Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Сравнительный дендроклиматологический анализ ели и дуба в Брянском лесном массиве

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Сравнительный дендроклиматологический анализ ели и дуба в Брянском лесном массиве"



0 ~ г ¡у п'

Московская ордена Ленина

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

На правах рукописи САМАРОВА Зоя Станиславовна

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ДЕНДРОКЛИМАТОЛОГИЧЕСКИЙ 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 лес; Брянского ордена Трудового Красного Знамени технологиче ского института.

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

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, про фессор Н. Г. Васильев; кандидат биологических нау! А. А. Мартынюк.

Ведущее предприятие — Воронежский лесотехнический ин ститут.

Защита состоится « ^ » . . . . 1992 г. в «/£":

часов на заседании специализированного совета К-120.35.06 1 Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Ти мирязева.

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

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан «л1/>> .^^т-Нг .... 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета — ст. и. с.

Л. В. Мосина

• ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. В последние десятилетия экологическим , проблемам во всех странах уделяется повышенное внимание и материальное обеспечение. Одним из наиболее перспективных и быст-, роразвивакхцимся направлением в экологии является дендроклима-тология, которая выявляет экологические факторы, влияющие на величину биологической продуктивности древостоев, на формирование породного состава и-качества лесов. Решение этих проблем весьма актуально для средней полосы Европейской части России, так как работы по изучению древесного прироста дендроклиматологическими методами начали проводиться недавно.

Цель исследования. Основная цель работы - установить закономерности связи роста деревьев с климатическими и метеорологическими факторами..

Задача исследования - дать сравнительный анализ динамики линейного годичного прироста стволовой древесины дуба черепча-того и ели европейской в трех лесорастительных подзонах: хвой-но-таироколиственной, широколиственной и лесостепи.

Программой исследований предусматривались следующие вопросы: .

1. Исследования метеорологических особенностей хвойно-аи-роколиственной, широколиственной подзон и лесостепи Брянского лесного массива с построением кривых реальных значений среднемесячных температур и осадков, а также соответствующих кривых средних многолетних наблюдений.

2. Проведение'комплексного статистического анализа связей радиального прироста стволов дуба черешчатого и ели европейской с климатическими и метеорологическими фактор-ши.

3: Выявление решающего 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 лесорастительных подзонах. Определены существенные отличия действия климатических факторов на формирование годичного кольца ствола ели и дуба. Выявлены ведущие факторы способствующие наибольшим приростам древесины изучаемых пород. Предложены математические модели дающие возможность установления значений изучаемых климатических факторов в процессе формиро-. вания 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 действ вия температуры и осадков;

- математический анализ связей прироста древесины ели и

дуба.

Практическое значение работы. Данные, полученные в результате исследований могут быть использованы при разработке вопросов о будущем/состоянии лесов; для целей лесного хозяйства; при исследовании изменений климата.

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

Апробация результатов. Результаты исследований были обсуждены: на 2-й научно-технической конференции по теме: "Молодые ученые - тродному хозяйству" (Брянск, 1903); на научно-технической конференции'молодых ученых и специалистов по теме: "Рациональное использование природных ресурсов Европейского Севера" (Архангельск, 1904); на научной конференции "Закономерности роста и производительности древостоев" (Каунас, 1985);- на конференции астфантов 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); на краевой научной конференции по теме: "Продуктивность таежных биогеоценозов" (Красноярск, 1986); на конференции молодых ученых по теме: "Изучение, охрана и рациональное использование природных ресурсов" (Уфа, 1989); на 5 Всесоюзном совещании по теме: "Проблемы дендрохронологии и деццроклкматологии" (Екатеринбург, 1990).

Публикации.. Основные положения диссертации изложены в 10 работах, опубликованных в научных журналах и сбрниках.

Структура и обьем работы. Диссертация, общим обьемом 150 страниц, состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 222 наименований (28 на иностранном языке) и приложения. Работа содержит 150 страниц машинописного текста, 28 рисунков, 16 таблиц.

