Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние напряженности фитоценотического фактора на водный режим древесных растений в насаждениях

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Влияние напряженности фитоценотического фактора на водный режим древесных растений в насаждениях"

АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ

Ордена Трудового Красного Знамени Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф.Купревича

УДК 630.116 : 620.228

Волотских Татьяна Николаевна

ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ ФИТ01ЩЮТИЧЕСК0Г0 ФАКТОРА НА ВОДНЫЙ РЕЖИМ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В НАСАЖДЕНИЯХ

03.00,05 - ботаника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МИНСК - 1996

Работа выполнена в лаборатории радиоэкологии растений Орде Трудового Красного Знамени Института экспериментальной ботани

им. В.Ф.Купревича АН Б

Научный руководитель: член-корр. АН Б, доктор Оиолог

ческих наук Якушев Б.И.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Емельянов Л.Г.

кандидат биологических наук Гаранович И.М.

Оппонирующая организация - Белорусский технологически

Университет

Зашита состоится "¿¿7 1996 г. В часов на засед

нш совета по защите диссертаций Д 01.38.01 в Институте эксперимента!! ной оотаники им.В.Ф.Купревича АН Б (220072, г.Минск, ул.Ф.Скорины, 27

С диссертацией можно ознакомиться б Центральной научной библиоте им. Я.Кодаса А?! Б.

Автореферат разослан "У? "¡.тп&ир*я-1996 г.

Ученый секретарь ^

совета по защите диссертаций // ' ^лсс/— И.В.Рогульченко кандидат биологических наук ^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми диссертации. Одной из основных задач лесного хозяйства является улучшение качественного состава лесов, повышение зродуктивности насаждений и улучшение структуры древостсев. В решении зтих проблем значительное место отводится искусственному создании ле-;ов (лесным культурам), что нацеливает практиков на выращивание высокопродуктивных насаждений, необходимого видового состава и определенного целевого назначения.

В условиях Белоруссии на легких почвах автоморфного типа основным экологическим фактором, сдерживающим■продуктивность лесных насаждений мнется влага. Поэтому исследование водного режима отдельных растений 4 целых насаждений является глаЕнейшей проблемой для экологов, так как >т его регулирования в значительной мере зависит нормальная зкизкедея-гельность и, следовательно, продуктивность растений ( Высоцкий, 1938; {ванов, 1946; Молчанов, 1953; Цельникер, 1955; Судницыя, 1980; Алексеев, 1963; Ловчий, 1963; Гусев, 1966; Слейчер, 1970; Лир, Польстер, Фид-1ер, 1974; Либберг, 1976; Петров, 1978; Кайбияйнен, 1981; Реуцкий, 1982; Русаленко, 1983; Веретенников, 1987; Якушев, Рахтеенко, Мартиво-зич и др., 1987; Богатырев, Васильева, 1961 и др.).

Вопросу определения потребности древесных пород и целых насаждений ю влаге и регулированию водного режима насаждений при помощи различных пиротехнических и лесоводственных мероприятий уделяется большое внима-гие, но тем не менее этот вопрос и до настоящего времени мало изучен и ¡е только с практической стороны. А между тем, изучение закономерностей водного режима насаждений позволило бы разработать основы создания остойчивых и более продуктивных лесных фигоценозов. По данным В.П.Рома-ювского (1988), Ю.Д.Сироткина (1988), Л.С.Застенского (1993), Д.С.Го-юда (1995) в Беларуси ежегодно создается до 17 тыс.га лесных культур.

Актуальность разработки данной темы обусловлена недостаточной иву-генностью влияния различной напряженности фитоценотических факторов ^видового состава и густоты насаждений) на водный режим древесных погод, малочисленностью работ по вопросам, касающимся водного режима дре-¡есных пород в чистых и смешанных культурах, поскольку значимость влаги ! жизнедеятельности растений зачастую бывает более существенной, чем юль большинства других факторов внешней среды ( Высоцкий, 1938; Бойко,

1955; Зонн, 1959; Волков, 1968; Воронков, 1969; Шинкаренко и др., 197. Савченко, 1980; Веретенниов, 1987; Ипатьев и др., 1930; Судачков. 1990; Юрковский, Каябияйнен, 1990; Рябоконь, 1991; Рожков, 1995).

Связь работы с крупными научными программами, темами.

Проведенные исследования входили в плановую тему Института экса риментальной ботаники им. В.Ф.К.унревича .Академии наук Беларуси "Изуч ние биоэкологических основ межвидовых и внутривидовых отношений раст ний и их роли в повышении продуктивности искусственных фитоценозов" 1981-1984 гг., N госрегистрации 81011356; "Эколого-физиологическ обоснование парциального участия фитоценотических и абиотических факт ров среды в формировании искусственных растительных сообществ" 1985-1988 гг., N госрегистрации 01.85.0010154; "Межреспубликанск программа комплексных исследований, выполняемых совместно учреждения АН БССР, АН УССР и АН МССР по проблемам, связанным с последствиями ав рии на Чернобыльской АЭС" (Тема: "Исследование радиоактивного эагрязн нмя природно-растительных комплексов") - 1986-1990 гг.; "Исследова закономерности аккумуляции радионуклидов растениями лесных и лугов фитоценозов в различных условиях произрастания и в зависимости от уро ня загрязненности-почв радиоактивными выбросами Чернобыльской АЭС" (3 дание Госкомитета по науке и технике от 25 моля 1989 г. за N 492) 1989-1993 гг.

