ИЗМЕНЕНИЕ  РАДИАЛЬНОГО  ПРИРОСТА  ДРЕВЕСНЫХ  РАСТЕНИЙ  ПОСЛЕ  ТЕПЛОВОГО  СТРЕССА  В  ПРИХОПЕРЬЕ

Золотухин  Афанасий  Иванович

канд.  биол.  наук,  доцент  БИ  СГУ,  РФ,  г.  Балашов

Афанасьева  Серафима  Сергеевна

студентка  3  курса  БИ  СГУ,  РФ,  г.  Балашов

Занина  Марина  Анатольевна

канд.  с.-х.  наук,  доцент  БИ  СГУ,  РФ,  г.  Балашов

Е-mail :  zanmarina@yandex.ru

THE  CHANGE  OF  RADIAL  GROWTH  OF  WOODY  PLANTS  AFTER  HEAT  STRESS  IN  THE  REGION  NEAR  THE  KHOPYOR

Zolotukhin  Afanasi

candidate  of  biological  sciences,  Associate  professor  at  BI  SSU,  Russia,  Balashov

Afanasyeva  Serafima

third-year  student  at  BI  SSU,Russia,  Balashov

Zanina  Marina

candidate  of  agricultural  sciences,  Associate  professor  at  BI  SSU,  Russia,  Balashov

Работа  выполнена  при  финансовой  поддержке  Минобрнауки  России  в  рамках  базовой  части  государственного  задания  в  сфере  научной  деятельности  по  Заданию  №  2014/203,  код  проекта:  1287.

АННОТАЦИЯ

Радиальный  прирост  березы  повислой,  тополя  черного,  дуба  обыкновенного,  клена  остролистного  летом  2010  года  в  Прихоперье  уменьшился  из-за  экстремальной  жары  и  засухи.  В  последующие  годы  с  более  благоприятными  погодными  условиями  произошло  увеличение  данного  показателя  на  26,6—87,5  %,  максимально  у  термотолерантных  видов.  Изменения  радиального  прироста  соответствуют  росту  индекса  жизненного  состояния  древостоев,  восстановлению  поврежденных  крон  и  могут  служить  индикатором  теплового  стресса  и  адаптации  древесных  растений  после  него. 

ABSTRACT

The  radical  growth  of  the  drooping  birch,  the  black  poplar,  the  pedunculate  oak,  the  Norway  maple  in  the  summer  of  2010  in  the  region  near  the  Khopyor  decreased  because  of  extreme  heat  and  drought.  In  the  following  years  under  more  favourable  weather  conditions  there  came  an  increase  of  this  marker  by  26,6—87,5  %,  maximum  among  thermotolerant  species.  The  changes  of  the  radical  growth  correspond  to  an  increase  in  the  index  of  living  state  of  the  forest  stands,  a  recovery  of  damaged  tops  of  trees  and  can  serve  as  an  indicator  of  heat  stress  and  adaptation  of  woody  plants  after  it.

Ключевые  слова :  радиальный  прирост;  древесные  растения;  тепловой  стресс;  адаптация;  жизненное  состояние  древостоев;  Прихоперье. 

Keywords:  radial  growth;  woody  plants;  heat  stress;  adaptation;  living  state  of  forest  stand;  region  near  the  Khopyor. 

Введение

Радиальный  прирост  древесных  растений  является  важным  индикатором  их  жизненного  состояния  и  отражает  влияние  экологических  условий  среды  обитания  [8,  с.  24].  Данный  показатель  используется  при  изучении  патологий  и  состояния  древесных  растений  в  условиях  техногенного  загрязнения  [2,  с.  218;  3,  с.  300;  7,  с.  38].  Становится  актуальным  изучение  адаптации  древесных  растений  к  высоким  температурам  в  связи  с  часто  повторяющимися  аномальной  жарой  и  засухами.  Установлена  значительная  дифференциация  поврежденности  различных  видов  древесных  растений  летом  2010  года  высокими  температурами  и  засухой  [5,  с.  35].  В  последующие  годы  происходило  улучшение  жизненного  состояния  большинства  видов  древесных  растений  [4,  с.  98].  Целью  данной  работы  стало  изучение  возможности  использования  радиального  прироста  в  качестве  маркера  адаптации  древесных  растений  после  теплового  стресса. 