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 рада авторов приведена общая характеристика влияния внешних условий на характер развития различной древесной растительности (Браве и Мартин, 1841; Бекетов, 1867; 1672). Значительный вклад в разработку исследуемого вопроса внесли Ф.Н.Шведов (1892) и А.Э.Дуглас (цит. по 1976). 20-40 годы XX в. характеризовались бурным развитием дендроклима-тологических исследований в Европе и Америке. Большой интерес . представляют исследования шведского ученого Б.Эклунда 1955), который занимался изучением прироста древесины ели-и сосны в зависимости от месторасположения и климатических условий. Нельзя не обратить внимание на работыгученых, 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.). Б денд-роклиматологии ученые чаще работают с хвойными породами, но опыт многих отечественных и зарубежных исследователей (Вихров, Енько-ва, 1953» Вихров, 1954; Грудзинская, 1962; Новосельцев, Бугаев,'' 1985; Нкьег, 1958; 1976; ¿^¿м , 1970.и др.) показал, что и лиственные породы {.луб, 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.Ф'. Гриценко (1953), М.М.Бересин (1958) и др. изучали в основном анатоморфологическое строение форм дуба. А зарубежные работы ученкх ( , 1962; ^У^л^ 1965; 1970) посвящались не только,.биологии дуба, но и экологическим его особенностям.

В нашей стране проблеме изучения связи радиального, годично-

го прироста дуба о метеорологическими и климатическими факторами посвящены работы многих исследователей (Юркевич, 1967; Карпи-

сонов, 1967; Кабеп,- 1972; Гванидзе, 1975; Кайрайтио, 1978; Баранов, 1982).

В ходе знакомства с литературой по интересующей нас теме, было замечено, что дендроклиматологические.исследования по ели европейской л дубу черешчатогцу полностью не захватили зону широколиственных лесов. В большей степени исследовательские работы проводились в чистых естественных насаждениях и не распространялись на смешанные древостой. . . Глава П.

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

Полевые работы основывались на методах, принятых в лесной таксаоти с учетом основных принципов деддроклиматологии и положений по изучению годичного прироста (Сукачев, Зонн, Мотовилов, 1957, Вихров, 1962; Вихров, Колчин, 1967; Закладка пробных площадей при леооустройотве ГОСТ 16128-70; Молчанов, 1979; Смирнов, 1967; Шиятов, 1973; F'<^'¿íi , 1976.

Исследовательские участки, в наименьшей степени подверженные антропогенному воздействию. Древостой подбирались внешне здоровые, без следов механических повреждений и пирогенных воздействий на лих. Основные метеорологические параметры за интересующие нао годы выписывались из статистических журналов районных метео-отаншй, расположенных не более 25 км от иоследованннх древостоев.

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

Изменение ширины годичных колеп проводилось с помощью бино-

куляра ЦВС-2 с точностью + 0,05 км. Всего было сделано более 80 тыо. первичных замеров годичных колеи. Заложено 32 пробные площади в среднем по 200 деревьев на каадой. Образны древесины отбирались у 20-22 модельных деревьев с каадой пробной площади, что позволило обеспечить точность исследования изменчивости годичного прироста в относительных величинах + 1С$ (Бятвинскас, 1974). В дендроклиматологических исследованиях фактический материал по приросту представляли в виде индексов % и в абсолютных величинах. В некоторых случаях абсолютные годовые прирооты огла-

хпвали, 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 использованы математические модели множественного корреляционного и регрессионного анализа (Львовский, 1982}-Форстер, Ренп, 1983). В качестве климатичеоних и метеорологических факторов выбирались: солнечная активность в числах Вольфа, осадки в (мм), температура в (°С) за каждый месяц вегетапйонного периода. Были опробированн две регрессионные модели:

аддитивная модель а/ /л ,'>

и мультипликативная модель б/

/•¿О*--''". ' -

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.

ОБЪЕКТЫ ИХЛЦЦШАНИЯ И ВЫЯВЛЕНИЕ ОСОБЕННОСТИ!

АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОР® ДАННОГО РЕШОНА И ИХ СВЯЗЬ С ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ ПРИРОСТОМ

Исследовательская работа проводилась в лесах Брянокой области, которая расположена в Нечерноземном пентре РСФСР. В леоора-стительнсм плане облаоть захватывает хвойно-широколиственную подзону, широколиственных леоов и немного лесостепи. Основными объектами исследований явились чистые и смешанные по составу древостой ели обыкновенной и дуба черешчатого, дроизрастащие в различных почвенно-типологичесних уоловиях в трех лесораотительных районах..

Для выявления климатических и метеорологических факторов, влияющих на прирост древостоя я обнаружения качественных и количественных зависимостей, необходимо было установить значение средних характеристик метеорологических и климатических условий, присущих конкретной местности. Шея указанную информацию, представляется возможным опенивать текущее значение того или иного года (месяпа) в.сравнении о отмеченной средней характеристикой, которую получают по результатам многолетних метеорологических наблюдений (Ясамвнов, 1989).

Построение климадиаграмм средних мнодолетних ооадаов и температур за каждый год исследуемых районов позволяет сделать вывод: кривые текущих температур стабилизируются около средних многолетни кривых, проявляя заметное отличие от этих кривых лиеь в зимние месяпа (декабрь, январь, февраль).

В то же время поведение кривых осадков менее стабильно и в те или иныё месяцы проявляет значительные отклонения от средних многолетних. Эти обстоятельства позволяют объяснить результаты роста древостоев ели и дуба. Стабильность температур около средних многолетних и является причиной сравнительно небольших кор-

редящий между приростом и температурой за вое месяпы кроме зимних, в которых заметная вариашя температур порождает достаточно больше значения корреляций. Сильная изменчивость осадков приводит к значительным корреляциям между приростом в осадками.

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

е = , где

ОС ср

0СТ - количество ооадков, выпавших в конкретном году в тот или иной месяп;

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

С помощью показателя 6 - удобно характеризовать связь гядро-режима доследуемых площадей с' максимальными и минимальными приростами на них.

• Для выявления особенностей оолн'ечной активности в' год экстремального прироста древостоев нами предложена методика исследования: I) построение средних многолетних^' изменения .среднемесячных чисел Вольфа; 2) построение-реальных среднемесячных чиоел Вольфа за каждый год исследуемого периода; 3) определение пара-' метров^^ , равных отношениу реальных чисел Вольфа^' соответствующих средне-многолетним в каждый гад экстремального прироота • $ " нас интеРесовали значения для меоявев вагетй-

i тивного периода; 4) нахождение среднего параметра ^^, как характеристики влияния солнечной активности на экстремальный прирост для каждого ыеояпа. ' ' .._'■) .

Глава ЗУ. "

БИОД01ИЧВЗКИЕ И ДЕВДРСКЛИМАТИЧВСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

ГОДИЧНОГО ПРИРОСТА У ЕЛИ И ДУБА

Дендроклиматичеокий анализ прироста-отводов по диаметру дает богатую и венную информацию, . , .

Среди теоретических проблем, которые недостаточно решаются точными количественными методами, следует назвать изучение взаимоотношений хвойных и лиственных пород - эдификаторов, на что еще 45 лет тому назад обращал внимание академик И.С.Мелехов (1948).

Мы на первых порах поставили перед собой небольшую и весьма скромную задачу определения с помощью дендроклиматического метода потребностей двух ведущих пород широколиственной подзоны ели и дуба. При этом величина годичного прироста за каждый конкретный год в сравнении с другой породой, были для нас основными критериями, по которым судили об экологических свойствах пород.

