Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ВЛАГИ СОСНОЙ НА РЫХЛО-ПЕСЧАНОЙ ПОЧВЕ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ВЛАГИ СОСНОЙ НА РЫХЛО-ПЕСЧАНОЙ ПОЧВЕ"



ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рухопнсв БОГАТЫРЕВ ЮРИЙ 1ЕОРГИЕВИЧ

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ВШИ СОСНОЙ НА РЫХДО-ДЕСЧАНОЙ ПОЧВЕ

Специажьность 06.01.03 - почвоведение /на русском языке/

АВТОРЕФЕРАТ

дмссертацяя на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА • 1901

Работа выполнена в Лаборатории Лесоведения АН СССР, Научный руководитель - доктор биологических наук А.Я.Орлов. Официальные оппоненты: доктор биологических наук И.И.Судницын;

Ведущее учреждение - Всесоюзный научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства (ВНИИЛМ) - г. Пушкино, Московской обл.

...... . . 1 в Москов-

ском Государственном Университете им. М.В.Ломоносова (Москва, Е-234. Ленинские горы, ГЯУ),

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека университете.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на за седа ни Ученого Совета, а отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим напрсваять по адресу; II7234, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет Почвоведения.

кандидат биологических наук М.Е.Гинзбург

.30

часов на

Ученый секретарь специализированного Совета, доцент

И.П.Бабьева

Актуальность про о луны. Успешное реиение ваяно К задачи народ-* ного хозяйства - восстановление интенсивно вырубаемых лесов, возможно на основе пирокого я всестороннего исследования по в колот древесных, пород. ОхноЗ на наиболее пригодных для лесовоспроиэвод-сгва пород является сосна обыкновенная / Лп«* л ¡.-Су* -г г а /

- быстрорастущая способная произрастать в ■ про ком ареаде климатических я почвенных условий, к обладающая ценной древесиной. Изучен г е экологически особенностей сосан, на котором основана разработка способов выращивания продуктивных я ценных хревостоев, является одной яз наиболее актуальных задач лесного хозяйства.

Экология сосны изучается давно, однако многие вопросы остается пока неясными. В частности недостаточно известны особенности водного реккма «того вида. Иного противоречивых суждений высказано при оценже влияния степени недостатка влаги на рост сосновкх хе-сов. Особенно надо известны закономерности поступления влаги на уровне системы "почва - корень". Причина, по-видимому, занимается как в трудности изучения корне во* системы крупных деревьев иа-аа глубокого проникновения корней иногда на мяогяе метры, так к в отсутствия до недавнего времени методов, позволив«их оцениь энергетическое состояние влаги в почве я в корнях едино! строго определяемой физической величиной.

Последнее время разраоотан ряд таких методов, основами на принципах термодинамики влаги. Для оценки внергет иче ского состояния влаги в био геосистемах используется понятие термодинамического потенциала влаги. Ре а мерность потенциала влаги - да/кг, врг/г. При отнесении количества раооты к объему перенесенной воды получается размерность давления /атм., мм.рт.ст., бар я др./. Зная распределена« давления влаги в системе почва - растение - атмосфера, можно определять направление возможного передвижения влаги в системе, а также определить в общем виде фиаяческув причину передвижения. Это позволяет проводить исследования водного режима растения на качественно новом уровне*

Дель работу. Используя термодинамический метод, оодее полно изучить о позиций термодинамики законом ер воет и поступления почвенной влаги в корни сосны по всей корнеобитаемой товде при разных условиях почвенного увлажнения.

Основное задачи исследования; I. Выявление характера и степени иссумения песчаной тоади корневыми системам* молодых сосновкх посадок.

2. Детальное изучение динамики давления влаги в системе почва - ко______________

г

рень по всей хорнеобитаемой то«е в сосновых посадках разного soараста.

а. Изучение связи ме*ду характером развития корневых систем, особенно глубоких корней« сосновых кололи яков ir их влагообеспечен-ностьп.

4. Выявление возможности использования величин давления влаги в разных органах сосвы как показателя влагообеспечевности сосновых древо сто ев; установление критериев влагооОе спеченяост и сосвы по величинам давления влаги в этих органах.

^атчвая новизна. Впервые в природных условиях были подробно изучены закономерности изменения давления влаги в различных частях корневой систеиы сосны и в окружаваей корни почве в пределах всей норнеобитаемой т'олци, .¡»о позволило получить представление о закономерностях поступления почвенной влаги в корни и передвижения ее во корневой системе при равных условиях увлажнения почвы.

