WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]

Тенденции и переодичности роста деревьев сосны по высоте

Автореферат кандидатской диссертации

 

На правах рукописи

Руссков Виталий Георгиевич

Тенденции и периодичности роста деревьев сосны по высоте

Специальность 06.03.02 –

лесоведение и лесоводство,

лесоустройство и лесная таксация

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Кандидата биологических наук

 

 

Красноярск -2012

Работа выполнена в лаборатории мониторинга леса Института леса им.В.Н. Сукачева

Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель:                                            доктор биологических наук, профессор

Кузьмичев Валерий Васильевич

Официальные оппоненты:                                       доктор биологических наук,

 

 

 

Ведущая организация:

Защита состоится                                                                                      часов на заседании  диссертационного совета Д 003.056.01 при Учреждении Российской академии наук Институте леса им. В.Н. Сукачева СО РАН по адресу: 660036, г. Красноярск, Академгородок 50, стр. 28, тел.: (391)243-36-86,факс: (391) 243-36-86, e-mail: institute_forest@rsc.krasn.ru

C диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке

Института леса им. В.Н. СукачеваСО РАН

 

Автореферат разослан «__» апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук, профессор                                                               Е.Н. Муратова

 

Введение

Актуальность темы:

В настоящее время происходят заметные изменения условий внешней среды, связанные, прежде всего, с природными процессами и антропогенными факторами. Данные метеорологических наблюдений свидетельствуют о том, что за последние 100 лет средняя температура поверхности Земли выросла на 0,74 ?С, причем темпы ее роста постепенно увеличиваются.

По прогнозам Межправительственной группы экспертов по изменению климата ( Четвертый оценочный доклад МГЭИК, 2007), в ближайшие 20 лет рост температуры составит в среднем 0,2 ?С за десятилетие, а к концу 21 века температура Земли может повыситься от 1,8 до 4,6 ?С (такая разница в оценках – результат наложения целого комплекса моделей будущего климата, в которых учитывались различные сценарии развития мировой экономики и общества). В этом Докладе говорится, что с вероятностью 0,9 наблюдаемые изменения климата связаны с деятельностью человека.  Согласно докладу, рост среднегодовой температуры воздуха происходит во всех регионах  нашей страны, однако из-за большой протяженности территории России и разнообразия ее природных условий, климатические изменения проявляются неравномерно по различным регионам и сезонам. В целом, потепление более заметно зимой и весной. При этом в большей степени оно проявляется в Европейской части России и Восточной Сибири. Одной из мер по смягчению последствий изменений климата является предотвращение лесных пожаров и восстановление лесов, поскольку леса – естественные регуляторы углекислого газа из атмосферы. В силу всего вышеперечисленного мониторинг глобальных изменений климата, его географический различий, воздействия на биосферу, элементом которой является лесной биогеоценоз, являются жизненно необходимыми.

Используемые в лесном хозяйстве методы прогноза продуктивности древостоев опираются на концепцию постоянства условий местообитания, что приводит к существенным погрешностям в расчетах размеров лесопользования. Кроме того, существующие подходы к классификации продуктивности древостоев на основе значений средних высот имеют ряд недостатков. Поэтому необходим переход к новым методам классификации, опирающимся на анализ процессов роста деревьев в высоту, что позволит повысить точность оценок и предсказания будущей продуктивности древостоев. 

Цели и задачи исследования.

Целью работы является детальное изучение роста деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) по высоте в различных природных условиях Восточной Сибири для использования в классификации условий произрастания и выявления причин периодических изменений прироста.

Задачи, решаемые данным исследованием:

  1. Проанализировать тенденции роста по высоте деревьев сосны обыкновенной с  использованием аппроксимирующей функции. Провести сравнение параметров этой функции в пределах пробных площадей и районов исследований.
  2.   Изучить периодичности отклонений кривых роста от тенденции и проверить их  связи с внешними факторами. Определить степень воздействия различных факторов (климатических,  внутриценотических) на характер этих отклонений.
  3. Сравнить тенденцию роста по высоте и периодичности в различных природных условиях.
  4. Сопоставить рост в высоту доминантных модельных деревьев и  верхних высот на пробных площадях.

