,79 0,84 1,05 0,88 0,68
Таблица 2
Прирост годичных колец ели аянской (мм) на п.п. 11-1975 гг.
Годы 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
0 0,3 0,41 0,4 1,32 0,91 0,99 0,58 1,14 0,69 0,67 0,43
1 0,34 0,49 0,37 1,22 0,76 0,91 0,59 1,1 0,67 0,81 0,51
2 0,4 0,53 0,37 1,21 0,62 0,88 0,71 1,22 0,66 0,68 0,63
3 0,41 0,51 0,42 1,21 0,58 0,81 0,92 1,07 0,64 0,71 0,31
4 0,36 0,48 0,51 1,18 0,73 0,82 1,08 1,06 0,66 0,69 0,3
5 0,41 0,48 0,84 1,11 0,98 0,64 1,23 0,92 0,74 0,49 0,45
6 0,45 0,49 0,9 1,14 1,08 0,81 1,15 1,01 0,8 0,53 0,38
7 0,43 0,42 1,09 1,06 1,09 0,82 1,07 1,01 0,87 0,42 0,31
8 0,42 0,38 1,13 1,12 1,17 0,73 1,05 0,84 0,77 0,38 0,38
9 0,38 0,33 1,17 0,93 0,94 0,65 0,99 0,65 0,77 0,44 0
сред 0,39 0,45 0,72 1,15 0,89 0,81 0,94 1,00 0,73 0,58 0,37
Таблица 3
Прирост годичных колец пихты белокорой (мм) на п.п. 11-1975 гг.
Годы 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
0 1,1 0,37 0,23 1,47 3,33 2,68 2,4 2,25 1,53 1,59 0,78
1 0,8 0,3 0,3 1,77 3,15 2,37 2,03 2,47 1,68 1,43 0,77
2 0,6 0,37 0,4 1,8 2,9 2,57 2,15 2,43 1,81 1,39 1,12
3 0,6 0,27 0,43 1,57 2,5 2,34 2,36 2,04 1,87 1,25 0,8
4 0,5 0,37 0,5 1,33 2,63 2,48 2,38 2,09 1,6 1,36 0,82
5 0,2 0,27 0,57 1,55 3,02 2,42 2,22 1,92 1,62 1,07 0,81
6 0,2 0,33 0,53 2,08 3,64 2,55 2,35 1,81 1,45 1,11 0,92
7 0,43 0,37 0,63 2,35 3,26 2,38 2,51 1,88 1,69 0,97 0,7
8 0,33 0,27 0,83 2,5 3,56 2,13 2,48 1,71 1,63 0,85 0,65
9 0,37 0,4 1 2,9 2,67 2,55 2,6 1,5 1,56 0,94 0,51
0,51 0,33 0,54 1,93 3,07 2,45 2,35 2,01 1,64 1,2 0,79
Наибольшего возраста достигает кедр от 200 до 300 лет, ель аянская 150 - 230 лет, а пихта белокорая имеет серии годичных колец от 40 до 110 лет, это обусловлено частым поражением ее деревьев сердцевинной гнилью. Для анализа использован ряд с 1900 по 2008 год, по длине самой короткой серии годичных колец пихты.
По материалам таблиц построена дендрограмма (рис. 1) средних 10-летних значений прироста годичных колец кедра, ели аян-ской и пихты белокорой.
Прирост пихты белокорой отличается большими значениями, в среднем за десятилетия он достигает 3,07 мм, что в 3 раза больше, чем у других пород (рис. 1).
52
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев
Годы
Рис. 1. Дендрограмма средних 10-летних значений прироста кедра (К), ели аянской (Е) и пихты белокорой (П)
3 5 мм пихта
3
Л
2 - ".
1, _
1 - *.
0,5 - *.
0___________Ч
0
50
Р 100
Рис. 2. Суммарная вероятность встречаемости прироста кедра, ели и пихты в мм
Для приведения серий годичных колец к сравнимому виду были рассчитаны отклонения от 10-летней календарной нормы и построены графики суммарной вероятности встречаемости отклонений от нормы (рис. 3). Оказалось, что наибольший диапазон колебаний имеет кедр (40 - 230), за ним ель (50 - 160) и пихта (30 - 180 %).
Годы с аномально большими и малыми приростами (табл. 4) были отобраны из отклонений прироста годичных колец от 10-летней
календарной нормы. Для них и предшествующих лет выполнены выборки средних месячных температур воздуха и сумм осадков и построены климатограммы (рис. 4 и 5).
Внутригодовое распределение осадков накануне и в годы с аномальным приростом существенно различается. Их максимумы накануне приходятся на июль и август при незначительной разнице, тогда как в годы аномалий они наблюдаются в июне (в годы с положительными аномалиями прироста) и августе (в
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
53
продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев
годы с малым приростом), причем их разница в августе составляет 55,7 мм. Это дает основание заключить, что внутригодовое распределение осадков имеет наибольшее значение в годы с аномальным приростом деревьев.
Распределения температуры воздуха показало (рис. 5), что благоприятными для роста деревьев являются более высокие температуры накануне дат с аномальным приростом. Это дает основание сделать вывод о большей
значимости положительных температур накануне дат с аномальным приростом деревьев.
Анализ чисел Вольфа накануне и в годы наибольших приростов исследуемых пород показал, что солнечная активность достигает самых высоких значений, а годы наименьших наблюдается ее снижение (рис. 6). В годы с максимальным приростом солнечная активность наиболее высокая в период вегетации растений с апреля по август.