Объекты  и  методы  исследования

Исследования  проведены  на  трех  участках  защитных  лесных  насаждений  в  Балашовском  районе:  участок  №  1  —  полезащитная  лесная  полоса  из  тополя  черного  около  поселка  Садовый.  Насаждения  повреждены  локально  лесным  пожаром  в  2008  году,  многие  деревья  отмирают;  участок  №  2  —  дубовая  лесная  полоса  на  границе  поля  и  балки,  на  дне  которой  имеется  пруд  (Большой  пруд  около  п.  Октябрьский).  В  составе  древостоя  кроме  дуба  обыкновенного  растет  клен  остролистный,  изредка  встречается  береза  повислая.;  №  3  —  березовая  садозащитная  лесная  полоса  около  поселка  Садовый,  высотой  15  м.  Полнота  —  0,5—0,6,  многие  деревья  усыхают  после  лета  2010  года.  Изредка  имеются  молодые  деревья  березы  (10—15  лет),  которые  выросли  самосевом.  Характеристика  лесных  насаждений  на  пробных  площадях  лесных  культур  приведена  в  таблице.

На  участках  культур  произведена  глазомерная  таксация  насаждений  по  общепринятым  методикам.  Диагностика  жизненного  состояния  древесных  растений  определялась  по  методике  В.А.  Алексеева  [1,  с.  55].  Изучался  радиальный  прирост  березы  повислой  (Betula  pendula  Roth),  тополя  черного  (Populus  nigra  L.),  дуба  обыкновенного  (Quercus  robur  L.),  клена  остролистного  (Acer  platanoides  L.).  Для  этого  срезались  сучья  диаметром  3—4  см  с  10  деревьев,  имеющих  одинаковые  размеры  и  хорошее  состояние,  в  количестве  3  шт.  с  одного  дерева.  Повторность  в  каждом  варианте  30-кратная,  что  сводит  к  минимуму  индивидуальную  изменчивость  деревьев  в  пределах  одного  вида  и  варьирование  условий  местообитаний.  Работа  проведена  в  конце  июня  2014  года.  Толщина  годичных  слоев  измерялась  миллиметровой  линейкой  при  двукратном  увеличении  лупой  в  двух  взаимно  перпендикулярных  направлениях. 

Таблица  1.

Лесотаксационная  характеристика  защитных  лесных  насаждений

Обозначения:  Тч  —  тополь  черный;  Кло  —  клен  остролистный;  Б  —  береза  повислая

Результаты  и  их  обсуждение

Летом  2010  года  в  Прихоперье  отличалось  необычайно  высокими  температурами  в  сочетании  с  сильнейшей  засухой  и  сильными  ветрами.  Все  это  сказалось  отрицательно  на  состоянии  древесных  растений.  Нами  проведена  оценка  тепловых  повреждений  38  видов  древесных  растений  по  специальной  шкале,  которая  опубликована  ранее  [5,  с.  35].  Для  изучения  радиального  прироста  нами  выбраны  виды  деревьев,  имеющие  различные  уровни  повреждений.  Наиболее  сильно  пострадали  древостои  березы  повислой,  особенно  в  изреженных  и  заросших  степными  злаками  лесных  полосах.  Культуры  клена  остролистного  также  получили  сильные  и  средние  температурные  повреждения  листьев,  особенно  в  условиях  города.  Дуб  обыкновенный  имел  слабые  повреждения  в  культурах  и  оказался  здоровым  в  пойменных  лесах.  Тополь  черный  оставался  здоровым  в  культурах  и  в  естественных  лесах,  в  пойме  Хопра  (рисунок  1). 

Рисунок  1.  Уровни  тепловых  повреждений  древесных  растений  летом  2010  года:  1  —  тополь  черный;  2  —  дуб  обыкновенный;  3,  4  —  клен  остролистный  в  лесной  полосе  и  в  городе;  5  —  береза  повислая  в  изреженных  культурах

При  проведении  исследований  жизненного  состояния  древостоев  в  период  с  2011  по  2014  годы  нами  установлено,  что  большинство  местных  видов  деревьев  и  интродуцентов  сохранили  удовлетворительное  состояние.  На  фоне  более  благоприятных  погодных  условий,  чем  летом  2010  года,  улучшается  состояние  их  древостоев,  восстанавливаются  кроны  за  счет  роста  водяных  побегов,  наблюдается  обильное  плодоношение  [4,  с.  98].  Древесные  растения,  у  которых  мы  изучали  изменения  радиального  прироста,  летом  2014  года  на  пробных  площадях  имели  индекс  жизненного  состояния  древостоев  от  76,9  до  94,6  %,  что  характеризует  его  как  слабо  поврежденное  и  здоровое  (рисунок  2).  Отмечается  адаптация  культур  березы  и  клена  остролистного  после  климатического  теплового  стресса,  а  тополя  черного  от  лесного  пожара.  Дуб  обыкновенный  оказался  наиболее  устойчивым.  Его  древостои  были  здоровыми.

