Прогноз изменения углеродОдепонирующей функции В СосновОМ ДревостоЕ карбонового полИгона В Московской области под влиянием климатических трансформациЙ

Дендроклиматический анализ позволяет лучше понять факторы, имеющие решающее значение для хорошего состояния определенного вида древесных растений и предсказать его реакцию на изменение климата

Сосняки вместе с ельниками и березняками господствуют среди лесных насаждений Московского региона. Сосновые насаждения по состоянию на 01.01.2021 г. в Московской области занимают 354,3 тыс. га с общим запасом 85,48 млн. м3. Древостои сосны отличаются достаточно высокой долговечностью. Они способны сохранять устойчивость в возрасте более 160 лет в условиях Московской области

Целью данного исследования стала оценка изменения углероддепонирующей функции сосновых насаждений в Московской области, выявление ее связи с метеопараметрами и прогноз ее изменения в ближайшие десятилетия.

Объект исследования – карбоновый полигон площадью 9,02 га заложенный в 2022 году, расположенный на территории Фряновского участкового лесничества Московского учебно-опытного лесничества в выделе № 40 квартала № 25. Древостой имеет состав 6С3Б1Е, средний диаметр 24 см и среднюю высоту 27 м., тип леса – сосняк разнотравно-кисличный. Согласно таксационным данным, культуры сосны были созданы посадкой в 1953 году. Так как посадочный материал при посадке уже имел определенный возраст, то биологический возраст особей сосны в пределах полигона на момент 2022 года мог составлять 71–74 года

Исследования велись по стандартной методике, обоснование которой было выполнено ранее

Кратковременная компонента изменчивости временного ряда радиального прироста (погодичные колебания ширины годичного кольца) имеет ярко выраженную климатическую обусловленность

Расчет значений коэффициентов корреляции между временными рядами радиального прироста и временными рядами метеопараметров (среднемесячная температура, месячная сумма осадков) проводился как для метеоусловий календарного года формирования годичного кольца, так и для метеоусловий года, предшествовавшего году формирования годичного кольца. Расчет проводился для временного интервала 1961 – 2022 гг., когда высоты 1,3 м достигло более 50% учетных деревьев. Результаты выполненных расчетов отражены в таблицах 1–4. Достоверные при числе степеней свободы 60 и уровне доверительной вероятности 0,05 значения коэффициентов корреляции

В ходе данного исследования установлено, что на прирост сосны на обоих рассматриваемых участках достоверно положительно влияют повышенные температуры января прошлого и текущего календарного года; повышенные температуры октября прошлого календарного года (прошлого по отношению к календарному году формирования годичного кольца) и повышенные осадки июля текущего года. Важно, что температуры января текущего года и температуры января прошлого года имеют при этом низкую степень взаимной корреляции (0,16). Это говорит о том, что данные метеопараметры выступают как независимые экологические факторы, влияющие на величину радиального прироста сосны в исследуемых древостоях.

Результаты исследований, изложенные выше говорят о том, что долговременный рост температур января будет в итоге положительным образом сказываться на углероддепонирующем процессе в данном конкретном насаждении. Расчеты данного раздела проводились на основе теоретических предпосылок, изложенных ранее. Динамику среднемесячной температуры января по данным метеостанции Москвы начиная с 1900 года, а также прогноз ее развития до 2062 года на основе уравнения полиномиального тренда второго порядка отражены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Динамика среднемесячной температуры января в период 1900-2022 гг. и прогноз ее развития до 2062 года

DOI:10.18454/BIO.2024.1.5.5

По данным на рисунке 1 видно, что динамика величины среднемесячной температуры января имеет выраженный тренд на увеличение, который в 2062 году достигнет значения 0оС.

Следовательно, среднестатистические условия зимы в регионе в этот период будут соответствовать условиям зимы 2020 года, а в отдельные, с учетом существования амплитуды колебаний метеофактора мы будем иметь еще более теплые зимы, по-видимому, с отсутствием устойчивого снегового покрова.

Выполненный регрессионный анализ показал, что связь индекса прироста (показателя относительной интенсивности депонирования углерода) и температур января выражается уравнением линейной регрессии вида:

где Т1 – среднемесячная температура января в календарный год формирования годичного кольца, оС;

Т1-1 – среднемесячная температура января в календарный год, предшествующий году формирования годичного кольца, оС.

Уравнение отражает динамику индексов прироста с коэффициентом корреляции 0,48 и коэффициентом детерминации 0,37.

Тренд температур января (рисунок 2) служит исходными данными для расчета относительной интенсивности депонирования углерода (рисунок 3).

Рисунок 2 - Долговременная тенденция изменения среднемесячной температуры января

DOI:10.18454/BIO.2024.1.5.6

Рисунок 3 - Реконструированный и смоделированный ход роста интенсивности депонирования углерода в исследованных древостоях сосны

DOI:10.18454/BIO.2024.1.5.7

Относительная интенсивность депонирования углерода сосновым насаждением в 2022 г. по сравнению с 1957 г. выросла на 12,1%. Это в целом соответствует данным о том, что в 2022 г. у исследуемого локального насаждения бонитет сменился со II класса на I. Согласно данным таблиц хода роста средняя высота в 60-летних древостоях сосны I класса бонитета отличается на 17,5% от средней высоты II класса бонитета, а средний диаметр на 17,8%

[13]

.

Относительная интенсивность депонирования углерода сосновым древостоем в 2022 по сравнению с 1901 выросла на 13,3%. То есть рост интенсивности депонирования углерода шел за счет роста среднемесячных температур во второй половине XX века, что видно и при анализе рисунков 1–3.

В 2062 г относительная интенсивность депонирования углерода в исследуемом древостое вырастет на 13,7% по сравнению с 2022 годом и на 27,5% по сравнению с 1957 годом. Это означает что, рост насаждений сосны будет идти уже по Iа бонитету. Разница между средними высотами 60-летних насаждений сосны Ia и I бонитетов составляет 14,9%; между средними диаметрами – 15,9%. С учетом, точности исходных данных небольшие отличия по процентам изменения продуктивности между модельными значениями интенсивности депонирования углерода и данными таблиц хода роста не являются существенными.

Важным выводом общего плана является то, что по мере роста температур углеродедпонирующая функция насаждений может меняться, в том числе в сторону увеличения поглощения углерода, что в свою очередь глобально будет способствовать торможению интенсивности процесса роста температур.