Посредством эксперимента в природных условиях была сделана попытка разделения к прямого учета расхода почвенной влаги на физическое испарение с поверхности почвы и на десукцкя сосной.

Также впервые выявлена связь между величиной давления влаги в корневой мойке и влагообесвечеяность» сосны. На основании ягой связи установлены некоторые пределы влагообеспечевности сосвы. Рекомендуется принять и совершенствовать способ оценки влагоооео-печенности древостоев по давленто влаги в корневой лейке, как наиболее объективный, исхлсчахчий фактор неоднородности почвенного увлажнения и неравномерности распространения корней л почве.

На основании литературных к экспериментальных данных доказана возможность применения криоскопкческого метода для измерения давления влаги в хвое сосен.

Практическая ценность, Ь'ыла усовериенствоваяа схема установки для измерении давления влаги криоскопическим методом, что значительно упростило ее монтаж и эксплуатации и повысило производительность.

Научно ооосноваяи и указаны мероприятия по повышению влаго— обеспеченности молодых сосновых посадок в условиях »га лесной зоны.

Щробапия работы. Результаты раооты были доложены на Всесоюзном симпозиуме "Принципы и методы »кспер имен т ад ъвого изучения растительных сообществ" leuнаград,декабрь, 1972 г.. На заседаниях Ученого совета и семинарах молодых ученых Лаборатория лесоведения ля СССР в 1970-1376 гг..

Пубдикапия, Основные материалы диссертация опубликованы г 7 статьях, 4 из которых написавы s соавторстве.

Объем работы. Раоота представляет собой машинопись объемом 154 страницы сквозной нумерации. Из них 107 страниц печатного текста» 41 рисунков, 6 таблиц, список литературы -из 124 названий /из них - 46 зарубежные/.

Работа над диссертацией проводилась с 1969 г* по 1975 г. в Лаборатории лесоведения АН СССР. Полевые раооты проводми на иге ИеяерскоЯ низменности, в Белоомутском лесничестве, Луховицкого лесхоза, Московской области. Больную помочь в подготовке диссертации оказал автору кандидат биологических наук, стариий яаучак5 сотрудник U.Д.Абатуров.

Глава I

Природные условия района исследования

Кещерская низменность формировалась в результате заполнений древнего тектонического прогиба преимущественно рыхло-песчаный« отложениями талых вод я представляет собой обширную плоскув, местами слабо приподвятуя равнину.

В районе Белоомутского лесничества преобладает моцяые фжю-виогляциальные отложения - рыхлые бесструктурные, сравнительно однородные по гранулометрическому и минералогическому составу пески. Мощность отлевейкй достигает нескольких десятков метров. Грунтовые воды ва большой территории составляют единуа систему.

Кяинат умеренно континентальный со среднегодовой температурой воздуха +4,0°С. Безморозный период 2I0-ÛI5 дней. Среднегодовое количество осадков около 600 мм. На период активной вегетации /май - сентябрь/ приходится 295 мм. Летние осадки в некоторые годы выпадает редко и носят ливневый характер. В целок климатические условия района благоприятны для роста лесной растительности.

Растительность. представлена почти кскяочительно сосновыми лесами с широки« спектром типов от высокобонитетных сложных до яизкобонитетных лквайняков и сфагновых сосняков. Для исследования был выбрав накоолее распространенный мшисто-лияайииковый тип сосновых лесов.

Исследования проводили в культурах сосны от 2.-х до IS-T7 лет. Выбор искусственных насаждений связан с тем. что в юаноп части лесной зоны основным путем восстановления сосновых лесов является культуры. Поэтому раэраоотха лероприятий по по выяви ив

продуктявноciя лесов должна проводиться, в первую очередь» применительно it искусственны* насаждениям. Кроне того, молодые сосновые посадки, с иг равно«ерво размешенныйи по площади деревьями, является весьма удобным объектом в методическом отяовении.

Исследования проводили на 4 участках культур разного возраста: 2/ посадки I960 г., пдопадь» 50 га; 2/ I9S3 г. - 7 га; а/ 1966 г. - 4 га; 4/ 1969 г. - 4 га. Все участки веема сходна по особенностям рельефа я почв. Рельеф волнистый с перепадами высот до 1-1,5 к. Почва сформирована на однородной песчаной толде. В сдое до 40 см частиц с 0.01 мм - 7-6%; на глубине до I метра их количество уменьшается до I%. Объемны* вес гумусового горизонта - 1,30-1,40, томи £0-50 см - 1,45-1,50 « глубже - 1,55-1,00. Гумусовый горизонт мощностью - Z2-I5 см, содержание гумуса до Iji; горизонт вмываняя /15-50 см/ несколько уплотненный; глубже идет однородный р шел о сложный песок с псевдофибрами на глубине от 80 до 250 см. Уровень грунтовых вод колеблется в пределах 3,5-4,5 метра. Вэчва без явных признаков оподаоленностг, с преобладанием бурой окраски верхнжх горизонтов, переходящей ниже в падевые тона. Обычно аналопгаше почвы сложных сосняков относят к типу бурых почв, рассматриваемую почву также можно отнести к этому типу.

