Особенности межгодовых различий прироста сосны на северо-востоке Вологодской области

УДК 630.181, 581.9 ББК 26.8, 43

С.В. Лежнева

ОСОБЕННОСТИ МЕЖГОДОВЫХ РАЗЛИЧИЙ ПРИРОСТА СОСНЫ

на северо-востоке вологодской области

Приведены результаты измерений серий годичных колец, анализ величин прироста сосны, ее временной и пространственной изменчивости в разных условиях произрастания. Выявлены особенности формирования годичного прироста сосны в Великоустюгском районе Вологодской области.

Ключевые слова:

дендроиндикация, лесные экосистемы, осадки, радиальный прирост, сосна, сосняк кисличный, сосняк травяно-болотный, сосняк черничный.

Формирование годичных колец происходит под влиянием большого количества факторов. Для сохранения лесных ресурсов необходимы знания не только о современном состоянии древостоев, но и об изменениях, происходивших за длительный период в прошлом. Особенности прироста сосны изучались многими специалистами [2; 5; 7; 10; 13; 14 и др.]. Для исследования прироста сосны в разных условиях произрастания заложены три пробных площади в Великоустюгском районе Вологодской области [1]. Керны отбирались над корневой шейкой ствола с помощью бурава Пресслера в Великоустюгском лес-

Рис. 1. Места отбора кернов. Опокское участковое лесничество (М 1:25000.). Фрагмент плана лесонасаждений по материалам лесоустройства 2003 г.

ничестве, Опокском участковом лесничестве (рис. 1). На каждой пробной площади проводился отбор кернов по два из десяти деревьев наибольшего возраста, описывались типы леса, состав древостоев, измерялась высота и диаметр, навигатором фиксировались координаты каждого модельного дерева. Краткое описание пробных площадей представлено в табл. 1.

Обработка собранных кернов выполнена в лаборатории кафедры физической географии и ландшафтоведения Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова [3; 11; 12]. Измерения кернов сосны дали возможность определить межгодовую и многолетнюю изменчивость прироста деревьев в районе исследований. Они стали основой построения сводных серий годичных колец (рис. 2) по каждому месту сбора кернов [4]. Построение дендрограмм в абсолютных значениях позволяет проследить параллельность хода прироста отдельных деревьев и установить диапазон его колебаний. Так, в тра-вяно-болотном сосняке он составляет 0,8 мм (0,61,4 мм), в кисличном - 1,5 мм (0,6-2,1 мм), в черничном - 2,8 мм (0,8-3,6 мм).

Для приведения измерений обобщённых серий по каждой пробной площади к сопоставимому виду и нивелирования так называемой «кривой большого роста», присущей всем биологическим системам, проводилось

характеристика пробных площадей

Пробная площадь Тип леса Квартал, выдел Координаты Средний диаметр Средняя высота Напочвенный покров

ПП 2 Сосняк черничный квартал 5, выдел 33 600 33' 154 - 168" с.ш.; 450 26' 387416"; в.д 40 см 23 м черника, кислица, осоковые

ПП 3 Сосняк кисличный квартал 23, выдел 6 600 32' 141 - 151" с.ш.; 450 27' 432451"; в.д. 38 см 28 м кислица, осоковые

ПП 4 Сосняк травя-но-болотный квартал 5, выдел 48 600 32' 288 - 302" с.ш.; 450 27' 17128"; в.д. 33 см 23 м осоковые, злаковые, сфагновые мхи

их нормирование от 10-летней календарной нормы. По данным нормированных приростов годичных колец (индексов) построены дендрограммы и таблицы приростов (табл. 2-4). Серия годичных колец в сосняке травяно-болотном имеет наибольшую продолжительность (1798 - 2012 гг.), чем в кисличнике (1894 -2013 гг.) и черничнике (1897-2013).

Для определения параллельности изменения прироста сосны рассчитаны коэффициенты корреляции (табл. 5). Коэффициент корреляции сосняке кисличнике и сосняке черничнике г = 0,41 и сосняке травяно-болотном и сосняке черничнике г = 0,44, самый высокий г = 0,56 между сосняком кисличным и травяно-болотным.

