ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА РОСТ И ФОРМИРОВАНИЕ ХВОЙНЫХ ДРЕВОСТОЕВ
Сарнацкий В.В. (ИЭБ НАНБ, г. Минск, Беларусь)
The individual and group variability of annual increment of trees in connection with dynamic of soil and climatic factors in the coniferous stands are shown in the given paper.
Приведены результаты многолетнего (более 10 лет) изучения средневозрастных и приспевающих древостоев, формирующихся на песчаных, супесчаных почвах конечноморенных гряд центральной части Беларуси.
В экологическом ряду по увлажнению ельник папоротниковый и сосняк багульниковый характеризуются наиболее высоким уровнем залегания грунтовых вод. Уровень грунтовых вод (УГВ) в период исследований составляет соответственно 49 и 51 см. Амплитуда его колебания - 86 и 102 см. В почве сосняков долгомошного и черничного УГВ - 82 и 175 см, амплитуда колебания - 103 и 116 см. Наиболее низкий УГВ наблюдается в почвах сосняков мшистого и орлякового - 247 и 319 см, амплитуда колебания - 123 и 128 см. Формирование сосняка орлякового происходит в условиях более глубокого залегания грунтовых вод в сравнении с сосняком мшистым, что объясняется некоторым различием в сложении генетических горизонтов почвенного профиля (наличие в корнеобитаемом слое почвы ортзандовых суглинистых прослоек толщиной 1 - 2 см). Коэффициент варьирования УГВ более высокий в древостоях с высоким уровнем залегания грунтовых вод (ельник папоротниковый, сосняк багульниковый), его значения уменьшаются с понижением уровня стояния воды (сосняки орляковый и мшистый).
Анализ смещения распределения УГВ относительно среднего значения выявил положительную асимметрию в древостоях с близким к поверхности почвы залеганием грунтовых вод (ельник папоротниковый, сосняк багульниковый), т.е. чаще встречаются случаи его понижения, чем превышения. Это обстоятельство, в определенной мере, позволяет проводить оценку проточности и устойчивости грунтового увлажнения. Правосторонняя (положительная) асимметрия наблюдается в условиях местопроизрастания с наличием средней и высокой проточности. Отрицательные величины коэффициента асимметрии распределения УГВ в почве сосняка багульникового отмечены, преимущественно, в зимние месяцы. В почве других типов леса более высокие значения УГВ встречаются чаще и в условиях глубокого залегания грунтовых вод (глубже 2,5 м) отмечается устойчивое положение УГВ около его средней величины (коэффициент эксцесса положительный, а варьирование не превышает 16 %).
Среднее значение ширины годичного кольца сосны в сосняке мшистом изменяется от 0,87 до 1,36 мм в зависимости от диаметра дерева, амплитуда колебания радиального прироста колеблется соответственно от 3,0 до 4,7 мм. В сосняке кисличном среднее значение ширины годичного кольца сосны изменяется от 1,50 до 2,8 мм, ели от 1,33 до 2,88 мм. Коэффициенты асимметрии распределения ширины годичного кольца относительно его средней величины у сосны и ели имеют положительный знак, что характеризует преобладание количества годичных колец с шириной, превышающей среднее значение, в сравнении с количеством более узких годичных колец. В то же время, значения статистического ряда густо теснятся (коэффициент эксцесса положительный) около средней ширины годичного кольца сосны и ели, образуя высоковершинные унимодальные кривые распределения, что отмечается как по ступеням толщины деревьев, так и для древостоя в целом. Деревья, энергично растущие по диаметру, сохраняют эту тенденцию роста и в высоту.
Для ели, произрастающей во втором ярусе сосновых древостоев, отмечены отрицательные коэффициенты асимметрии и эксцесса, особенно в тонких (8 - 16 см) ступенях толщины, что отражает плосковершинный характер распределения значений ширины годичного кольца около его средней величины с наличием большого количества колец, ширина которых меньше среднего. Вероятно, это можно объяснить недостаточным для нормального произрастания ели увлажнением почвы в засушливые вегетационные периоды (сосняки кисличный и черничный) или проявлением застойного увлажнения в сосняке черничном в годы, когда выпадающее количество атмосферных осадков значительно превышало норму. Отрицательное значение коэффициента асимметрии у тонких деревьев ели в сосняке черничном свидетельствует, что они подвержены влиянию избытка влаги вследствие недостаточной проточности и конкуренции более крупных деревьев.