Г л а в в П

Метод .исследования,, задача исследования - детальное определение давления почвенной влаги / Рл / в прикорневых зонах я в корнях / Рн / обусловила специфику методики - миниатюризация почвенных и растительных образцов. Так, обьеи образцов почвы составлял до 1,5 см3; отрезные мочхи корней и проводящие корни были джинов до 3 см; обравцы двои - S-3 пары хвоинок. Сильное периодическое яссужен яе почвы диктовало необходимость проводить измерения в аяроком интервале Р , примерно, до -60 атм. Причем для лучшей сопоставимое«« результатов, определение в почвенных я растительных образцах лучве било проводить одним методом. Метод должен был быть также достаточно производительным, т.к. время хранения растительных образцов ограничено, поэтому в сравнительно короткое время было необходимо проводить значительное количество определений.

Всем »тим условиям отвечает крвоскопичесаий метод, который я был вами выбран. Однако, если для измерения Рп этот метод используется достаточно анроко / Pick*-гda , 1948; Воженовя, 1954; Судницьш, 1966, 1979; Взнуздаев, 1969, 1973; Hansen , Wet**. , 1974 и др./, то для определения Р в растительных тканях стал применяться относительно недавно /Взнуздаев, 1973/. Причем, необ-

холимо подчеркну«, «то такие мхерения кмевт принципиальную методическую неточность. Причта состоит в то«, что всасквающая с ид и» давление влаги клеток / Ре / определяется влаимодеЖстзя-oit осмотического / £ / и тургорного / / давлений, В зависимости от оводаенности клеток, величина давлений и их соотношение, а следовательно к "вклад" в образование Рс » меняется» Так, Рг колет арки тать: ajienoe значение» тогда Рс*Рв /2.1/; по да ж i-телышэ, + /2.У; и отрицательные, /2.3/.

То ест», £ клеток определяете« м» разностью Рв и £ , или их cjMtiol. крлоскопическиЯ же метод всегда фиксирует только суыиу величия Ре ж Рт , т.к. основан sa регистрация понижения температура замерзания /at /, которое находится в прямой зависимости от Р„ и от £ . Прием» вклад Ра п Рт в Рс неодинаков, Р повгаает температуру замерзания примерно в 10 раа иеньпе /Киреев, 1969/. Поатоку измерения Ре не могут хавать истиной картины соотношения Р ж % $ испытуемом материале, а следовательно и искомое величины Рс . Только в одном случае оиибка измерения будет равна нули, когда Рт «О, а /? определяется только величиной Р /уравнение 2.1/. По мере айсодетного увеличения или -Рт , ошибка измерения должна возрастать.

Рассмотрим сначала случай увеличения +РТ . это про исходя при насыщении тканей влагой. Максимальное *РТ достигается в момент полного тургора, когда + Рг становится равным Ра .но противоположным по знаку. В »том состоянии g равно нулю.

Регистрируя AÎ , получим сумму от аффекта £ и $ и максимальную ошибку измерения jР в интервале насыщения клеток.

Так, при намерении aî у насыщенной хвои, было установлено» что «та величина незначительна -/-0,24°С/. Как отмечено« примерно, только 10 часть от «ой температуры составляет ¿t от +РТ , т.е. Ч),оа°С. Это предел разрешающей способности прибора, по »тому величина , дам максимальная, практически не оказывает влияния на его показания. Следовательно, в интервале насыщения прибором улавливается только £ . Исходя из уравнения /2.2/, искомое отличается от измеряемого на величину Рг . Это и есть ошибка метода. Путем измерения ai у настенной хвои я с покои» расчетов, было установлено, что максимальное *РТ составляет примерно 2,6 атм. В природных условиях состояние хвои далеко от полного насыщения, следовательно обычно бывает меньше установленного. Такой величиной можно пренебречь, т.к. точность измерения Р хриоскоаическим методом /Судняцын, 1966/ сос-

тавжяет ар шерп о ¿2,0 атм.