Количество лет с приростом сосны выше и ниже средней многолетней нормы было выделено попарно для всех мест произрастания, количество совпадений представлено в процентах в табл. 6.

Наибольшее число совпадений наблюдается между сериями годичных колец сосны произрастающей в травяно-болотном и черничном типах леса. Также были выделены даты с одинаковыми отклонения-

1900

1930

1940

--п--СОСНЯК КИСЛИЧНЫМ

1910 1920

а

—— сосняк черничный

Рис. 2. Фрагмент дендрограммы сосны в разных типах леса (1900-1970 гг.).

ми более 100% и менее 99% на всех трех пробных площадях. За 116 лет (с 1897 по 2013 гг.) выявлено 65 совпадений прироста (56%) на трех местах отбора кернов: больше нормы 27, меньше - 38. После увеличения «критерия жесткости» до >110% и <90% они вошли в две группы (табл. 7).

Средние показатели прироста больше нормы 118-120%, а меньше нормы - 7982%. Наибольшие средние значения отклонений выше многолетней нормы в сосняке травяно-болотном (120%), а среди значений ниже нормы - в сосняке кисличном (82%). Наименьшее отклонение ниже от нормы наблюдается у сосны, произрастающей в черничнике (79%).

Серии годичных колец использованы нами для определения влияния факторов среды на межгодовую и внутривековую изменчивость роста деревьев [8; 9]. Для лет с аномально малым и большим приростом на трех пробных площадях проведены выборки средних месячных значений температуры и осадков. Более полное представление о значении факторов наблюдается при их анализе за два года: накануне и в годы аномалий (рис. 3-4).

Анализ распределения температуры с нарастающим итогом в годы с противоположными аномалиями (рис. 3) показал абсолютно разные их распределения. Накануне аномально больших приростов преобладали низкие температуры, а начиная с марта месяца, произошла их смена на преобладание высоких температур до конца года.

Для аномально больших приростов

1950 1960 1970

— сосняктравяно-бологный годы

о О

262 Таблица 2

Индексы прироста деревьев в сосняке черничном

годы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1890 115,33 89,89 74,56 72,12

1900 87,41 117,22 98,34 103,97 103,31 105,63 95,69 97,35 101,32 89,73

1910 124,29 113,85 117,17 98,67 126,19 100,57 94,87 66,414 78,273 79,69

1920 100,05 129,25 115,84 111,06 99,09 83,77 113,93 98,133 82,33 66,53

1930 85,94 98,72 82,46 96,98 104,53 105,69 114,4 110,34 105,11 95,81

1940 100,13 85,55 103,93 89,98 95,057 89,98 98,22 100,76 114,7 121,67

1950 143,24 122,58 100,6 95,93 107,26 97,93 96,602 79,94 74,61 81,27

1960 92,13 88,16 111,99 107,23 105,64 111,2 118,35 114,38 63,54 87,37

1970 88,56 89,48 85,79 121,77 114,39 119 107,93 93,17 95,01 84,87

1980 117,59 93,46 92,46 126,63 110,55 86,432 96,48 97,48 80,40 98,49

1990 104,93 108,14 109,21 91,006 88,86 94,218 88,86 117,77 96,36 100,64

2000 83,58 82,57 75,52 103,73 98,69 92,64 118,83 112,79 109,77 121,85

2010 84,40 87,39 80,44

Таблица 3

Индексы прироста деревьев в сосняке кисличном

годы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1890 42,95 51,42 108,8 126,44 148,22 159,71 98,60

