1. Введение

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

[1][9][18][2][19]

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. м3Missing Mark : sup. Древостои сосны отличаются достаточно высокой долговечностью. Они способны сохранять устойчивость в возрасте более 160 лет в условиях Московской области

[4][5][6]

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.

2. Материалы и методы

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

[17]

Исследования велись по стандартной методике, обоснование которой было выполнено ранее [12], [14], [15]. С двух участков карбонового полигона (участок 7 и 8) произведен отбор буравом Пресслера по 15 кернов на высоте 1,3 м (один керн с каждого учетного дерева) [16]. Измерения ширины годичных колец на кернах велись с использованием МБС-10 с точностью до 0,05 мм. Для контроля за правильностью измерений использовалась процедура перекрестной датировки в программе GROWLINE [7]. Для дендроклиматического анализа использовалась информация о динамике среднемесячных температур, месячных сумм осадков метеостанции г. Москвы (Погода и климат…). Расположение метеорологической станции в Москве: с. ш. 55°49´ в. д. 37°62´, высота над уровнем моря 156 м. Для статистического анализа использовались стандартные функции программы MicrosoftExcel.

3. Результаты и обсуждение

Кратковременная компонента изменчивости временного ряда радиального прироста (погодичные колебания ширины годичного кольца) имеет ярко выраженную климатическую обусловленность [1], [8], [11], [18].

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 [3] выделены жирным шрифтом в таблицах 1–3. Расчеты необходимо вести как для метеопараметров текущего года (года формирования годичного кольца), так и для метеопарметров прошлого календарного года (года, предшествовавшего году формирования годичного кольца) [15], [18]. В первом случае временные ряды индексов прироста и рядов метеопараметров составляются по принципу год в год, а во тором случае с лагом в один год (например, индексу прироста 1962 года ставятся в соответствие метеопараметры 1961 года, индексу прироста 1963 года ставятся в соответствие метеопараметры 1962 года и так далее).

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.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).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.

4. Заключение

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.

The additional file for this article can be found as follows: