ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2014, № 2, с. 3-10
_ ОРИГИНАЛЬНЫЕ _
СТАТЬИ
УДК 630*18: 630*17:582.475.4
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ АРЕАЛЫ СОСНЫ И ЛИСТВЕННИЦЫ В СРЕДНЕЙ СИБИРИ*
© 2014 г. И. В. Тихонова, М. А. Корец, Л. В. Мухортова
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок, 50/28 E-mail: selection@ksc.krasn.ru
Поступила в редакцию 19.02. 2013 г.
Исследованы потенциальные экологические ареалы двух лесообразующих пород светлохвойных лесов на основе сведений о почвенной экологии видов Pinus sylvestris L., Larix sibirica Ledeb. L. gmelinii (Rupr.) Rupr. и географии почв разной лесопригодности в Средней Сибири. Установлено, что для лиственницы и сосны по почвенным условиям пригодно около 80% исследуемой территории Средней Сибири. Современные сосняки занимают около 12% площади потенциально пригодных почв региона, лиственничники - 32%. Отмечены особенности размещения современных лиственничных и сосновых лесов на почвах разной лесопригодности, оценен вклад почвенных и климатических факторов в распространение светлохвойных видов.
Экологические ареалы, светлохвойные леса, лесопригодность почв.
Проблема изучения экологических закономерностей распространения лесообразующих пород хвойных является одной из наиболее актуальных. Это связано не только с хозяйственной значимостью хвойных лесов, но и с осознанием их средо-образующей роли в биосфере, а также с накоплением большого объема информации о биологии, экологии и географии видов и развитием геоинформационных методов исследования.
Существует множество подходов к решению данной проблемы: от экологических шкал и эколо-го-фитоценотических рядов для основных типов леса и лесообразующих пород, составленных на основе градации режимов увлажнения и богатства почвы [8, 17, 23, 28, 32 и др.], до экологических моделей, разработанных с использованием характеристик климата и высотной зональности [20, 22, 25, 27, 30]. Большой интерес представляют также исследования Г.В. Крылова [15] и С.Н. Санникова [31], объединившие в анализе климатические и эдафические лесорастительные условия.
Цель данной работы заключалась в изучении потенциальных местообитаний сосны и лиственницы в Средней Сибири и оценке вклада основ-
* Работа выполнена при поддержке фондов РФФИ и ККФН и НТД, проекты № 11-04-98008-р_сибирь_а, № 13-04-00495-а.
ных экологических факторов в формирование их современных ареалов в развитие и дополнение вышеперечисленных методов исследования экологических ареалов хвойных пород. Для ее выполнения использована раздельная последовательная классификация местообитаний по эдафическим и климатическим лесорастительным условиям на территории Средней Сибири с последующим совмещением "почвенного" и "климатического" слоев по картографическим данным, что дает возможность приблизительно оценить степень влияния двух групп факторов на современные ареалы светлохвойных пород. Отметим, что в отличие от дендрохронологических данных, ограниченных лесной территорией и позволяющих оценить влияние экологических факторов на рост деревьев в тех условиях, где они произрастают, картографические данные включают и неосвоенные древесными видами местообитания. Поэтому их использование в факторном анализе может быть полезно для взвешенной оценки относительного вклада каждого из экологических факторов на всей исследуемой территории.
Так как почвы как биокосные системы характеризуются большей стабильностью во времени и пространстве по сравнению с другими экологическими факторами, обусловливающими структуру растительного покрова [5], сведения о географии
почв региона и почвенной экологии хвойных пород послужили основой для исследования их экологических ареалов. Исследование потенциальных почвенных ареалов хвойных имеет важное лесохозяйственное значение для выбора наиболее подходящих участков в целях искусственного лесовосстановления или лесовыращивания [37].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалом для исследования послужили сведения о распространении видов хвойных в Средней Сибири, полученные из литературы [16, 34, 35, 40 и др.], результаты палеоботанических (палинологических и карпологических) исследований Средней Сибири, включающих описание почв [9, 13, и др.]. Всего было проанализировано 730 описаний пробных площадей по всей территории региона, с выделением тех типов леса, где сосна или лиственница доминируют либо входят в состав смешанных древостоев.
Оценка лесопригодности и градация почв на 3 категории (1 - высокопригодные, 2 - пригодные, 3 - малопригодные) осуществлялась на основе вышеперечисленных данных, обобщенных сведений о почвенной экологии светлохвойных видов [11, 21, 38] и результатов проводимых нами исследований почв в сосняках и лиственничниках Средней Сибири (южная и средняя тайга, лесостепь) [43].
Использованы следующие картографические материалы: почвенная карта РСФСР, масштаб 1:2 500 000 [26], карта лесов СССР, масштаб 1:2 500 000 [12], карта-схема ареалов видов лиственницы [1]. Территориальная привязка осуществлялась с помощью цифровой векторной топо-основы масштаба 1:1 000 000, почвенной карты и цифровой модели рельефа (SRTM 90 DEM). Для пространственного анализа картографических данных использован пакет ESRI ArcGIS. Основным методическим приемом послужило совмещение тематических карт (почвенной, климатической, лесной) на ландшафтной основе.
