Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ДЕНДР0КЛИМАТОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЕЛИ И ДУБА В БРЯНСКОМ ЛЕСНОМ МАССИВЕ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ДЕНДР0КЛИМАТОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЕЛИ И ДУБА В БРЯНСКОМ ЛЕСНОМ МАССИВЕ"

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

1 На правах рукописи

САМАРОВА Зоя Станиславовна

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ДВНДРОКЛИМАТОЛЮГИЧЕСКИИ АНАЛИЗ ЕЛИ И ДУБА В БРЯНСКОМ ЛЕСНОМ МАССИВЕ Специальность 03.00.16 — экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1992

Работа выполнена на кафедре лесоводства и защиты леса Брянского ордена Трудового Красного Знамени технологического института.

Научные руководители — доктор биологических наук, профессор Г. Б. Гортинский; доктор сельскохозяйственных наук, профессор А. С. Тихонов.

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор Н. Г. Васильев; кандидат биологических наук А. А. Мартынюк.

Ведущее предприятие — Воронежский лесотехнический институт.

Зашита состоится » . . . . 1992 г. в «/£»"

часов на заседании специализированного совета К-120 35.06 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49, сектор защиты диссертаций ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан .... 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета — ст. н. с.

Л. В. Мосина

. ,..;: . 6БЩАЯ_ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

. - Актуальность темы. В последние десятилетия экологическим . проблемам во всех странах уделяется повышенное внимание и материальное обеспечение. Одним из наиболее перспективных и быст . рораэвивающимся направлением в экологии является дендроклима-. тология, которая выявляет экологические факторы, влияпцие на величииу биологической продуктивности древостоев» на формирование породного состава и качества лесов. Решение этих проблем весьма актуально для. средней полосы Европейской части России,. так как работылто. изучению древесного прироста дендроклимато-: логическими методами начали проводиться^недавно.'

•>*Цель исследования. Основная цель.работа - установить эако номерности связи роста деревьев с климатическими и метеорологическими ^факторами.; . г 'Задача исследования - дать сравнительный анализ динамики линейного годичного прилета стволовой древесины'дуба черешча-того.и ели европейской в трех лесорастительных подзонах: хвой-ночпироколиственной, широколиственной и лесостепи. ' . •: •; Программой исследований предусматривались следующие вопросы:;^ •-'*.'. '.''•■"'''''< • -*■;' , '. '.'1 . . , I. Исследования метеорологических особедаостей хвойнонпи-роколиственной, широколиственной > подзон и лесостепи,Брянского . лесного массива с построением.кривых реальных значений среднемесячных температур и осадков, а "также соответствующих кривых

. 2. Проведение комплексного статистического анализа связей радиального, прироста стволов дуба черешчатого и ели европейской склиматическими и метеорологическими факторши. ' ^

~ ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ 6ИБЛИОТЕКА Моск. свлыекохэ а мдемии им. К." А» ^'¿вм-д

Инв. №

3. Выявление репитцего фактора в года максимальных и минимальных приростов древесины ели и дуба.

4. Построение математических дендроклиматологических моделей, выявление количественного и качественного вклада факторов в радиальный прирост древостоев.

Научная новизна полученных результатов. Впервые для изученного региона выявлены закономерности изменчивости годичного прироста древесины дуба и ели в чистых и смешанных насаждениях в различных лесорастительнцх подзонах. Определены существенные отличия действия климатических факторов на формирование годичного кольца ствола ели и дуба. Выявлены ведущие факторы способ-ствупцие наиболызим приростам древесины изучаемых пород. Предложены математические модели даюцие возможность установления значений изучаемых климатических факторов в процессе формирования древесины. Исследована связь динамики радиального прироста с изменениями солнечной активности.

Защищаемые положения:

- выявление особенностей абиотических факторов изучаемого региона и их связь с экстремальным приростом;

- дендроклиматические особенности годичного прироста ели европейской и дуба черешчатого;

- дендроклиматологические закономерности и зависимость формирования годичного кольца ели и дуба от совместного деист»-вия температуры и осадков;

- математический анализ связей прироста древесины ели и

дуба.

Практическое значение работы. Данные, полученные в результате исследований могут Рыть использованы при разработке вопросов о буяуцем/ссстоянии лесов; дчя целой тесного хозяйства; при исследовадаи изменений климата.

Выявлены гидротермические показатели оптимальности прироста для ели и дуба, которые нужно учитывать при проведении лесохо-зяйственных мероприятий.

Апробация результатов. Результаты исследований были обсуждены: на 2-й научно-технической конференции по теме: "Молодые ученые - народному хозяйству" (Брянск, 1983); на научно-технической конференции молодых ученых и специалистов по теме: "Ра-, циональное использование природных ресурсов Европейского Севера" '(Архангельск, 1904); на научной конференции "Закономерности роста и производительности древостоев" (Каунас, 1985);. на конференций аспирантов•и молодых ученых по теме: "Проблемы экологического мониторинга и научные основы охраны природы , на. Урале" (Екатеринбург, 1985); на Всесоюзном совещании по теме: "Стабильность и энергетическая,эффективность высокопродуктивных лесных биогеоценозов" :(Тарту,'."1985'); та краевой научной,конференции подтеме:. "Продуктивность, таежных биогеоценозов" (Красноярск, 1986); на конференции молодых ученых по теме: "Изучение, охрана и' рациональное использование природных ресурсов" (Уфа, 1989); на б.ВсесЬюзном совеп1ании по теме: "Проблемы дендрохронологии и дендроклиматологии" (Екатеринбург, 1990).

