CC BY
73
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КЕДРА СИБИРСКОГО
В СРЕДНЕМ ПОВОЛЖЬЕ
Карасев В.Н., Карасева М.А., Лежнин К.Т., Маторкин А.А.
(МарГТУ, г.Йошкар-Ола, РФ)
Biological features of a Pinus sibirica Du Tour. on the middle of the Volga region were investigated. Features of growth, dynamics of the contents of the common chlorophyll and quantity of the basic mineral elements in needles and runaways were studied.
Важнейшими показателями, характеризующими степень адаптации кедра сибирского к новым экологическим условиям и жизнеспособность при интродукции в рекреационные зоны и городские зеленые насаждения Среднего Поволжья является интенсивность ростовых процессов и различия в содержании пигментов и элементов питания.
Целью исследований явилось выявление адаптационных возможностей и экологической перспективности выращивания данной породы в условиях антропогенных ландшафтов Среднего Поволжья, на территориях, подверженных сильным рекреационным нагрузкам и техногенному воздействию.
Изучались особенности роста, динамика содержания общего хлорофилла и количество основных минеральных элементов в хвое и побегах кедра сибирского, растущего в разных экологических условиях. Содержание хлорофилла в хвое определялось по методике Е.Г. Годнева (1952). Проводились сравнительные исследования по изучению интенсивности фотосинтеза интродуцирован-ных хвойных древесных пород (кедра сибирского, лиственницы сибирской) и местных (сосны обыкновенной и ели европейской), произрастающих в условиях свежей сурамени на дерново -среднеподзолистых суглинистых почвах в условиях зоны хвойно -широколиственных лесов Среднего Поволжья.
Сравнительная оценка проводилась по биометрическим и физиологическим показателям; высоте, приростам, размерам хвои, содержанию хлорофилла. Для оценки физиологического состояния и жизнеспособности растений определялось электрическое сопротивление прикамбиального комплекса тканей (импеданс ПКТ). Установлено, что при снижении уровня жизнедеятельности, возникновении заболеваний и др. электрическое сопротивление прикамбиального комплекса тканей существенно увеличивается, а более низкие значения этого параметра свойственны здоровым деревьям (Кишенков, Рутковский; 1980, Карасев, 1995).
Среднемноголетние данные по интенсивности фотосинтеза исследуемых хвойных пород показывают, что наибольшей интенсивностью фотосинтеза обладает лиственница сибирская, а сосна обыкновенная, ель европейская и сосна кедровая сибирская существенно не отличаются по этому показателю (табл. 1).
В полуденные часы при высокой температуре воздуха на фоне значительного водного дефицита в листьях наблюдается депрессия фотосинтеза у всех исследуемых древесных пород. Менее всего она выражена у лиственницы си-
бирской. Следует отметить, что не в последнюю очередь существенное влияние на снижение интенсивности фотосинтеза оказывает пониженное содержание углекислого газа в полуденное время. Глубина депрессии фотосинтеза по нашим исследованиям также во многом зависит и от физиологического состояния растений, от уровня их жизнеспособности.
Таблица 1 - Среднемноголетнее значение интенсивности дыхания и нетто -ассимиляции хвои 1-летних побегов культур хвойных древесных пород на 11.. .12 часов дня за летний период (май, июнь, июль) мг/(г •ч) на сухую массу хвои
Древесная порода нетто-ассимиляции дыхания
Хср тх С,% Хср тх С,%
Сосна кедровая сибирская 1,05 0,16 89,0 0,70 0,15 106,9
Ель европейская 1,09 0,18 67,0 0,75 0,09 61,2
Сосна обыкновенная 1,12 0,09 34,6 0,85 0,15 79,2
Лиственница сибирская 3,00 0,29 55,7 1,90 0,31 105,6
Наибольшей интенсивностью дыхания (табл.1) обладает хвоя лиственницы сибирской. Данный показатель имеет очень высокую изменчивость у всех изученных пород.
Содержание пигментов в течение периода вегетации является довольно динамичным показателем, что отмечалось многими авторами (Николаевский, 1998 и др.). Исследования влияния техногенного загрязнения на пигменты хло-ропластов в хвое кедра сибирского показали, что пигментный аппарат относительно стабилен. В полностью сформировавшейся хвое отчетливые количественные изменения уровня пигментации проявляются только при проявлении некроза. Содержание хлорофилла в хвое растений, произрастающих в городских условиях почти в два раза меньше, чем в зеленой зоне (табл. 2)
Таблица 2 - Содержание общего хлорофилла в хвое кедра сибирского, мг/г сух. хвои
Условия роста Статистические Возраст хвои, лет
показатели 1 2 3
хср 1,726 2,458 2,666
Насаждения зеленой зоны ±тх 0,085 0,17 0,034
С, % 12,0 17,3 2,2
хср 1,487 !,518 1,229
В условиях города ±тх 0,017 0,035 0,083
С, % 3,2 6,6 16,6
По результатам дисперсионного анализа выявлено, что связь между градациями состояния, фотосинтезом, а также содержанием хлорофилла очень тесная, коэффициент детерминации варьирует в пределах 0,7-0,9 в зависимости от типов повреждения или ослабления деревьев, скорости репарации основных физиологических функций и др.