Цель и задачи исследования. Цель и задачи исследований заключали в изучении влияния различной напряженности фитоценотических факторов водный режим сосны обыкновенной и березы повислой в сосново-березоЕ культурах различной густоты и смешения; в определении в этой связи сс тавляющих водного режима растений в динамике (оводненности тканей и с ганов, водного дефицита, основных осмотиков клеточного сока, интенс* ности транспирацик, сосущей силы органов, водного режима почвы и т.д. разработке эколого-физиологического обоснования оптимальной густоты г садки лесных культур на легких почвах.

Научная новизна полученных результатов. Научная новизна рабе состоит в том, что дано эколого-физиологическое обоснование преимущес ва создания смешанных лесных культур на основании исследований парше ров водного режима растений и хода роста насаждений. Показаны особе ности водного режима древесных пород и его видоспецифичность. Иссле; ваны закономерности изменения водного режима древесных растений в евг с различной напряженностью межвидовых и внутривидовых отношений.

Практическая значимость полученных результатов.

Дано зколого-фивкологшеское обоснование преимущества создания смешанных культур сосны обыкновенной и березы повислой в условиях авто-морфных почв Беларуси,

Определены величины параметров водного режима растений, по которым можно судить о напряженности водного питания растений в насаждениях.

Обосновано преимущество закладки разреженных вариантов лесных культур сосны и березы на легких почвах.

Экономическая значимость полученных результатов.

Результаты исследований предназначаются для повышения эффективности лесоводственных мероприятий в лесном хозяйстве.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- видовая и межвидовая специфичность водного режима сссны обыкновенной и березы повислой при совместном и раздельном произрастании в насаждениях.

- зколого-физиологическое обоснование густоты посадки лесных культур сосны и. березы.

Личный вклад соискателя.

В основу работы положены исследования, проводимые автором за период с 1980 по 1996 гг. За время работы автор участвовала в следующих научно-исследовательских темах: "Изучение биоэкологических основ межвидовых и внутривидовых, отношений растений и их роли в повышении продуктивности искусственных фигоценозов" - 1981-1984 гг.; "Эколого-физиологическое обоснование парциального участия фитоценотических и абиотических факторов среды в формировании искусственных растительных сообществ" -1985-1988 гг.; "Исследовать закономерности аккумуляции радионуклидов растениями лесных и луговых фитоценозов в различных условиях произрастания и в зависимости от уровня загрязненности почв радиоактивными выбросами Чернобыльской АЭС" (Задание Госкомитета по науке и технике от 25 июля 1989 г. за N 492) - 1989-1993 гг. и в "Межреспубликанской программе комплексных исследований, выполняемых совместно учреждениями АН БССР, АН УССР и АН МССР по проблемам, связанным с последствиями аварии та Чернобыльской АЭС" - 1986-1990 гг.

Апробация результатов диссертации.

Результаты работы представлены и обсуадены на VIII делегатском зъеэде Всесоюзного ботанического общества (Алма-Ата, 1988 г.); на III Зсесоюзной конференции "Проблемы физиологии и биохимии древесных растений" (Петрозаводск, 1989 г.); на XII конференции молодых ученых Ур.О \Н СССР (Уфа, 1989 г.).

Опубликованность результатов.

Материалы диссертации опубликованы в 7 научных работах (2 моног фиях, 2 научных статьях и 3 тезисах).

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоят из введения., шести глав, выводов, списка пользованной литературы. Общий объем диссертации 194 страницы, из ко рык текстовая часть составляет 171 страницу, В работе имеется 30 таб и 32 рисунка. Список литературы включает 310 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ Материалы и методы исследования

Исследования проводились б опытных лесных культурах лаборато экологии растений Института экспериментальной ботаники AHB, которые ли заложены ß 1981 г. в Березкнском государственном биосферном залов нике (в Крайцевском лесничестве).

В качестве объектов исследования были выбраны две наиболее ра ространенные в Беларуси древесные породы: сосна обыкновенная (PI sllvestris L.) и берееа повислая (Betula pendula Roth.).

Почва лесных культур - дерново-подзолистая, глубокооподзоленн связнопесчаная, развивающаяся не вавадуненных связных песках.

Почва характеризуется низкой влагообеспеченностью,обусловлен слабой водоудерживающей способностью почвообразующей породы. .Водный жим почв в течение вегетационного периода неустойчив, в особенности нормального развития древесных растений.

Результаты химического знализа показали, что содержание гумус почве невысокое (1,28 %), рНкса по горизонтам колеблется в пределах 4,50 до 4,80. Содержание подвижного фосфора уменьшается с 15,2 до мг, а обменного калия ~ с 3,09 до 1,51 мг на 100 г почвы. Сумма пог ¡ценных оснований колеблется от 3,40 до 5,13 м-экв, гидролитическая к логность - 2,80-1,45 м-экв на 100 г почвы.

Было заложено три варианта чистых сосновых и смешанных сосново-резовых культур с различной густотой посадки: 0,7 м х 0,7 м; 1,0 s 1,0 м; 1,4 ы к 1,4 м. Участие березы в смешанных культурах составл 30%, что считается оптимальным соотношением по многолетним исследова ям лаборатории экологии растений Института экспериментальной ботая АНБ (1970-1988 гг.).