' Публикации,. Основные положения1 диссертации изложены я 10 работах, опубликованных в научных яурнал&х и сбрниках. :

Струхтурв и обьем работы. Диссертация, общим обьемом 150 страниц, состоит из введения, 5 глав, заклянення, списка лиге- , ратуры из 222 наименований (28 на иностранном языке) и приложения. Работа содержит 150 страницмашинописного текста, 28 рисунков, 16 таблиц» ■•. Л '

Глава I.

ПОСТАНОВКА ВОПРОСА И ДИНАМИКЕ РАДИАЛЬНОГО ПРИРОСТА

ЕЛИ И ДУБА, СОСТОЯНИЕ ЕГО ИЗУЧЕННОСТИ

Связь древесного прироста с изменяющимися климатическими условиями была замечена еще в ХУ в. Леонардо да Винчи (Антанайтис, Загреев, 1981). В ХУШ в. в работах ряда авторов приведена общая характеристика влияния внешних условий на характер развития различной древесной растительности (Браве и Мартин, 1841; Бекетов, 1867; 1872). Значительный вклад в разработку исследуемого вопроса внесли Ф.Н.Шведов (1892) и А.Э.Дуглас (цит. по /=<г</^,197С). 20-40 года XX в. характеризовались бурным развитием дендроклима- „ тологических исследований в Европе и Америке. Большой интерес представляют исследования шведского ученого Б.Эклунда {¿¿¿.^с/, 1955), который занимался изучением прироста древесины ели и сосны в зависимости от месторасположения и климатических условий. Нельзя не обратить внимание на работы'ученых, которые исследовали связь годичного прироста ели с внешними условиями (Звиедрис, Сацениекс, 1960; Лобжанидзе, 1961; Смирнов, 1964; Гортинский, Тарасов, 1977; Загреев, 1978; Ваганов 1985, 1987 и др.). Ь девд-роклиматологии ученые чаще работают с хвойными породами, но опыт многих отечественных и зарубежных исследователей (Вихров, Енько-ва, 1053; Вихров, 1954; Грудзинская, 1962; Новосельцев, Бугаев, 1985; Шле-Е, 1958; 1976; , 1970 и др.) показал,

что и лиственные порода (дуб, ясень, береза) вполне можно использовать в дендроклиматологических исследованиях. Г.Н.Высоцкий (1913), Ф.Н.Харитонович (1930), А.В.Тюрин (1949), Е.Н.Дворецкая (1949), И.4'.Гриценко (1953), М.М.Вересин (1958) и др. изучали в основном анатоморфологическое строение форм дуба. А зарубежные работы ученых ( ■¿"-«/¿'V , 1^62; 1965; 1970) посвяща-

лись не только б^Рлогии дубя, но и ткологическим его особенностям.

Е нашей стране проблеме изучения связи радиального годично-

го прироста дуба о метеорологическими и климатическими факторами поовяшены работы многих последователей (фкевич, 1967; Карпи-

оонов, 1967; Кабеп, 1972; Гванидэе,' 1975; Кайрайтио, 1978; Баранов, 1982).

V В ходе знакомства о литературой по интересующей нас теме, было замечено, что девдроклиматологические.исследования по ели европейской и дебу чередоатому полностью не захватили зону шпро-колиотвенных лесов. В большей степени исследовательские работы проводилиоь в чистых естественных насаждениях и не распространялись на, смешанные древостой.

. Ьшва П.

МЕТОДИКА ВЫПОШШШ РАБОТ

Полевые работы основывались на методах, принятых в лесной таксаши о'учетом основных принципов дендроклиматологии в положений по изучению годичного прироота (Сукачев, Зонн, Мотовилов, . 1957, Вихров, 1962; Вихров, Колчин, 1967; Закладка пробных площадей цри леооуотройотве ГОСТ 16128-70; Молчанов, А'/г/е*- , 1979; Оядаав» -;1967»; Штагов» -1973?Т^ЫИ ■ , 1976.

Иооледовательсние участки, в наименьшей степени подверженные антропогенному воздействию. Древоотои. подбирались внешне здоровые, без оледов механичеоких повреждений к пирогенных воздействий: на дих. Основные метеорологические параметра за интересующие нас годы выпиоывались из статистических журналов районных метеостанций, расположенных не более 25 ям от исследованных древостоев

; Еурени производили под црямда углом до сердпевины дерева на высоте 1,3 м от вейки корня. Отбор кернов брался поочередно, с разных сторон дереда (Битвинскао, 1974; Шведов,,1982), чтобы избежать систематических ошибок, связанных с неравноценной толщиной годичного слоя ствола (Джурджу, 1957).