Защищаемые положения.

  1. Возраст достижения максимального прироста деревьев сосны в высоту в среднем равен 27 годам и находится в пределах от 10 до 50 лет.
  2. Достигнутая к этому возрасту, высота деревьев равна в среднем 6-7 м. и меняется от 2 до 13 метров.
  3. При описании тенденции роста в высоту аналитической функцией роста остатки от неё отличаются более высокой теснотой связи с гармонической функцией  по сравнению с остатками от функции текущего прироста.
  4. Наблюдаемые периоды в приросте (остатках от функции роста) деревьев в высоту в большей мере связаны с внутриценотическими факторами.

Научная новизна.

  1. Впервые детально рассмотрено влияние внешних и внутренних факторов на периодические изменения  роста деревьев в высоту.
  2. Изучены пределы колебаний положения точки перегиба кривых роста деревьев в высоту.
  3. Выявлена определяющая роль внутренних факторов в  возникновении периодических колебаний роста деревьев в высоту.

Практическое значение.

Предложена местная полиморфная  бонитетная шкала, которая может быть использована для таксации насаждений сосны.

Выявлены циклические колебания верхних высот на постоянных пробных площадях, наличие которых необходимо учитывать в практике лесного хозяйства.

Апробация работы и публикации.

Содержание работы обсуждалось на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 80-летию Государственного заповедника «Столбы», состоявшейся в городе Красноярске 14-17 сентября 2005 года.

По материалам исследований опубликовано 4 работы и одна находятся в печати, из них 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объём диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы. Материалы диссертации изложены на 148 страницах. Она включает в себя 78 рисунков и 9 таблиц, списка литературы из 143 наименований,  в том числе 8 иностранных, и 10 приложений.

Благодарности.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность Г.Б. Кофману, В.И. Харуку,  М.М. Наурзбаеву  за ценные советы и помощь в работе.

Выполнение работы оказалось возможным благодаря постоянной поддержке научного руководителя – профессора Кузьмичева Валерия Васильевича, которому автор выражает глубокую благодарность за участие, понимание, терпение и помощь научного и практического характера.

Содержание работы

Глава 1. Обзор литературы

При моделировании хода роста организма используют два основных подхода. Первый заключается в том, чтобы описать ход роста организма в течение его жизненного цикла одной математической функцией. Число предложенных различными исследователями эмпирических функций хода роста достаточно большое: Р. Вальтер и И. Лампрехт (1976), И.В. Карманова (1976), В.В. Кузьмичев (1977), Н.Н. Свалов (1979), В.Е. Заика (1982), Г.Б. Кофман (1986), А.К. Кивисте (1988), и др. Существует также и  другое мнение (Терсков, Терскова, 1980). Оно опирается на концепцию И.И. Шмальгаузена (1984) о стадийности развития организмов. Считается, что рост не может описываться одной достаточно простой математической функцией. Эти два подхода предполагают моделирование роста как одной или нескольких функций различных на разных этапах роста, что, по мнению Ю.П. Демакова (2000), не совсем соответствует действительности.  

Линейный прирост деревьев как индикатор состояния среды изучался рядом авторов (Григалюнас, 1988; Кухта, 2002, 2003, 2010; Титкина, 2005). Однако, отсутствует единый подход к выделению временного тренда (Демаков, 2000). Наиболее обоснованной математической моделью возрастного тренда является уравнение Пюттера-Берталанфи (Винберг, 1975; Карманова, 1976; Демаков 2000), Его частным случаем является функция Митчерлиха.

Давно известно, что рост деревьев имеет ритмический характер. Это привело к созданию  научных направлений - дендрохронологии, дендроклиматологии и дендроиндикации. Поэтому отклонения или остатки эмпирических рядов данных от расчетных являются дополнительным предметом исследований.