к
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
190 к 170 150 130 110 90 70 50 30
пихта
0
50
100
Рис. 3. Суммарная вероятность повторяемости отклонений прироста кедра, ели и пихты в отклонениях от многолетней нормы
Таблица 4
Годы аномально максимальных и минимальных отклонений прироста деревьев
№пп Годы К % K % K % Годы K % K % K %
Пихта Ель Кедр Пихта Еля Кедр
1 1902 116,9 103,8 109,1 1899 90,91 80,86 92,22
2 1903 116,9 104,4 110,3 1904 97,4 91,55 93,47
3 1912 111,1 118 112,7 1918 80,81 84,8 96,29
4 1927 116,6 151,7 112,9 1920 42,94 55,15 82,67
5 1928 153,4 156,5 107,3 1921 55,21 51,68 90,68
6 1929 184,1 162 109,8 1924 92,02 71,41 91,3
7 1946 118,8 121,8 114,4 1935 80,28 96,43 81,35
8 1947 106,3 122,7 119,9 1942 94,61 69,82 91,43
9 1948 116,1 132,2 110,5 1943 81,56 65,93 85,68
10 1950 109,4 123,2 103,2 1955 98,98 79,71 96,29
11 1952 105 109,5 113,3 1958 87 90,64 95,6
12 1970 111,9 113,7 109,2 1961 86,3 63,39 90,74
13 1971 122,7 109,7 114,9 1975 95,5 91,57 96,68
14 1972 121 122,3 116,1 1978 85,11 83,67 75,24
15 1974 104,1 105,5 116,5 1979 74,61 65,23 81,72
16 1990 133,4 115,3 109,1 1995 89,35 83,66 97,93
17 1991 119,7 139,2 103,5 1998 70,86 65,54 95,13
18 2002 142,3 153,2 130,3 2007 88,84 75,02 69,47
54
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев
Накануне Месяц В годы аномалий
Рис. 4. Осадки в Верхнеуссурийском стационаре в годы больших (сплошная линия) и малых приростов деревьев (пунктир)
Рис. 5. Температура воздуха с нарастающим итогом в Верхнеуссурийском стационаре в годы больших (сплошная линия) и малых приростов деревьев (пунктир)
Геомагнитная активность имеет хорошо выраженный сезонный ход с максимумами в марте и сентябре и с минимумами в январе, июне и декабре (рис. 7). В годы аномально больших приростов максимумы геомагнитной активности накануне в марте и сентябре, а в годы аномалий - в марте и октябре. Причем значения индекса аа увеличивается в осенний период с 22,6 до 25,4, который является одним из самых больших показателей. Можно сделать вывод, что повышенная геомагнитная активность поло-
жительно влияет на прирост деревьев в годы аномалий.
Распределение галактических космический лучей накануне и в годы наибольших и наименьших величин прироста показано на рис. 8. Из него следует, что накануне аномальных величин прироста значения галактических космических лучей имеют больший диапазон различий. В период вегетации их величины меньше, особенно заметное снижение галактических космических лучей в период с апреля по август в годы больших приростов.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
55
продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев
W 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40
I II III IV V VI VIIVIIIIX X XI XII год I II III IV V VI VIIVIII IX X XI XII Накануне МеСяц В годы аномалий
Рис.6. Средние месячные значения чисел Вольфа (W) накануне и в годы аномально больших (сплошная линия) и малых (пунктир) приростов деревьев
аа 27
25 23 21 19 17 15
I II III IV V VI VIIVIIIIX X XI XII год I II III IV V VI VIIVIIIIX X XI XII Накануне МеСяц В годы аномалий
Рис. 7. Средние месячные значения индекса геомагнитной активности (аа) накануне и в годы аномально больших (сплошная линия) и малых (пунктир) приростов деревьев
ГКЛ
3,1 3
2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3
I II III IV V VI VIIVIIIIX X XI XII год I II III IV V VI VIIVIIIIX X XI XII Накануне МеСяц В годы аномалий
Рис. 8. Средние месячные значения галактических космических лучей (ГКЛ) накануне и в годы аномально больших (сплошная линия) и малых (пунктир) приростов деревьев
56
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев
%
235
185
135
85
35
I II III IV V VI VIIVIIIIX X XI XII год I II III IV V VI VIIVIIIIX X XI XII Накануне В годы аномалий
Рис. 9. Отношение температуры и осадков в годы с наибольшим к данным в годы с наименьшим приростом годичных колец
Рис. 10. Отношение солнечной (W) и геомагнитной активности (aa), галактических космических лучей (ГКЛ) в годы с наибольшим к данным в годы с наименьшим приростом годичных колец
Следует подчеркнуть, что снижение ГКЛ происходит синхронно с увеличением солнечной активности (рис. 6).
Для получения представлений о диапазоне различий факторов среды в годы противоположных аномалий выполнены расчеты отношений их характеристик в годы максимумов к данным в годы минимумов (рис. 9,10). Анализ распределения соотношения температуры и осадков показывает, что наибольший диапазон различий прослеживается в температуре накануне в апреле и равен 257,7 %. В годы аномалий температуры воздуха не имеют таких амплитуд и колеблются от 138,8 в апреле и до 82 % в ноябре. В изменении осадков наибольшие амплитуды также прослеживаются накануне дат аномальных приростов (40,1-156,9 %). В годы аномалий
их значения имели несколько меньший диапазон различий (54,6-148,7 %).
На рис. 10 представлены отношения солнечной и геомагнитной активности, галактических космических лучей, на котором ось значений различий дана в одном масштабе, что позволяет видеть наличие наибольших амплитуд солнечной активности, затем геомагнитной активности и наименьшими амплитудами характеризуются галактические космические лучи. К числу их особенностей следует отнести существенные внутригодовые различия в активности Солнца в годы аномалий, которые достигают максимального значения в мае в годы аномалий 175,5 %. Они находятся в противофазе с геомагнитной активностью, имеющей также наибольшие амплитуды колебаний в годы аномалий.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
57