В интервале -Jj , когда ткав« обезвоживается, установить достаточно точно величину -Рт методически пока не представляется мимввк. Повтому для оценки отепени влияния ~-Рг на точность измерен«* Р хвоя кр иоскопкчески* кет о док ми прибегли к сравнения «го в психрометрическим и его дом, одних из призванных в методической отномении. Четких различая между методами, обусловленных неодинаков!» измерением гозножного "вкжада" -Рг в образование Р *вои, зафиксировано не было. В интервале от -10 до -40 атк наблюдаюсь переменное прев меняв «о величия, .измеренных криоскопическим методом, то психрометряческям, с разницей 2-5 атм.

Проведенные исследования позволили нам считать криоскопя-ческяй метод притомим для измерения Pt применительно к целям немей рзооты в интервале 0~/-50/ атн.

В ходе раооты возникла также необходимость в увеличения производительности установки для измерения Р криоскопяческям методом. В схеме прибора была устранена контрольная термопара, необходимость термостагировааня которой при 0°С делала установку громоздкой и сложной в »хсплуатация. Такое изменение схемы значительно упростило монтаж и вкспдуатацив прибора, и существенно повысило его производительность /Богатырев, 1973/.

Глава II

Особенность ц ступень ясстаения толия песчаной поч$ы в мд-меновых культурах, закономерности водного режима сосновых древостое» чаще всего выявлялись путем определения общего расходования почвенной влаги на трааспирацив я физическое испарение о до а ер и ост я почвы /Томский, I9II; Высоцкий, 1937; Гаеяь 1949; Молчанов, 1950; Боровков, 1964, 1967, 1969, 1973; Невзоров, 19704 Гаедь, Судницш, 1971; Комельков, Орлов, Алексеева, 1972 я др*/< Если же физическое испарение учитывалось, то, как правило, х*п расчетяш методом /Колчанов, 1952; Ревут и др., 1927; Кулик, 1970; Воронков, 1973 и др./. ¿то давало возможность подучить только приближенное представление в соотношении я закономерностях расходования почвенной влаги аа счет втях двух процессов, особенно в разных слоях, хорнеобитаемой толця*

Иы попытались в специальном опыте непосредственно в природе расчленить процессы расхода влаги на испарение я транспира-ди». Были заложены деживк* на которых влага расходовалась:

I/ за счет транспярации сосной и фиаического испарения с поверхности почвы; 2/ только за счет трааспирации соевой; 3/ только ва счет Фиаического испарения с поверхности почвы; 4/ полностью устранялась потеря влаги.

Размер делянок определяется схемой посадки культур и составлял: 160x100 см. Делянки в вариантах опыта I и 2 включали по одному дереву, в вариантах 3 и 4 деревьев не было. Почвенную толщу каждой делянки изолировали по периметру рубероидом на глубину 0,7 метра от проникновения влаги и корней извне. Испарение влаги с поверхности почвы устраняли полиэтиленовой пленкой, присыпанной небольшим слоем песка. От осадков делянки запищали односкатными крыаами. Верхний край крып отстоял от поверхности почвы на 70-90 см, нижний - на 10-20 см. Все четыре варианта опыта закладывали в двукратной повторнвети, всего 8 делянок. В конце июля обрабатывали первые четыре делянки, в начале сентября - втору» группу, таким образом получали картину иссушения почвы на всех вариантах в динамике.

Обработка делянок заключалась в следующем: по границе площадки выкапывали траншею глубиною до 3-х метров, вертикальную стенку траншей со стороны делянки размечали на квадраты 10x10 см, из которых брали ооразцы почвы на определение влажности. Такой отбор образцов проводили на разном расстоянии от опытного дерева; S0; 25 см и непосредственно под стволом сосцы. Б раооте приводятся только последние слои, что достаточно отражает результаты опыта. По данным влажности /% к абсолютно сухому весу/ и кривым зависит Рп от влажности почвы определяли распределение Р во всем объеме почвы /рис.1; 2Л Подсчитывали также запасы влаги /рис.цЛ

Эти данные показали, что расходование почвенной влаги как за счет потребления сосной, так и за счет физического испарения, идет главным образок из верхнего слоя 0-60-70 см. Расход влаги в обоих случаях начинается с поверхностных слоев междурядий, где сохранился гумусовый горизонт, наиболее насыщенный всасывающими корнями и где сеть тонких капилляров обеспечивает передвижение влаги. На обоих вариантах опыта иссушение толщи 0-60 см в первой половине дета идет мозаично, Рл колеблется от -2,5 до -20 атм. £ концу периода вегетации s варианте с физически» испарением влаги неравномерность увлажнения сохраняется, Рп колеблется от -2,5 до -30 атм, тогда как под сосной иссушение почвы выравнивается, Р в основном вар пирует от -10 до

