CC BY
41
продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев
Галактические космические лучи накануне и в годы аномалий не имеют выраженных внутригодовых колебаний, но имеют тенденцию к увеличению в годы аномалий, изменяясь в пределах накануне 79-82 % и в годы аномалий 82-88 %.
Проведенный анализ факторов среды накануне и в годы аномального прироста сосны корейской, ели аянской и пихты белокорой дает возможность проследить, насколько велико значение внутригодового перераспределения метеорологических и гелиофизических характеристик природной среды для роста деревьев во время их относительного покоя и в период вегетации.
Пока нет достоверного подтверждения разделения прямого и опосредованного влияния проанализированных факторов, что не исключает возможности прямых воздействий гелиофизических факторов на прирост деревьев.
Благодарности: Комаровой Татьяне Александровне, доктору биологических наук, профессору за консультации и сотрудничество в период сбора материалов для этой работы. БПИ ДВО РАН г. Владивосток.
Пальчикову Сергей Борисовичу (кандидату с.х. наук) и Румянцеву Денису Евгеньевичу (кандидату сельскохозяйственных наук) за предоставленную возможность обрабатывать материал в лаборатории «Здоровый лес».
Дергачеву Валентину Андреевичу, доктору физ.-мат. наук, профессору за предоставление архивных материалов по солнечной и геомагнитной активности, галактическим космическим лучам. ФТИ РАН Санкт-Петербург.
Библиографический список
1. Гвоздецкий, Н.А. Физическая география СССР. Азиатская часть / Н.А. Гвоздецкий, Н.И. Михайлов. - М.: Высшая школа, 1987. - 448 с.
2. Жильцов, А.С. Гидрологическая роль горных хвойно-широколиственных лесов Южного Приморья /
A. С. Жильцов. - Владивосток: «Дальнаука», 2008.
- 331 с.
3. Колесников, Б.П. Кедровые леса Дальнего Востока / Б.П. Колесников. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1956. - 261 с.
4. Комарова, Т.А. Материалы к характеристике послепожарного лесовосстановительного ряда лещин-ного кедровника с темнохвойными / Т.А. Комарова, Н.В. Ловелиус, С.А. Ахмедьянов. - Владивосток: «ВИНИТИ». 1990. - 56 с.
5. Комарова, Т.А. Послепожарные сукцессии в лесах Южного Сихотэ-Алиня. - Т.А. Комарова. Владивосток: «Дальнаука» ДВО РАН, 1992. - 223 с.
6. Комарова, Т.А. Индикация природных процессов в лесах среднегорного пояса Южного Сихотэ-Али-ня / Т.А. Комарова, Н.В. Ловелиус, А.С. Жильцов.
- Владивосток: «Дальнаука», 2009. - 200 с.
7. Кудинов, А.И. Широколиственно-кедровые леса Южного Приморья и их динамика / А.И. Кудинов.
- Владивосток: «Дальнаука», 2004. - 368 с.
8. Ловелиус, Н.В. Изменчивость прироста деревьев. Дендроиндикация природных процессов и антропогенных воздействий / Н.В. Ловелиус. - Л.: «Наука», 1979. - 232 с.
9. Ловелиус, Н.В. Прирост деревьев в Южном Сихотэ-Алине и факторы среды / Н.В. Ловелиус, Т.А. Комарова // Лесные экосистемы Северо-Восточной Азии и их динамика. Материалы международной конференции 22-26 августа Владивосток. 2006. - С. 119 - 121.
10. Ловелиус, Н.В. Дендроиндикация условий произрастания Pinus Koraiensis Siebold et Zucc. в Южном Сихотэ-Алине / Н.В. Ловелиус, Т.А. Комарова, Вон-Кей Пак и др. // Общество. Среда. Развитие.
- 2007. - № 1. - С. 121-132.