Изменениа пшринн годичных холеп проводилосьс помошьв бино-

куляра МБС-2 с точностью ~ 0,05 мм. Всего было сделано более 80 тыс. первичных замеров годичных волен. Заложено 32 пробные площади в среднем по 200 деревьев на каждой. ОЗразпы древесины отбирались у 20-22 модельных деревьев о каждой пробной плошади, что позволило обеспечить точнооть исследования изменчивости годичного прироста в относительных величинах 7 10$ (Битвинскао, 1974). В дендроклимат ологяческих исследованиях фактический материал по приросту представляли в виде индексов % и в абсолютных величинах. В некоторых олучаях абсолютные годовые приросты сглаживали, вычисляли скользящую о шагом за один год и о периодом осреднения 3; 5 лет.

Для исследования зависимости радиального прироста от совместного воздействия комплекса климатических факторов были попользованы математические модели множественного корреляционного и регрессионного анализа (Львовский, 1982; -Форстер, Ренп, 1983). В качестве климатических и метеорологических факторов выбирались: солнечная активность в числах Вольфа, осадки в (мм), температура в (сС) за каждый месяп вегетапйонного периода. Были опробирсваны два регрессионные модели:

аддитивная модель а/ /-г

и мультипликативная модель б/

у . 4 М ' ..

Множественная регрессионная модель позволяет построить ранговую диаграмму влияния факторов на прирост при совместном воздействии.

Программа алгоритма была составлена на языке фортран - 4, счет выполнялся на ЭВМ СМ-4.

Глава Ш.

ОБЪЕКТ« ИССЛЕДОВАНИЯ И ВЫЯВЛЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ

АГООТИЧВСКИХ ФАКТОРОВ ДАННОГО РЕГИОНА И ИХ СВЯЗЬ , С ЭЙСТРЕМШЛШ ПРИРОСТОМ

Исследовательская работа проводилась в лесахБрянокой обяа-: сти, которая расположена в Нечерноземном центре РСФСР. В лесора-отительнем плане облаоть захватывает гвойно-широколиственнуп под; зову, широколиственных леоов я немного лесостепи. Основными

объектами исследований явились чистые и смешанные по составу дре-. воотоиели обыкновенной идуба черешчатого, щроизрастапвие в различных почвенно-типологичесиих условиях в трех лесорастительных районах. •.

: Для выявления климатичеоких и метеорологических факторов, влиявших на дрирост древостоя и обнаружения качественных и коли-чественних зависимостей, необходимо было установить значение средних характеристинметеорологическяхи климатическихусловий, ' приоушх конкретной местности.Йывяуказанную информацию, пред-отавляетсявозмсишымопениватьтекутеезначение того или иного .гда (месяоа]Гв да мрактврисишов, • ]

1/-'.*втврую облучав* во редаьтатам шогагатякх мивцрвявйивоях. • • \ наблидений.(Ясаыанов, 1989).

Поотроаиио клт^адшаграшсреднихмнодолетнихосадвов и теы-

ра*оиов позволяет сделать вв.. вод: кривые текущих температур стабилизируются около средних мно-голетнихкривах, проявляя заметное отличие от этих кривое лишь в зимние месяш (декабрь, янверь. февраль). . :

В: «алв; ярей дотясо&р^^ иевге .«ифомп и в

' ;теилииныемеояш адввЬле^ от оре^шх;

« многолетних. Эти обстоятельотва позволяот объяснить результаты ; роста древостоев еяи^температур,, около средних многолетних и является причиной сравнительно небольших кор- .

реляций между приростом и температурой за вое меояпы кроме зимних, в которых заметная вариация температур порождает достаточно больше значения корреляций. Сильная изменчивость осадиов приводит в значительным корреляциям между прироотом в ооаднами.

Для чиоленной характеристики изменения режима ооадков и tot или иной меояп можно ввести показатель отношения: текущего значения осадков к среднему многолетнему:

е = ff? . . . где ос ор

0СТ - количеотво ооадков, выпавших в конкретном году в тот или иной месяц;

ОС ор - значение на средней многолетней кривой, соответствующей тому же временному периоду.

С помошью показателя е - удобно характеризовать связь гадро-режима исследуемых площадей о' максимальными и минимальными приростами на них.

• Для выявления особенностей солнечной активности в' год экстремального прироста древостоев нами предложена методика исследования: I) построение средних многолетних^ изменения среднемесячных чисел Вольфа; 2) построение реальных среднемесячных чисел Вольфа за каждый год исследуемого периода; 3) определение параметров^? , равных отношение реальных чисел отняветству-ющзх оредне-многолетним в каждый год экстремального прироста • ■¿/j - J^y^o нас интересовали аначеняя для меояпев вегетативного периода; 4} нахождение ореднего параметра jf-?, как характеристики влияния солнечной активности на экстремальный прирост для каждого меояпа.

Глава 17.

БИШГО1ИЧНЗКИЕ И ДБЩРСКЛИМАТИЧБЕКИВ ОС ОБЩНОСТИ

ГОДИЧНОГО ПРИРОСТА У ЕЛИ И ДУБА

Дендроклиматячеокий анализ прироста отводов по диаметру дает богатую и сенную информацию.

; Среди теоретических проблем, которые недостаточно решаются точными количественными методами,;следует назвать изучение взаимо- -отношений хвойных и лиственных пород - эдификаторов, на что е>де 45"летюту Наэад обращал внимание академик И.С.Мелехов (1948).