-90 атм. Следовательно корневой системой почвенная влага выбирается более равномерно я тщательно, чек при физическом испарении

На делянке, где влага расходовалась и аа счет транспярацик и за счет физического испарения, сдой почвы 0-70 см к концу лета был иссуиен значительно сильнее чем в двух предыдущих вариантах: Рп - /-30/-/-50/ атм. Тем не менее, какие-либо внешние признаки угнетения сосны от недостатка влаги не проявлялись. По-видимому, Р -30 атм в варюате с расходованием влаги только сос-нов не является предельным для сосны. А влаги запасенной в почке с весаы, практически достаточно для поддержания жизнедеятельности сосновых посадок 9-12 лет в течение всего лета /исключая экстремальные погодные условий*

Оцевка иссушения почвы по запасам влаги /рис.3/ показала, что и слоя почвы 0-70 см сосной было израсходовано за период вегетация примерно на 5 мм больже, чек только за счет физического псиеревия. Абсолютные различия между вариантами по запасам влаги на первый взгляд незначительны. Однако, следует учитывать, что в атом диапазоне увлажнения при понижении Рп от -15 до -30 атм, влажность почвы уменьшается всего лккь ва 0,6$, а запасы влаги на I км/10 см тодди. Поэтому незначительные различия в количестве израсходованной влаги является довольно существенными в качественном отношении.

Ниже 60-70 см почвенная толща а течение лета на всех вариантах опыта оставалась влажной, Рп - 0-/-3» V атм, /рис. I; 2/. Переход от сухой к влажвой толще резкий и приурочея, как правило, к аоне перехода горизонта В в горизонт С. Причина, возможно, заключается в различии механического состава. Б первом горизонте содержится глинистых частиц 5-8%, во второы - около 1%. По-видимому, система капилляров в мелком и среднем кварцевом песке горизонта С, не обеспечивает достаточного передвижения влаги вверх по почвенному профилю по мере ее расходования.

Кроме »того, постоянно высокое Рп в нижней толще может обуславливаться, если можно так назвать, аффектом "глубинного" мудьгкрования* Известно /доценко, 1960/, что слой сухого песка в 50 мм уменьпает испарение с поверхности почвы в 100 раз. Высох-5жй небольшой слой песка горизонта С на контакте с горизонтом В может выполнять такую же функцию. К тому же его действие внутри толщи должно проявляться сильнее чем ва поверхности почвы, т.к. напряженность температурного щ ветрового факторов там существенно яте.

во ее ¥0 го о ¿о се ее во ве ее щ гз е го но во ее

см

СП' ^^ ИПШ' ■В'- ^ш* ш&г

Р и с. I. Давление почвенной влаги (атм) в толще песчанок почвы при разных условиях расходования влаги (середина лета). А- исключалось расходование; Б- только за счет физического испарения; В-только за счет потребления сосной; Г- за счет физического испарения и потребления сосной*

Интервалы давления почвенной влаги, атм: I- 0-(-1); 2- <-1)-(-2,5);; 3- ,(-2,5)-(-5); (-5)-(-Ю); 5- (-Ю)-(-20); 6- (-20И-30); 7- (-30)-(-50>.

Р и с, 4. Изменение давления почвенной влаги (3) с расстоянием от корая сосни к давление влаги в корне (¿) s разках частях коразс;агаэкоЗ толщи некоторых (csf^ii!:а гезг), I- зкраяг корневого тяжа.

-/о

-а -п чо -t

-f

-г -Jf

-is

-IS

-IS

<¡4

I I I 1

П

\

_l_I_I—1_

* г t i * f *i4t*f*f/z

l A l в t Ь S Sit tt%ttlQll fits Я

Psisinseriiii -ядр*гв&г CM

P к с. 5. Разное соотнонение величин давления почвенной влаги (3) и давления влаги в корнях оосви (2) на одинаковых глубинах у одной корневой системы (середина лета). А- на глубине 180 с«; &- 230 см.

-Юг / I

J I I | S

-t -i -h -г

a

r •

i i

'hL*

fi î + s г * fi t * û t ь а i + s $ i $ s

Раитгя*я§ un йш

Рис. 6. Давление влаги в системе почва-корень у окончаний разных корней одного дерева. Условные обозначения те же, что на рис. 4.