В исследованиях были использованы общепринятые в геоботанике (Су-ачев, Дылис, Юркевич, Парфенов, Гельтман, Голод. Ловчий и др.), в эко-згии растений (Цельникер, Гусев, Судницын, Веретенников и др.), в поч-эведении (Ковда, Роде, Соколов, Судницын, Аринушкина и др.), агрохимии биохимии растений (Петербургский, Починок и др.), физиологии растений Колкевич, Сказкин, Судачкова, Викторов, АлексееЕ и др.) методы, неко-эрые иэ них были разработаны в лаборатории экологии растений (ныне ра-юэкологии) Института экспериментальной ботаники АНБ (Якушев, 1971, 384, 1986).

Статистическая обработка экспериментального материала проведена с мощью ЭВМ.

В работе были учтены результаты исследований ряда ведущих специа-ютов по водному режиму растений (Алексеев, 1963; Генкель, 1946; Ива-)в, 1946; Литвинов, 1951; Максимов, 1952; Цельникер, 1969, 1986; Суд-щын, 1968, 1979, 1981; Свешникова, 1962; Бейдеман, Паутова, 1969; шйчер, 1970; Якушев, 1968, 1982, 1987; Нестерович, Дерюгина, 1972; >ражко, 1974, 1983; Рахманина, 1969; Мартинович и др., 1937; Петров, !82; Кратер, Козловский, 1983; Йолкевич и др., 1989; Ипатьев, 1990; (ельянов, Анкуд и др., 1992 и др.), которые показали,.что эта проблема до настоящего времени изучена недостаточно, поскольку большинство ¡следователей освещают лишь отдельные составные водного режима расте-1Й без сопряженного определения целого ряда его составляющих.

ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ В ЛЕСНЫХ КУЛЬТУРАХ СОСНЫ И БЕРЕЗЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНОЙ ГУСТОТЫ И ПОРОДНОГО СОСТАВА

Проблеме водопотребления лесной растительности и режиму почвенной :аги посвящены труды многих исследователей - лесоводов, дендрофиэиоло-«в, почвоведов. Тем не менее, вопросы изменения влагообеспеченности яаотений в зависимости от полноты и состава насаждения, условий прорастания освещены недостаточно (Высоцкий, 1930; Гаврилов, 1938; Шиш-в, 1950; Бойко, 1954; Молчанов, 1955, 1960; Гаврилов, 1361; Волков, 68; юрковский, 1980; Петров, 1983; Рябоконь, 1991).

Наши исследования в этом направлении показали, что во всех вариан-х лесных культур различной густоты и породного состава влажность поч-при тенденции к уменьшению от весны к осени, варьировала по месяцам пределах от 3 до 17

- fj -

Наибольшая влажность почвы отмечена в вариантах опыта 1,0 м х j м и 1,4 м х 1,4 м.

Существенное влияние на влажность почвы одного к того же типа f сведения оказывает его полкота. Однако, мнения по вопросу о том, * влияет полнота насаждений на влажность почвы под пологом леса проти* речивы.

Так, Высоцкий Г.Н. (1933), Гаврилов Б.И. (1938), Бойко А. (1954), Молчанов A.A. (1955, 1960), Кайрюкштис Л.А. (1959), Волков В. (1958), Огородников A.B. (1975), Юрковский A.A. (1980), Рябоконь А. (1991) считают, что уменьшение полноты насаждения ведет к увеличе; содержания влаги в почве. Противоположного мнения придерживаются loci кий К.Б. (1940), Шишков И.И. (1950), Ткаченко Б.В. (1970). По наше мнению, такие противоречия объясняются различными климатическими soi ми, в которых проводились исследования.

Полученные нами данные (рис. 1) показывают, что влажность по>-увеличивается с уменьшением полноты, как в чистых, так и в смеша® сосново-березовых культурах. Максимальная влажность почвы наблюдает» чистых сосновых и смешанных сосново-березовых культурах с густотой т садки 1,4 м х 1,4 м. В чистых культурах сосны б варианте опыта 1,4 ь 1,4 м влажность почвы в 2,3 раза выше, чем в варианте 0,7 м х 0,7 м, в смешанных культурах в варианте опыта 1,4 м х 1,4 м влажность почв* 1,6 раза больше, чем в варианте 0,7 м х 0,7 м.

В целом в смешанных сосново-березовых культурах влажность почв! напряженные периоды вегетации значительно выше, чем в чистых культур сосны, и это прослеживается во всех вариантах опыта.

В смешанных культурах сосны с березой происходит и более актшн поглощение воды их корневыми системами из более глубоких слоев почве рунта, способствующее и более рациональному ее потреблению. В чист насаждениях сосна в большей мере потребляет влагу из слоя 0-20 см, ; смешанных - 0-60 см.

ИНТЕНСИВНОСТЬ ПОТРЕБЛЕНИЯ ВЛАГИ СОСНОЙ И БЕРЕЗОЙ В ЧИСТЫХ И СМЕШАННЫХ КУЛЬТУРАХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГУСТОТЫ И СООТНОШЕНИЯ ПОРОД, КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Главнейшей стороной водообмена является транспирация, представл» тая собой расходную часть водного баланса растений.