Мы на первых порах поставили перед собой небольшую и весь* ма скромцутозадачу определения с помощью дендро климатического \ метода потребностей двух ведущих пород широколиственной подзоны -; ели и дуба, При атом величина годичного прироста за каждый кон-креттай! год в сравнении с другой породой, были для нас основными критериями, по;которым судили об экологических свойствах пород. . ; ; . ''/Л -V-Ч/; ;; ■; .

4.1. Закономерности связи прироста с метеоданными в хвойно-1 широколиственной ^подзоне. Фактическим материалом для данного исследования послужили анализы годичногоприростаза последние 30-70 лет. Сначала мы даем оценку результатам по району хвойно-широколиственной подзоны. В типологическом отношении еловые фитоценоза были представлены кисличным и черничным типами елового леса, а дубовые относились к крапивным дубравам и характеризовались типом местообитания близкого к Д^ (Воробьев, 1953). Сопос- ' ; тавляя между собой изменение прироста у ели и дуба в чистых насаждениях по сранению с предыдущим годом, все исследованные сезоны можно условно подразделить на четыре грушш: I) прирост воэ-. растает у обеих пород; 2) прирост понижается у обеих пород; ' 3) у ели прирост снижается, а у дуба возрастает; 4) у дуба сни- ! жается, а у ели возрастает.

Мы рассматривали условия увлажнения,?температуру и гидротермическое отношение (ГТО - соотношение осадков к температуре) за те сезоны, когда обнаруживается согласное у обоих пород возрастание. Оказалось, что максимальные величины прироста реализуются 'три количестве осадков за май-июль:порядка 200 мм. Оптимальное

гидротермическое отношение составляет величину около 4,5. Интересно отметить, что это соотношение существенно отличается от ранее предложенного Г.Вальтером. Это указывает на тот факт, что именно степень стабильности оптимального увлажнения в течение сезона вегетации имеет решающее значение для прироста древесины у обеих пород.

При анализе данных, характеризующих синхронное снижение прироста ели и дуба в чистых насаждениях выяснелось, что сезоны, неблагоприятные для прироста являются менее увлажненными. В среднем за май выпадало 43 мм осадков, а за ишь 60 мм. Что касается второй половины лета, то увлажнение здесь немного выше, чем в первой половине. Гидротермические отношения за май, июнь соответствуют 3,3 и 3,7. А во второй полоише вегетационного периода они возрастают.

Следовательно, экологически благоприятные и, наоборот, неблагоприятные сезоны отличаются существенно друг от друга как по общей величине увлажнения, так и по показателю изменчивости этой величины. Чем выше степень изменчивости и суммы отклонения от оптимума, тем хуже условия для прироста.

Пользуясь тем же методом сравнения оценили экологические условия, который Дифференцируют по признаку реакции прироста исследуемые породы друг от друга. При сравнении метеорологических данных были сделаны следующие выводы и предположения. Ель полу-* чает относительно благоприятные условия для роста, если в начагч сезона вегетеции в мае выпадает мало осадков. Очевидно, что это зависит не столько от экологических потребностей, сколько от свойств экотопов. Сль обычно проречена к м°стосбита"иям с проявлением действия верхгводки V поэтому в рянн^е весннес гр" ч

здесь еще достаточно влаги. Дуб же, напротив, и в мае,' и в июне растет лучше, чем ель при гидротермическом отношении, равном 5,0" и при су»"мах осадков за май,; июнь соответственно 60 и 80 мм. Обращает на себя внимание один факт: ель растет лучше, чем дуб, когда умеренно обильное и равномерное увлажнение распределяется .. также, и на июль месяц. Дуб же отрицательно реагирует на недостаток воды в мае, довольствуется меньшим увлажнением в июле, но ' зато положительно реагирует на повышение его в августе. Вомож-но, что последнее связано с известной способностью дуба давать при благоприятных условиях второй прирост (ивановы побеги).

4.2. Закономерности связи прироста с метеоданными в широколиственной зоне

Рассматривая результаты по широколиственной зоне (по Ново-зыбковскому и Почепскому районам), сравним условия увлажнения, . температуру и гидротермическое отношение за сезоны, когда у обеих пород происходит возрастание прироста. Оказалось, что среднее количество осадков в мае изменяется в широких пределах от 5 до : 83 мм, со средним значением равным 44 мм. Е июне аналогичные данные изменяются от 28 до 159 мм, со средним значением 73 мм. Б июле среднее значение осадков равно 63 мм, а в августе - 69мм. Следовательно,' при незначительном количестве осадков в мае и • " резком возрастании количества осадков в последующие месяцы, такой гидрологический режим благоприятно сказывается на прирост , древесины. Оптимально гидротермическое отношение составляет величину около 3,7. Это соотношение не отличается существенно от ранее предложенного Г.Еальтером (по Фукаре^, 1982).

При:характеристике условий.среда,; которая отличалась в сезон»', синхронного снижения прироста у ели и дуба рыясняется, что за май и июнь осадков выпало всего 33 мм и А2 мы, в то вре-

мя как вторая половина лета характеризуется хорошим увлажнением: в июле - 72 мм, а в августе - 53 мм.

Оптимальное гидротермическое отношение равно первой половине лета 2,4{ а второй - 4,0. Следовательно, такое резкое отличие, может отрицательно сказаться на прирост древесины у обеих пород.