На глубине, см: А- 170; Е- 185; й- 185; Г- 240; Д-140; Е- 170. (Конец дета).

ствующем понижении Р во всем растении, в том числе и в глубоких корн«. Периодичность таких циклов зависит от погодных условий. Чем влажнее лето, тем ре*е растения пользуются резервом влаги глубоких слоев почвы. На рис.7 дана пршникиадьаая схема направления тока влаги в корневой системе сосны в разное время вегетационного периода.

Таким образом, в разных частях корнеобитаемой томи одного дерева соотновения величин Р в системе почва - корень, и следовательно, возможность поступлении влаги из почвы в корни чрезвычайно разнообразны и зависят как от влажности почвы на контакте с корнем, так и от оводненности корневой системы в целом.

Возможность осреднения всего разнообразия условий поступления почвенной влаги в корня, с целый опенки влагообеспеченностн сосны, рассматривается в следуидея главе.

Глава 71

Определение вдагодоеспеченаости сосновых древостоев нд песчаных почвах. Оценка влагообеспеченпости древо стоев по данным влажности почвы, как известно, во многом несовершенна и при повысив! сгск в настоящее время треоованияк к точности исследований не всегда*достаточна для выявления влияния факторов окружавшей среды на раавитке растений и физиологические процессы. Среди предлагаемых методов решения »того вопроса, пожалуй, наиболее объективным является метод "средневзвешенной" в денно спи почвенного профиля /Суди ищи, 1979/, однако и он не позволяет избежать отрицательного влияния таких факторов как варьирование во времени и прост-

Рис. 7 (а,и,в). Принципиальная схема направления тока води в корневой системе сосны в разное время вегетационного периода на рыхло-песчаной почве.

(а)

Весна - начало лета.

60

*о го

Расстоятав (и») го 40 60 ео тоо

1—I—I—I—I—I—I—|—1—I—I—I—1—I—Г-П—I—I—I

ш/1 у, 1.1>»»л>»1)тт

Глубтаз (см)

(б)

Вторая половина лета (в периода засух)

7асс*ояихв (га)

I" со *о го 0 20 »0 во 80 100

1 I ' ' 1-1-1-1-1-£--1-1-г-[-]-п—I-1--1-1—

ГхуФсла (И)

(в)

Лето - осень (после выпадения осадков)

; Расстояние (и).' .

ео бо ю го о го ло ео во юо

1 | < I I ) 1 I—|—1—I—:—I—I—I—\—I—I—I—г

Z1

ранстве влажности почвы, концентрация корней и испаряемости.

Влагообеспеченность сосновых иолодняков мы оценивали по величина« давления влаги в хвое / /» а таи*е попытались использовать для этой цел» давление влаги в корневой вейке сосны //^ /. Наблюдения проводили как б естественных условиях, так и на опытных делянках с разным режимом влажности почвы.

Связь с влагоооеспеченностьв деревьев проявлялась только в утренние и вечерние часы. Максимальное было всегда на поливной делянке, инициальное - на делянке под крышей, с сильный иссушением почвы. Б вечерние часы Рх на всех участках было, как правило, на а-17 ати ниже, чем в утренние, В середине дня четкие различия в Р. наол»дались только ие^ду влажной и сухой делянками, т.е, при оолыких различиях во влагообеспеченности. На промежуточном, контрольном участке, в колебаниях Рж трудно выявить какую-либо закономерность. Проводили также наолвдеаия за Р^ в хвое разного возраста. Г хвои текущего года Рх было обычно ниже чем у хвои предыдущего. Иногда разница достигала 20-Й 5 атм. Величины различий в течение лета непостоянны* При этом какая-лиоо связь с влажностью почвы не выявилась.

Таким образом, при определении влагоооеслечеаностя сосны по ^ необходимо учитывать, для сопоставимости результатов, сильно выраженную дневную динамику к различия в хвое разного возраста. В противном случае, эти обстоятельства сильно сникают объективность опенки влагообе с печенное? и сосны по Р. .

Более четкая связь с влагообеспеченностью деревьев наолюда-лась при измерении давления влаги в корневых вейках. Особенно хорошо это проявлялось в период засухи 1972 г. совпало с градацией угнетения деревьев засухой, а градация, как уже отмечалось /глава СТ/, с развитием вертикальных корней. Самое низкое Рнш /ниже -40 ати/ было у сосен с желтой хвоей по всей кроне. Такие деревья не имели глубоких корней, проникающих во влажную почву, Р„ш около -30 атм имели средние по состоянию хвои деревья. И р около -15 атм было у неповрежденных засухой сосен, с глубокими корнями.