4.1. Закономерности связи прироста с метеоданными в хвойно-широколиствснной подзоне. Фактическим материалом для данного исследования послужили анализы годичного прироста за последние 30-70 лет. Сначала мы даем оценку результатам по району хвойно-широколйственной подзоны. В типологическом отношении еловые фи-тоценозы были представлены кисличным и черничным типами елового леса, а дубовые относились к крапивным дубравам и характеризовались типом местообитания близкого к Д^ (Воробьев, 1953). Сопоставляя между собой изменение прироста у ели и дуба в чистых насаждениях по сранению с предыдущим годом, все исследованные сезоны можно условно подразделить на четыре группы: I) прирост возрастает у обеих пород; 2) прирост понижается у обеих пород; 3) у ели прирост снижается, а у дуба возрастает; 4) у дуба снижается, 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 при количестве осадков за май-итаь 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 решаицее 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 июнь 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 полонине 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 хуке условия для прироста.

Пользуясь тем же методом сравнения оценили экологические условия, которыё 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 начало сезона вегетации в мае выпадает мало осадков. Очевидно, что это зависит не столько от экологических потребностей, сколько от свойств экотопов. Ель обычно приурочена к местообитаниям с проявлением действия верховодки и поэтому в рянн?е весеннее время

здесь еще достаточно влаги. ]]уб же, напротив, и в мае, и в июне растет лучше, чем ель при гидротермическом отношении, равном 5,0 и при суммах осадков за май, нюнь соответственно 60 и 80 мм. Обращает на себя внимание один факт: ель растет лучше, чем дуб, когда умеренно обильное и равномерное увлажнение распределяется такие 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. Вомоя-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 сродним значением 73 мм. В 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 гидротерлическое отношение составляет величину около 3,7. Это соотношение не отличается существенно от ранее предложенного Г.Еальтером (по Фукарену, 1982).

При характеристике условий среды, которая отличалась в сезон»', синхронного снитения прироста у ели и дуба выясняется, что за май и июнь осадков выпало всего 33 мм и 42 мм, 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 превшапцего среднее количество осадков равно 200-205 мм, при гидротермическом отношении за май, ишь,, август равном 3,1 и значительном увеличении в июле - 5,9.

Глава У.

ДЕНДРОКЛ ШАТОЛОГИЧЕСКИЕ 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 воздуха или осадков на величину изменчивости ради. ального годичного прироста в чистых и сметанных еловых и дубовых древостоях. В своих исследованиях мы использовали 24 харак-'' теристики гидрологического режима. Корреляционный анализ ради, ального прироста елового древостоя в хвойно-широколиственной подзоне и широколиственной зоне соответственно в Чуковском .и

Новозыбковском районах с термическими и гидрологическими факторами позволяет установить следующее.

Имеется существенная зависимость радиального прироста ели от температуры января (коэффициент корреляции для Жуковского района равен 0,35, в Новозыбковском - 0,29, с 57 уровнем значимости) и является значимым лишь в случае величины коэффициента корреляции (0,35), т.е. линейная корреляционная зависимость от январской температуры наблюдалась не на каждой пробной площади. В тоже время на всех площадях с 0,1!?. уровнем значимости наблюдается сильная нелинейная корреляционная зависимость прироста ели от январской температуры: корреляционное отношение в хвойно-широколиственноЙ подзоне изменяется в пределах от 0,71 до 0,81, в широколиственной подзоне - от 0,53 до 0,65. Наблгдается нелинейная зависимость прироста ели в чистом древостое от температуры других зимних месяцев и весеннего периода. Было выявлено, что коэффициенты корреляции для летних месяцев незначительны и это не позволяет сделать определенного утверждения о характере влияния летних температур на прирост ели в чистых древостоях. В отличии от температур, на каждой пробной площади с. 0,19? уровнем значимости наблюдается во все весенне-летние месяцы значительная нелинейная корреляционная зависимость радиального прироста ели от осадков. Так, на пробных площадях хвойно-широколиственной подзоны она наблюдается в интервале от 0,74 до 0,98, а в широколиственной - от 0,77 до 0,98. Если проследить связь годичного радиального прироста ели в смешанных древостоях, то ро всех трех районах годичный прирост проявил среднюю и высокую 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 площадях между радиальным приростом ели и осадками наблюдается значительная криволинейная зависимость (от 0,77 до 0,99).

