and coat (Capra hircus) skulls // Arch. Biol. Science. - Belgrad. 2013. V. 65, no 1. P. 133-141.
20. Prumell W. Distinguishing features postcranial elements of cattle Bos primigenius f. taurus, and red deer, Cervus elaphus // Schriften aus der Archäologisch-Zoologischen Arbeitsgruppe Schleswing-Kiel. - Kiel. 1988. P. 5-52.
21. Prummel, W., Frisch, H.-J. A guide for the distinction of species, sex, and body size of sheep and goat // Journal of Archaeological Science. 1986. V 13. P. 567-577.
22. Zeder M.A., Lapham H.A. Assessing the reliability of criteria used to identify postcranial bones in sheep, Ovis, and goats, Capra // Journal of Archaeological Science. 2010. V. 37. P. 2887-2905.
23. Zeder M.A., Pilaar S.E. Assessing the reliability of criteria used to identify mandibles and mandibular teeth in sheep, Ovis, and goats, Capra // Journal of Archaeological Science, 2010. V. 37. P. 225-242.
ЗАВИСИМОСТЬ ШИРИНЫ ГОДИЧНЫХ КОЛЕЦ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ОТ ТЕМПЕРАТУР ВОЗДУХА И ПОЧВЫВ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮГА СИБИРИ
Бабушкина Е.А., Белокопытова Л.В., Демина А.В., Шибаева Г.Н.
Хакасский технический институт - филиал ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», г. Абакан, Россия
DEPENDENCE OF SCOTS PINE TREE-RING WIDTH ON AIR AND SOIL TEMPERATURES IN THE FOREST-STEPPE ZONE OF THE SOUTH SIBERIA
Babushkina E.A., Belokopytova L.V., Demina A.V., Shibaeva G.N.
Khakass Technical Institute - branch of Siberian Federal University, Abakan, Russia
Проведен анализ климатического отклика радиального прироста сосны обыкновенной (PinussylvestrisL.) на погодичные колебания температуры воздуха и почвы на разных глубинах в лесостепной зонеЮга Сибири. Выявлено и объяснено влияние температур на радиальный прирост - положительное в холодный (ноябрь-февраль) и отрицательное в теплый период (май-октябрь). Показано, что в различные месяцы более значимо влияние температур на различных глубинах.Эта климатическая реакция в лесостепной зоне различается в зависимости от ло-кальныхусловий места произрастания.
Ключевые слова: Юг Сибири, лесостепь, сосна обыкновенная, ширина годичных колец, температура воздуха, температура почвы, дендроклиматический анализ.
Paper contains analysis of Scots pine (Pinussylvestris L.) radial growth response on annual fluctuations of temperature of air and soil at different depths in the forest-steppe zone of South Siberia. Effect of temperature on the radial growth was identified and explained. It is positive in the cold (November-February) and negative in the warm season (May-October). It was shown that in different months influence of temperatures at different depths is significant. This climate response in the forest steppe zone varies depending on the local conditions of the site.
Keywords: South Siberia, forest-steppe, scots pine, tree-ring width, air temperature, soil temperature, dendroclimatic analysis.
Леса занимают значительную часть Сибири и являются неотъемлемой частью ее экосистем. В динамике и пространственном дифференцировании лесного покрова ведущую роль играет климат. Лесостепная зона как нижняя или южная граница леса характеризуется более сложным влиянием климатических факторов на рост древесных растений [9, 2]. Наиболее исследованным в регионе является влияние таких климатических факторов, как осадки и температура воздуха. Однако процессы роста и развития дерева в немалой степени могут зависеть и от температуры почвы, влияющей на процессы получения воды и питательных веществ в период роста и на состояние корневой системы в холодный период [6, 3]. В данной работе была поставлена цель провести сравнительный анализ отклика радиального прироста сосны на температуры почвы на разных глубинах и воздуха.
Материалы для дендроэкологического исследования - керны живых деревьев и спилы пней сосны обыкновенной (PinussylvestrisL.) - получены на двух участках на окраине ленточного бора в Минусинской котловине (рис. 1, а)(53°45' с.ш. 91°56' в.д.), в 15 км к востоку от метеостанции «Минусинск» (#29866, 53°41' с.ш. 91°40' в.д.).
По климатическому районированию эта территория относится к Алтае-Саянской климатической области умеренного пояса с умеренно холодным континентальным климатом [1]. По данным метеостанции «Минусинск» среднегодовая температура воздуха составляет около 1°С. Начало вегетации (переход суточных температур через 5°С) приходится на последнюю декаду апреля.
Среднее количество осадков за год составляет 330 мм. Их режим характеризуется хорошо выраженным летним максимумом: 81-91% осадков выпадает в теплый период года (апрель-октябрь), максимум приходится на июль (рис. 1, б). В работе использовали имеющиеся ежедневные инструментальные данные метеостанции, усредненные затем по месяцам, по средней приземной температуре (на высоте 2 м) и температуре почвы на глубинах 20, 40 и 80 см за 1963-2008 гг. (рис. 2),
к сожалению, неполные: например, в 1977-1984 гг. измерения на глубинах 20 и 40 см не проводились.