Определения интенсивности транспирации показали, что сезонный транспирации у сосны более выравнен по сравнению с березой.

% влаги

0,7м х 0,7м

1,4м х 1,4м

10

5"

У У1 У11 УШ IX У У1 УП УШ IX У У1 УП УШ IX

Месяц

1989 г.

Рис, Д. Динамика влажности аккумулятивного горизонта почвы в чистых и смешанных культурах сосны с различной густотой посадки С/5 на сухую почву): I - ЮС; 2 - С+Б. - I--2

Интенсивность транспирации у березы в 1,5-2 раза выше, чем у сосны, Таге, показатели березы изменяются в пределах: от 570 до 1200 mi дц2/час, сосны - от 850 до 500 мг дц2/час (табл. 1).

На всех опытных площадках, за исключением варианта опыта 1,4. м ; 1,4 м в.1989 г., сосна б смешанных культурах интенсивнее расходует воду. По-видимому, в смешанных культурах у сосны происходит более актив ное поглощение воды корневой системой, связанное с более интенсивны ростом.

В этой связи относительно высокая интенсивность транспирации сосны наблюдается в 1987 и 1988 гг. в варианте опыта 1,4 м х 1,4 м. Дл всех вариантов опыта характерно, что сосна в смешанных культурах транс пирирует в 1,4 раза интенсивнее, чем в чистых культурах.

Следовательно, густотой посадки можно регулировать условия влагоо Оеспеченности древесных пород, повышая тем самым продуктивность насаж дений.

С целью установления зависимости между интенсивностью транспираци древесных пород, запасом влаги в почве, температурой и относительно влажностью воздуха были рассчитаны коэффициенты корреляции.

Между интенсивностью транспирации древесных пород и относительно влажностью воздуха существует отрицательная зависимость. Более высоки коэффициенты корреляции: - 0,59; - 0,62 отмечены у сосны в чистых куль турах, в смешении с березой и в самом редком варианте коэффициенты кар реляции были небольшими - 0,38; - 0,34-, - 0,36. Следовательно, в отне сительно благоприятных условиях расход влаги растениями в меньшей мер зависит от погодных условий. То же самое можно сказать и о температур ном факторе - в контрольных вариантах коэффициент корреляции между теь пературой воздуха и интенсивностью транспирации для сосны достигал 0,56, а в смешении с березой + 0,29 и в самом разреженном варианте его жался до + 0,32.

Наибольший коэффициент корреляции между интенсивностью транспирг ции сосны и влажностью почвы отмечен в самом изреженном варианте опьи на площадке с чистой сосной г - 0,590, а в смешанном варианте с березе коэффициент корреляции у сосны составил г - 0,275. Это подчеркивает тс факт, что в смешанных культурах интенсивность транспирации сосны меньшей мере зависит от влажности почвы, чем в чистых культурах.

.Таблица 1

Динамика интенсивности транспирации (мг дм2/час) хвои сосны и листьев березы в чистых и смешанных культурах сосны Березинского биосферного заповедника

Размещение растений, и Вариант опыта Порода Сроки наблюдений

1987 г. 1988 г. 1989 Г.

1.07. 27.08. 7.07. 17.08. 14.09. 11.07.| 13.08. 26.09.

0,7X0.7

10 С С+Б С+Б

Сосна 332+ 2 307+ 2 "395+ 5 Сосна 302+ 2 248 + 4 390+ 7 Береза 664+ 6 952+ 4 710+ 7

310+ 7 315+ 5 405+ 5 325+ 5 780+13 780+13

290+ 7 430+ 7 420+ 8 315+ 5 485+ 5 465+ 7 790+ 7 970+ 7 1185+ 7

10 С Сосна 352+ 2 315+ 4

1,0x1,0 С+В Сосна 308+ 2 252+ 2

С+Б Береза 572+ 4 600+ 4

390+ 7 395+ 5 310+ 7 410+ 7 415+11 330+ 7 630+10 790+10 780+13

250+ 7 420+ 8 490+ 7 315+ 5 455+ 7 415+ 7 795+ 5 960+ 8 1060+ 8

10 0 Сосна 344+ 2 240+ 2

1,4x1,4 С+Б Сосна 368+ 2 244+ 2

С+В Береза 816+ 4 568+ 5

395+ 5 390+ 7 310+ 7 415+ 7 475+ 5 330+ ? 630+10 950+10 740+10

315+ 5 500+ 8 465+ 7 330+ 7 455+ 7 470+ 7 625+ 7 1060+ 8 1015+ 7

ИЗМЕНЕНИЕ ОСМОТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА СОСНЫ И БЕРЕЗЫ В ЧИСТЫХ И СМЕШАННЫХ КУЛЬТУРАХ

Обсуждаются данные по определению осмотического давления в кл точном соке хвои сосны и листьях березы, обусловленного присутствием нем осмотически активных веществ (глюкозы, фруктозы, маннозы, сахарс и растворимых солей).