Выявлены также следующие закономерности: при наличии легко доступной влаги f Рп от 0 до -2,5 атм/ или только в верхнем слое почвы 0-20-30 см, или во всей корнеобитаемой толще, независимо от времени вегетации, сосны, как правило, ниже -Э-/-11/ атм

не опускается; и с другой стороны, при длительном недостатке почвенной влаги, приводящим к гибели деревьев, PKUt сосен понижает-

ся до /-25/-/-Э0/ а«. Это наблюдалось л во время засухи 1972 гожа, и в опытах с искусственным дефицитом почвенной влаги.

1аким образом, величину можно считать функцией соотношения двух факторов - концентрации корней в слое почвы и степени доступности почвенной влаги в данном слое. Согласно закону термодинамики, для того, чтобы обеспечить восходящий ток из какого-либо корня к корневой лейке, Р в таком корне должно оигь алгебраически больше Р в основании ствола. Следовательно, Рн<м_ - это максимальная движущая сила в корневой системе под действием которое "откачивается* влага из разных глубин хорнеобитаемой толдн в надземную часть дерева* Ее величина определяется соотношение« условий, возникающих в каждый конкретный момент на контакте почва -корень по всей корневой системе. Измеряв эту силу, можно узнать на сколько "легко" или "тяжело" растение извлекает влагу из почвы. В отличие от "средневзвешенной" влажности почвенного профиля, где концентрация корней и доступность влаги в слое почвы принимаются одинаковыми для того или иного лесного массива и тем самым искусственно уравнивается влагообеспеченность исследуемой грушш деревьев, величина позволяет проводить наблюдения на уров-

не индивидуальных особенностей каждого дерева.

¿-«-Е-О-Д-Н

1. В сосновых молодняка* на песчаных почвах с глубоким расположением грунтовшс вод расход почвенной влаги в течение периода вегетации идет, в основном, из верхнего слоя почвы 0-70 см. Количество влаги, потребляемое сосной примерно равно /всего на 7J5 больше/ расходу на физическое испарение с поверхности почвы. Корневой системой сосны влага выбирается более равномерно, чем при физическом испарении.

Влага нижележащей толщи практически расходуется только из узких прикорневых зон единичных глубоко прониканиях корней. Расстояние от корня до границы иссушения вокруг корня составляет 4-е си, причем перепад давления почвенной влаги / Рп / на таком небольшом расстоянии может составлять от 2-х до 35 аты,

Рп в межкорневых пространствах глубже 70 см в течение всего периода вегетации остается неизменным - 0-/-2, Ъ/ ати. По-видимому, эта влага почти не расходуется.

2. Зэачения £ у разных корней одного дерева неодинаковы. Это определяет неодинаковую интенсивность потребления почвенной влаги отдельными корнями и, как следствие, разную степень иссуше-

ния почвы, окружавшей корни.

С иссушением корнеобитаемой тодщм» увеличивается как различия' в величинах Рк между отдельными корнями, так и абсолютные значения Ря . Более высокое Ря у корней проникавших в глубокие влажные слон почвы, более низкое - у коржей оканчивавшихся в пересыхавшей слое почвы /0-70 сы/. Разница ыожет достигать до 30 атн, Минимальное Рк в корнях сосны было отмечено около -30 атм»

3. Величины перепада Р в системе почва - корень, а следовательно возможности поступления почвенной влаги в корки, в равных частях корнеобитаемой толщи одного дерева чрезвычайно разнообразны и динамичны. Значения перепада Р определяется как локальными условиями увлажнения почвы и корня, так и степенью оводневвос-ти всей корневой система растения. Вследствие «того, летние осадки влияют на соотножение Р в почве и корне не только в зоне про-мачявания, но и в более глубоких, относительно сухих слоях почвы. Это определяет периодичность потребления влаги глубокими корнями. Продолжительность таких периодов зависит от погодных условий,чем влажнее лето, тем меньше растения используют влагу нижележащих слоев почвы.

4. Устойчивость корней сосны к кратковременным засухам определяется ее способностью регулировать направление тока влаги по растению в зависимости от условий почвенного увлажнения. Поглощенная влага из более влажных частей корнеобитаемой толщи может поступать как в крону, так и в корни, временно оказавшиеся в сухой почве. Возможно »та особенность является одно! из причин опреде-жясщхх способность сосны произрастать даже на сухих песках полупустынь.

