УДК 630.111:630.561.22:582.475.41 (470.21)
АНАЛИЗ ЗНАЧИМОСТИ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ
ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ ГОДИЧНОГО РАДИАЛЬНОГО ПРИРОСТА В СОСНОВЫХ ДРЕВОСТОЯХ КОЛЬСКОЙ СУБАРКТИКИ
Е. Ю. Полоскова, зам. директора по научной работе, к.б.н., poloskova_eu@mail.ru, О. А. Гончарова, н.с., к.б.н., goncharovaoa@mail.ru, Полярно-альпийский ботанический сад-институт Кольского НЦ РАН
Исследование проведено в южной части Мурманской области. Изучали влияние факторов климата на годичный радиальный прирост. Климатические факторы действуют одновременно и взаимодействуют между собой. Цель работы — определение значимости климатических факторов для формирования сосновых древостоев. Провели анализ системы сопряженности элементов климата. Использовали многолетние климатические данные и дендрохронологические ряды. Определена значимость климатических факторов для формирования сосновых древостоев. Установлено, что осадки и высота снежного покрова представляют собой группу ведущих факторов для формирования многолетних рядов годичных радиальных приростов. Относительная влажность воздуха и облачность являются менее значимыми по общим оценкам. Рост наиболее восточного МО в меньшей степени обусловлен влиянием климатических факторов.
The paper studies the impact of climate on the annual radial growth. The study was conducted in the southern part of the Murmansk Region. The climatic factors act simultaneously and interact with one another. The purpose of the work is to determine the importance of climatic factors for the formation of pine forest stands. The system of complementarity of climate components was analyzed. Long-term climatic data and tree-ring series are applied. The importance of climatic factors for the formation of pine stands is identified. It is established that rainfall and height of snow cover represent the group of the leading factors for the formation of long-term ranks of year radial increment. Relative air humidity and overcast is less significant by the general estimates. The growth of the most east part of the Murmansk Region is to a lesser extent caused by the influence of climatic factors.
Ключевые слова: годичный радиальный прирост, сосна обыкновенная, климатические факторы.
Keywords: Annual radial growth, Scots pine, Climatic factors.
Предметная область изучения структуры и динамики формирования покрытых лесом территорий в условиях глобального изменения климата активно разрабатывается специалистами различного профиля и включает направления теоретической и прикладной значимости. По определению [1] климат является статистической совокупностью множества многолетних погодных событий. Следовательно, описание климатического влияния на лесные объекты целесообразно проводить на основе системы ведущих метеорологических параметров. В качестве эмпирической основы, характеризующей развитие главного элемента леса, традиционно и эффективно используются временные ряды годичных радиальных приростов (ГРП).
Факторы климатического влияния действуют одновременно и взаимодействуют между собой. С точки зрения последовательной и рациональной организации исследований, встает вопрос о необходимости определения значимости воздействия климатических факторов на формирование годичных радиальных приростов. Настоящее исследование проведено в условиях Мурманской области. Из совокупности пробных площадей, расположенных в южной части Мурманской области, выбраны три модельных древостоя (МО). Расположение модельных площадей представлено на рисунке.
Схема расположения пробных площадей
Таблица 1
Основные характеристики главного элемента леса на модельных площадях
№ площади Класс возраста Высота ствола, м Диаметр ствола, см
1 8 ± 0,3 12,5 ± 0,4 21,2 ± 1,1
2 9 ± 1,0 14,1 ± 0,5 29,1 ± 1,7
3 9 ± 0,3 12,5 ± 0,4 20,2 ± 1,0
Представленные на схеме МО занимают равнинные участки местности и находятся на удалении от пунктов метеорологического наблюдения не превышающим 10 км. По составу главного элемента леса все модельные древос-тои идентичны — 10С (100 % сосна обыкновенная). Исследуемые локальные древостои относятся к лишайниково-сфагново-воронич-ному типу. Данный тип леса является наиболее распространенным в районе исследований, следовательно, требование репрезентативности выполняется. Основные характеристики на МО представлены в табл. 1.
В пределах каждого компактного древостоя для сбора эмпирической информации использовались 30 деревьев, расположенных в непосредственной близости. Для каждого из учтенных деревьев буравом Пресслера собраны образцы древесных кернов, измерение которых, с точностью до 0,01 мм проводилось с использованием автоматизированной системы телеметрического анализа [2]. Количественный анализ исходных данных основан на приме-
нении стандартных статистических методов [3, 4]. Кроме того, для определения существенных интервалов воздействия на развитие главных лесообразующих пород использован специально разработанный алгоритм. Подход основан на построении интервальных соответствий между независимыми и зависимыми параметрами. В результате для каждого дерева определяется временной интервал с градацией в один месяц, на протяжении которого факторы воздействия влияют существенно на формирование размеров годичного радиального прироста. Идентификация существенных интервалов (СИ) в данном случае проводится с использованием непараметрического коэффициента ранговой корреляции Спирмена (г). В рассмотрение включаются только значимые величины указанного коэффициента в пределах от -1 до +1, достоверность определялась на основе доверительных интервалов, не превышающих стандартный уровень 0,05 [5, 6].
Средние арифметические значения осадков (О), высоты снежного покрова (Сн), относительной влажности воздуха (В) и облачности (Об) по месяцам, вычисленные на основе многолетних данных, представлены в табл. 2.