1900 83,92 111,42 112,13 96,61 95,91 92,38 105,78 122,71 107,19 71,93

1910 113,59 99,39 105,48 98,37 114,6 112,58 129,82 79,10 83,16 63,89

1920 58,63 95,27 105,86 123,78 96,90 84,69 126,22 116,45 108,31 83,87

1930 82,96 90,43 82,96 91,18 100,15 101,64 103,14 104,63 122,57 120,33

1940 113,37 103,99 109,46 86,78 88,35 89,13 99,29 83,65 113,37 112,59

1950 137,24 103,77 87,02 93,72 107,11 101,26 97,90 82,84 92,05 97,07

1960 89,75 95,19 106,07 102,45 100,63 113,33 111,51 110,61 72,52 97,91

1970 92,82 88,99 85,16 93,78 83,25 95,69 104,31 100,48 133,01 122,49

1980 112,74 89,50 100,69 123,06 116,18 84,33 87,78 92,94 87,78 104,99

1990 93,11 93,92 89,069 88,25 89,879 95,54 95,54 121,46 108,5 124,7

2000 94,63 102,83 90,90 111,03 96,12 92,39 102,09 105,81 99,85 104,32

2010 80,91 85,62 83,27

сосны особенности распределения осадков начинают отчетливо проявляться только с октября предшествующего года (с ухода деревьев в период относительно-

X

X // уь-

л

/ п

I II III IV V У^МГ'Яи IX X XI XII I 4 I III IV V VI VII VIII IX X XI XII

У месяцы

накануне III в годы аномалий

Рис. 3. Температура воздуха накануне и в годы аномально больших (1) и малых (2) приростов нарастающим итогом.

го покоя). При самых больших значениях различий в феврале, июне, июле. Следовательно, сочетание высоких температур воздуха и большого количества осадков создают благоприятные условия для роста деревьев.

Кроме того, выполнен расчет отношений средних месячных значений факторов в годы с большим приростом к данным в годы с малым за каждый из 24-х месяцев. Различия между отношениями факторов накануне и в годы больших приростов к данным в годы с малым могут служить показателем их значи-

0

-20

-30

-40

Индексы прироста деревьев в сосняке травяно-болотном

годы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1790 131,90 58,28 159,51

1800 90,63 121,88 181,25 100,00 40,63 31,25 96,88 112,50 178,13 46,88

1810 57,03 72,24 34,22 38,02 64,64 98,86 98,86 182,51 133,08 220,53

1820 106,34 102,61 67,16 83,96 130,60 95,15 95,15 78,36 119,40 121,27

1830 115,94 105,80 75,36 75,36 95,65 76,81 92,75 111,59 124,64 126,09

1840 77,81 59,95 57,40 103,32 114,80 132,65 131,38 104,59 107,14 110,97

1850 118,36 88,16 95,41 111,11 86,96 112,32 102,66 93,00 88,16 103,86

1860 113,39 96,99 107,92 96,99 88,80 99,73 76,50 94,26 103,83 121,58

1870 104,43 99,89 88,54 113,51 114,64 85,13 98,75 108,97 99,89 86,27

1880 72,50 94,16 91,34 88,51 100,75 112,99 134,65 110,17 101,69 93,22

1890 134,09 118,40 101,28 78,46 72,75 84,17 64,19 82,74 126,96 136,95

1900 97,42 119,28 109,34 107,36 100,40 102,39 97,42 92,45 90,46 83,50

1910 92,11 89,71 105,26 112,44 122,01 108,85 110,05 82,54 86,12 90,91

1920 87,94 106,72 100,79 110,67 98,81 77,08 119,57 116,60 101,78 80,04

1930 79,78 83,41 88,85 105,17 105,17 91,57 95,19 110,61 122,39 117,86

1940 131,00 103,71 102,62 81,88 70,96 73,14 99,34 105,90 121,18 110,26

1950 133,49 100,12 74,80 70,20 108,17 102,42 107,02 95,51 96,66 111,62

1960 86,38 93,90 102,35 105,16 92,96 120,19 115,49 117,37 77,00 89,20

1970 73,17 68,29 77,07 101,46 105,37 132,68 121,95 101,46 112,20 106,34

1980 119,68 94,32 105,48 136,92 108,52 91,28 95,33 87,22 75,05 86,21

1990 97,52 98,44 91,08 96,60 99,36 86,48 90,16 126,03 105,80 108,56

2000 89,58 99,78 99,78 118,72 102,69 88,13 93,23 99,78 104,15 104,15

2010 80,49 81,25 97,19

мости в создании благоприятной или неблагоприятной среды для формирования аномального прироста. Расчёты их отно-