Детальное изучение хода роста в высоту отдельных деревьев проведено в работах М. Грошевого, (1928) ; Г.Л. Кравченко, (1972); М.М. Котова, (1977); В.И. Чистого, (1991); Г. Е. Комина (1993) , Ю.П. Демакова (2000)  и др.

Существуют различные точки зрения на согласованность годичных приростов по диаметру и высоте. В.А. Абражко (1983) говорит о сходной реакции терминального побега и диаметра ствола на изменение факторов роста. Однако большинство других исследователей (Загреев, 1974, Миронов и др.,1974; Малишевская, Титов, 1975, Olberg, 1968, и др.) считают, что диаметр чутко реагирует на быстро меняющуюся в пространстве и времени эколого-ценотическую обстановку, а уменьшение прироста в высоту происходит лишь на последующих этапах ухудшения роста (Кайрюкштис, Юдвалькис, Баркаускас, 1985, 1988). (Satoo, Madgwick, 1982; Кузьмичев, 1977). Некоторые авторы (J. Goelz, T. Burk, 1998) отмечают, что прирост в высоту господствующих и согосподствующих деревьев относительно независим от конкуренции и динамики одновозрастных древостоев. Высота находится в более тесной корреляционной зависимости с продуктивностью древостоя, чем любой другой таксационный показатель (Загреев, 1974; Свалов, 1979). Кроме того, в основе бонитетной шкалы лежит средняя высота древостоев в определенном возрасте. 

В нашей стране используется единая общебонитировочная шкала созданная М.М. Орловым в 1911 г. на основе немецких таблиц хода роста и данных по  соснякам Европейской части России.

Мировой опыт говорит о целесообразности создании таблиц хода роста и местных бонитетных шкал для определенной породы и лесорастительного района по модельным деревьям с преимущественным использованием верхней высоты (Свалов,  1978). История развития бонитетных шкал описана в работах В.В. Кузьмичева, (1977); Н.Н. Свалова, (1978);  Г.С. Разина, (1992) и др. 

Имеется много работ  по исследованию радиального прироста и недостаточно - по приросту в высоту.  В то же время проблема классификации условий произрастания тесно связана с ростом деревьев в высоту. Мало внимания исследователей уделяется изучению изменчивости или отклонениям от тенденции роста в высоту. Для лесоводственных целей использование колебаний прироста становится необходимостью в связи с созданием местных бонитетных шкал. Они должны опираться на таблицы хода роста древостоев по долговременным наблюдениям и по анализам хода роста наибольших стволов.

Глава 2. Физико-географические особенности районов исследований

Исследования роста в высоту деревьев сосны обыкновенной проводились в южной (Минусинские ленточные боры), центральной(заповедник «Столбы») и северной частях Красноярского края (река Елогуй), которые относятся к районам островных лесостепей, низкогорных лесов и средней тайги. Они различаются климатом и характером почв, что позволяет оценить влияние географических и эдафических факторов на изучаемые объекты. В то же время в каждом районе встречаются свои особенности природных условий, которые оказывают дополнительное влияние на процессы роста деревьев и затрудняют сравнения. Различия по районам заключаются прежде всего: в сумме температур вегетационного периода от 800 o до 2000 o, сумме среднегодовых осадков от 317 мм до 686 мм, длительности вегетационного периода от 98 до 163 дней.

Глава 3. Материалы и методы исследования

В  Минусинских борах изучена динамика таксационных показателей сосновых древостоев за период в 38 - 50 лет. Обмеры деревьев и вычисление средних таксационных показателей проводились по общепринятым методикам.