Среднее значение ширины годичного кольца деревьев ели в ельниках мшистом и кисличном изменяется от 0,87 до 2,69 мм в зависимости от диаметра дерева, амплитуда колебания радиального прироста колеблется от 3,4 до 6,7 мм. В средних и более крупных ступенях толщины отмечается наличие отрицательных коэффициентов асимметрии и эксцесса, что также отражает плосковершинный характер распределения изучаемого показателя около средней величины статистического ряда с превышением количества значений, меньше среднего, что объясняется недостаточностью увлажнения почвы в засушливые годы. Значительное понижение УГВ в длительные засушливые периоды приводит к иссушению глубоких корнеобитаемых слоев почвы и крупные деревья также испытывают недостаток влаги.
Температурный режим почвенного профиля исследуемых древостоев можно условно разделить на три зоны (слоя): 1) зона активного теплообмена (для автоморфных и полугидроморфных почв - слой 0-25см); 2) контактная зона пассивного теплообмена (25-130 см); 3) зона относительно постоянного температурного режима (глубже 130 см), определяемого уровнем и температурой грунтовых вод. Наибольшая изменчивость температуры почвы характерна для зоны активного теплообмена, что в некоторой мере, обусловливает варьирование ширины годичного кольца.
В случае снижения лимитирующего влияния увлажнения (трофности, теплообеспеченности) почвы возрастают изменчивость годичного прироста деревьев. В почвенно-грунтовых условиях произрастания, приближающихся к оптимальным, в случае отклонения значений климатических факторов (температура и влажность воздуха, атмосферные осадки) на 5-10% от среднемноголетней нормы вегетационного периода, величина годичного прироста деревьев в высоту, по диаметру и запасу стволовой древесины может сохраняться постоянной.
В почвенно-грунтовых условиях формирования сосняка мшистого и сосняка черничного отмечается наименьшее варьирование ширины годичного кольца деревьев (соответственно 59,8 и 57,6%). Деревья, произрастающие в сосняке кисличном, имеют большую изменчивость ширины годичного кольца (70,0 %) по сравнению с сосняками мшистым и черничным. В условиях хронической недостаточной влагообеспеченности (сосняк мшистый) и периодически переувлажняемой почвы (сосняк черничный) лимитирующее влияние почвенной влаги на ширину годичного кольца деревьев проявляется в большей мере, чем климатических факторов. Относительно постоянный во временном и количественном аспектах недостаток или избыток влаги снижает не только величину годичного прироста, а и его изменчивость.
Коэффициент варьирования ширины годичного кольца тонких деревьев выше, чем у средних и крупных ступеней толщины во всех исследуемых типов леса. Корневые системы тонких деревьев расположены в верхнем, гумусном слое почвы, который в большей мере подвержен колебанию гидротермического режима, в сравнении с нижележащими слоями почвы. Ель, растущая в сосняках кисличном и черничном, обладает меньшей изменчивостью радиального прироста по сравнению с деревьями ели в ельниках мшистом и кисличном (37,3 и 45,2 против 50,1 и 58,1 % соответственно). С увеличением влагообеспеченности и трофности почвы возрастает изменчивость ширины годичного кольца деревьев, что можно объяснить более чувствительной реакцией древостоя на изменчивость климатических факторов.
Таким образом, совокупное влияние почвенно-грунтовых факторов, по мере приближения к оптимальному для роста одной или нескольких пород деревьев в древостое, обусловливает увеличение реакции древостоя на изменчивость количества атмосферных осадков и температуры воздуха. В случае, когда годичный прирост древостоя является постоянной величиной при отклонении климатических факторов вегетационного периода на 5 - 10 % от среднемноголетней нормы, дальнейшее повышение продуктивности древостоя следует искать в оптимизации почвенно-грунтовых и фитоценотических условий. Безусловно, на фоне влияния почвенно-климатических, антропогенных факторов годичный прирост деревьев определяется возрастом, составом, структурой и полнотой древостоя. Приведенные показатели отражают, в определенной мере, индивидуальные и групповые особенности реакции деревьев различных пород на изменчивость факторов среды в конкретном древостое того или иного типологического статуса.