5* Влагообеспеченность молодняков сосны в зоне хвойно-аиро-кодистэеввых лесов на рыххо-лесчаных почвах в значительной степени зависит от количества вертикальных корней и глубины их пронях-вовевмя в постоянно влажные сдои почвы. Особенно резко роль глубоких корней проявляется в периоды продолжительных засух, предохраняя растения от иссушения. Деревья яеимепцие таких корней повреждаются и даже могут погибнуть. Глубокие корви также способствуют некоторому улучшению роста растений и в обычные ко погодным условиям периоды.

6. В корне обитаемой толке приближенно но*но выделить три слоя, по степени снабжения сосновых молодняков влагой в течение периода вегетации. Верхний сдой, примерно, 0-60 см, где сосредотачивается основная масса корней, обеспечивает растения влагой

г*

после весенней влагозарядки. Слой 0-10-20 см, периодически промачиваемый летними осадками, питает растения в течение середины и второй половины дета после выпадения осадков, когда ниже границы прокачивания почвенная влага становится недоступной. V! слой глубже СО см, дающий минимум влаги в периоды пересыхания верхней толия почвы.

7. Метод оценки доступности почвенной влаги для растении по соотноаеняв Р в листьях и почве не всегда прием лен. для того, чтобы влаге из почвы попасть в листья, ей прежде всего нужно проникнуть в корня. Соотношение же Р в системе почва - корень иное чек в системе почва - листья, и часто первое показывает невозможность поступления влаги в корни, тогда как второе определяет доступную влагу.

Оценку доступности почвенной влаги правильнее производить . по соотношению Й в корне и в контактирующей с ним почве. Причем, таким образом может характеризоваться возможность поступления влаги только для конкретного корня, а не для всего растения, т.к. соотношения Р в системе почва - корень неодинаковы в разных местах коркеобитаемой тожаи.

8, Величина давления влаги в корневой яеяке сосны (Р / является алгебраически минимальным давлением в корневой системе под действием которого осуществляется восходящий ток влаги из подземной в надземную часть дерева. Его величина определяется соотношением двух факторов: концентрации корней в слое почвы и степени доступности почвенной влаги, т.е. фактической влагообеспе-ченностьв дерева, Уго позволяет принять величину Рт за показатель влагообеспеченности сосновых древостоев. Установлено, что

РЯ¥Л сосны в интервале до /-Э/-/-11/ атм указывает на наличие легко доступной влаги в почве, в интервале от /-80/ атм и ниже -отсутствие практически доступной влаги для растений.

Материал« диссертации опубликованы в рзоотах;

I. Экспериментальное изучение влияния недостатка влаги в почве на фитоценоз и транспирацию сосны. Тезисы докл., Ленинград, декаорь, 197Й, ст,77-30 /в соавторстве с А.Я.Орловым и п.Д.Абатуровым/ .

Zt Экспериментальное изучение водного режима почвы и растений сосны в молодых сосновых культурах. Тезисы докл., Ленинград, декаорь, 1972.

У. Усовершенствование измерительном схемы для определения

потенциала влаги крноскопическим методом, Лесоведение, № 5, 1973.

4. Влияние аасухи 1972 г. на молодке культуры сосвы на вго-востоке Московское области. Ьил. Моск. обиества испытателе* природы, 1974, * 5, ст.138-143 /в соавторстве о А.Я.Орловым и

и. Д.Абатуровым/.

5. О роли глубоких корней в жизни сосновых молодняков на рыхло-песчаных почвах. Ж.Лесоведение, 1976, К 4, ст.18-25 /в соавторстве с А.Я.Орловым я и.Д.Абатуровым/.

6. Экспериментальное научение влияния недостатка влаги в почвах на жизнедеятельность культур сосны мяисто-лишайниковых сосняков. В сб. "Почвенно-якологические исследования в сосновых лесах Мещеры". Наука, II., 1979, ст. 86-212 /в соавторстве с А.Я. Орловым и В.Д.Абатуровым/.

7. Характер иссуаенкя толии песчаной почвы сосновыми посадками 10-12-летнего возраста. В сб. "Почвенно-акоаогические исследовании в сосновых леоах Меперы". Наука, П., 1979, ст.¿42-251.

Индию» » мчи» З&ОУ.е* I- /ЖЗ&^пш*

Таг. мч. к. 7ч.~шгх. ж, & ,

ТЧРж, Эмш*/7/У

Иианяьство мооломюто ттнропм* 103009, Ыоохва, у я. Г*{шва, 5/7. ТшпагрАфжя Иад-ьд ИГУ, мрссьа, Депнсшв годы