Обмерены годичные приросты в высоту 140 модельных деревьев сосны на 7 пробных площадях. На одной пробной площади закартировано положение 39 моделей,  для выявления взаимосвязей между цикличностью прироста и пространственным положением деревьев.          На 9 пробных площадях в различных частях заповедника «Столбы», измерены годичные приросты по высоте   143 модельных деревьев сосны обыкновенной.    Кроме того, была заложена одна пробная площадь (с взятием 17 модельных деревьев) в средневозрастных насаждениях сосны обыкновенной (возраст около 60 лет) - на реке Елогуй, приблизительно на 630 северной широты, для исследования географической изменчивости хода роста в высоту. Всего обмерено 300 модельных деревьев сосны, из них: 140 моделей - в Минусинских борах,  143  модели - в заповеднике «Столбы», 17 моделей на реке Елогуй. На пробных площадях производился сплошной перечет с отбором 12-25 моделей деревьев различных классов роста. У моделей замерялись годичные приросты в высоту от верхушки ствола до шейки корня. На нескольких пробных площадях были взяты спилы у шейки корня, для изучения  изменчивости прироста по диаметру в сравнении с высотой. Годичные приросты по диаметру были измерены в четырех направлениях от центра и усреднены по годам. Для выявления зависимости роста деревьев от внешних факторов (температуры, осадков), были использованы данные Минусинской метеостанции за последние 80 лет.

Для аппроксимации роста в высоту использовалась формула А. Митчерлиха:

H(A) = b1*(1-exp(-1*(b2*A))) b3              (1)

Где H – текущая высота, b1 – верхняя асимптота функции, b2 и b3 – соответственно, параметры масштаба и формы кривой, A – возраст дерева.

Точка перегиба функции роста соответствует достижению возраста максимального прироста и имеет координаты:          

hM =b1*(1-1/b3) b3                                    (3)

где hM -высота дерева в момент максимального прироста,

tM =1/b2* Ln (b3)                                    (4)

где tM - возраст максимального прироста.

yM = (b1*(1-1/b3) b3)*b2/(1-1/b3)                        (5)

где yM – величина прироста в точке максимума. Были получены распределения числа стволов по hM (высота дерева в момент максимального прироста) и tM (возраст максимального прироста). Возможен анализ отклонений от функции роста (Рис. 1A)  и от функции прироста (Рис. 1C)  . Мы выбрали для обработки данных   анализ отклонений от функции роста, поскольку остатки от неё отличаются более высокой теснотой связи с гармонической функцией  по сравнению с остатками от функции текущего прироста (Рис. 1D).

A) 

B)

C)

D)

Рис. 1.  модель 5, на п.п. 2. 2004 год, Государственный заповедник «Столбы» A-  опытные данные и возрастная тенденция B- остатки после вычитания возрастной тенденции С-. годичный прирост, наблюдаемые данные и функция прироста D- Остатки от функции прироста,  выровненные гармонической функцией

Рост в высоту представляется кумулятивной функцией (Рис. 1A), которая описывает опытные данные. Поскольку математическая модель хода роста представляет аддитивную смесь функций возрастного тренда (Xt), волновой составляющей (Wt) и случайной "шумовой" компоненты (Zt), т.е. имеет вид: Уt =Xt+ Wt+ Zt, мы вычитали из опытных данных функцию возрастного тренда Митчерлиха (Xt) и получили остатки Wt+ Zt, которые содержат, соответственно, набор гармоник и шум. Для того, чтобы формализовать полученные остатки, мы  использовали гармоническую функцию:

ZH(А)=p1*cos (6.28*A/p2) +p3*sin (6.28*A/p2)                (6)

Где ZH – выровненные отклонения от кривой роста; p2 - период в годах; p1 и p3 – коэффициенты формы и амплитуды; A – возраст, лет

