ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2004, № 2, с. 44-49
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 630*176.322.6: 630*164.3
ВЛИЯНИЕ ДЕФОЛИАЦИЙ НА ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ СЕЯНЦЕВ ДУБА ПРИ ИХ РАЗЛИЧНОЙ ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТИ*
© 2004 г. В. В. Рубцов, Н. Г. Жиренко, И. А. Уткина
Институт лесоведения РАН 143030 Успенское, Одинцовский р-н, Московская обл. Поступила в редакцию 20.06.2003 г.
В течение вегетационных периодов 1993-1995 гг. изучали водопотребление и состояние сеянцев дуба, произрастающих в естественных условиях и в лизиметре. В процессе эксперимента сеянцы подвергались искусственной дефолиации различной степени и кратности. Результаты эксперимента свидетельствуют о существенном влиянии дефолиации на водопотребление сеянцев и о значительной дифференциации деревьев по устойчивости к повреждению листвы.
Дуб черешчатый, водопотребление, дефолиация, засуха.
Несомненный интерес представляют знания об изменении водного режима деревьев, подвергшихся полному или частичному уничтожению листвы или хвои. Что происходит в этих случаях с водообменом деревьев непосредственно в период дефолиации, в процессе восстановления листвы (рефолиации) и после него, важно знать для понимания механизмов циркуляции воды в системе почва - лес - атмосфера. Подобных исследований для лесных древесных пород очень мало. Для дуба черешчатого нам известны только несколько таких попыток [2, 6, 7]. При выполнении настоящей работы мы ставили задачу провести в условиях эксперимента сравнительное изучение суточной и сезонной динамики сокодвижения в ксилеме дуба черешчатого ^иегсш гоЬиг Ь.) у деревьев с неповрежденной и в разной степени поврежденной кроной.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
Исследования проводились в Теллерманов-ском опытном лесничестве Института лесоведения РАН с 1993 по 1995 г. Объектом изучения были 7-летние сеянцы дуба ранней феноформы, выращенные в лизиметре и в естественных условиях на площадке, находящейся рядом с лизиметром (контроль). Посев желудей был произведен сотрудниками института весной 1987 г. в узкие борозды с шириной междурядий 20 см и нормой высева 125 г на 1 пог. м [4]. В первый год после посева сеянцы в лизиметре поливали, а в последующие годы они получали влагу только в
осенне-зимний период. Лизиметр был изготовлен
*
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ
(01-04-48276).
в виде ящика размером 2.0 х 1.0 х 0.8 м из листов прямого шифера. На весенне-летний период над сеянцами в лизиметре устанавливали прозрачную крышу из полиэтиленовой пленки. В результате сеянцы получали влагу практически только поздней осенью и зимой и тратили этот запас влаги на протяжении всего сезона вегетации. Таким образом, в результате потребления сеянцами воды и естественного испарения количество влаги в лизиметре постепенно уменьшалось. Водообеспе-ченность растений оценивали по предрассветному водному потенциалу листьев (ПВПЛ) [5]. Установлено [4], что при одинаковых значениях сС2Н (С - диаметр стволика сеянца у корневой шейки, см; Н - высота сеянца, см) сеянцы, выросшие в лизиметре, имеют большую массу, чем в естественных условиях при лучшем увлажнении. В то же время фитомасса различных частей сеянцев, выросших в засушливых условиях, на единице площади в 3-7 раз меньше, чем в контроле. При этом корнеобеспеченность (отношение массы корней к массе листьев) сеянцев в лизиметре выше, чем в контроле, что является адаптационной реакцией растений к неблагоприятным условиям увлажнения. ПВПЛ сеянцев дуба, произрастающих в лизиметре, к концу летних сезонов достигал -4.0 МПа, тогда как на контрольной площадке ПВПЛ в это время составлял не менее -1.5 МПа [4].
Для проведения эксперимента по выявлению влияния дефолиации на водопотребление были отобраны 50 сеянцев: 25 произрастающих в естественных условиях увлажнения и 25 - в лизиметре. Сеянцы ежегодно подвергали искусственной дефолиации различной степени. Схема трехлетних экспериментов, проведенных над сеянцами в естественных условиях и в лизиметре, приведена в табл. 1. Дефолиация 200% означает двухкрат-
ВЛИЯНИЕ ДЕФОЛИАЦИИ НА ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ СЕЯНЦЕВ ДУБА Таблица 1. Дефолиация сеянцев дуба в 1993-1995 гг.
Естественное увлажнение
Лизиметр
№ дерева
дефолиация, %
1993 г.
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 50
7 50
8 50
9 50
10 50
11 75
12 75
13 75
14 75
15 75
16 75
17 100
18 100
19 100
20 100
21 100
22 200
23 200
24 200
25 200
1994 г.
1995 г.
№ дерева
дефолиация, %
1993 г. 1994 г. 1995 г.
26 0 75 Сломано
27 0 100 100
28 0 100 100 (усохло летом 1995 г.)
29 0 0 0
30 0 0 0
31 50 0 50
32 50 0 75
33 50 50 50
34 50 75 100 (усохло летом 1995 г.)
35 50 100 50
36 75 0 75
37 75 75 75
38 75 50 Усохло к весне 1995 г.
39 75 100 50
40 75 75 75
41 100 75 50
42 100 100 Усохло к весне 1995 г.
43 100 Усохло к весне 1994 г.
44 100 То же
45 100 »
46 200 »
47 200 0 0
48 200 Усохло к весне 1994 г.