11. Таранков, В.И. Введение в дендроклиматологию Дальнего Востока. Гидроклиматические исследования в лесах советского Дальнего Востока /
B. И. Таранков. - Владивосток, 1973. - С. 7-23.
РОСТ ПИХТЫ БЕЛОКОРОЙ В ЮЖНОМ СИХОТЭ-АЛИНЕ И ФАКТОРЫ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
Н.В. ЛОВЕЛИУС, ведущий научный сотрудник Института озероведения РАН, вице-президент Петровской академии наук и искусств, доктор биол. наук,
А.Д. ТРОФИМОВА, асп. РГПУ им. А.И. Герцена
Материалы для анализа радиального прироста пихты белокорой (Abies ne-phrolepis (Trautv.) Maxim.) были собраны в 2008 г. на территории Верхнеуссурийского
[email protected]; [email protected] биогеоценотического стационара Биологопочвенного института ДВО РАН, расположенного в бассейне р. Правая Соколовка (приток IV порядка р. Уссури) в пределах высотных
58
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев
отметок от 440 до 1108 м над ур.м. и занимающего площадь около 4,5 тыс. га. По природным характеристикам территория стационара типична для среднегорного пояса Южного Сихотэ-Алиня и служит своеобразным эталоном южной тайги с господством широколиственно-кедровых и пихтово-еловых лесов [1, 2]. На территории стационара с 1973 г. ведутся комплексные стационарные исследования лесных экосистем на постоянных и временных пробных площадях [1-7, 9].
В задачи настоящего сообщения входило проследить особенности формирования радиального прироста пихты белокорой и выявить доминирующие факторы влияния окружающей среды.
Исследования проводились в бассейне ручья Березовый на ЗЮЗ склоне от 600700 м над у.м. В средней и верхней части этого склона была заложена постоянная пробная площадь в 1974 г. № 3, занимающая площадь 0,5 га. Ее характеризует мелкотравно-осочко-вый разнокустарниковый кедровник с елью и липой, восстановившийся после пожара, прошедшего около 210 лет назад.
Древесный полог состоит из двух ярусов. В первом ярусе 20-25 м высотой и 3545 см диаметром абсолютно преобладает сосна корейская (Pinus koraiensis), а в качестве единичной примеси встречаются ель аянская (Picea aianensis), береза желтая (Betula costata) и липа Таке (Tilia taquetii). Сомкнутость крон 0,7, полнота 0,5, запас 256,6 м3/га, бонитет III. Общее число стволов 252 на 1 га, из них 210 приходится на сосну корейскую. Во втором ярусе 12-19 м высотой и 13-18 см диаметром преобладает пихта белокорая, в меньшей степени представлены сосна корейская и клен мелколистный (Acer mono), редко встречаются ель аянская, липа Таке и береза желтая. Сомкнутость крон второго яруса - 0,3 , полнота 0,4, запас - 80 м3. Общее число стволов 418, из них 122 принадлежит пихте.
Естественное возобновление древесных пород достаточно обильное, в мелком подросте (до 50 см) и общей численностью
9,3 тыс. экз./га преобладает сосна корейская, в меньшей степени представлены клен мелколистный, пихта белокорая и ель аянская; средний подрост (51-130 см) общей численностью
3,1 тыс. экз./га в наибольшей степени представлен сосной корейской и кленом мелколиственным и в меньшей степени пихтой белокорой и липой Таке. В крупном подросте выше 130 см общей численностью 3,8 тыс. экз./га в наибольшей степени представлены пихта, липа Таке, сосна корейская и клен мелколистный.
Подлесок хорошо развит, неравномерный, общее проективное покрытие 40-60 %. Преобладающие виды: Corylus mandshurica, Eleutherococcus senticosus, Schizandra chinensis.
Травяной покров развит слабо, неравномерный, общее покрытие его составляет 25-30 %, представлен Carex ussuriensis, Thalictrumfilamentosum,Maiantemumbifolium. Мохово-лишайниковый ярус не выражен.
На пробной площади были взяты керны с 13 деревьев пихты белокорой. Средняя высота - 21,6 м, средний диаметр у корневой шейки ствола - 38,1 см, на высоте груди - 31,3 см, средняя высота взятия керна - 0,2 м над корневой шейкой ствола
Методика взятия образцов, проведения измерений и статистической обработки годичных колец была описана ранее [1, 4].