Подбор параметров производился способом минимизации  суммы квадратов отклонений расчетных от исходных данных. Для достоверности выводов о вероятностной модели периодичности в наблюдаемой последовательности данных была построена коррелограмма. Анализ ее позволяет говорить о наличии периодичности в остатках от функции возрастного тренда. Остатки, представляющие собой  волновую компоненту (рис. 1B.) с периодом 41 год, значительно более выражены по сравнению с функцией прироста. Кроме того,  выделяется ещё одна волновая компонента с периодом 25 лет. Коэффициенты детерминации для первой и второй волновых компонент соответственно равны 0,85 и 0,43. Для исследования хода роста по высоте в зависимости от размещения деревьев и согласованности в росте по времени, у полученных отклонений от функции роста замерялись коэффициенты ранговой корреляции.  Для   выявления зависимости роста деревьев от внешних факторов, данные метеостанций сравнивались с остатками от функции роста путем нахождения коэффициентов корреляции между месячной суммой осадков или температуры и с соответствующим приростом в  высоту. Была построена бонитетная шкала на основе деревьев с максимальными высотами на каждой пробной площади, отобранных по методике, описанной Н.Н. Сваловым (1978) из расчета не менее 100 самых крупных деревьев на 1 га. Согласно его работе, это дает необходимую точность определения верхней высоты древостоя.

Глава 4. Анализ долговременной тенденции роста деревьев в высоту

Согласованность  кривых роста выражается во взаимосвязи параметров b1, b2 и b3 функции Митчерлиха (1). Тесная связь наблюдается между коэффициентами масштаба и формы b2 и  b3  ( коэффициент корреляции - 0.68), а также между b2 и  b1 – (коэффициент корреляции - 0.64). В паре  коэффициентов b3 и  b1 связь менее тесная.

Зависимости между параметрами уравнения Митчерлиха по районам сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Значения коэффициентов корреляции между параметрами уравнения (1) по районам

Район исследования

b1и b2

 b1и b3

b2 и b3

Заповедник «Столбы»

-0.45

-0.10

0.72

Минусинские боры

-0.68

-0.45

0.76

Река Елогуй

-0.34

-0.18

0.94

Наблюдается зависимость взаимосвязи параметров от географического положения объектов исследования, которая отражается в продуктивности древостоев. Наиболее ярко проявляется связь параметров b2 и b3 при криволинейной зависимости. Прослеживается разделение кривых по районам, что, согласно климатической характеристике, может быть связано с длительностью вегетационного периода. Стоит также отметить более высокую связь между параметрами для Минусинских ленточных боров. Вероятно, это следствие действия какого-либо лимитирующего фактора на процесс роста, скорее всего, недостаток увлажнения. Были рассмотрены связи между параметрами функции Митчерлиха для доминантных деревьев, характеризующих  верхние высоты.При описании характера зависимости между параметрами наиболее тесная связь наблюдается при применении степенной функции по сравнению с уравнением прямой линии. Коэффициент

Рис. 2. Взаимосвязь времени  максимального прироста - tm и высоты в момент достижения максимального прироста - hm,  по районам

Рис. 3. Пропорциональный веер высот функции Митчерлиха для максимальных высот, все пробы

детерминации вырастает от 0,44 до 0,52 . В целом при отборе деревьев с максимальными высотами теснота связи растет.

         При анализе распределений по высоте максимального прироста и возраста достижения максимального прироста выявлено, что эти показатели распределены практически по нормальному закону. Общая закономерность роста и достижения максимальных значений роста для большинства деревьев в насаждениях выражается в среднем одинаковым временем достижения кульминации роста. Возраст в момент достижения максимального прироста находится в пределах от 10 до 50 лет, высота в момент достижения возраста максимального прироста - от 2 до 13 метров. C движением с юга на северо-восток снижаются высота максимального прироста и возраст ее достижения. Это подтверждают и другие исследования, например, А.Л. Гутмана и В.В. Успенского (1991). Наблюдается взаимосвязь времени  достижения максимального прироста - t m и высоты в момент достижения максимального прироста h m. – (R2 = 0,66).  Характер взаимосвязи – криволинейный (рис. 2) и различен по районам исследования. Это может быть связано с продуктивностью древостоев и опосредованно - с условиями местопроизрастания. Средние показатели по районам представлены в таблице 3.