49 200 То же
50 200 »
75 0 100
0 0 100
100 (усохло к весне 1995 г.)
0 0
50 75 100 0 75 75 0
50 100
0
50 50 100 50 75 75 75 75 100 50
Усохло к весне 1994 г. 75 50
100 100 Усохло к весне 1994 г.
То же »
»
» » »
ную сплошную дефолиацию в начале июня и в середине июля. Даже после повторного обрывания всех листьев эти деревца дали в небольшом количестве регенеративную листву. Тем не менее все они, кроме одного, к весне 1994 г. усохли.
По три раза в течение каждого вегетационного периода у всех сеянцев определяли длину побегов, массу и площадь листовой поверхности всех генераций листьев. По окончании эксперимента все 50 сеянцев были срезаны для определения хода роста, фитомассы различных фракций и запасов крахмала в древесине стволов. В течение вегетационного периода 1995 г. с помощью автоматизированной измерительной системы [1] вели непрерывную параллельную регистрацию интен-сивностей потоков пасоки в стволиках шести сеянцев. Полученные значения затем пересчитывали в единицы водопотребления.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На рис. 1 приведены некоторые характеристики метеоэлементов вегетационных периодов в 1993-1995 гг. Наблюдения проведены сотрудниками Института лесоведения в пойменной части Теллермановской дубравы в 100 м от расположения экспериментальных сеянцев. Как видно из рисунка, наиболее теплым из рассматриваемого трехлетия был 1995 г. (рис. 1, А); он же характеризуется устойчиво невысоким в течение всего вегетационного периода гидротермическим коэффициентом Селянинова, что говорит о его относительной засушливости. Еще более засушливым в июле-сентябре был 1994 г., отличающийся очень малым количеством осадков в эти месяцы.
Как видно из табл. 1, в течение трех лет усохло 9 из 25 деревьев (36%) при естественном увлажнении и 12 из 25 деревьев (48%) - в лизиметре, что
Май Июль . Сентябрь
Июнь Август
Месяц
Рис. 1. Некоторые характеристики погодных условий в течение вегетационного периода в Теллерманов-ской дубраве: А - средние декадные значения температуры воздуха, °С; Б - суммы осадков по декадам, мм; В - значения гидротермического коэффициента Селянинова по месяцам: 1 - 1993 г., 2 - 1994 г., 3 - 1995 г.
говорит о достаточно болезненной в целом реакции на сильное повреждение листвы. Многократные описания состояния деревьев в процессе эксперимента показали различную их реакцию на дефолиацию и свидетельствуют о значительной дифференциации деревьев по устойчивости к повреждению листвы.
В табл. 2 даны основные характеристики развития сеянцев за время проведения эксперимента. Каждая строка таблицы характеризует одну из трех категорий сеянцев, отражающих их суммарную дефолиацию за соответствующий период: 1993 г. - умеренная степень дефолиации (до 50%),
средняя (75%), сильная (100%); 1994 г. - умеренная (до 50% суммарно за 1993-1994 гг.), средняя (75-125%), сильная (150-200%); 1995 г. - умеренная (до 100% суммарно за 1993-1995 гг.), средняя (125-175%), сильная (200-250%). Понятно, что термины "умеренная, средняя и сильная степень дефолиации" довольно условны. Отметим также, что исходные размеры каждой из трех категорий сеянцев были изначально близки и весной 1993 г. составляли в естественных условиях увлажнения: средние высоты - 112, 110 и 116 см, средние диаметры у основания шейки - 14.1, 11.5 и 13.3 мм; в лизиметре: высоты - 44, 43 и 43 см, диаметры -8.0, 8.3 и 8.4 мм. Таким образом, "стартовые" условия каждой категории сеянцев были идентичны. Можно констатировать, что ежегодная слабая и умеренная степени дефолиации практически не влияли на развитие крон сеянцев (табл. 2). Трехкратная же сильная дефолиация, помимо гибели 36-48% деревьев, привела к ослаблению оставшихся в живых и уменьшению у них размеров побегов, листьев и массы крон. Так, удельное об-листвение крон (масса сухой листвы, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения ствола у корневой шейки) у этой категории деревьев снизилась в среднем у контрольных сеянцев в 2.5-3 раза, а в лизиметре - в 3-4 раза.
Радиальный прирост древесины у срезанных осенью 1995 г. сеянцев измеряли с северной и южной сторон у основания шейки и на 1/4, 1/2, 3/4 высоты деревца. Затем рассчитывали среднюю величину прироста из этих 8 значений, что позволило в значительной мере нивелировать ошибку отдельных измерений. В табл. 3 приведены некоторые итоги этого анализа, причем для сопоставимости динамики роста различных категорий деревьев величины прироста выражены в относительных величинах (в частях от прироста в 1992 г., предшествовавшего началу эксперимента). Каждая из строк таблицы характеризует категорию сеянцев, подвергшихся за 3 года различной степени суммарной дефолиации. Видно, что ежегодная слабая степень дефолиации (до 30%) почти не отразилась на приросте. Тогда как двух- и особенно трехлетнее сильное повреждение листвы (нижняя строка табл. 3) привело к большому снижению прироста и гибели значительной части сеянцев.
Основные результаты эксперимента в 1995 г. по изучению влияния дефолиации на динамику сезонного водопотребления деревьев в обычных и засушливых условиях приведены на рис. 2. Для удобства сопоставления сезонной динамики водопотребления различными сеянцами среднесуточное водопотребление каждого сеянца перед дефолиацией (28 мая) принято за 100%, а
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.