Результаты измерений импеданса ПКТ стволов деревьев в культурах кедра сибирского приведены (ПП №11) приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Значение импеданса ПКТ на пробной площади №2 11
Статистические показатели Высота, м Диаметр, м Состояние деревьев
лучшее среднее отстающее
октябрь 2001 года
Хср 4,2 5,2 57,8 82,2 106,0
тх 0,25 0,42 3,42 7,69 8,47
С,% 30,9 41,7 14,48 33,78 22,59
сентябрь 2002 года
Хср 4,5 5,8 44,4 56,0 80,4
тх 0,25 0,42 2,28 1,8 5,65
С,% 30,9 41,7 12,59 11,61 19,87
Анализ данных таблицы 3 показывает, что деревья распределенные на категории состояния существенно отличаются по величине импеданса ПКТ. У отстающих в росте величина импеданса на 22.5-30,3% выше, чем у средних. Различие между значениями импеданса отстающих в росте и лучших деревьев составляет 36-45,5%.
Эта же закономерность наблюдается на всех пробных площадях, данные исследования представлены рис. 1
Как видно из рис.1 , деревья одной категории состояния, но разного возраста отличаются по величинам импеданса ПКТ: наименьшие значения выявлены у самых старших из исследованных культур (проба №5). Для культур более молодого возраста (пробы №3, 6) характерны более высокие значения электрического сопротивления.
Рисунок 1 - Средние значения импеданса ПКТ стволов кедра сибирского
Из рис 1. видно что значения импенданса ПКТ у здоровых растений во всех вариантах опыта почти одинаковы, степень представленности деревьев разной жизнеспособности зависит от способа посадки, вида посадочного мате-
риала и возраста насаждения. Лучшие показатели роста и жизнеспособности выявлены в биогрупповых посадках и культурах, созданных крупномерным посадочным материалом.
Изучение особенностей роста сосны кедровой сибирской в различных экологических условиях показало возможность его адаптации в городских условиях при незначительном техногенном воздействии.
Анализы содержания азота, фосфора и калия в двухлетних побегах показали более высокое содержание азота в контрольных фоновых насаждениях, чем у кедра, произрастающего в условиях сильного пылевого загрязнения в городе. Его количество было на 27,8% меньше чем у контрольных насаждений (табл.4). по содержанию калия растения отличались на 13,8%.
Наиболее значительные различия выявлены по содержанию фосфора. Кедр в городских насаждений имел содержание фосфора почти на 50 % больше, чем, кедр произрастающий в более благоприятных условиях зеленых зон.
В литературе имеются сведения о повышенном содержании макроэлементов и нарушении фосфорного обмена при повреждении растений фитотоксич-ными соединениями. Нарушение метаболизма фосфоросодержащих соединений приводит к торможению синтеза углеводов, белков, жиров. С появлением у растений признаков поражений, содержание фосфора в листьях обычно возрастает в результате притока фосфорных соединений к пораженному органу
Таблица 4 - Содержание основных минеральных элементов в побегах кедра сибирского
Элементы питания Условия роста деревьев
зеленые зоны город
К, % 0,790 0,570
К2О, % 0,029 0,025
Р2О5, % 0,097 0,150
Анализ возрастной динамики биометрических параметров свидетельствует о замедленном росте кедра в перовое десятилетие, затем приросты его в высоту заметно увеличиваются. Характеристика репродуктивной способности и качество исследованных семян показывают успешность акклиматизации кедра сибирского в условиях антропогенных ландшафтов Среднего Поволжья и возможность создания местной семенной базы. Полученные данные свидетельствует о незначительном нарушении обменных процессов кедра сибирского и высокой устойчивости в городских условиях, и о успешном росте и целесообразности более широкого его использования при создании рекреационных насаждений.
Литература
1. Годнев, Т.Н. Строение хлорофилла и методы его количественного определения /Т.Н. Годнев. — Минск, 1952. — 327 с.
2. Дроздов, И.И. Лесная интродукция /И.И. Дроздов, Ю.И. Дроздов. - М.: МГУЛ.2000.-135 с.
3. Николаевский В.С. Экологическая оценка загрязнения среды и состояния наземных экосистем методами фитоиндикации. — М.: МГУЛ, 1998.