При рассмотрении корреляционных связей радиального прироста дуба в чистых насаждениях хвойно-широколиственной подзоны и широколиственной подзоны с отдельными месяцами года выявилось, что происходит увеличение нелинейной корреляционной связи прироста дуба с январской температурой с продвижением от юго-западной части широколиственной подзоны (0,61-0,71) до хвойно--широколиственной подзоны (0,87). Так тке сильно вырагена зависимость ме.тду осадками января и приростом дуба в этих подзонах (0,72-0,92).

Это еще -раз подтверждает известные знания о том, что если зима относительно теплая, то физиологические процессы протекающие в деревьях ускоряются и запас питательных веществ расходуется больме, чем в холодные зимы (средняя I = -15°С). А ото в свою очередь отражается на приросте дереЕа в вегетационный период. При разборе связи радиального прироста дуба с температурой января в смешанных,древостоях прослеживается малая линейная связь, но хоропо выраженная криволинейная (0,61-0,66).

В весенние месяцы ярко,выражена криволинейная связь между средними значениями осадков и радиальным приростом дуба, т.к; корреляционные значения .варьируют от 0,53 до 0,90. Между сред-* 'ним значением осадков за вегетационный период и радиальным приростом устанавливается слабая линейная связь, т.к. коэффициенты корреляции малы и недостоверны. Но криволинейная зависимость выражена хорошо от 0,60 до 0,98.

5.2. Описание автокорреляции

Замечено, что на прирост древесины влияхт климатические условия не только теку!",его года, но и предыдущих лет. Древесина имеет ппренхимные клетки, в которых содержатся запасно вег'ест-ва откладывающиеся в течение всего вегетационного периода. Накопление запасных веществ связано с погодными условиями и общим физиологическим состоянием растения. (Лир, ¡'юльстер, 2идлер, 197-1). Это значит, что по количеству запасных вещестз в период вегэтацин можно судить о величине прироста, как текущего года, так и будущего (Рудаков, 1933).

В своей работе мл отразили корреляционные связи радиального прироста зли 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 хвояно-широколистрокно Я подзоне и широколиственной зоне, установили определенную зависимость радиального прироста гли в чистом древостое и смешанном от зимних температур предыдущего года. Коэффициенты корреляции для ельника-кисличника равю 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 рав1Ш 0,54-С,С9). Влияние температур июнл-октября месяцев на -радиальный прирост ели в чистых древостоях оказалось нозначигельга/м. Зато прослеживается зо все весенне-летние месяцы нелинейная корреляционная зависимость радиального прироста ели от осядксв. Так для хвойно-ииро-

колиственной подзоны она равна от 0,85 до 0,98, а для зоны широколиственных лесов от 0,82 до 0,98.

При анализе корреляционных связей радиального прироста дуба в чистых смешанных насаждениях с температурой зимних месяцев выявилось, что линейной зависимости не наблюдается, а нелинейная и корреляционная связь выражена хорошо. Температура апреля предыдущего года играет отрицательную роль в формировании годичного кольца нового годэ. Так линейная зависимость колеблется от хвойно-широколиственной подзоны к широколиственной в интервале от - 0,49 до -0,60 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 сильную криволинейную связь с приростом дуба будущего года. Значения корреляционных отношений имеют диапазон от 0,75 до 0,98.

Глава У1.

• СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ 5ЛКТ0Р0В НА Р.ДОШ>НШ ПРИРОСТ

да и ш

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

Коэффициенты аддитивной регрессионной модели.в хвойно--тсирсколиственной 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 грпфгаси абсолютных приростов ели,

полученные в результате натуральных измерений и рассчитанные по аддитивной схеме. Из рисунка видно, что модель вполне может быть использована для дендроклиматического анализа. Анализ коэффициентов парной корреляции показывает, что наиболее сильное воздействие'при совместном влиянии факторов оказывает солнечная активность в летние месяцы и температура имя.

