1. Введение

Полученная однажды, дендрохронологическая информация может быть использована в аналитической работе многократно многими исследователями, решающими дифференцированные исследовательские задачи, в том числе научно-практические и учебно-методические. С этой целью создаются банки дендрохронологической информации. Для территории Русской равнины имеется значительная база дендрохронологической информации. Для целей лесоводственных исследований наибольшую ценность представляют банки дендрохронологической информации, созданные лесоводами. Среди них следует выделить базы данных созданные профессором ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова С.М. Матвеевым для условий лесостепи

[4][5][11][2][10][1][7][8][12][16][3][13][17][18][14]

Целью данной работы было получение эталонных столетних хронологий по разным параметрам годичного кольца, характеризующих динамику параметров годичных колец в спелом, продуктивном, типичном, хозяйственно значимом древостое сосны обыкновенной из центральной части Русской равнины, первичный анализ этих хронологий и публикация первичных результатов исследований в широком доступе. Мы полагаем, что такого рода работа выполненная нами будет способствовать прогрессу в развитии потенциала использования дендрохронологических методов в лесоведении и в лесоводстве. К числу более узких задач относится планируемое использование этой хронологии в дальнейших исследованиях, связанных с датировкой времени гибели деревьев (времени образования сухостойной, валежной древесины) в сосновых лесах Судогодского района Владимирской области.

Важно подчеркнуть, что для территории центральной части Русской равнины отсутствуют долгосрочные хронологии сосны обыкновенной (

за исключением смешанной хронологии по ели и сосне на основе археологической древесины и древесины построек [17], построенной в лаборатории дендрохронологии Института географии РАН под руководством В.В. Мацковского и О.Н. Соломиной. С учетом того, что эта хронология является безальтернативным источником информации — она ценна, но хронология построенная только по одному виду и по одному типу условий произрастания была бы еще более ценным источником информации. Публикация созданной нами эталонной хронологии может помочь ее созданию. В нашем случае получена достаточно длинная хронология по живым деревьям сосны обыкновенной из одного биотопа, которая может быть использована в дальнейших исследованиях для построения долгосрочной хронологии сосны с учетом археологической древесины и древесины деревянных построек.

2. Методы и принципы исследования

Объектом исследования послужил спелый древостой сосны обыкновенный, лесные культуры, созданные методом посадки в 1919 году в Судогодском районе Владимирской области, на территории Судогодского участкового лесничества (квартал 3 выдел 1; координаты: 56.134071о; 40.782403о) Андреевского лесничества. Керны отбирались буравом Пресслера на высоте 1,3 м согласно стандартной методике [6], [7]. Средний диаметр учетных деревьев, с которых производился отбор кернов — 50 см; средняя высота — 31 м. Так как отбор кернов производился с господствующих деревьев, то их средний диаметр выше, чем средний диаметр исследуемого древостоя в целом. Измерения параметров годичного кольца велось с использованием микроскопа МБС-10 с основной точностью не менее 0,05 мм, для контроля за правильностью измерений использовалась перекрестная датировка в программе GROWLINE. Измерения выполнялись тщательно, их результаты первоначально заносились в бланк на бумаге и лишь затем вбивались в редактор программы GROWLINE.

Отдельно измерялась ширина годичного кольца и отдельно ширина слоя поздней древесины. Каждый керн таким образом просматривался при измерениях дважды, пометками в бланке измерений отмечались некоторые специфические аномалии годичных колец. Совпадение числа колец при двойном измерении каждого керна служило первым уровнем контроля качества распознавания годичных колец на керне, гарантией отсутствия в ходе измерений случайных пропусков и вставок в индивидуальных временных рядах прироста. Вторым уровнем контроля служила перекрестная датировка, при проведении которой руководствовались общими принципами варьирования коэффициента синхронности между древесно-кольцевыми хронологиями, ранее установленными нами для ценопопуляций сосны обыкновенной в центральной части Русской равнины в ходе масштабных исследований [12]. Таксационная характеристика древостоя приведена в таблице 1, его общий вид характеризует фото на рисунке 1.

В живом напочвенном покрове преобладают брусника (

——

Для правильного понимания данных о возрасте древостоя важно подчеркнуть, что лесные культуры создавались посадочным материалом, который на момент посадки в 1919 году уже имел некоторый биологический возраст. С другой стороны, высота посадочного материала была заведомо ниже высоты 1,3 м (высоты отбора керна), поэтому годичные кольца датируемые 1919 годом в индивидуальных хронологиях отсутствуют. Но они могут быть зафиксированы у учетных деревьев, которые происходят из растений естественного возобновления на вырубке, так как такие обычно всегда стараются сохранять на лесокультурной площади. Высаженный посадочный материал некоторое время рос до высоты 1,3 м, разные деревья достигали этой высоты в разные календарные годы. Далее важно понимать, что при отборе керна у дерева в спелом древостое мы чаще всего не попадаем буравом в биологический центр ствола (в кольцо с первичной ксилемой и сердцевиной) и часть годичных колец, реально существующих в стволе дерева, у нас утрачивается из анализа, и на разных кернах с разных учетных деревьев это число разное. Изложенное важно иметь в виду при обсуждении разных аспектов возраста древостоев и длины хронологий, как конкретно для данного древостоя, так и при использовании дендрохронологических методов в лесоводственных исследованиях в целом.

3. Основные результаты

В итоге обработки кернов в лаборатории были получены индивидуальные для каждого учетного дерева временные ряды радиального прироста (ширины годичного кольца) и временные ряды радиального прироста по поздней древесине. Путем простых арифметических вычислений из них были получены индивидуальные ряды прироста по ранней древесине и индивидуальные временные ряды по доле поздней древесины в годичном кольце. На основе индивидуальных временных рядов были рассчитаны средние временные ряды (хронологии), характеризующие динамику роста исследуемого древостоя, приведенные в таблицах 2–5.

Среди приведенных данных отдельную практическую ценность с точки зрения лесоводства предоставляет график динамики доли поздней древесины в годичном кольце (рисунок 2), являющейся надежным индикатором технических свойств древесины, качества древесины, углерододепонирующей функции древесины

[7]

Для выполнения дальнейшего первичного статистического анализа каждая индивидуальная хронология по ранней древесине, по поздней древесине и по ширине годичного кольца была проиндексирована: значение параметра в данном году делилось на среднее значение этого же параметра за последние пять лет

[7]индексирование делением на скользящее среднее за пять лет действует в том числе как фильтр, ослабляющий низкочастотные многолетние составляющие изменчивости, что может сказываться на оценке циклических компонент, близких по периоду к выявленному десятилетнему циклу или превышающих его. Это хорошо известная придержка и ограничение при индексировании временных рядом методом скользящего среднего известны в дендрохронологии как "эффект Слуцкого" [7].

На основании индивидуальных хронологий были получены средние индексированные хронологии для древостоя, отраженные на рисунке 3. Важно подчеркнуть, что это несколько иные хронологии, а не те, что приведены в таблицах 2–4, но полученные на основе тех же индивидуальных хронологий, что и хронологии в таблицах 2–5.

[15]Расположение метеорологической станции (Владимирская область, Россия):широта 56.1242о, долгота 40.3165о, высота над уровнем моря 167 м.

Для рядов месячной суммы осадков во временных рядах наблюдений присутствуют разрывы, поэтому (на данном этапе исследований) анализ был выполнен только для последнего непрерывного участка с 2001 по 2025 гг. При расчете коэффициентов корреляции индексов прироста с метеопараметрами года, предшествовавшего календарному году формирования годичного кольца расчет был выполнен для участка временных рядов метеопараметров с 2001 по 2024 год, так как годичное кольцо 2026 года, с которым должны были быть сопоставлены метеопараметры 2025 года (при данном варианте расчета) в наших наблюдениях отсутствует. В итоге коэффициенты корреляции с температурами были второй раз рассчитаны для этого же временного интервала (таблица 8–9) и были рассчитаны коэффициенты корреляции с месячными суммами осадков прошлого и текущего года (таблица 10–11). Такого рода расчеты, помимо прочего, позволяют оценить стационарность отклика динамики температурного режима в динамике индексов прироста. При числе наблюдений 24 и числе степеней свободы 22 при уровне доверительной вероятности 0,05 достоверны значения коэффициентов корреляции от 0,40 и более.

