УДК 630*561.24
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РОСТ СОСНЫ
В ЮЖНОЙ КАРЕЛИИ
© 2004 г. Д. Е. Румянцев
Московский государственный университет леса 141005 Мытищи-9, Московская обл.
Поступила в редакцию 02.03.2004 г. Сосна, климатические факторы, радиальный прирост.
Знание закономерностей роста древесных растений имеет фундаментальное значение для лесоведения и лесоводства. Широкие возможности для их изучения дает дендрокли-матический метод. Объектом изучения климатически обусловленной изменчивости радиального прироста часто являются насаждения, находящиеся в экстремальных условиях произрастания, например, лесотундровые экосистемы. Здесь прирост находится в сильной зависимости от фактора, лимитирующего распространение леса, и древесные хронологии позволяют производить реконструкцию климатических условий прошлого [2, 9, 10, 14]. Вместе с тем представляет также интерес климатически обусловленная изменчивость прироста в той части ареала древесной породы, где насаждения имеют высокую продуктивность. Антропогенные воздействия - хозяйственная деятельность, рекреация, промышленное загрязнение оказывают влияние на рост деревьев. Поэтому для изучения естественных закономерностей роста без влияния антропогенного фактора в наибольшей степени подходят особо охраняемые природные территории.
Объектом наших исследований была популяция сосны в заповеднике "Кивач". Сосняки являются преобладающей по площади формацией на территории заповедника. Изучение закономерностей их роста представляет интерес как в лесо-водственном, так и в природоохранном аспектах.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Для выявления влияния на рост деревьев сосны климатических факторов нами использовался корреляционный анализ дендрохронологических рядов и рядов метеопоказателей, полученных на метеостанции заповедника "Кивач". Учетные деревья сосны, у которых взяты образцы древесины, подбирались в трех типах условий местопроизрастания (ТУМ): сухих (сосняки лишайниковые на сельгах), свежих (сосняки черничные и брусничные на супесях) и влажных (сосняки сфагновые, багульниковые, кассандровые). В каждом ТУМ заложено по 5 пробных площадей.
Отбор образцов древесины производился в августе 2000 г. и в сентябре 2002 г. Керны древесины брались с помошью бурава Пресслера на высоте 1.3 м. Учетные деревья подбирались преимущественно среди деревьев 1-3 классов роста по Крафту. При отборе кернов избегали явно деформированных участков ствола, в случае наличия на высоте 1.3 м мутовки место отбора керна смещалось по высоте на 10-15 см. Ряды радиального прироста получены путем измерения ширины годичных колец на бинокулярном микроскопе (МБС-10) с точностью не менее 0.05 мм. Всего было отобрано более 200 кернов сосны, в анализ включено 193 учетных дерева. Для перекрестной датировки использовался разработанный на кафедре экологии и защиты леса Московского государственного университета леса пакет программ ОК<^ЬШЕ [8].
Климатическая составляющая в погодичной изменчивости прироста деревьев выделялась через расчет индексов прироста. Индексы рассчитывались как отношение ширины годичного кольца в данном году к средней ширине годичного кольца за последние 5 лет. Расчет коэффициентов корреляции (К) с индексами прироста производился для метеопараметров года образования прироста и для метеопараметров предшествовавшего года за 1966-2000 гг. При числе степеней свободы 30 и уровне значимости 0.05 достоверными могут считаться коэффициенты корреляции от 0.35 [7]. При анализе корреляционной матрицы нами принимались во внимание достоверность значения коэффициента корреляции и его повторяемость для хронологий с разных пробных площадей в пределах ТУМ.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Для изученных групп сосняков характерны специфичные климатические приростообразующие факторы, что отражают результаты корреляционного анализа (таблица).
Значение коэффициента корреляции между рядами индексов прироста и климатическими факторами
Хронология по ТУМ Температура декабря Осадки
июня февраля ноября
Сухой 1 -0.21 0.39 0.07 -0.22
Сухой 2 -0.47 0.40 0.20 -0.21
Сухой 3 -0.44 0.38 -0.02 -0.41
Сухой 4 -0.31 0.49 -0.07 -0.18
Сухой 5 -0.34 0.43 -0.11 -0.35
Свежий 1 -0.44 -0.01 0.28 -0.36
Свежий 2 -0.28 -0.13 0.31 -0.16
Свежий 3 -0.13 -0.14 0.32 -0.20
Свежий 4 -0.49 0.02 0.31 -0.16
Свежий 5 -0.41 -0.04 0.28 -0.26
Влажный 1 -0.54 0.09 -0.01 -0.44
Влажный 2 -0.53 0.17 0.00 -0.46
Влажный 3 -0.40 -0.10 0.00 -0.51
Влажный 4 -0.53 0.13 0.24 -0.19
Влажный 5 0.07 0.12 -0.21 0.00
Сопряженная динамика индексов прироста сосны (1)
и температуры декабря (2), предшествовавшего вегетационному сезону.
Так, в сухих ТУМ прирост сосны в значительной степени зависит от суммы осадков в июне текущего года (Я = 0.38-0.43). В свежих ТУМ положительное влияние на величину прироста могут оказывать осадки февраля (Я = 0.28-0.32). Во влажных ТУМ (в условиях верхового заболачивания) отмечена отрицательная связь прироста с осадками ноября (Я от -0.44 до -0.51). Все это обусловлено в основном спецификой водного режима в разных ТУМ.
