CC BY
44
УДК 551.345
РАЗЛИЧИЯ РЕЖИМА УВЛАЖНЕНИЯ МЕРЗЛОТНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ И ЕГО ВЛИЯНИЕ
НА РОСТ ЛИСТВЕННИЦ
© 2011 А Н. Николаев, И.С. Угаров
Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, г. Якутск
Поступила в редакцию 13.05.2011
Проведенный дендрохронологический анализ радиального прироста деревьев показал, что лесные насаждения Лено-Амгинского междуречья, которое находится в восточной части района исследований, испытывают недостаток воды в летний период. Как показали исследования, основной причиной этого является наличие большого количества аласных котловин, оказывающих значительное влияние в формировании водного баланса этой территории.
Ключевые слова: древесно-кольцевые хронологии, аласные котловины, суммарное испарение, водный баланс, влажность почвы
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 континентально-стью 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 дре-весно-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
Николаев Анатолий Николаевич, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории криогенных ландшафтов. E-mail: [email protected] Угаров Иннокентий Спиридонович, кандидат географических наук, старший научный сотрудник лаборатории криогенных ландшафтов. E-mail: [email protected]
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: Еисп = 0,0018 (25+Х)2 (100-а), где X -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 древесно-кольцевыми 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 (г = 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 (г=0,32 при р<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
(р <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
Метеостанция Сред незимняя 1 воздуха Сред не-летняя 1 воздуха Т воздуха среднего-до-вая Сумма осадков
Х-1У У-1Х За год
Амга -27,4 11,5 -11,2 87 169 256
Чурапча -28,0 11,6 -11,5 78 176 254
Ытык-Кель -29,0 11,1 -12,3 83 183 266
Борогонцы -28,1 11,5 -11,6 89 173 262
Среднее по Лено-Амгинскому -28,1 11,4 -11,6 84 175 259
Марха -26,9 11,9 -10,7 82 165 247
Якутск -26,2 12,2 -10,2 76 158 234
Маган -25,2 11,5 -10,0 84 168 252
Покровск -25,8 11,7 -10,2 81 170 251
Бердигестях -26,2 10,2 -11,0 92 171 263
Среднее по Лено-Вилюйскому -26,0 11,5 -10,4 83 166 249
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.
130*
Огтурцтыс участи»
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).
450
50-1-.-.-.-.---.-,-.-.-.
\т 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Годы
Рис. 4. Содержание влаги на стационарах Нелегер (1) и Дыргыабай (2)
Выводы: при помощи дендрохроноло-гических 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.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Босиков, Н.П. Эволюция аласов Центральной Якутии. - Якутск, 1991. 127 с.
2. Гаврилова, М.К. Климат Центральной Якутии. -Якутск: Кн. изд-во, 1973. 119 с.
3. Гаврилова, М.К. Тепловой баланс лиственничного леса на Лено-Амгинском междуречье // Гидроклиматические исследования в лесах Сибири (взаимоотношения леса и среды и методы их изучения). - М.: Наука, 1967. С. 28-52.
4. Гоголева, П.А. Синтаксономия и симфитосоцио-логия растительности аласов Центральной Якутии / П.А. Гоголева, К.Е. Кононов, Б.М. Миркин, С.И. Миронова. - Иркутск: изд-во Иркут. ун-та, 1987. 176 с.
5. Десяткин, Р.В. Почвообразование в термокарстовых котловинах-аласах криолитозоны. - Новосибирск: Наука, 2008. 324 с.
6. Николаев, А.Н. Влияние климатических факторов и термического режима мерзлотных почв Центральной Якутии на радиальный прирост лиственницы и сосны (на примере стационара «Спасская Падь») / А.Н. Николаев, П.П. Федоров // Лесоведение. 2004. № 6. С. 51-55.
7. Павлов, А.В. Теплофизика ландшафтов. - Новосибирск: Наука, 1979. 285 с.
8. Павлов, А.В. Теплообмен почвы с атмосферой в условиях лиственничного леса в Центральной Якутии / А.В. Павлов, А.Н. Прокопьев // Теплообмен в мерзлотных ландшафтах. - Якутск: ИМЗ СО АН СССР, 1978. С. 3-17.
9. Поздняков, Л.К. Гидроклиматический режим лиственничных лесов Центральной Якутии. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. 146 с.
10. Соловьев, П.А. Криолитозона северной части Лено-Амгинского междуречья. - М.: Изд-во АН СССР, 1959. 144 с.
11. Уткин, А.И. Леса Центральной Якутии. - М.: Наука, 1965. 208 с.
12. Шиятов, С.Г. Методы дендрохронологии. Ч.1. Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой информации: Учебно-методич. Пособие / С.Г. Шиятов, Е.А. Ваганов, А.В. Кирдянов и др. - Красноярск: КрасГУ, 2000. 80 с.
DIFFERENCES IN MOISTURE REGIME OF PERMAFROST LANDSCAPES IN CENTRAL YAKUTIA AND ITS EFFECT ON LARCH GROWTH
© 2011 A.N. Nikolaev, IS. Ugarov Permafrost Institute named after P.I. Melnikov SB RAS, Yakutsk
The dendrochronological analysis of radial tree growth has shown that forest stands in the Lena-Amga watershed located in the eastern part of the study area experience water deficit in summer. The main reason has been found to be the abundance of thaw depressions (alases) which exert a significant influence on the water balance of this area.
Key words: tree-ring chronology, thaw depressions (alases), évapotranspiration, water balance, soil moisture
Anatoliy Nikolaev, Candidate of Biology, Senior Research Fellow at the Cryogenic Landscapes Laboratory. E-mail: [email protected]
Innokentiy Ugarov, Candidate of Biology, Senior Research Fellow at the Cryogenic Landscapes Laboratory Угаров. E-mail: [email protected]