Для решения поставленной задачи по определению значимости климатических воздействий на формирование ГРП проведен анализ системы сопряженности основных элементов описания климата. В качестве эмпирической информации использованы многолетние ряды элементов климатического описания. Нелинейные корреляции между всеми перечисленными
Таблица 2
Средние многолетние значения элементов описания погоды
МО Месяцы
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 О 12,0±1,78 9,4±2,0 9,7±1,9 10,5±1,9 11,8±2,5 18,9±3,7 23,5±4,2 21,9±3,9 20,5±3,0 17,2±2,7 15,0±1,9 12,6±1,74
Сн 46±2,8 60±2,9 64±2,5 53±3,9 8±2,01 6±1,3 16±2,1 33±2,5
В 85±0,51 83±0,68 80±0,79 72±0,97 66±1,09 65±1,1 69±11,3 78 ±1,09 83±0,59 87±0,48 87±0,58 86±0,51
Об 7,0±0,18 6,9±0,29 6,2±0,27 6,6±0,20 6,9±0,25 7,1±0,15 7,0±0,19 7,3±0,22 7,5±0,13 7,8±0,16 7,6±0,24 7,2±0,25
2 О 9±1,4 7,1±1,1 7,2±1,31 7,9±1,4 10,0±2,8 14,7±2,8 15,9±3,2 23,3±4,4 20,3±3,02 18,4±3,05 13,4±1,5 10,7±1,4
Сн 42±2,9 57±3,7 64±3,5 49±4,6 8±2,1 2±0,93 11±2,14 28±2,4
В 86±0,57 85±0,60 82±0,74 74±0,77 69±0,93 70±1,02 73±1,14 79±0,95 83±0,61 85±0,56 88±0,55 87±0,43
Об 7,0±0,20 6,8±0,21 6,4±0,28 6,9±0,13 7,1±0,17 7,2±0,13 6,9±0,22 7,4±0,18 7,6±0,11 7,7±0,13 7,6±0,18 7,2±0,26
3 О 7,2±1,2 5,7±0,8 6,8±1,12 7,4±1,34 9,3±2,2 11,8±2,2 15,1±2,7 19,7±3,14 18,1±2,65 17,8±2,87 12,4±1,67 8,2±1,20
Сн 18±2,56 26±3,55 32±3,8 33±4,01 7±2,1 1±0,43 6±1,47 13±2,15
В 83±0,51 82±0,74 82±0,54 78±0,96 78±0,80 79±0,71 81±0,66 83±0,78 85±0,58 85±0,56 86±0,56 86±0,51
Об 7,0±0,20 6,7±0,25 6,6±0,26 6,7±0,18 6,8±0,17 6,8±0,15 66±0,26 7,2±0,21 7,1±0,18 7,5±0,17 7,5±0,20 7,6±0,26
параметрами оценивались с использованием непараметрического коэффициента Спирмена. Анализ проводится на основе значимых коэффициентов, достоверность которых определена на доверительном уровне 0,05.
Опишем композицию сопряженности наиболее западного пункта географической тран-секты Алакуртти. Температура воздуха положительно коррелирует с температурой поверхности почвы, осадками и отрицательно с высотой снежного покрова. Тп характеризуется аналогичными связями. Следующим сопряженным элементом в метеорологическом комплексе является облачность, коррелирующая положительно с О и отрицательно с Сн. Относительная влажность воздуха в данном районе является несвязанным элементом описания климата. Структура связей метеорологических параметров в районе населенного пункта Умба в сравнительном аспекте имеет наиболее сложный характер. В положительной части между Алакуртти и Умбой отмечается абсолютное сходство. К указанным ранее по МО 1 отрицательным корреляциям добавляются связи: Т о В и В о Тп. Таким образом, в данном случае относительная влажность воздуха интегрируется в общий комплекс метеорологического описания по температуре воздуха и поверхности почвы. В целом, за исключением двух дополнительных отрицательных корреляций, структуры связей метеорологических параметров в районах населенных пунктов Алакуртти и Умба демонстрируют высокое сходство. Композиция элементов климатического описания самого восточного пункта географической трансекты (Кашкаранцы), наиболее приближенного к границе леса, имеет упрощенный характер. Как и в предыдущем случае проведем сравнительный анализ с МО 1. В положительной части сохраняются корреляции Т о О, О о Тп; исключаются Т о Тп, О о Об; появляется связь В о Об. В отрицательной части сохраняются корреляции О о Сн, Тп о Сн и исключаются Т о Сн, Об о Сн.
Таким образом, взаимосвязанные элементы цепи метеорологических параметров Т о О, О о Тп, О о Сн, Тп о Сн являются весьма устойчивыми и проявляются по всем используемым в эксперименте пунктам метеорологического наблюдения. При этом последние, указанные в приведенном выше ряду корреляции, имеют отрицательные значения. Кроме того, для МО 1 и МО 3 выявляются значимые отрицательные связи Т о Сн. Следовательно, можно сделать утверждение о существовании ста-
бильных корреляций между элементами описания погоды температурной группы (Т, Тп), осадками и высотой снежного покрова. Относительная влажность воздуха и облачность в представленной композиции элементов описания являются менее интегрированными.
В результате определена последовательность проведения анализа влияния погодных соста
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.