Физиологами растений установлено, что осмотическое давление кл точного сока находится в зависимости от наличия в нем растворимых угл водов (Иванов Л.А., Курсанов А.Л., Алексеев A.M. и др.). Однако, з общее положение требует детализации. Какие виды углеводов, какова динамика в конкретных экологических условиях, каков их парциалы: вклад в общее осмотическое давление клетки и сосущую силу ассимиляцис ных органов. Такие исследования в литературе отсутствуют, хотя имеют высказывания ряда авторов, что растворимые углеводы ответственны за г вышение осмотического потенциала клетки (Реуцкий, 1959; Осипова, 197 Крамер, Козловский, 1983; Судачкова и др., 1990).

В этой связи ш исследовали содержание растворимых углеводо* листьях и хвое изучаемых древесных пород.

Нами установлено, что манноза и сахароза являются доминирующ формами углеводов в ассимилирующих органах изучаемых древесных пород.

Так, концентрация сахарозы преобладает над маннозой. Содержа* сахарозы в хвое сосны изменяется в пределах от 2,65 до 16,44 %, а листьях березы от 1,4 до 22,16 Z. Максимальное количество сахарозы нг людали в июле и августе, а к концу вегетации оно уменьшалось.

Содержание маннозы в хвое сосны изменяется от 2,68 до 10,74 %, ; листьях березы - от 4,46 до 20,36 %. В листьях березы маннозы содерза ся в 1,5-3,0 раза больше, чем в хвое сосны. Содержание мэнноз! S,0-5,0 раз превышает уровень глюкозы и фруктозы, как у сосны, так i березы.

На протяжении всех сроков наблюдений содержание фруктозы преоО. дает над содержанием глюкозы в 1,6 раза. Количество фруктозы в х] сосны в чистых и смешанных культурах отличается незначительно. Содер; ние фруктозы в хвое изменяется в пределах 0,98-9,39 %, в листьях бер< - 2,13-11,85 %.

Содержание глюкозы увеличивается с • мая по июль, а в сентж уменьшается'практически во все сроки наблюдений. Количество глюкозы хвое сосны изменяется от 0,6 до 5,7 %, а в листьях березы от 0,7 9,76 %. По мере уменьшения густоты культур содержание глюкозы в лиси

«рееы возрастает, а для хвои такой закономерности не обнаружено.

Количество растворимых солей в хвое сосны, как в чистых, так и в мешанных культурах в 1,4-3,6 раза вше, чем в листьях березы.

Определение вклада углеводов и растворимых, солей в осмотический отеншал ассимиляционных органов растений - вопрос новый и малоизучен-ый.

Данные по парциальному вкладу различных осмотиков в суммарное ос~ отическое давление приведены на рисунке 2.

Осмотическое давление, обусловленное глюкозой.колеблется от 0,45 о 4,64 атм - это меньше, чей давление, создаваемое остальными осмоги-ески активными веществами (фруктозой, манкозой и сахарозой). Также аблюдается тенденция уменьшения давления от весны к осени в хвое сосны листьях березы. Осмотическое давление за счет гхюшзы в листьях бере-превышает аналогичный показатель в хвое сосны в 1,5-5,0 раз.

Вклад Фруктозы в осмотическое давление клеточного сока, хеои сосны чистых культурах выше, чем в смешанных, исгшшение составляют вариан-опыта 1,4 х 1,4 м в 1988 г. и 1,0 м х 1,0 м в 1989 г.

Осмотическое давление.за счет вклада маннозы в хвое сосны в смешных культурах в 2,3 раза выше, чем в чистых. Густота культур на этот юцесс влияния не оказала.

Осмотическое давление у хвои сосны, обусловленное сахарозой колеб-;тся от 1,43 до 5,99 атм, а в листьях березы - от £.32 до 7,83 атм. слад сахарозы в осмотическое давление клеточного сока хвои сосны в (ешанных культурах выше, чем в чистых.

Наибольшее осмотическое давление, обусловленное ионами солей отменю в июле и августе. При этом вклад, минеральных солей в суммарное поэтическое давление клеточного сока хвои в 1,5-3,5 раза выше, чем в [стьях березы. Этим мы объясняли более высокую засухоустойчивость сос-! по сравнению с березой, поскольку у первой минеральные соединения особны создать большой вклад в сосущую силу ассимиляционного аппарата экстремальных условиях произрастания.

Парциальное давление, создаваемое в клеточном соке растений под-жными ионами солей, составляет 30-70 % от суммарного давления, обус-вленного всеми осмотически активными веществами растений.

В варианте опыта 1,4 м х 1.4 м корреляционное отношение между ос-гическим давлением клеточного сока, обусловленное суммой углеводов, показателями водного режима хвои уменьшается, что связано с улучшени-ростовых процессов у сосны и расходованием Сахаров на эти процессы.

0,7 м х 0,7 м

, ' С

- глюкоза Е : • - фруктоза Б

р у "I - манноза ^ 1 - сахароза

1,4 м х 1,4 м

I I - растворимые соли

Рис. 2.

Вклад различных оемстикот? в суммарную величину осмотического давления клеточного сока хвои сосны и лйстьзт! берззы (.%),

В более разреженных вариантах опыта отмечено снижение осмотического давления клеточного сока ассимиляционного аппарата, что подчеркивает лучшие условия роста древесных пород, что служит основой для зколо-го-физиологического обоснования создания редких лесных культур.