В графике, отраженном на рисунке 3, просматривается цикличность в изменчивости прироста. Для исследования цикличности в изменчивости радиального прироста может успешно использоваться анализ Фурье [1]. Результаты анализа исследуемых хронологии в программе STATISTICA 13.0 показали, что в ряду индексов радиального прироста по ширине годичного кольца за период 1925–2025 годы наиболее сильно выражена циклическая компонента с периодом 10,0 лет. Точно такая же компонента с периодом 10,0 лет присутствует в ряду индексов радиального прироста поздней древесины. Временной ряд индексов радиального прироста по ранней древесине дает максимум спектральной плотности при значениях периода 12,5 лет, что с одной стороны сходно с показателями в предыдущих рядах, а с другой — демонстрирует выраженные отличия в структуре цикличности колебаний этих показателей.

4. Обсуждение

Общепризнано, что доля поздней древесины является надежным показателем качества древесины

[7]

Выполненные расчеты коэффициентов корреляции между временными рядами индексов прироста по поздней древесине, по ранней древесине, по ширине годичного кольца (рисунок 3) показали, что колебания в ряду ширины раннего слоя древесины достоверно связаны с колебаниями ширины слоя поздней древесины: коэффициент корреляции 0,40 для рядов длиной 101 год. Эта связь не очень тесная, не функциональная и, следовательно, в аналитической работе ряды этих показателей могут быть использованы как независимые индикаторы.

В то же время, специфика изменчивости радиального прироста такова, что ряды индексов прироста по ранней древесине и по поздней древесине имеют высокую корреляцию с рядом индексов ширины годичного кольца (коэффициенты корреляции равны 0,80 для ширины слоя поздней древесины и 0,87 для ширины слоя ранней древесины). Таким образом, в формирование динамики ширины годичного кольца наибольший удельный вклад вносит динамика слоя ранней древесины в том числе с учетом ее коррелированности с динамикой слоя поздней древесины. Последнее не удивительно, ведь коррелированный рост разных частей организма

—

Дендроклиматический анализ показал отсутствие в среде отдельных выраженных лимитирующих климатических факторов, определяющих динамику колебания прироста древесины. Это типично для древостоев из лесных биомов, находящих в близких к оптимальным условиях существования

[7]

Экофизиологическое значение выявленных связей в целом понятно. В августе происходит заложение вегетативных почек, в которых преформированы молодые побеги, формирующие ассимиляционную поверхность на следующий год

[19]———[19]

За последние 25 лет роста исследуемого древостоя выявлены следующие достоверные связи между месячными сумма осадков и дендрохронологическими параметрами (таблица 13).

Некоторым из выявленных связей легко дать экофизиологическую интерпретацию, некоторым сложнее. Так, очевидно, что недостаток осадков в июне текущего года может негативно сказываться на интенсивности камбиальных делений и будет вести к снижению величины годичного кольца. Однако примечательно, что достоверная связь с этим показателем выявлена в том числе для слоя поздней древесины (+0,47), когда прямое влияние погодных условий на процессы формирования трахеид невозможно, но при этом не фиксируется для слоя ранней древесины (значение коэффициента +0,29 не достоверно при уровне доверительной вероятности 0,05). Выявленные закономерности заслуживают дальнейших дополнительных исследований.

Выявленные при спектральном анализе Фурье цикличности в дендрохронологических рядах близки по периодичности к периодичности геомагнитной активности Солнца в цикле Швабе. Выявленное наличие цикличностей в колебаниях рядов радиального прироста важно, так как свидетельствует о цикличности протекания экофизиологических процессов в организмах деревьев и дает объективные основания для их краткосрочного прогнозирования в лесохозяйственных целях.

5. Заключение

Таким образом, в ходе исследований был подобран типичный спелый хозяйственно ценный древостой сосны обыкновенной, расположенный в центральной части Русской равнины. С господствующих в пологе древостоя деревьев были отобраны керны древесины и построены индивидуальные хронологии по ширине годичного кольца, по ширине слоя поздней древесины, по ширине слоя ранней древесины, по доле поздней древесины в годичном кольце. На основе индивидуальных хронологий были рассчитаны средние для древостоя хронологии, в том числе средние индексированные хронологии. Выполнен первичный анализ цикличности и климатической обусловленности колебаний дендрохронологических параметров в рассматриваемых хронологиях. Публикуемые хронологии могут быть использованы другими лесоводами для сопоставления с полученными ими хронологиями в целях контроля правильности выполненных измерений, могут быть использованы для перекрестной датировки древесно-кольцевых хронологий по мертвой древесине из сосновых лесов зеленомошной группы типов леса в центральной части Русской равнины, а также для датировки древесины в деревянных постройках в пределах рассматриваемого региона.

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