CC BY
39
УДК 630*181.28
№1
ФЕКЛИСТОВ Павел Александрович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой экологии и защиты леса Архангельского государственного технического университета, член-корреспондент РАЕН. Автор 175 научных публикаций, в т.ч. пяти монографий
БИРЮКОВ Сергей Юрьевич, младший научный сотрудник Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН. Автор 12 научных публикаций
ТРАНСПИРАЦИЯ ХВОИ СОСНЫ СКРУЧЕННОЙ И ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
Сосна обыкновенная, сосна скрученная, транспирация, метеофакторы
Транспирация — один из важнейших процессов жизнедеятельности растения. Она способствует передвижению воды и растворенных в ней минеральных веществ от корней к другим частям растения, защищает от перегрева, оптимизирует ряд процессов метаболизма путем препятствия полному насыщению клеток водой. На интенсивность транспирации оказывают влияние многие экологические факторы, которые действуют в различных сочетаниях, что затрудняет выяснение причин тех или иных изменений в разные часы суток [1, 2]. По содержанию же влаги в хвое дерева и потерям ее в процессе транспирации можно судить об адаптации его к условиям среды.
В задачу наших исследований входило изучение транспирации хвои североамериканского вида сосны скрученной и аборигенной сосны обыкновенной в одних условиях местопроизрастания. Обследования проводились на участке лесных культур, созданных в 1998 г., в Исакогорском лесничестве Архангельского лесхоза посадкой вручную сеянцев трехлеток. Наблюдения проводили в 2005 и 2006 гг. на 4 учетных деревьях в течение суток с интервалом в 2 ч. Интенсивность транспирации определяли методом быстрого взвешивания. Взвешивания производились на торсионных весах с точностью ±1 мг.
По многолетним наблюдениям, средние показатели интенсивности транспирации
хвои у сосны обыкновенной в Архангельской области изменяются от 160 до 180 мг на 1 г сырой массы в час [3]. Близкие величины интенсивности транспирации получены в условиях республики Коми [4] и Сибири [5].
Изучение транспирации в июле месяце в течение двух лет показывает, что среднесуточная ее величина в 2005 г. представляла у сосны скрученной 244,8 мг/гхч, а у сосны обыкновенной — 247,7 мг/гхч (величины весьма близкие). Однако в 2006 г. у сосны скрученной эта величина составила уже 183,4 мг/гхч, а у сосны обыкновенной —
227,7 мг/гхч, разница достигала 24%. Изме-
нения ее в течение суток сходны и в первый и во второй год, но в 2006 г. они происходили более сглажено. Наибольшая транспирация наблюдалась в дневные часы — с 10 до 18 ч (рис. 1). В ночное время отмечен спад испарения, наименьшие значения наблюдались с 22 до 4 ч утра. В 2005 г. минимальная транспирация у сосны обыкновенной была в 24 ч — 105 мг/гхчас, у сосны скрученной — в 22 ч и составила 72 мг/гхч. В 2006 г. у сосны обыкновенной минимальная транспирация была уже в 4 ч утра — 85,4 мг/гхч, у сосны скрученной также в 4 ч утра и составила 39,6 мг/гхч.
Время суток, ч
2006 год
... 2
—♦
/Я 1
—м
н 14 16 18 20 22 0 2 4 6 8 10 12 14
Время суток, ч
Рис. 1. Суточный ход транспирации хвои сосны в 2005—2006 гг. Условные обозначения: 1 — сосна скрученная; 2 — сосна обыкновенная.
Исследования показывают, что в пик сезона сосна обыкновенная имеет более интенсивную транспирацию.
Анализ связи транспирации с важнейшими метеорологическими факторами демонстрирует тесную связь с большинством из них (см. таблицу). Связь транспирации с метеорологическими факторами у сосны скрученной, в целом, более тесная, чем у сосны обыкновенной. Очень близкие по тесноте связи имеют место и с температурой, и с освещенностью, и с влажностью воздуха.
Менее тесна связь со скоростью ветра. У сосны обыкновенной связи умеренные в первый год изучения и высокая теснота связи во второй год. Большинство полученных
показателей связи достоверны, критерий Стьюдента больше пороговой величины.
Значительное влияние на интенсивность транспирации растением оказывает температура воздуха. На Севере она существенно влияет на рост и развитие растений. Многие исследователи отмечали в своих работах прямую зависимость между транспирацией и температурой воздуха [4, 6, 7].
В наших исследованиях получена подобная зависимость. Форма связи транспирации с температурой одна и та же как для сосны скрученной, так и для сосны обыкновенной — это прямая. Следовательно, чем выше температура, тем больше транспирация (рис. 2). Максимальные значения по-
♦ сосна скрученная
з- ^
а
Н
Температура воздуха, град. сосна обыкновенная
Рис. 2. Зависимость транспирации хвои от температуры воздуха: сосна скрученная: У = 56,7 + 13,7хХ; сосна обыкновенная: У = 153,5 + 9,7хХ.
Зависимость транспирации хвои от метеорологических факторов
Метеорологические факторы Показатель связи
2005 г. 2006 г.
