Температура почвы на территориях с различными показателями конвективного теплового потока в Архангельской области

УДК 581.5

ДРОВНИНА Светлана Игоревна, младший научный сотрудник лаборатории глубинного геологического строения и динамики литосферы группы экологии леса Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН. Автор 13 научных публикаций

ХМАРА Константин Алексеевич, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории глубинного геологического строения и динамики литосферы группы экологии леса Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН. Автор 20 научных публикаций

БЕЛЯЕВ Владимир Васильевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры географии и геоэкологии Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова, руководитель группы экологии леса лаборатории глубинного геологического строения и динамики литосферы Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН, член-корреспондент Петровской академии наук и искусств. Автор 114 научных публикаций

ТЕМПЕРАТУРА ПОЧВЫ НА ТЕРРИТОРИЯХ С РАЗЛИЧНЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

В АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ*

Конвективный тепловой поток, температура почвы, Архангельская область

В последние годы активно ведутся исследования влияния геоэкологических факторов на устойчивость и биоразнообразие систем. Биогеоценотический подход к изучению происходящих в лесу процессов и явлений предполагает комплексное исследование системы биотических и абиотических компонентов леса и их взаимодействий. В условиях таежных лесов температура и влажность — ведущие факторы регуляции распространения биоты, поскольку тепло определяет анатомо-морфологические, физиологические, поведенческие и другие особенности организмов. Существует связь насаждений разных типов биогеоценозов с типами условий произрастания [1, 2]. Появление дистанционно-геотермического метода космической съемки земной поверхности,

способного зафиксировать конвективный тепловой поток Земли (КТП), позволило выявить зоны с аномально высокими показателями КТП в бореальной зоне Европейского Севера и Западной Сибири, их естественный подогрев [3]. В условиях Севера тепловой фактор является лимитирующим для развития лесных экосистем. Для более глубокого познания закономерностей пространственной гетерогенности таежных экосистем целесообразно наряду с другими факторами оценить влияние КТП на лесные биогеоценозы.

На территории аномалий конвективного теплового потока, выделенных на основе дешифрирования данных дистанционного зондирования, были проведены наземные исследования температурного режима почв.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Полевые исследования проводили в вегетационный период 2005—2006 гг. на постоянных пробных площадях и временных (по 400 м2). Пробные площади расположены на севере Русской равнины в пределах северной подзоны тайги (Ижемское лесничество Архангельского лесхоза — Приморский район Архангельской области), временные пробные площади — в районе озера Опогра (Новодвинский лесхоз — Приморский район), в средней подзоне тайги в Чадромском лесни-

честве (Устьянский район) и в районе озера Пяозеро (Моржегорское лесничество — Ви-ноградовский район) (рис.1).

Наблюдения за температурным режимом проводились в ельниках кустарничково-зе-леномошных, почвы в которых представлены А!-Ре-гумусовыми подзолами. Замеры температуры почвы осуществлялись контактными термометрами ТК-5.05 на глубине 30 см в течение вегетационного периода (табл.1).

*Работа выполнена при финансовой поддержке в рамках научно-исследовательского проекта «Биогеоценозы тайги Архангельской области в зонах с различным показателем конвективного теплового потока» (грант «Молодые ученые Урала», 2006 г.).

Рис. 1. Схема района исследований в пределах зон с различным показателем КТП в Ижемском лесничестве.

Условные обозначения: 1 — зона пониженного КТП, 2 — зона повышенного КТП, 3 — местоположение пробных площадей.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Приведенные в таблицах 1, 2 данные свидетельствуют о том, что температурный режим почвы на пробных площадях, заложенных на территориях с различными показателями КТП, достоверно отличается. Статистический анализ полученных данных показал, что различия средних значений температуры почвы имеют высокую достоверность и составляют от 0,4°С до 1°С в июле 2005 г. (табл.1) и от 0,6°С в мае до 1°С в июле 2006 г. (табл. 2).

Таким образом, выявленная нами в 2004 г. разница в температурных показателях пробных площадей сохранилась [4], следовательно, мы можем достоверно говорить о том, что участок с повышенным КТП имеет более высокую температуру почвы на глубине 30 см, чем пробная площадь с пониженным КТП. Результаты замеров за 2006 г. представлены в виде графиков хода температур (рис. 2).

Наименьшие колебания температурных значений характерны для июля, а наибольший разброс в показателях наблюдался в мае, когда степень прогревания почвы зависит от многих факторов: местоположения точки замера, обводненности почвы, микрорельефа и др.