У каждого модельного дерева были взяты буравом Пресстлера по три керна выше корневой шейки ствола. Измерения годичных колец пихты белокорой выполнены под бинокулярным микроскопом МБС - 1 в единицах шкалы окуляр-микрометра с последующим переводом их в доли миллиметра (при значении в 1 мм = 20 единиц шкалы).
По данным табл. 1 построена дендрограмма пихты белокорой (мм) рис. 1.
На дендрограмме не прослеживается так называемая «кривая большого роста», что является показателем роста пихты в критических условиях. Для выявления погодич-ной изменчивости прироста использовали нормирование измерений от 10-летней средней и получили индексы прироста, на основе которых построена дендрограмма (рис. 2) и выбраны годы с большими и малыми приростами (табл. 2).
Выборка дат наибольших отклонений (аномальных) показала, что отношение их средних значений достигает 238 % при минимальном значении индекса 46,3 % (1942 г.) и максимальном 180,2 % (1959 г.).
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
59
продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев
Таблица 1
Прирост пихты белокорой (мм) на пр. пл. № 3 Верхнеуссурийского стационара
Годы 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
0 0,43 0,11 0,14 0,13 0,13 0,14 0,42 0,33 0,61 0,92 1,73 1,52 1,31 0,93
1 0,48 0,1 0,15 0,13 0,12 0,17 0,41 0,28 0,46 0,86 1,79 1,5 1,33 0,88
2 0,28 0,13 0,13 0,14 0,14 0,2 0,4 0,24 0,4 0,85 1,84 1,44 1,35 1,04
3 0,29 0,1 0,09 0,13 0,17 0,17 0,44 0,31 0,3 0,88 1,68 1,25 1,26 0,64
4 0,29 0,13 0,18 0,13 0,14 0,21 0,44 0,42 0,27 0,95 1,58 1,08 1,31 0,71
5 0,21 0,1 0,15 0,13 0,13 0,23 0,35 0,63 0,32 0,96 1,54 1,25 1,32 0,66
6 0,13 0,1 0,13 0,11 0,12 0,32 0,32 0,83 0,49 0,98 1,6 1,34 1,21 0,76
7 0,13 0,1 0,11 0,11 0,13 0,39 0,29 0,81 0,63 1,12 1,61 1,5 1,04 0,64
8 0,13 0,12 0,11 0,11 0,12 0,4 0,26 0,76 0,68 1,25 1,57 1,36 1,09 0,63
9 0,14 0,16 0,13 0,13 0,14 0,4 0,28 0,54 0,91 1,52 1,61 1,29 0,94
мм 1972
Годы
Рис. 1. Прирост пихты белокорой (мм) в 1870-2008 гг.
Годы
Рис. 2. Отклонения прироста годичных колец пихты белокорой от 10-летней календарной нормы (К %)
Для характеристики факторов природной среды использованы материалы наблюдений за температурой и осадками на стационаре (рис. 3 А и Б), а также данные солнечной и геомагнитной активности, галактических космических лучей [8].
Анализ распределения температуры воздуха (рис. 3 А) показывает, что в годы противоположных аномалий в распределении температуры различия слабо выражены, это наилучшим образом подтверждается их отношением (табл. 3).
60
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев
Таблица 2
Годы аномальных отклонений прироста пихты белокорой от 10-летней календарной нормы
№ п/п Годы max отклонений Индексы К % Годы min отклонений Индексы К %
1 1870 157,9 1877 63,0
2 1871 169,8 1878 63,0
3 1889 140,0 1923 66,9
4 1929 150,7 1939 76,8
5 1946 160,7 1941 54,2
6 1947 156,2 1942 46,3
7 1958 134,3 1954 54,1
8 1959 180,2 1955 63,5
9 1969 148,1 1984 79,9
10 2002 137,2 1999 77,3
среднее 153,5 64,5
t мм
Рис. 3. Температура воздуха (А) и осадки (Б) на Верхнеуссурийском стационаре в годы больших (1) и малых (2) приростов пихты
Внутригодовое распределение осадков в годы противоположных аномалий четко выражено (рис. 3 Б). Наибольшие значения их наблюдаются в марте, мае и сентябре.