Таблица 3. Средние показатели распределений по возрасту tm и высоте hm в момент максимального прироста   по районам

Показатель

Район

Минусинские Боры

Заповедник «Столбы»

Река Елогуй

tm  

hm

tm

hm

tm

hm

Среднее

28

6,2

27

7,5

15

2,9

Стандартное отклонение

8

1,8

7

1.8

1

0,6

Коэффициент

Вариации

30

28,9

26

23,5

7

21,5

Для построения бонитетной шкалы использован следующий подход: система классификации кривых роста имеет три уровня (входа): b1 (верхний предел), b2 (масштаб), b3 (форма). Первый уровень (верхний предел) является базовым и разбивается на ступени с градацией через 4 метра, в отличие от шкалы М.М. Орлова, где базовой является высота в 100 лет. Остальные параметры рассчитываются с использованием  зависимости между параметрами функции Митчерлиха для верхних высот b3=5,357-0,0944*b1 и b2=0,0052+0,0098*b3.  В диапазоне реальных высот получили параметры  для бонитетной шкалы, показанные в таблице 4 и на рис. 3.

Таблица 4.  Параметры функции Митчерлиха для верхних высот при  построении бонитетной шкалы с пропорциональным веером кривых

Параметры функции Митчерлиха для бонитетной шкалы для Минусинских боров

b1

b2

b3

20

0,03911

3,46

24

0,0355

3,0915

28

0,0318

2,7139

32

0,0281

2,3363

36

0,0244

1,9587

40

0,02069

1,581

Графически  результаты представлены на рис. 4.  Высота в возрасте 100 лет у кривых отличается в среднем на 3 м, и  эта разница постепенно уменьшается  до 2,5 м.

Рис. 4  Изменения верхних высот, по данным постоянных пробных площадей и бонитетная шкала составленная по данным анализа стволов

Для анализа хода роста древостоев в Минусинских ленточных борах было проведено сравнение динамики верхних высот по данным многолетних обмеров на постоянных пробных площадях и  анализам стволов.      Динамика высот древостоев по данным многолетних наблюдений  приводится на рис. 4. Сравнение данных показало, что быстрее всего они росли на п. п. 53 и 28 (заросшие пашни и сосняки - разнотравные). От них отставали в росте древостои на п. п. 5, 68 и 120 (сосняки разнотравно-брусничные  и орляково–осочковые),   еще медленнее росли они на п.п. 33 и 118 (сосняки зеленомошные). Самый слабый рост был на п. п. 144 и 152 (сосняки кустарниковые в степной части боров). Отмечается сближение кривых высот на более поздних стадиях роста. Сопоставляли бонитетную шкалу, описывающую по верхним высотам и кривые верхних высот постоянных пробных площадей. В целом верхние высоты отдельных пробных площадей испытывают циклические колебания, которые охватывают до 3 классов бонитета. Таким образом, реальный ход роста, как по данным анализа стволов, так и данным пробных площадей обладает большой изменчивостью.

Глава 5. Периодические составляющие роста деревьев

Остатки от функции роста рассмотрены по географическим провинциям. При аппроксимации полученных остатков мы ограничились одной гармоникой, вносящей наибольший вклад (от 50 до 90%) в объяснение остатков от функции роста. Существующие отклонения от функции роста  - как положительные, так и отрицательные, достигают на представленных данных амплитуды  0,5-1,2 м. В Минусинских ленточных борах наблюдается  влияние общего  лимитирующего фактора, согласующего фазы прироста у деревьев на пробных площадях, которые непосредственно граничат со

A)

B)

C)

D)

Рис. 5. Остатки от функции роста Минусинские ленточные боры А-  п.п.159, Минусинское лесничество, B- п.п.180, Минусинское лесничество C- п.п.157, Знаменское лесничество D-  п.п. 98, Знаменское лесничество, С-D - графики усредненных остатков с квадратичным отклонением, пунктирная линия- остатки доминантных деревьев

степным пространством и характеризуются более засушливым климатом (рис. 5А и рис. 5В).