Разница в температуре почвы на участках с различными показателями КТП подтверждается результатами, полученными на пробных площадях в сосняках брусничных средней подзоны тайги в Виноградовском районе Архангельской области в 2006 г.: среднее арифметическое температурных значений территории с повышенным КТП составило 9,5±0,4. На территории с пониженным КТП среднее арифметическое температуры почвы составило 8,2±0,8 с высокой степенью достоверности: критерий Стьюдента (t) = 7,9; достоверность различий средних значений (Р) = <0,01 (рис. 3).

Таблица 1

Температура почвы (°С) на глубине 30 см на территориях с разной величиной КТП, 2005 г.

Показатель Место наблюдений

Район озера Ижма (Пустынное) Район озера Опогра Чадромское лесничество Устьянского лесхоза

Время наблюдений Июль Июль Июль-сентябрь

КТП Повы- шенный Пони- женный Повы- шенный Пони- женный Повы- шенный Пони- женный

Число наблюдений 100 100 100 100 54 55

Среднее арифметическое (М), °С 10,8±0,5 9,8±0,6 11,0±0,9 10,6±1,0 11,5±0,9 10,6±1,1

Критерий Стьюдента (1) 14,8 4,2 6,1

Достоверность различий средних значений (Р) <0,01 <0,01 <0,01

Таблица 2

Температура почвы (°С) на глубине 30 см на пробных площадях с разной величиной КТП в Ижемском лесничестве Архангельской области, 2006 г.

Показатель Место наблюдений

Район озера Ижма

Время наблюдений Май Июнь Июль

КТП Повы- шенный Пони- женный Повы- шенный Пони- женный Повы- шенный Пони- женный

Число наблюдений 100 100 100 100 100 100

Среднее арифметическое (М), °С 2,8±0,7 2,2±0,6 5,4±0,4 4,6±0,6 10,2±0,4 9,2±0,3

Критерий Стьюдента (1) 9,5 12,2 29,7

Достоверность различий средних значений (Р) <0,01 <0,01 <0,001

Выявленная нами закономерность сохраняется и в других типах леса в средней подзоне тайги Архангельской области. Таким образом, достоверно доказано, что темпера-

тура почвы на глубине 30 см на пробных площадях с повышенными значениями КТП выше, чем на пробных площадях с пониженными значениями КТП, в среднем на 1°С.

Б

В

№ точки наблюдений

№ точки наблюдений

№ точки наблюдений

•территория с пониженным КТП  территория с повышенным КТП

Рис. 2. Соотношение показаний температуры почвы (°С) на глубине 30 см на пробных площадях с различными значениями КТП (Ижма, 2006 г.). Время наблюдений: А - май, Б - июнь, В -июль.

0 1ТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТП

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101

№ точки наблюдений территория с пониженным КТП —1- территория с повышенным КТП

Рис. 3. Соотношение показаний температуры почвы (°С) на глубине 30 см на территориях с различными значениями КТП (Моржегорское лесничество, июль 2006 г.).

Список литературы

1. Бострем В.Г. Растительность как биоиндикатор почв, почвообразующих пород и их дешифрирование по аэрофотоснимкам // Изучение и охрана растительности Севера. Сыктывкар, 1984. С. 102—107.

2. Цветков В.Ф. Лесной биогеоценоз. Архангельск, 2004.

3. Горный В.И., Теплякова Т.Е. О влиянии эндогенного тепла земли на формирование в Бореальной зоне локальных ареалов неморальной растительности // Доклады Академии наук. 2001. Т. 378, № 5. С. 1-2.

4. Беляев В.В., Хмара К.А., Дровнина С.И. К лесоводственной оценке конвективного теплового потока Земли // Вестн. Помор. ун-та. Сер. «Естественные и точные науки». 2005. № 1(7). С. 66-71.

Drovnina Svetlana, Khmara Konstantin, Belyaev Vladimir

GROUND TEMPERATURE ON THE TERRITORIES WITH VARIOUS PARAMETERS OF THE CONVECTIVE THERMAL FLOW IN THE ARKHANGELSK REGION

This article describes the results of studying the wood biogeocenoses ground temperature in the areas with various parameters of the convective thermal stream of the Earth in the northern and middle taiga subzone of the Arkhangelsk region. The basic directions of the work included comparative studies of the ground temperature at the depth of 30 sm. Some certain distinctions in the ground temperature of the compared territories are revealed.

Получено 10.10.2007

Рецензент — Феклистов П.А., доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой экологии и защиты леса Архангельского государственного технического университета, член-корреспондент РАЕН

12

10

8

= 6

4

Н 2