Теперь охарактеризуем метеоусловия, которые дифференцируют по величинам прироста исследуемые породы друг от друга. Выясняется, что ель получает преимущество для роста, если в начале вегетации выпадает незначительное количество осадков, но в последующие месяцы сумма осадков возрастает. Всего за четыре месяца в среднем выпадает около 214 мм. Это явно положительно

сказывается на рост ели. Для относительно благоприятного роста »

древесины дуба превышающего среднее количество осадков равно 2С0-205 мм, при гидротермическом отношении за май, июль, август равном 3,1 и значительном увеличении в июле - 5,9.

Глава У.

ДЕНДРОКЛИМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЗАВИСИМОСТИ

ПРИРОСТА ЕЛИ И ДУБА ОТ СОВМЕСТНОГО АНАЛИЗА ТЕМПЕРАТУРЫ И ОСАДКОВ

5.1. Анализ корреляционных связей

Нами была предпринята попытка выявить значимость влияния температуры воз;гуха или осадков на величину изменчивости радиального годичного прироста в чистых и смешанных еловых и дубовых древосоях. В своих исследованиях мы использовали 24 характеристики гидрологического режима. Корреляционный анализ радиального прироста елового древостоя в хвойно-широколиственной подзоне и широколиственной зоне соответственно в ¡Чуковском и

Новозыбковском районах с термическими и гидрологическими факторами позволяет установить слёдупцее.;.

' Имеется существенная зависимость радиального прироста ели от температуры января (коэффициент:корреляции для Жуковского района равен 0,35, в Новозыбковском - 0,29,. с 5? уровнем значимости) и является значимда лишь в случае величины коэффици-" - ента корреляции (0,35), т.е. линейная корреляционная зависимость от январской температуры наблюдалась не на:каждой пробной площади. Б тоже время на всех площадях с 0,1^ уровнем значимости наблюдается сильная нелинейная корреляционная зависимость прироста елиотянварской температуры: корреляционное ; отношение в хвойно-широколиственной подзоре изменяется в пределах от 0,71 до 0,81, в широколиственной подзоне - от 0,53 до 0,65. Наблвдается нелинейная зависимость прироста ели в чистом древостое от температуры других зимних месяцев и весеннего периода. Было выявлено, что коэффициенты корреляций для летних месяцев незначительны и это не позволяет сделать определенного утверядения о характере влияния, летних, температур на прирост ели в чистых древостоях. В отличии от температур, на каждой пробной площади с. 0,1^ уровнем значимости наблсдается во все весенне-летние месяцы значительная нелинейная;корреляционная зависимость радиального прироста ели от осадков. Так, на пробных площадях хвойно-широколиственной подзоны она наблюда-. ется в интервале от 0,74 дс 0,96, а в широколиственной - от 0,77 до 0,98. Если проследить связь годичного радиального при- ' ртста ели в сметанных древостоях,, то во всех трех районах годичный прирост проявил среднюю И: высолю криволинейную связь * с'январем (0,62-0,91), февралем (0,50 - 0,60)• и мартом (0,50 - ■ ^ 0,80). Связь,прироста с температурой весенне-летних месяцев

выявлена слабая. Надо отметить, что на всех пробных пло ухдях между радиальным приростом ели и осадками наблюдается значительная криволинейная зависимость (от 0,77 до 0,99).

При рассмотрении корреляционных связей радиального прироста дуба в частых насаждениях хвойно-широчолиственной подзоны и широколиствегной подзоны с отдельными месяцами года вдавилось, что происходит увеличение нелинейной корреляционной связи прироста дуба с январской температурой с продвижением от гго-ач-падрсй части широколиственной подзоны (G.GI-C,71) до хвойно--лирсколиственной подзоны (0,87). Так же сильно выражена зависимость между осадками января и приростом дуба в этих подзонах (C,V2-G,92).

Это еще pan подтверждает известные знания о том, что если зима относительно теплая, то физиологические процессы протекайте в деревьях ускоряются л запас питательных веществ расходует больше, ием в холодные зимы (средняя t » -I5°C). А го s свою очередь отражается на приросте дерева в вегетацисн-нкр грриод. При разборе связл радиального прироста дубя с тем-гератур^й января в смешанных древостоях прослеживается малая пеРная связь, но хорошо выраженная криволинейная (0,bI-0,C£).

В весеннее месяцы ярко выражена криволинейная связь ме^ду cpe-tnaи значениями ссад<.ков и радиальным приростом дуба, т.к. гор;•■"рционные значения варьируют от 0,53 до С,98. Це-'ду сред-* н « "ьэчением < суков за вегетационный ПРр.>од / радиальным прирос—м устянав-иг 1ется с." iChh линейная связь, т.к. коэффициенты i'ppe-яци.' мп-ы .< недостоверны. Но кривглгнерняя зависимость выртена хоре:.'- с~ 0,6С д*> C.GS.

5.2. Описание автокорреляции

Замечено, что на прирост древесины влияют климатические условия не только текущего года, но и предыдущих лет. Древесина имеет паренхимные клетки, в которых содержатся запасные вещества, откладывающиеся в течение всего вегетационного периода. Накопление: запасных веществ связано с погодными условиями и общим физиологическим состоянием растения. (Лир, Нольстер, 4идлер, 1974). Это значит, что по количеству запасных вощестз в период вегетации можно судить о величине прироста," гак текущего года, так и будущего (Рудаков, 1933).