Сосняки скальные (сухие ТУМ) формируются в условиях вершин сельг. Здесь тонкий слой подстилки, наличие водонепроницаемого кристаллического основания и сильный уклон местности обусловливают интенсивный сток осадков и ограничивают запас влаги. Сформировавшийся в таких условиях низкополнотный древостой пропускает под полог много света, что способствует прогреванию и подсыханию сравнительно маломощного почвенного слоя. В условиях Южной Карелии июнь является периодом напряженного хода ростовых процессов деревьев сосны [5]. Поэтому поступление атмосферных осадков в этот период благотворно сказывается на росте сосны. Аналогичные данные были получены в центральной Норвегии, где на почвах с низкой влагоемкостью наблюдалась значимая корреляция между приростом сосны и суммой осадков в июле [20].
В свежих ТУМ нет такого оттока влаги, как в рассмотренных выше сухих ТУМ. В сосняках черничных и брусничных водный режим супесчаных почв зависит от поступления влаги в период снеготаяния. Весенние влагоза-пасы в почве расходуются постепенно. По-видимому, этим объясняется отсутствие здесь достоверной зависимости прироста сосны от осадков конкретного зимнего месяца. Вместе с тем в свежих ТУМ наблюдается специфическая корреляция между приростом и осадками февраля (таблица), что свидетельствует о большем влиянии зимних осадков на рост деревьев. Это подтверждают результаты, полученные в Скандинавии: у сосны на песчаных почвах прирост имел положительную реакцию на увеличение влагозапаса в начале вегетации (сумма осадков с февраля по апрель) [19].
Во влажных ТУМ (в условиях верхового заболачивания) отрицательное влияние осадков ноября на прирост сосны, по-видимому, объясняется следующим. Во влажных сосняках понижение уровня грунтовых вод положительно сказывается на росте за счет улучшения условий аэрации почвы и комплекса связанных с эти процессом положительных эффектов, таких как улучшение условий аэробного дыхания корней, уменьшение образования ядовитых закисных соединений железа, улучшение условий минерализации торфа микроорганизмами [1, 3, 4, 11]. Объясняя связь прироста с осадками ноября указанным
комплексом факторов, следовало бы ожидать еще более тесной корреляции с суммой осадков зимних месяцев. Такая связь действительно проявляется для двух хронологий из пяти (коэффициент корреляции между суммой осадков с декабря по март равен -0.33), но она явно слабее отрицательного эффекта осадков ноября (Я от -0.44 до -0.51). Для сухого и свежего ТУМ три хронологии также показывают достоверную корреляцию с осадками ноября (Я от -0.35 до -0.41). Непосредственное повреждающее влияние осадков именно этого периода на физиологию корней исключено, так как даже в условиях южной тайги активная жизнедеятельность корней в этот период уже отсутствует [11]. Таким образом, обнаруженная связь не сводима только к последствиям повышения уровня грунтовых вод.
Гораздо более вероятным кажется другое объяснение. Известно, что в октябре-ноябре в условиях Карелии начинается промерзание почвы [13]. Обильные осадки ноября могут препятствовать промерзанию почвы как за счет поднятия уровня грунтовых вод [13], так и за счет установления препятствующего промерзанию снежного покрова [6]. В любом случае это повышает температуру почвы и препятствует развитию морозоустойчивости корней. О наличии связи между температурой почвы и морозоустойчивостью корней свидетельствуют опыты, проводившиеся в условиях центральной Финляндии [21].
Во всех ТУМ на большинстве пробных площадей получена отрицательная связь прироста сосны с температурой декабря, предшествовавшего вегетационному сезону (таблица). Это видно на рисунке, где показано сопряженное изменение индексов прироста сосны и температуры декабря за 33 года (рисунок). Последний равен отношению температуры декабря данного года к среднемноголетней температуре этого месяца. На рисунке максимальные значения индекса температуры декабря соответствуют наиболее морозному периоду. Высокие среднемесячные температуры отрицательно сказываются на приросте сосны. Аналогичные данные были получены в центральной части Кольского п-ва, где отрицательное влияние на прирост сосны оказывают высокие температуры февраля [12].
Отрицательное воздействие высоких температур декабря на прирост сосны объясняется, по-видимому, повреждением ее зимними морозами в период, когда растение входит в состояние покоя. Вопрос о повреждении морозом сосны обыкновенной при повышении зимних температур в условиях Фенноскандии в последнее время широко обсуждается [15-18, 22].
Заключение. В Южной Карелии для всех типов условий местопроизрастания установлена отрицательная связь прироста сосны с температурой декабря. Влияние атмосферных осадков на рост деревьев проявляется неоднозначно в разных ТУМ и особенно отчетливо - в экстремальных условиях произрастания. Так, в сухих ТУМ установлена положительная связь прироста сосны с осадками в июне, а во влажных ТУМ в условиях верхового заболачивания - отрицательная связь прироста с осадками в ноябре. Полученные результаты целесо
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.