"Д&ч выявления вклада каждого фактора в результирующий пр-л-

производим стандартизацию уровнения регрессии и по эначе-%йям стандартизованных коэффициентов построили ранговую 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 хвоЯно-широколиственной подзоны. Коэффициент множественной корреляции 0,66. Коэффициент множественной детерминации 0,65. Коэффициенты парной корреляции несколько выше. При рассмотрении стандартизованных коэффициентов модели мы видим, что положительное влияние солнечной активности лучше сказывается в игне 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 площади дубравы эеленчуково-крапивной в хвойно-широколиствбнной подзоне показало гораздо лучшее описание регрессионной связи с помощью мультипликативной модели^ которая имеет коэффициент.множественной корреляции 0,81, коэф-

Рис. I. График сравнения абсолютного прироста ели на площади $ I, (Сплошной линией обозначена аддитивная модель, . пунктирной - фактические данные), •

Ю /V <2.

+ААтсрн

Рис. 2. Ранговая диаграмма влияния факторов на радиальный прирост ели (на ппошади ельника- кисличника) = - обозначение отрицательного влияния фактора,

-обозначение положительнопо 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.

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 влияние 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 детерминации 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-орляковый лучшей оказывается мультипликативная модель (коэффициент множествен-

Риг. 3

График логарифмов абсолютных приростов (—- факт, дпнныо) (-мультипликативная модель) для дуба на паошади № 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 \

I

у солнечной активности мая, июля; осадков июля, августа; температуры 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 ипля и температурам моя и июля. Коэффициенты частной корреляции имеют максимальные значения для температур мая и июля, осадков июня. Для дуба в дубняке елово--снытьевом максимальные значения коэффициентов парной корреляции соответствуют влиянию факторов солнечной активности в вегетационный период, а значения коэффициентов частной корреляции Йалы фактически для всех исследуемых факторов.

6.3. Анализ расчетов множественных корреляционно--регрессионных моделей для широколиственной подзоны (Новозыбковский район) Сравнение аддитивной и мультипликативной моделей для площади ели в ельнике-кисличнике лучшее качество показала последняя модель (коэффициент множественной детерминации,- 0,61, множественной корреляции - 0,63). Анализ ранговой диаграммы (рис.4) показывает, что наибольший вклад в прирост ели вносит солнечная активность игня, июля и меньший •> мая и осадки месяцев вегета- , ционного периода. Анализ ранговой диаграммы для дуба в смешанном ' древостое (дубняк елово-орляковый). (рис.5) показывает* что солнечная активность мая наиболее существенно действует на прирост. ■ Осадки августа и температура мая■положительно.влияют на радиальный прирост.

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

/

Рис. 5 Ранговая диаграмма влияния факторов на прирост дубя в смешанном древостое (дубняк-орляковый).'

- 25 -ЕШЮД1

1. Кривые текущих температур близки к средним многолетним кривым, проявляя заметное отличие от этих 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 мосяцн проявляют значительные отклонения от средних многолетних. Поведение этих кривых дает воз-могность объяснить результаты корреляционного анализа: существенная нелинейная корреляционная зависимость радиального прироста ели и дуба от температуры только в зимние месяцы,и в тоже время существенная корреляционная зависшость прироста дуба и ели от осадков и в другие месяцы.

2. Возрастание радиального прироста ствола ели и дуба в хвойно-широколиственной подзоне отличается в сезоны с умеренным увлажнением при гидротермическом отношении в мае-июне, равном 4,3-4,4, а синхронное снижение прироста наблюдается при явном недостатке осадков и гидротермическом 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 мохет быть в пределах около 3,9. Индексы прироста ели превышают 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 отмечаэтея в ище-августе при умеренном увлажнении (гидротермические отношения равны 3,7). А синхронное снижение прироста наблюдается при резком перепаде гидротермических отношений между первой и второй половинами вегетационного периода.