В более увлажненных местах нет влияния внешнего фактора, или оно слабо выражено (рис. 5D). Деревья на этих пробных площадях в большинстве своём имеют различные фазы и циклы своего развития. Необходимо отметить, что в ходе онтогенеза кривые остатков у деревьев ближе в более позднем возрасте. Вероятно, это связано с изреживанием древостоя, когда взаимное влияние ослабевает, и  значение внешнего  фактора возрастает.  Это четко видно на пробной площади 5 (рис. 6).

Рис. 6.  Остатки от функции роста на п.п.5, Минусинские ленточные боры, Знаменское лесничество

При всём разнообразии колебаний прироста можно выбрать деревья с одинаковым периодом (рис. 7). Но даже для них влияние ценотических факторов  проявляется в существенном разбросе кривых остатков от функции роста. Хотя проявление внешнего фактора, сближающего фазы остатков, прослеживается. Последующий анализ остатков от кривых роста на разных пробных площадях показал в Минусинских борах роль общего фактора воздействующего на процессы роста всех деревьев проявляющейся в наличии периодичности в остатках от функции роста циклом около 40 лет. Были выбраны доминантные деревья, которые показывают примерно тот же характер периодичности и величину амплитуды, что и средние значения (рис. 5С).

Рис. 7.  Остатки от функции роста  у деревьев с большим периодом Минусинские ленточные боры

В другой климатической подзоне (заповедник «Столбы»), климат отличается  повышением количества осадков в полтора-два раза (686 мм), влажностью воздуха, а также меньшей продолжительностью вегетационного периода (138 дней).

Рис. 8.  Графики усредненных остатков с квадратичным отклонением, пунктирная линия, остатки доминантных деревьев, п.п. 1_2005 год

В целом в  заповеднике различия обусловлены, как мы полагаем, внутриценотическими отношениями у деревьев и связаны с классами роста, потому что у большинства деревьев колебания не совпадают по фазе (Рис 8). Были взяты деревья с  48 - летним циклом отклонений (средним для заповедника). Кривые несинхронные, т.е. связь с внешними факторами слабая.   Средние значения остатков отличаются очень малой амплитудой и слабо выраженной периодичностью. Это является аргументом в пользу отсутствия общего фактора, воздействующего на все деревья в различных условиях местообитания. Средние значения для доминантных деревьев (3-4 самых толстых дерева на пробной площади) на каждой пробной площади имеют большую амплитуду и периодичность. Среднеквадратические отклонения имеют большой размах, что говорит о большой изменчивости кривых остатков. Чтобы аппроксимировать полученные остатки, они выравнивались гармонической функцией (6). Можно констатировать, что периодичность отклонений от кривой роста присутствует в той или иной  мере у всех деревьев в древостое. В среднем период колебаний (параметр P2) находится в пределах 40-50 лет (табл. 5.1).

Таблица 5.1  Пределы колебаний коэффициентов периодической функции

Предельные значения

P1

P2

P3

Минимум

-0.599

16

1.16

Максимум

0.473

121

-0.65

Среднее

-0.03

46.5

0

У молодого поколения деревьев, на некоторых пробах, наблюдается  увеличение амплитуды колебаний за последние 25 лет (рис. 8). Необходимо заметить, что старое поколение находится также в фазе повышенного прироста, но у него это отклонение не выходит за диапазон колебаний. При визуальном анализе кривых роста на ПП 1 2004 года в заповеднике «Столбы» можно выделить две возрастные группы деревьев - 60 и 100 лет (рис. 9).

Рис. 9  Кривые роста разных поколений деревьев на п.п.1, 2004 год Государственный заповедник «Столбы»

Заметно, что молодое поколение опережает по темпам роста деревья старого поколения в соответствующем возрасте. Т.е. можно сделать вывод о том, что в последние 40 лет в этой части заповедника  имеет место ускорение темпов роста. 