ОВОДНЕННОСТЬ И ВОДНЫЙ ДЕФИЦИТ ОРГАНОВ СОСНЫ И БЕРЕЗЫ

Все жизненные процессы в организмах протекают при определенном содержании в них воды. Степень оводненносги листьев растений является су~ цественным итоговым показателем водного режима растений (Максимов, Злейчер, Козловский, Либберт, Жолкевич и др.).

Установлено, что содержание общей воды в хвое сосны колеблется в пределах от 50,18 до 78,00 %, а в листьях березы от 58,10 до 72,08 X, г. е. амплитуда у хвои сосны значительно большая.

На протяжении трех вегетационных периодов наиболее высокое значение оЕодненности имела хвоя сосны в смешанных культурах.

В результате исследований установлено, что в культурах с густотой госадки растений 1,0 и х 1,0 м и 1,4 м х 1,4 м влажность хвои сосны зольшая, чем в культурах с размещением 0,7 м х 0,7 м.

Таким образом, с уменьшением густоты культур влажность хвои сосны возрастает, а у березы, в основном, отмечена тенденция к уменьшению этого показателя.

Между оводненностью хвои и влажностью почвы, интенсивностью транс-гирации, количеством осадков наблюдается прямая корреляционная зависимость (коэффициенты корреляции - от 0,30 до 0,99), а у листьев березы этмечена обратная корреляционная зависимость и коэффициенты корреляции колеблются от - 0,86 до - 0.99.

По нашим данным, оводненность стволов сосны изменяется в пределах эт 49 до 74 %, а у' березы - от 34 до 62 %.

Оводненность стволов сосны и березы в вариантах опыта 1,4 м х 1,4 л и 1,0 м х 1,0 м выше, чем в варианте опыта 0,7 м х 0,7 м.

Приведенные данные свидетельствуют, что амплитуда колебания овод-юнности стволов значительно большая, чем ассимиляционных органов 'хвои, листьев). Стволы являются своеобразными резервуарами, где запасется влага для поддержания, водного гомеостаза всего растения.

Содержание воды в корнях сосны колеблется от 50 до 80 %, а березы - от 53 до 74 %.

В результате исследований выяснено, что в варианте опыта 1,4 м 1,4 м содержание воды в корнях сосны и березы увеличивается по сравн ник» с вариантом 0,7 м х 0,7 м.

Таким образом, водный баланс корневых систем подвержен небольи изменениям, эти изменения отмечаются с увеличением густоты посаг культур.

Интегральным показателем водного режима растений является вод* дефицит органов и тканей растений.

Водный дефицит (ВД) хвои сосны в смешанных культурах выше, че* чистых. Это, видимо, связано с большим расходом влаги на транспират ВД листьев березы в 1,7-2,0 раза больше, чем ВД хвои сосны.

Наибольший водный дефицит стволов отмечен в смешанных культурах концу вегетационного периода ВД стволов сосны уменьшался, а у бер' возрастал. Для беревы характерно увеличение дефицита влаги стволов весны к осени. Это говорит о большой требовательности березы к водн режиму.

Водный дефицит корней сосны в одетых и смешанных культурах им свою специфику. В варианте опыта 1,4 их 1,4 м этот показатель уме шалея, как в чистых, так и в смешанных культурах сосны. Это лодтверя ет мнение о том, что в данном варианте опыта наблюдался наиболее б гоприятный водный режим почвы, чем в остальных вариантах. Наибольший корней сосны и березы наблюдали в варианте опыта 0,7 м х 0,7 м,. а и меньший - в варианте опыта 1,4 м х 1,4 м.

Сосущая сила органов растений в наибольшей степени отражает конкурентную способность в процессе водопотребления.

У хвои сосны сосущая сила изменяется в диапазоне от 7,5 до 17 г а у листьев березы от 9,0 до 19 атм. С уменьшением густоты культур сущая сила хвои сосны и листьев березы уменьшается к саше малые значения отмечены для варианта 1,4 м х 1,4м, В загущенных noca; лесных культур наблюдалась более высокая сосущая сила хвои и лист; что свидетельствовало о более напряженной водном режиме растений.

Снабжение кроны водой зависит от корневой системы. При иссуш почвы корни способны повышать свою сосущую силу благодаря аккумул солей и накоплению Сахаров в клетках (Х.Лир, Г.Польстер, Г.-И.Фид 1974).

Полученные значения сосущей силы корней достаточно близки и че различий между вариантами опыта не наблюдается.

Поступление влаги в растение зависит не только от свойств са растения, но и от состояния почвенной влаги. В сосново-березовых v

турах сосущая сила почвы ниже, чем под чистыми культурами сосны. Это объясняется тем, что в смешанных культурах более благоприятный водный режим и растений и почв.

ХОД РОСТА СОСНЫ В ЧИСТЫХ И СМЕШАННЫХ НАСАЖДЕНИЯХ РАЗЛИЧНОЙ ГУСТОТЫ - КАК РЕЗУЛЬТАТ ВЛИЯНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ВНУТРИВИДОВЫХ И МЕЖВИДОВЫХ ОТНОШЕНИЙ РАСТЕНИЙ В СООБЩЕСТВЕ

Выше было показано, что под влиянием изменения напряженности фито-ценотических факторов происходит изменение характера водного режима древесных растений. Поэтому важно было проследить за изменением хода роста сосны обыкновенной в этих условиях. В 1992 г. осуществляли анализ кода роста модельных деревьев по вариантам опыта, а также исследовали различные биометрические показатели древесных пород в зависимости от напряженности фитоценотическда факторов (рис. 3).