Таблица5

Коэффициент корреляции между сериями годичных колец в разных типах леса

Тип леса Сосняк черничный Сосняк кисличный Сосняк травяно-болотный

Сосняк черничный 1,00

Сосняк кисличный 0,41 1,00

Сосняк травя-но-болотный 0,44 0,56 1,00

Таблица 6

Количество совпадений прироста выше и ниже многолетней нормы за 116 лет

Тип леса Сосняк черничный Сосняк кисличный Сосняк травяно-болотный

Сосняк черничный 100

Сосняк кисличный 72,41 100

Сосняк травя-но-болотный 72,41 75,86 100

шении в годовом исчислении накануне и в годы аномалий приведены в табл. 8 (жирным шрифтом выделены максимальные и минимальные значения каждого фактора накануне и годы аномалий). Накануне отношения температур изменяются от 82 до 155%, а в годы аномалий от 47 до 117%, т.е. их влияние снижается, роль осадков увеличивается: накануне - 72-153%, а в годы - 74-185%.

Результаты расчета отношений факторов среды в годы аномально больших приростов к данным в годы малых приведены на рис. 5.

Диапазон колебаний внутригодовых различий в таком построении дает возможность проследить, в какие месяцы накануне и в годы аномалий имеют преобладающее значение сочетание двух факторов. Превышение осадков над линией 100% начинается с октября предшествующего года и продолжается до июля, а самым значимым оно было в феврале. Высокий снежный покров является благоприятным для минимального промерзания почвы и корневых систем деревьев. Это особенно важно, когда температуры в марте имеют минимальные значения. На примере анализа соотношения температуры и осадков

о О

264 Таблица 7

Даты с отклонениями прироста выше и ниже средней многолетней нормы

№ Годы максимумов Тип леса годы минимумов Тип леса

Сосняк черничный

1 1902 117,22 111,42 119,28 1918 66,41 79,11 82,54

2 1924 111,06 123,78 110,67 1919 78,27 83,16 86,12

3 1927 113,93 126,22 119,57 1926 83,77 84,69 77,08

4 1949 114,70 113,37 121,18 1930 66,54 83,88 80,04

5 1950 121,67 112,59 110,26 1931 85,95 82,96 79,78

6 1951 143,24 137,24 133,49 1933 82,46 82,96 88,85

7 1966 111,20 113,33 120,19 1944 89,99 86,79 81,88

8 1967 118,35 111,51 115,49 1969 63,54 72,53 77,00

9 1968 114,38 110,61 117,37 1973 85,79 85,17 77,07

10 1981 117,59 112,74 119,68 1989 80,40 87,78 75,05

11 1984 126,63 123,06 136,92 2011 84,41 80,91 80,49

12 1998 117,77 121,46 126,03 2012 87,39 85,62 81,25

Среднее 118,98 118,11 120,84 79,58 82,96 80,59

Таблица 8

Отношение факторов среды в годы больших приростов деревьев к данным в годы с малым

Накануне I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Сред.

г 98,6 97,2 91,7 155,7 99,5 99,6 82,1 87,5 106 91,3 98,8 95,8 100,3

Ос 112,1 152,9 80,9 89,1 105,0 112,7 119,2 72,8 105,3 119,2 128 123,3 110,1

В год I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Сред.

г 110,4 88,3 47,1 88,5 104,4 96,8 96,3 108, 97,6 72,7 117,2 84,6 92,6

Ос 122,5 185,3 126,2 119,9 107,3 117,1 141,7 74,5 103,9 90,5 95,2 119,1 116,9

прослежена система их сложных сочетаний накануне и в годы аномальных приростов сосны.

Целесообразность опубликования

фактического материала в абсолютных значениях связана с возможностью его

IV V накануне

Рис. 4. Количество осадков накануне и в годы аномально больших(1) и малых (2) приростов.

использования другими авторами, заинтересованных в изучении состояния лесов в районах своих исследований. Автор отдает себе отчет в том, что на рост деревьев оказывают влияние значительно большее количество локальных и региональных факторов, анализу которых будут посвящены очередные публикации.