5. Одним из ведущих показателей, который оказывает влияние нл прирост ели и губа, в чистом и смс.ннном древостоях является распределение влаги в осенне-зимний период и в период вегетации прошлого года.

6. В чистом насаждении дуба ХБой»,г>-широколиственной подзоны максимальная роль солнечной активности в годичном приросте наблюдалась в июне, вклад влажности нлнбо.пышй - и в июне, и в мае,

и в августе, а вклпд температуры наибольший в июне месяце. В чистом насаждении ели самое рысокое глияние солнечной активности ия прирост отмечается в мае и в п ту сто, вклад влажности в • прирост наибольший в августе, вероятно вследствие образования "Ивановых побегов" 'повышающих мощность ассимиляционного аппарата.

Для смешанного древостоя'отмечена наибольшая зависимость . прироста от солнечной активности мая, июня, августа, а'влажности - июня.

7. Наибольшая значимость для'прироста дуба в чистом и смешанном насаждениях широколиственной зоны является солнечней активность мая (для чистого древостоя) и июня (для сметанного древостоя). Осадки существенную роль проявляют в июне в обоих случаях и температура в мае для дуба в чистом древостое и в июле. -- в смешанном.

8. Солнечная активность июня способствует понижению прироста ели в чистом и смешанном древостоях в юго-западной части широколиственной подзоны, л солнечная активность июля положи- . тельно влилет на формирование нового годичного кольца.

Осадки, выпадающие б вегетационный.период способствуют радиальному приросту ели в чистом и смешанном древостоях. Сол-.

нечная активность мая, августа является положительным доминирующим фактором в момент формирования древесного кольца дуба в чистом и смешанном древостое. Влажность мая и августа в большей степени влияет на радиальный прирост дуба в чистом древостое. Температура проявляет себя в меньшей степени в сравнении с другими факторами.

По теме диссертации опубликованы слодупдие работы:

1. Самарова З.С. Дубравы Брянской области, В сб.: Молодые ученые - народному хозяйству. Брянск, 1903, с.60-61.

2. Жирина Л.С., Самарова З.С. Периодическая динамика прироста древесины дуба и факторы ео определяющие в Брянской области. - В сб.: Молодые ученые - народному хозяйству. Тезисы докладов 2-й научно-технической конференции. Брянск, БТН, 1983, с.23-24.

3. Самарова З.С. Влияние ели на радиальный прирост древесины дуба в Брянской области. В сб.: Радиальное использование природных ресурсов Европейского севера. Лрхангельск, 1984,

с. 30-31.

4. Гортинский Г.Б., Яирина Л.С., Самарова З.С. Погодичная динамика влагообеспеченности и се влияние на прирост древесины дуба 'в Брянской области. - Е сб.: Экология и защита леса, С.-П., 1984, с.35-40.

5. Самарова З.С. Влияние фактора'увлажнения на прирост ели в условиях юга ХЕоВно-широколиственной подзоны. В сб.:, Проблемы экологического мониторинга и научные основы охраны природы на Урале. Екатеринбург, 1985, с.47.

6. Гортинский Г.Б., йириня Л.С., Самарова З.С., Дендроклиматические особенности годичного прироста у ели и дуба в хвойно-широколиственной подзоне. Б сб. Лесная геоботаника и биология

древесных растений. Брянск, 1985, с.2.2-28.

7. Гортинский Г.Б., Жиринэ Л.С., Самарова З.С. Оптимальность увлажнения как главный фактор стабильности древесной продукции, леса. В сб.: Стабильность и продуктивность лесных экосистем. Тарту, 1985, с. 36-38.

8. Нирина Л.С., Самарова З.С. Сравнительный анализ прироста ели и дуба в условиях Брянской области. - Б сб.: Закономерности роста и производительности древостоев. Тезисы докладов научной конференции. Каунас, 1985, с. 80-01.

9. Самарова З.С. Дендроклиматический анализ радиального прироста ели в Брянской области. В сб.: Продуктивность таежных биогеоценозов. Красноярск, 1986, с.142.

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

/

/