При изучении зависимости согласованности в росте деревьев от их пространственного размещения выявлена как синхронность, так и асинхронность прироста. Синхронность, как правило,  объясняется  тем, что близкие деревья не ведут конкуренцию за свет, либо имеет место срастание корневых систем. Асинхронность связана с тем, что одно дерево затеняется другим, либо существует  другое дерево, которое затеняет одно из них, но не оказывает воздействия на второе. Асинхронность роста приводит к общему неравномерному росту деревьев на пробной площади, т.е. в то время, как одно дерево активно растет, другое в это время существенно замедляет свое развитие.

Для оценки влияния осадков и температуры на прирост в высоту использовались данные Минусинской метеостанции за 80 лет. Взаимосвязь между осадками и температурой, с одной стороны, и приростом в высоту - с другой, характеризуется коэффициентом корреляции 0,3. Было установлено, что имеет место слабая отрицательная связь между высокой температурой июля и  приростом, с эффектом запаздывания на 2 - 4 года. Что касается осадков, то было выявлено значимое (коэффициент корреляции 0,3) слабое влияние обильных осадков в марте на прирост текущего и последующего годов. Это связано с тем, что объект исследования находился в засушливой зоне лесостепи, и  запас влаги положительно сказался на приросте.

Выводы

  1. Между параметрами функции использованной для аппроксимации роста по высоте деревьев сосны существуют достоверные корреляционные взаимосвязи, которые имеют региональные особенности. Для доминантных деревьев теснота связи повышается, что позволяет строить местные полиморфные бонитетные шкалы.
  2. При описании тенденции роста в высоту аналитической функцией роста остатки от неё отличаются более высокой теснотой связи с гармонической функцией  по сравнению с остатками от функции текущего прироста. Период колебаний составляет в среднем 40-50 лет, а амплитуда для отклонений в росте в высоту по данным анализа стволов доходит до 1,2 метра.
  3. Большие различия индвидуальных кривых для остатков от функции роста в пределах отдельных проб и районов подтверждают ведущую роль ценотических факторов.
  4. В местообитаниях с выраженными лимитирующими факторами прослеживается их влияние на согласованность периодических компонентов. Влияние климатических показателей на прирост в высоту статистически достоверно, но слабое.
  5. Сопоставление бонитетной шкалы по верхним высотам с кривыми изменений верхних высот на постоянных пробных площадях показало их взаимную согласованность. Однако верхние высоты на постоянных пробных площадях обладают значительной изменчивостью.

Список публикаций по материалам диссертации

Статьи в рецензируемых журналах из списка утвержденного ВАК

1.            Руссков В.Г. Особенности роста в высоту сосны обыкновенной в Восточной Сибири./ Руссков В.Г. // Изв. Вузов. Лесной журнал,  Архангельск, 2008. № 3.- с. 34-39

2.            Кузьмичев В.В., Анализ отклонений от кривых роста в высоту сосны в Минусинских борах./ Кузьмичев В.В., Руссков В.Г.//Политематический сетевой электронный Научный журнал КубГАУ, №76(02), 2012

3.            Кузьмичев В.В.  Использование верхних высот для построения бонитетной шкалы. / Кузьмичев В.В.  Руссков В.Г.// Сибирский экологический журнал, 2012, № 3, 447-452 с. (в печати)

Прочие научные статьи и тезисы

4.            Руссков В.Г. Исследование особенностей роста в высоту сосны обыкновенной / Руссков В.Г. // Лесная таксация и лесоустройство.  Красноярск,  2004. № 1(33).- с. 34-37

5.            Руссков В. Г. Рост деревьев сосны в заповеднике «Столбы»/ Многолетние наблюдения в ООПТ. История. Современное состояние. Перспективы/ Руссков В. Г.   Сб. статей по материалам Всеросс. научно-практ. конференции  /Красноярск, 2005, с .244-249.

 
Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.