Автор благодарит за помощь при подготовке и проведении экспедиционной работы председателя ВРО РГО Надежду Камельевну Максутову, директора Вологодского филиала «Здоровый лес» Юрия Михайловича Жаворонкова, доцента кафедры лесного хозяйства ВГМХА им. Н.В. Верещагина

1

тт 2

VII VIII IX X X в годы аномалий

к%

190

V VI VII VIII накануне

IX X XI XII I

III IV V VI

VII VIII IX в годы

Рис. 5. Отношение температуры (1) и осадков (2) в годы максимального прироста к данным в годы и минимального.

к.с.-х.н. Владимира Сергеевича Верноду-бенко, Виктора Алексеевича Лежнева. За содействие в проведении лабораторных исследований - профессора кафедры физической географии и ландшафтоведения д. г.н. Алексея Юрьевича Ретеюма, а также профессора МГУЛ д.б.н. Дениса Евгеньевича Румянцева и директора «Здоровый лес» к.с.-х.н. Сергея Борисовича Пальчикова.

2

110

1

III

III IV

X XI XII

Список литературы:

[1] Атлас Вологодской области / под. ред. Скупиновой Е.А. - СПб.: ФГУП Аэрогеодезия; Череповец: ООО Порт-Апрель, 2007. - 40 с.

[2] Вернодубенко В.С. Результаты исследования древесно-кольцевых хронологий сосняков, произрастающих на торфяных почвах // Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности: Материалы Международной конференции 7-10 ноября 2012 г. - М.: ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2013. - С. 23-24.

[3] Лежнева С.В. Прохождение стажировки в Лаборатории дендрохронологии Московского государственного университета леса / Предисл. д.б.н. Н.В. Ловелиуса. - СПб., 2012. - 24 с.

[4] Лежнева С.В. Изменчивость прироста годичных колец сосны и ели в Вологодской области // Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности: Материалы Международной конференции 7-10 ноября 2012 г. - М.: ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2013. - С 46-47.

[5] Леса земли Вологодской / В.И. Антонов, Л.Н.Беляев, Г.А. Воробьев и др. - Вологда: Легия, 1999. - 57 с.

[6] Ловелиус Н.В. Изменчивость прироста деревьев. Дендроиндикация природных процессов и антропогенных явлений. - Л.: Наука, 1979. - 231 с.

[7] Ловелиус Н.В. Дендроиндикация. Dendroindication. - СПб: ПАНИ. 2000. - 313 с.

[8] Ловелиус Н.В., Лежнева С.В. Закономерности межгодовой и многолетней изменчивости температур воздуха и атмосферных осадков в Вологодской области в связи с солнечной активностью // Экологическое равновесие: антропогенные изменения географической оболочки земли, охрана природы: материалы IV междунар. науч.-практ. конф. 28-29 октября 2013 г. / Под общ. ред. проф. В.Н. Сквор-цова; отв. ред. Т.С. Комисарова. - СПб.: ЛГУ им. А. С. Пушкина, 2013. - С. 149-151.

[9] Ловелиус. Н.В., Лежнева С.В. Прирост ели в оптимальных условиях произрастания на Андомс-кой возвышенности (Вологодская область) // География: проблемы науки и образования: материалы ежегодной Международной научно-практической конференции «LXVI Герценовские чтении», я посвященной 150-летию со дня рождения Владимира Ивановича Вернадского. 18-20 апреля 2013 г. - СПб.: Астерион, 2013. - С. 36-39.

[10] Матвеев С.М. Дендроиндикация динамики состояния сосновых насаждений Центральной лесостепи. - Воронеж: ВГУ. 2003. - 269 с.

[11] Методы дендрохронологии. Часть I. Сбор и получение древесно-кольцевой информации: уч.-метод. пособие / С.Г. Шиятов, Е.А. Ваганов, А.В. Кирдянов и др. - Красноярск: КрасГУ, 2000. - 80 с.

[12] Пальчиков С.Б., Румянцев Д.Е. Современное оборудование для дендрохронологических исследований // Лесной вестник. - 2010, № 3 (72). - С. 46-51.

[13] Природа Вологодской области. - Вологда: «Издательский Дом Вологжанин», 2007. - 440 с.

[14] Румянцев Д.Е. История и методология лесоводственной дендрохронологии. - М.: МГУЛ, 2010. - 109 с.

ю о

CD