; Е своей работе мы отразили корреляционные связи радиального прироста ели и дуба с отдельными месяцами осенне-зимнего и вегетационного периода предыдущего года.

Исследуя радиальный прирост в чистых и смешанных еловых и дубовых насаждениях, разного возраста в хвойно-аироколиствен-.ной подзоне и широколиственной зоне, установили определенную зависимость радиального прироста ели в чистом древостое и смешанном от зимних температур предыдущего года. Коэффициенты корреляции для ельника-кисличника ровны 0,50-0,56. Влияние температуры весенних месяцев (март, апрель) оказалось незначительным, т.к. коэффициенты корреляции малы и'недостоверны. А вот температура' мая предыдущего года.оказывает определенное влияние на формирование годичного кольца будущего года, что видно из значений, корреляционных отношений (они равны 0,54-0,69). Влияние температур.июня-октября месяцев на радиальный прирост ели в чистых древостсях оказалось незначительным. Зато прослеживается во все весенне-летние месяцы нзлинейнчя корреляционная зависимость радиального прироста ели от осадков. Так для хвор,но-широ-

колиственной подзоны'она равна от 0,65 до 0,98,.а для зоны гаи-' роколиственных лесов от 0,82 до С,90.

При анализе корреляционных связей радиального прироста дуба в'чистых смешанных насаждениях с температурой зимних ме-. сяцев выявилось, что, линейной зависимости не наблодается,■а нелинейная и корреляционная связь выронена хорошо. Температура апреля предыдущего года играет отрицательную роль в формировании годичного кольца нового года. Так линейная зависимость колеблется от хвойно-таироколиственной подзоны.к широколиственной в интервале от - 0,49 до -О,СО с достоверностью,2,28. Температура остальных месяцев на радиальный прирост древесины дуба • оказывает слабое влияние. Но отмечено, что во всех подзонах, ,-• на всех площадях; осадки каждого месяца года устанавливают силь ную криволинейную связь с приростом дуба будущего года. Значения корреляционных отношений,имеют диапазон от 0,75 до 0,98.

' Глава У1. ■' У ■, ; '-. -.;* . *•'

/ ССВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ НА РДДИАШЕЙ ПРИРОСТ • ДУБЛ И ЕЛИ.' . • ' ; ' , .

6.1. Анализ расчетов множественных корреляционно-: -регрессионных дендроклиматологических моделей : для хвойно-широколиственной подзоны • ■

Коэффициенты аддитивной регрессионной модели,в хвойно-•чпиро колиственной подзоне для чистой ели на,площади ельника-' -кисличника' не высокие. Коэффициент ■ множественной корреляции

- 0,6 - средний..Коэффициент множественной детерминации - 0,64. На рис.1 приведены.графшсяабсолютных приростов,:ели,:.;

полученные в результате натуральных измерений и рассчитанные по аддитивной схеме. Из рисунка видно, что модель впоше может быть использована для дендроклиматического анализа. Анализ ко-

I

эффициентов птрной корреляции показывает, что наиболее сильнее воздействие прн совместном влиянии факторов оказывает солнечная активность в летние месяцы и температура июля.

"Для выявления вклада катдого фактора в результиру- чй примет'Производим стандартизации уровнения регрессии и по значениям стандартизованных коэффициентов построили ранговуп диаграмму влияния факторов (рис.2). Ранговая диаграмма дает достаточное представление о соотношении линейных вкладов в прирост разных факторов вегетационного периода.

Рассмотрим мультипликативную модель для ельника-кисличника хвойно-широколиственной подзоны. Коэффициент множественной корреляции 0,66. Коэффициент множественной детерминации 0,с5. Коэффициенты парной корреляции несколько выше. При рассмотрении стандартизованных коэффициентов модели мы видим, что положительное влияние солнечной активности лучше сказывается в июне и августе, а в мае повышенное значение средних показателей чисел Вольфа оказывает отрицательное действие. Среднее количество осадков за май и июнь положительно влияет на прирост ели. Незначительное повышение температуры мая положительно сказывается на рост ели.

Сравнение аддитивной и мультипликативной модели Кобба-Дугласа для дуба на рющади дубравы зеленчуково-крапивной в хвойно-широколиственной подзоле показала гораздо лучшее описание регрессионной связи с помощью мультипликативной модели^ которая имеет коэффициент множественной черрелящн 0,81, коэф-

Рис." I. График сравнения абсолютного прироста ели на пяотадИ; # I, (СпяошноЯ линией обозначена аддитивная модель,, пунктирной - фактические данные), . . -

Рис. 2. Ранговая диаграмма влияния факторов на радиальный прирост ели (на плошади ельника- кисличника) «=- обозначение отрицательного влияния фактора, Щ _ обозначение положительнооо влияния фактора на прирост. Данное обозначение будет использоваться на протяжении всей главы.