Рис. 1. Район исследования: а) карта расположения участков сбора (1, 2) и метеостанции «Минусинск»; б) среднемноголетние температуры и осадки за 19152012 гг. по данным метеостанции «Минусинск»; в) топография участков сбора материала.
Образцы брали в двух различных местообитаниях (рис. 1, в):
1) крутой (около 20-30°) склон южной экспозиции;
2) подножие склона с относительно высоким уровнем грунтовых вод. Оба участка покрыты березово-сосновым злаково-разно-травным лесом на слаборазвитых слоисто-эоловых гумусовых черноземах; на склоновом участке травяно-кустарничковый ярус более скудный, почва содержит большее количество песка; в пойменном участке выражен моховый покров (покрытие до 30%). Таким образом, участкиподобраны контрастные по степени увлажнения.
Рис. 2. Погодичная изменчивость температур воздуха (Таи почвы на различных глубинах (Т20, Т40 иТ80) на примере июня и февраля
Сбор, транспортировка и первичная обработка кернов проводилась по стандартным методикам, принятым в дендрохронологии [7], измерения - на измерительной установке LINTAB 5 с применением специализированного пакета TSAP Win (точность 0,01 мм) [10]. Датировка образцов подтверждалась кросскорреляционным анализом в специализированной программе COFECHA[8].Для выделения климатического сигнала, влияющего на ширину годичного кольца, проводилась процедура стандартизации (индексации) индивидуальных хронологий, при этом удаляли возрастной тренд и автокорреляционнуюзависимость. Затем индивидуальные индексированные хронологии усреднялись для получения локальных хронологий,статистические характеристики которых достаточно высоки [4]. Процедура стандартизации выполнялась с помощью программы ARSTAN[8]. Статистические расчеты выполнены в программах STATISTICA 10 и MicrosoftExcel 2007.
Для выявления климатического сигнала в индексированных локальных хронологиях провели их корреляционный анализ со среднемесяч-
ными температурами воздуха и почвы по месяцам с сентября предыдущего по август текущего года (рис. 3).
■0,5
1Х-1 Х-1 Х1-1 ХИ-1 I II III IV V VI VII VIII
Т20 Т40
I-Т80 ----р 0.10
1Х-1 Х-1 XI I ХИ-1 I II III IV V VI VII VIII
Рис. 3. Коэффициенты корреляции локальных остаточных хронологий радиального прироста сосны с ежемесячными температурами воздуха и почвы общее для обеих хронологий
В целом значимые корреляции ширины годичных колец с температурами выявлены для большей части года: с сентября предыдущего сезона по февраль текущего и с мая по июль.
Отрицательное влияние температуры нижних горизонтов почвы предыдущего сентября - октября на обоих участках объясняетсятем, что этот период является переходным к состоянию покоя, и своевременное остывание почвы позволяет уменьшить содержание воды в надземной части дерева до начала заморозков.
Положительный отклик на температуру в зимние месяцы сопряжен с промерзанием почвы в течение всего зимнего периода (ноябрь предыдущего - февраль текущего года). Причина в том, что на Юге Сибири зима холодная и малоснежная, поэтому почвенная толща интенсивно охлаждается (глубина промерзания составляет до 3 м), в наиболее холодные зимы это приводит к повреждению мелких корней и уменьшению возможностей всасывания воды корневой системой, в результате чего прирост уменьшается.
Связь прироста с температурами мая-июляотрицательная. Данный факт объясняется там, что повышение температур воздуха и верхних горизонтов почвы приводит к увеличению транспирацииииспарения воды с поверхности почвы, в результате чего возникает недостаток увлажнения и растения испытывают водный стресс.
Однако, реакция растений на температуру зависит также и от особенностей ландшафта, т.е. от локальных условий места произрастания. Исследуемые участки подобраны так, чтобы сравнить контрастные условия по почвенному увлажнению. На втором участке влажность почвы значительно выше в течение всего года за счет целого комплекса факторов: близость грунтовых и поверхностных вод и перераспределение осадков (фильтрация воды к подножию холма сквозь песчаную почву в теплый период и сдувание снежного покрова в низины ветром в холодный). В результате в летне-осенний период отрицательное влия-
ние теплана этом участке оказывается слабее, а зимой, наоборот, более влажная почва и корни промерзаютсильнее.
При сравнении реакции на температуру различных глубин можно выделить следующие закономерности: в зимний период наиболее кри-тичнатемпература верхних, наиболее сильно промерзающих горизонтов почвы (20 см); летом отклик максимален для средних горизонтов (40 см), в которых располагается большая часть всасывающих корешков; в осенний же период важно остывание почвы на всю глубину залегания корневой системы.
Таким образом, температура почвы в исследуемом районе оказывает даже более значимое влияние на прирост сосны, чем температура воздуха. Это влияние обусловлено общим характером регионального климата, но в некоторой степени зависит и от локальных особенностей конкретного участка.
Список литературы
1. Алисов Б.П. Климат СССР. - М.: Изд-во МГУ, 1956. 128 с.
2. Бабушкина Е.А. Трансформация климатического отклика в радиальном приросте деревьев микроэкол
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.