Географическая градация 5040 контуров почв на почвенной карте региона по степени их лесо-пригодности для сосны или лиственницы осуществлялась с учетом преобладающего типа почвы (292 типа), материнской породы (30 типов), механического состава и мощности почвенных горизонтов и подстилающей породы. Так как высотная зональность типов почв отражена на почвенной карте, отдельно при разработке потенциальных почвенных карт она не рассматривалась.
Основу климатического анализа изучаемой территории и построения климатической карты составляли среднемесячные значения приземной температуры воздуха и суммы осадков по 73 метеостанциям Сибири с 1950 по 2005 г., а также цифровая модель рельефа. При характеристике климата вышеуказанного временного интервала также использована база данных Лаборатории климатических исследований Университета Восточной Англии в виде матриц экстраполированных значений среднемесячных температур воздуха с ячейками 0.5° с.ш. х 0.5° в.д. [42]. Для каждой метеостанции и каждой ячейки матрицы рассчитаны среднемноголетние значения климатических характеристик. Матрицы метеоданных были преобразованы в формат растровых изображений в ГИС средствами пакета ArcGIS для районирования территории по климатической пригодности для светлохвойных пород.
При составлении климатических карт учитывали высотную зональность климата и экспозицию склона согласно [25]. При этом исходили из того, что верхняя граница леса обусловлена климатическими параметрами: современный верхний предел сосновых лесов в горах Средней Сибири проходит на высоте 1300-1400 м над ур. моря, лиственничные леса поднимаются до 17002400 м над ур. моря, однако ископаемая древесина лиственницы встречается в Западном Саяне на высоте 2800-3300 м над ур. моря [29]. На севере современные высотные пределы для сосны ограничиваются высотой 500-700 м над ур. моря, для лиственницы - 700-1100 м над ур. моря.
Используемые в анализе обобщенные климатические показатели рассчитывались по формулам: гидротермический коэффициент Селянинова ГТКс = £о/£ср( за вегетационный сезон, показатель равномерности тепла РТ = £Ю5/£гд, коэффициент континентальности Конрада КК = 1.7А/вт (ф+10) - 10, где £ос - сумма осадков и £ср(- сумма средних температур за вегетационный сезон, £Ю5 -сумма температур выше 5°С, £гд - сумма градусо-дней с температурой выше 5°С, А - среднегодовая амплитуда температур, ф - широта места. По вышеперечисленным показателям исследуемая территория подразделялась на 2 категории - климатически пригодная в пределах значений метеофакторов, установленных для местообитаний сосны или лиственницы (1), и непригодная (2).
В работе использован двухфакторный дисперсионный анализ для равномерных комплексов, корреляционный анализ данных (непараметрические критерии ранговой корреляции Спирмена Я и Кендала т) [2]. Достоверность различий рассчитана с помощью критериев Манна - Уитни и и Крускала - Уоллиса Н.
«*вд №ид Г№в е ((Ряд IV/« н
Рисунок. Почвенные ареалы сосны (А) и лиственницы (Б) в малопригодные почвы.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Биологические и экологические свойства сосны достаточно хорошо изучены, известна ее широкая экологическая пластичность в отношении трофности и влажности почвы. Сосна обыкновенная может выступать в разных экологических условиях как ксерофит, гигрофит, олиготроф, крио-мезотерм. Благодаря этому вид встречается во всех природных зонах - от лесотундры до полупустынь [16, 39]. Сосна мало требовательна к плодородию почвы, но избирательна в отношении ее механического состава, поэтому сосновые леса присутствуют, как правило, повсеместно в лесной и в лесостепной зонах на легких по механическому составу почвах. Однако она встречается и на средних и тяжелых суглинках, что отмечено как для современных экосистем [8, 21], так и для периода голоцена [9, 13]. Поэтому для выбора типов почв, потенциально пригодных для произрастания сосновых древостоев на территории Средней Сибири, основными критериями послужили механический состав почвы и подстилающие ее породы. Богатство почв также учитывали как со-
№»д V' г И,"» д с д
Средней Сибири: 1 - высокопригодные, 2 - пригодные, 3 -
путствующий менее значимый признак. Легкие суглинки и супеси (с содержанием физической глины до 30%), подстилаемые как более плотными породами, обеспечивающими водоупор, так и легкими, хорошо дренированными, а также средние суглинки (с содержанием физической глины до 50%), подстилаемые более легкими породами, обеспечивающими дренаж верхних горизонтов почв, относили к почвам категории 1. К категории 2 пригодности относили недостаточно дренированные средне- и тяжелосуглинистые почвы с режимом частичного застойного увлажнения, слабо развитые каменистые и песчаные почвы, а также слабозасоленные почвы. Почвы тяжелог
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.