'фициент Множественной детерминации 0,81, критерий Филера - 1,8 ' (модель адекватная) (рис.3). Из рисунка видно, что »мультипликативная модель для данной площади является достаточно•точной ' и ее вполне можно использовать не только для выявления влияния факторов на прирост, но и для.прогноза. ' • ''' "

Ранговая диаграмма влияния факторов на прирост дуба дает; возможность выяснить, что средний показатель часел Вольфа мая;. (81,0) и,июля (76,1) оказывает положительное влияние на формирование годичного кольца древесины дуба. ■/'. .• • .V '"-Г

Сумма осадков за май (44,5 мм) и август (67,4) положительно воздействует на прирост древесины, а влажность июня (75¿8мм) и июля (75,4 мм) нейтрально. Среднесуточная температура мая", хотя и невысокая, но с увеличением оказывает положительное вли- -. яние на деятельность камбия дуба, ,а среднесуточная температура . . июня (16,3°С) может оказать тормозящее действие в момент формирования прироста.

6.2. Анализ расчета множественных корреляционно- , -регрессионных моделей в широколиственной "

подзоне

Проверка множественного анализа для чистой ели в ельнике бруснично-черничном показали на хорошее качество аддитивной - ■ модели (коэффициент множественной детерминаций 0,62). . ■ / .'."

Максимальные показатели частной корреляции соответствуют ;"/ солнечной активности мая и июня, а вклад температуры мая,в . прирост больше вклада осадка вегетационного периода».В.:тоже время для ели на площади ельник дубняково-ордяковый лучоей • оказывается мультипликативная модель (коэффициент множествен-

Риа. 3 . График логарифмов абсолютных прироотов

(-- факт, данные) (-мультипликативная модель)

для дуба на пяотади У 9.

ной детерминации 0,69). Анализ значений коэффициентов парной .. корреляции говорит о том, что•максимальные парные корреляции дают следующие факторы: осадки в июле и температура июня и июля. ■ В то же время максимальные значения частных корреляций проявляются | у солнечной активности мая,, июля; осадков июля, августа; темпе- Л ратуры июня. Для пробы в дубраве злаковой "обе модели - аддитивная и мультипликативная оказались одинакового качества. Из анализов коэффициентов парной корреляции видно, что их максимальное значение соответствует осадкам ияля и температурам мая и июля. Коэффициенты частной корреляции имеют максимальные значения для температур мая и шаля« осадков июня; Для дуба в дубняке елово--снытьевом максимальные значения коэффициентовпарнойкорреля- -ции соответствуют влиянию факторов солнечной активности в веге-, тационный период, а значения коэффициентов частной корреляции; * Йалы фактически дпя все* исследуемых факторов. : ., • , . ^

6.3. Анализ" расчетов множественных корреляционно- ' '•.* ' • ■ - .' -регрессионных моделей для широколиственной ; ./, дС-* подзоны (Новозыбковский район) : • .

. Сравнение аддитивной и »мультипликативной моделей для • пло- -щади ели в ельнике-кисличнике лучшее качество показала Послед- -'няя модель (коэффициент множественной детерминации 0,6Г, мно- " жественной корреляции - 0,63).• Анализ ранговой диаграммы (рис.4) показывает, что наибольший вклад в прирост ели вносит солнечная активность исня, июля и меньший •» мая и осадки месяцев вегетационного периода. Анализ ранговой-диаграммы для дуба в смешанном древостое (дубняк елово-орляковый) (рис.5) показывает^ что.сол^ -нечная активность мая наиболеесущественно -действует ■ на прирост. •, Осадки августа и температура-мая положительно влияют на;ради- \ , , * -альный прирост.

---- -.—1- 3

- - тт 1 '

-чн ±фг Г'Ь --- к~н

■г J

г* /г /■ г.

'.ЛЬ

Рис. 4 Ранговая диаграмма влияния факторов на радиальный прирост ели в чистом древостое (ельник-кисличник).

Рис. 5 Ранговая диаграмма влияния факторов на прирост дуба в смешанной древостое (дубняк-орляковый).' ,

ЕЬЕСЛ^

1. Кривые тенущих температур близки к средним многолетним кривым, проявляя заметное отлично ст чт.:х кривых лишь в зимние месяцы (декабрь, январь, февраль). Е остальные месяцы отличия несущественные. В то же время поведение кривых осадков менее стабильно и в те или иные месяцы проявляют значительные отклонения от средних многолетних. Поведение чтих кривых дает возможность объяснить результаты корреляционного анализа: существенная нелинейная корреляционная зависимость рчдичльдаго прироста ели и дуба от температуры только в зимние месяцы,и в то*е время существенная корреляционная зависимость прироста дуба и ели от осадков и в другие месяцы.

2. Возрастание радиального прироста ствола ели и дуба в хвойно-широколиственной подзоне сличается в сезоны с умеренным увлажнением при гидротермичрокоч; отношении в мче-июне, равном 4,3-4,4, а синхронное снижение грироетт. наблюдается при явном недостатке осадков и гидротериичесчом отношении в мае-июне равном 3,3-3,5.

3. Относительный рост дуба, в смысле индексов прироста, лучше при высоком увлажнении не только в мае-июне, но и в августе (ГТО равно 5,0), увлажнение в июле мояет быть в пределах около 3,9. Индексы прирост сти превыяют индексы при умеренно-обильном и равномерном увлажнении в июне-июле при гидротермических отношениях 4,5-4,7.

4. В широколиственной зоне возрастание прироста у обеих пород отмечается в июле-августе при умеренном увлажнении (гид-ротермлческие отношения равны 3,7). А синхронное снижение прироста наблюдается при резком герепаде гидротермических отнесений между первой ч второй гэловинамл вегетационного периода.