1 2 3 1 2 3
СОСНА СКРУЧЕННАЯ
Температура воздуха, °С 0,89 0,06 15,1 0,71 0,13 5,2
Влажность воздуха, % -0,87 0,07 12,8 -0,81 0,1 8,5
Освещенность, тыс. лк 0,9 0,05 17,4 0,54 0,20 2,8
Скорость ветра, м/с 0,73 0,13 5,7 0,68 0,15 4,6
СОСНА ОБЫКНОВЕННАЯ
Температура воздуха, °С 0,47 0,22 2,2 0,72 0,13 5,6
Влажность воздуха, % -0,52 0,2 2,6 -0,82 0,09 9,1
Освещенность, тыс. лк 0,53 0,2 2,7 0,6 0,18 3,4
Скорость ветра, м/с 0,44 0,22 2,0 0,7 0,14 5,0
Примечание. 1 — коэффициент корреляции; 2 — основная ошибка коэффициента корреляции; 3 — достоверность коэффициента корреляции.
следней наблюдаются при температуре около 25°С. Вместе с тем для сосны скрученной эта зависимость характеризуется более крутым подъемом.
На территории исследуемого региона в течение вегетационного периода выпадает значительное количество осадков, что вызывает повышенную влажность воздуха и регулирует интенсивность транспирации. Исследователи отмечают закономерность снижения интенсивности транспирации при высокой относительной влажности воздуха
[8]. Причем в июле транспирация сосны обыкновенной в большей степени зависит от влажности воздуха [4]. В наших исследованиях зависимость транспирации от влажности воздуха также обратная (рис. 3) и очень схожа у обоих видов. В то же время, сосна скрученная более чутко реагирует на этот показатель. При полном насыщении воздуха водяными парами транспирация сосны скрученной снижается до 75 мг/гхч, а сосны обыкновенной — только до 100 мг/гхч. При обычных для исследуемого региона показате-
лях относительной влажности воздуха (около 80%) транспирация сосны обыкновенной более интенсивна, чем сосны скрученной.
Освещенность в меньшей степени влияет на интенсивность транспирации. Свет влияет на степень открытости устьиц, через ко-
торые и происходит большая часть потери воды растением. У сосны обыкновенной в течение суток наблюдается положительная, хотя и недостаточно тесная, взаимосвязь между интенсивностью транспирации и освещенностью [4].
3 800 -?
І 700 -* 600 -
I 500 -
« 400 -І 300 -я 200 -я 100 -
30 40 50 60 70 80 90 100
♦ сосна скрученная
р 800 -і
*
-й 700 -
* 600 5
30 40 50 60 70 80 90 100
Влажность воздуха, %
♦ сосна обыкновенная
Рис. 3. Зависимость транспирации хвои от влажности воздуха: сосна скрученная: У = 550,5 — 4,5хХ; сосна обыкновенная: У = 532,7 — 3,6хХ.
По нашим данным, при верхних значениях освещенности транспирация фактически одинакова как у сосны обыкновенной, так и у сосны скрученной и составляет
450 мг/гхчас (рис. 4). Однако при минимальных освещенностях сосна обыкновенная сохраняет относительно высокую транспирацию — в 1,5 раза выше, чем сосна скрученная.
■ сосна скрученная
Рис. 4. Зависимость транспирации хвои от освещенности: сосна скрученная: У =137,4 + 4,3хХ; сосна обыкновенная: У =137,4 + 4,3хХ.
Ветер усиливает транспирацию обоих видов. У сосны скрученной при минимальных значениях ветра транспирация ниже, чем у сосны обыкновенной. Вместе с тем в процессе наблюдений ветра со скоростью выше
1,1 м/с не наблюдалось.
Таким образом, в суточном ходе транспирации двух видов сосны имеются два макси-
мума: один приходится на 10 ч, а второй — на 14—16 ч. Среднесуточная транспирация (за 2 года) составила у сосны скрученной
214,1 мг/гхч, а у сосны обыкновенной —
237,7 мг/гхч. Установлена связь транспирации с важнейшими метеорологическими факторами. У сосны скрученной эта связь более тесная, чем у сосны обыкновенной.
Список литературы
1. Коренные еловые леса Севера: биоразнообразие, структура, функции. СПб., 2006.
2. Чернова Н.М., Былова А.М. Основы экологии. М., 2004.
3. Веретенников А.В. Физиологические основы устойчивости древесных растений к временному избытку влаги в почве. М., 1968.
4. Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера. СПб., 2001.
5. Бейдеман И.Н., Паутова В.Н. Водный режим растений на островах и берегах озера Байкал и методика его изучения. М., 1969.
6. Козлова Л.Н. Расход воды на транспирацию лесными фитоценозами Красноярско-Ачинской лесостепи // Средообразующая роль лесных экосистем Сибири. Красноярск, 1982. С. 46—58.
7. Молчанов А.А. Лес и окружающая среда. М., 1968.
8. Коловский Р.А., Козлова Л.Н. Водообмен сосны // Физиология сосны обыкновенной. Новосибирск, 1990. С. 77-97.
Feklistov Pavel, Biryukov Sergey
NEEDLE TRANSPIRATION OF SHORE PINE AND COMMON PINE IN THE CONDITIONS OF THE ARKHANGELSK REGION
The intensity of needle transpiration of the pine introduced and aboriginal species in cultures is studied. The relationship between needle transpiration and the most important meteorological factors is analyzed.
Получено 10.10.2007
Рецензент — Беляев В.В., доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры географии и геоэкологии Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова, руководитель группы экологии леса лаборатории глубинного геологического строения и динамики литосферы Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН, член-корреспондент Петровской академии наук и искусств