В смешанных культурах во всех вариантах опыта отмечен лучший рост зосны по высоте. По мере уменьшения густоты посадки прирост сосны возрастает. В вариантах 0,7 м х 0,7 ми 1,4 м х 1,4 м - это различие составляет около 50 %.

Анализ хода роста сосны в чистых и смешанных культурах с березой доказывает, что внутривидовые отношения в большей мере сдерживают ростовые процессы, чем межвидовые. Это говорит о пользе совдачия смешанных -сультур сосны и березы.

Текущий прирост по высоте также подтверждает лучшие условия роста зосны в смешанных культурах. Положительное влияние березы возрастает по ¿ере уменьшения густоты посадки.

ВЫВОДЫ

1. Фитоиенотические факторы оказывают значительное влияние на эко-юго-физиологические особенности водного режима растений сосны обыкно-¡енной (Pinus sylvestris I.) и березы повислой (Betula pendula Roth.) в ¡асаждениях. Установлено, что путем направленного регулирования напряженности межвидовых и внутривидовых отношений древесных пород можно по-¡ысить их продуктивность в 1,5-2 раза.

2. Наиболее приемлемые условия водного режима древесных пород соз-:аюгся в варианте с густотой посадки растений как минимум 1,4 м х 1,4м.

! этих условиях наблюдаются относительно оптимальный водный режим почв t благоприятные условия водного режима растений - низкий водный дефи-

возраста с различной густотой посадки: I - ЮС; 2 - С+Б

■дит (на 26 %), низкая сосущая сила хвои (на 11 %), корней (на 8 %), снижается осмотическое давление клеточного сока, создаваемое раствори-шми углеводами (на 25 %).

3. Парциальный вклад различных осмотиков в осмотический потенциал :вои сосны и листьев березы составляет для глжозы - 5-14 Z, фруктозы -3-15 Ж, маннозы - 19-29 Z, сахарозы - 12-13 % и минеральных солей -3-29 Z (соответственно по усредненным данным). Максимальные значения арциального вклада различных осмотиков у хвои сосны зафиксированы для астворимых солей (7? %) и маннозы (18 .%), в листьях березы эти величи-Ы составили: 42 % и 26 %.

4. Исследованы закономерности изменения соотношений между осмоти-?ским давлением клеточного сока, тургорным давлением и сосущей силой з хвое и листьях), яри этом установлено, что у сосны максимальное со~ гношение тургорного давления и осмотического потенциала равно 1:3, а у грезы - 1:6. Растения сосны б загущенных посадках, имеют более высокий ¡мотилеский потенциал (на И %) за счет растворимых углеводов, что от-яательно сказывается на ростовых процессах этой древесной породы.

5. Береза повислая в процессе траяспирации почти в 1,5-2 раза ин-нсивнее расходует влагу по сравнению с сосной, имеет более высокую сущую силу корней (на 26 %). Однако, береза и сосна в смешанных на-ждениях используют в процессе водопотребления различные экологические ни. Следует также учитывать положительное влияние березы на свойства звы. Поэтому межвидовые отношения растений играют в данном случае бог положительную роль, чем внутривидовые.

6. Для практики лесного хозяйства дается эколога-физиологическое основание (с учетом водного режима растений) преимущества создания даанных культур сосны и березы на легких почвах с размещением расте-( как минимум 1.4 м х 1,4 м и соотношением древесных пород 7СЗБ, нос-:ьку при данной густоте и соотношении пород создаются благоприятные овия для роста и развития сосны и березы на ранних этапах Форшрова-

насаждений, обусловленные биотическими и. абиотическими факторами ды.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мартинович B.C., Водотских Т.Н. Взаимоотношение сосни и березы «ешанных посадках, // Доклады АН БССР, - 1986, Т. 30. N 1. С. 84-87.

2. Межвидовые и внутривидовые отношения растений в искусственных »ценозах. Якушев Б.И., Рачтеенко И.Н., Мартинович B.C., Кауров И.А. >. Минск.: Наука и техника, - 1987. - 175 с.

3. Мартинович B.C., Кабашникова Г.И., Болотских Т.Н. Влияш структурно-функционаяьной организации культур фитоценоза на их устойч! вссть и продуктивность. // Тез. докл. VIII делегатского съезда Beet ботан. общества - Алма-Ата, 1938. С. 228.

4. Мартинович B.C., Болотских Т.Н. Особенности взаимоотношеш рас-тений при различной трафности и влагообеспеченности почв. // Пробл« мы физиологии и биохимии древесных растений. Тез. докл. III Всес. коне - Петрозаводск, 1989. С.

5. Болотских Т.Н. Основные осмотики клеточного сока листьев (xboi древесных пород. // Тез. докл. XII конф. молодых ученых - Уфа, 198! С. 5. ■

о. Парфенов В.И., Якушев Б.И., Мартинович B.C., Заболотный А.И. др. Радиоактивное загрязнение растительности Беларуси (в связи с авар] ей на Чернобыльской АЭС). Минск: Наука и техника, 1995. - 582 с.

7. Болотских Т.Н. // Сосущая сила сосны и березы в чистых и см* данных культурах с различной густотой посадки. Ботаника. Шнек; 1995.