5. Одним из ведущих показателей, который оказывает влияние на прирост ели и .губа,, в чистом и сметанном древостоях является распределение влаги в осенне-зимний период и в период вегетации прошлого года. '..'■■.'• ■' 'с .' '",'■■ .'. .

6. В чистом насаждении дуба хво^но-ашроколиственной подзоны- . максимальная роль солнечной активности в годичном приросте наблюдалась в июне, вклад- влажности' наибольший - и в июне,; и в мае, '. и в августе^ а. вклад .температуры'наибольший в ише месяце. В .. ' ,, чистом насаждении ели самое гысокое влияние солнечной активно- " ста на прирост отмечается'*-мае-и-в .августе,-- вклад влажности в - -прирост наибольший в августе, вероятно вследствие образования < > "Ивановых побегов"'поеыяш№,их.мощность ассимиляционного, аппа- ' рата. '. '. ■ . •V.:..;:,".''. "Г'-.-'!. .

Для смешанного древостоя "отмечена наибольшая .завис«шость прироста от солнечной активности wr, иия,, августа,. а' влажно- ' "' сти - июня. .'',"/ - .'• <- . ,'v у

7. Наибольшая значимость для'прироста дуба.в чистом и "die-." шанном насаждениях широколиственной зоны является солнечная а к- .% тивность мая (для чистого древостоя) и июня (для смотанного•древостоя ). Осадки существенную роль;проявляют,в июне в обоих еду- i чаях и температура в мае для дуба » чистом древостое й в/июле:- ■., - в смешанном,- .-■'■''V,* ■ 'v.;'"*/- i-'..'..'■*;.•'.'''"; V-

8. Солнечная активностью кои -способствует- понижению при-■ •'< роста ели в чистом я-. см^нном/.древдсто^.ч^о-Л1»^й;частиX широколиственной подзоны, а солиеь'кая активность июля положительно влияет на формирований нового годичного кольца.-

Осадки, выпадакцке. в вегетационный период способствует ■_■-.• "■■■. радиальное приросту,-ели.'f-чистом исмеаанном древостоя*. Сол- -

неиная активность мая, август*! явтается лолояительньзл доминирующим фактором в момент форьшровчния древесного кольца дуба в чистом и смешанном древостое. Ела*юсть мая и августа в больше? степени влияет на радиальный прирост дубт. в чистом древостое. Температура гроявляет се^я с меньзей степени, в сравнении с другими факторами.

По теме диссертации олубликовгны следупдие работы:

1. Самарова З.С. Дубравы Брянской области. Б сб.: Молодые ученые - народному хозяйству. Брянск, 15^3, с.60-61.

2. ¿Кирина .Т.С., Самарова З.С. Периодическая динамика прироста древесины дуба и факторы е° определяющие в Брянской области. - В сб.: Молодые уч°ные - народному хозяйству. Тезисы докладов 2-й научно-технической конференции. Брянск, БТИ, 1983, с.23-24.

3. Самарова З.С, Блияние ели на радлчльный прирост древесины дуба в Брянской области. Б сб.: Рэд»альное использование природных ресурсов Европейсхо! о севера. Архангельск, 1984,

с. 30-31.

4. Гортинский Г.В., Жирина Л.С., Самарова З.С. Логодичная динамика влагообеспеченности и се влияние на прирост древесины дуба в Брянской области. - Е сб.: Экология и защита леса, С.-II. 1984, с.36-40.

5. Самарова З.С. Влияние фактора увлажнения на прирост ели в условиях юга хвойно-тирокочлетвенне? подзоны. В сб.: Проблемы экологического мониторинга и научные основы охраны природы на Урале. Екатеринбург, 1965, с.47.

6. Гортинский Г.Б., Уирш'я Л.С., Самарова З.С., Дендрокли-матичеекне особенности годлщт грмроста у ели и ,-:уба в хв^йно широколиственной подзоне. Е с', ."есная гзэСзтан'ка и "ююгия

- 28 - л

древесных растений. Брянск, 1905, с.22-28. • ,

7. Гортинский Г.Б., Жирина Л.С., Самарова 3.С;'Оптимальность увлажнения как главный фактор стабильности древесной продукции -леса. В сб.: Стабильность и продуктивность лесных экосистем., "'С. Тарту, 1985, с. 36-38. /. : . . ; ■ \' '

8. Жирина Л.С., Самарова 3.С. Сравнительный анализ прироста ели и дуба в условиях Брянской области. - В сб.: Закономерности ' роста и, производительности древостоев. Тезисы докладов научной конференции. Каунас, 1985', с. 80-81. •.'•.' .' :;; • " ' -

9. Самарова 3.С. Девдроклимат1гческий анализ радиального при*. роста.ели в Брянской области. В сб.: Продуктивность таежных-био-ч

геоценозов. Красноярск, 1986, с.142.-Г; ; ■ ..',>'•«' -

• ' 10;"Самарова З.С. Статистическая обработка:больших массивов в дендроклиматических исследованиях. В.сб;: Проблемы дендрохронологии и дендроклиматологии, Екатеринбург, 1990, с.123 - 124.'

Объем 13/< п л

Заказ 1162

Тираж 108

Типография Московской с х академии имени К А Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул, 44