О распределении космических параметров среды можно судить более определенно: высокая геомагнитная и солнечная активность (рис. 4, 5) стимулируют рост деревьев, а избыточный приток галактических космических лучей имеет противоположное влияние.
Во внутригодовом распределении геомагнитной активности отчетливо выражен сезонный ход с максимумами в марте и сентябре и минимумом в июне (рис. 4), в изменении солнечной активности и притоке галактических космических лучей к границе атмосферы сезонный ход не выражен (рис. 5).
В связи с наибольшими и устойчивыми различиями характеристик солнечной активности в годы противоположных ано-
малий (табл. 3) проведен анализ изменений прироста пихты относительно реперов 11-летнего цикла солнечной активности. На рис. 6 приведены результаты расчетов индексов прироста пихты за 12 циклов по методу наложенных эпох [7], подтверждающие достоверность значения солнечной активности в формировании прироста пихты (рис. 5, табл. 3).
аа
Рис. 4. Геомагнитный индекс аа в годы больших (1) и малых (2) приростов пихты
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
61
продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев
Таблица 3
Факторы среды в годы аномально больших и малых приростов пихты белокорой*
Температура воздуха
i II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
°С max -20,8 -17,6 -7,4 3,6 9,7 14,8 18,2 17,0 11,2 3,8 -6,4 -16,6
min -19,3 -15,9 -6,9 3,7 9,5 13,4 16,7 17,6 10,9 2,2 -7,6 -17,6
отнош 107,8 110,7 107,2 97,3 102,1 110,4 109.0 96,6 102,8 172,7 84,2 94,3
Осадки, мм
мм max 27,5 19,9 38,9 50,4 90,1 99,5 110,9 118,5 120,3 87,9 49,9 26,1
min 30,9 24,6 28,8 43,0 48,5 92,5 97,9 103,6 66,1 51,8 35,4 27,1
отнош 89,0 80,9 135,1 117,2 185,8 107,6 113,3 114,4 182,0 169,7 141,0 96,3
Солнечная активность - числа Вольфа
W max 101,8 104,1 119,1 117,9 123,3 112,3 110,9 125,1 110,9 107,2 76,2 111,6
min 33,6 36,4 35,9 37,1 41,6 41,7 37,4 36,1 36,2 36,7 41,9 29,3
отнош 303,0 286,0 331,8 317,8 296,4 269,3 296,5 346,5 306,4 292,1 181,9 380,9
Геомагнитная активность - индекс аа
aa max 18,9 26,0 28,5 22,8 20,3 18,8 23,4 21,6 28,4 22,8 21,8 19,1
min 14,8 18,6 23,4 20,4 16,3 14,6 16,6 16,1 20,7 19,4 17,0 15,1
отнош 127,7 139,8 121,8 111,8 124,5 128,8 141,0 134,2 137,2 117,5 128,2 126,5
Галактические космические лучи - ГэВ
ГКЛ max 8691 8718 8732 8697 8660 8604 8589 8537 8625 8602 8572 8579
min 8810 8853 8844 8812 8721 8759 8804 8798 8831 8787 8720 8771
отнош 98,6 98,5 98,7 98,7 99,3 98,2 97,6 97,0 97,7 97,9 98,3 97,8
* жирным шрифтом выделены максимальные отклонения.
Рис. 5. Распределение солнечной активности (слева) и галактические космические лучи (справа) в годы аномально больших (1) и малых (2) приростов пихты белокорой
К %
Рис. 6. Прирост пихты белокорой в 11-летнем цикле солнечной активности в эпохи максимумов (сплошная линия) и минимумов (пунктир)
Анализ прироста пихты в 15-летней матрице, когда за «0» год приняты даты максимумов и минимумов 11-летних циклов, дает возможность проследить изменения прироста за 7 лет до дат максимумов/минимумов и за 7 лет после их прохождения. Здесь уместно отметить, что в нашем построении отчетливо выявлены даты максимального и минимального прироста в эпохи максимумов/минимумов 11-летнего цикла при отсутствии какой-либо дополнительной обработки данных. Из полученных данных следует, что в эпохи максимума за 6 лет до его наступления и завершения
62
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