Ключавьи словы: в1льготнасць глебы, трансп1ращя, водны дэфхцг сысучая сыа л1сцеу (1гл1цы), асматычны патэнцыял, сасна, бяроза, в1д. вая спецьгфхчнасць, гушчьшя пасадк!.

Аб'ект даследавання - сасна звычайная (Pinus silvestris L.) 16: роза адв1слая (Betula pendula Roth.). Цэль працы - вывуч1ць, уплыу на ружанасц1 ф1тацэнатычнага фактара на водны рэжым сасны звычайнай 1 б; розы адв!слай у саснова-бярозавых культурах ро'знай гушчын!. Achos^h м.етады даследавання - агульнапрынятыя метады $ геабатан1цы, экалог р,асл1н, глебазнаустве, ф1з1ялогП расл1н. .

Дадзена абгрунтаванне пераважнага стварзння змешанных культур са ны звычайнай. Паказана в1давая спецыфхчнасць воднага рзлиму сасны i б

розы пры сумесным 1 паасобным прахзрастанн! у насаджэннях. Дадзена эк лага-ф1з1ялаПчнае абгрунтаванне з ул1кам асаблхвасц! воднага рэж11 расл1н, пералага стварэння змешанных культур сасны i бярозы на легк Глебах з размяшченнем pacaiH, як мШмум 1,4 м х 1,4 м.

РЕЗШЕ

Вапоцк1х Таццяна Шкалаеуна

Уплыу напружанасщ Ф1тацэнатычнага фактара на водны рэж1м дрэвавых расл1н

Пры дадзенай гушчьте ствараюцца спрыяльные умовы воднага жыулення сны i бярозы, параметры воднага жыулення расл1н (асматычны патэнЩяд ганау расл!н, дэф1ц1т в1льгац1, сысучая с1ла л!сцяу (1глЩы), ствала, рзнняу, трансп1рац1йны расход в1льгац1, водны рэжым глебы), што спры-ьна адб!ваещда на ix росце i прадуктыунасцд.

РЕЗЮМЕ

Болстских Татьяна Николаевна

Влияние напряженности фитоценотического фактора на водный режим древесных растений

Ключевые слова: влажность почвы, трзнспирация, водный дефицит, сотая сила листьев (хвои), осмотический потенциал, • сосна, береза, ви-слецифичностъ, густота посадки.

Объекты исследования - сосна обыкновенная (Pinus silvestris L.) и pesa повислая (Betula pendula Roth.). Цель работы - изучить влияние зличной напряженности фитоценотического фактора на водный режим сосны ыкновенной и березы повислой в сосново-березовых культурах различной стоты и смешения. Основные методы исследования - общепринятые методы геоботанике, экологии растений, почвоведении и физиологии растений.

Дано обоснование преимущественного создания смешанных культур сос-обыкновенной. Показана видовая специфичность водного режима сосны икновенной и березы повислой при совместном и раздельном произраста-и в насаждениях. Дано зколого-физиологическое обоснование с учетом обенностей водного режима растений, преимущества создания смешанных льтур сосны и березы на легких почвах с размещением растений, как ми-мум 1,4 м х 1,4 м. При данной густоте создаются благоприятные условия цного питания сосны и березы, оптимальные параметры водного режима зтений (осмотический потенциал органов растений, дефицит влаги, сосу-з сила листьев (хвои), ствола, корней, транс-пирадионный расход влаги, аный режим почвы), что благоприятно сказывается на их росте и продук-зности.

- so -SUMMARY

Bolotskieh Tatyana Nikolaevna

influence of strained phitocoenotic factor-on water regime woody plants

Key words: soil moisture, transpiration, water deficit, suctlc power of foliage (needles), pine, birch, species specific, thickness < planting.

Object, of research; Pinus silvestris L., Befcula pendula Roth. Ti aim of work: to study influence of various strained phytocoenotic fa tor on water regime of pine and birch in their forest plantations, was used modern methods of geobotany, ecology of plants, soil sclei oes, physiology of plants.

It is given ground of creation of mixed of pine-birch plantatloi it is snowen species specific of water regime of pine .and birch in p re and mixed plantation. It is made ecologo-physiological ground (as resalt of research of water regime of woody plants) to create mixed p ne-birch plantation with distance of plants l,4m x 1,4m (as minimum) light soil. In this case, we have fine conditions for water regime pine and birch (osmotic potential of plants, deficit of water, suckti power of plant organs, transpiration, moisture of soil). All these ci cumstances have positive influence ori growth and productivity of fore plantation.

ЕСЛОГСКИХ Татьяна Николаевна

ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ ФИТОИЕНОТИЧЕСКОГО ФАКТОРА НА ВОДНЫЙ РЕЖИМ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В НАСАЖДЕНИЯХ

Подписано к печати 23.07.1996 г. Формат 60x90 1/16

Тип бумаги - типографская. Печать офсетная. Печ. Л. 1,5.

Уч. Изд.Л. 1,5 Тираж 100 экз. Заказ 7? . Бесплатно.

220072, Минск, пр, Ф.Скорины, 6 я

Отпечатано на ротапринте Института физики им.В.И.Степанова АНБ. Лицензия JIB N 685 от 23.12.1993 г.