Рисунок  2.  Жизненное  состояние  древостоев  на  пробных  площадях,  %  (2014  г.):  1  —  клен  остролистный;  2  —  дуб  обыкновенный;  3  —  береза  повислая;  4  —  тополь  черный

На  рисунке  3  приведены  данные  об  изменении  радиального  прироста  древесных  растений  в  период  с  2008  по  2014  годы.  Во  всех  вариантах  заметна  тенденция  увеличения  размеров  радиального  прироста  с  увеличением  возраста.  Это,  возможно,  связано  с  возрастной  динамикой  формирования  стебля  и  влиянием  экологических  факторов.  На  первых  его  этапах  прирост  ниже,  чем  в  последующие  годы.  В  2010  году  у  всех  видов  деревьев  произошло  снижение  прироста,  что  стало  следствием  отрицательного  влияния  высоких  температур  и  засухи.  Величина  прироста  и  динамика  его  изменений  значительно  отличаются  по  вариантам,  что  связано  с  видовыми  особенностями  древесных  растений  и  их  реакцией  на  изменения  условий  среды.  Наименьший  радиальный  прирост  имеет  береза  повислая.  Он  увеличился  в  период  с  2010  по  2014  годы  на  26,6  %. 

Рисунок  3.  Изменение  радиального  прироста  древесных  растений

Береза  повислая  —  мезогигрофит.  Она  находится  в  Саратовской  области  на  южной  границе  своего  ареала.  Похожая  динамика  в  изменении  рассматриваемого  показателя  проявилась  у  мезофитного  вида  —  клена  остролистного,  у  которого  толщина  годичных  слоев  после  2010  года  увеличилась  на  27,2  %.  Эти  деревья  имели  значительные  температурные  повреждения  летом  2010  года.  Последствия  теплового  стресса  сказываются  у  них  и  в  последующие  годы  с  более  благоприятными  погодными  условиями.

Прирост  дуба  увеличился  на  29,4  %,  что  несколько  превышает  этот  же  показатель  березы  и  клена.  Дуб  оказался  наиболее  устойчивым  к  высоким  температурам  и  засухе,  что  соответствует  его  базовым  экологическим  свойствам.  Дуб  обыкновенный  —  ксеромезофит,  он  относится  к  умеренно  теплолюбивым  растениям.  Наиболее  высокие  темпы  увеличения  радиального  прироста  наблюдаются  у  тополя  черного  (на  87,5  %),  который  является  мезогигрофитом,  растет  в  поймах  рек.  Удивительно,  что  тополь  черный  оказался  высокоустойчивым  к  тепловому  стрессу  и  во  внепойменных  условиях  города  Балашова. 

Летом  2014  года  изучение  радиального  прироста  проведено  в  конце  июня,  то  есть  его  полные  размеры  не  отражены,  что  в  большинстве  вариантов  сказалось  на  динамике  его  изменений.  По  данным  С.А.  Мамаева  и  соавторов  прирост  березы  повислой,  дуба  обыкновенного  и  клена  остролистного  продолжается  довольно  интенсивно  в  течении  июля  и  августа  [6,  с.  137].  Таким  образом,  полные  размеры  годичного  радиального  прироста  в  наших  наблюдениях  могли  быть  больше,  чем  их  фактические  показатели  на  момент  проведения  исследований.  Последовательное  увеличение  радиального  прироста  после  2010  года  во  всех  вариантах  согласуется  с  улучшением  жизненного  состояния  древостоев  и  может  служить  индикатором  адаптации  древесных  растений  после  теплового  стресса.  Установлено,  что  виды  деревьев,  менее  устойчивые  к  тепловому  стрессу  имели  более  низкий  уровень  увеличения  размеров  годичного  радиального  прироста  с  увеличением  возраста  и  восстановления  жизненного  состояния  после  тепловых  повреждений.

Список  литературы:

1.Алексеев  В.А.  Диагностика  жизненного  состояния  деревьев  и  древостоев  //  Лесоведение.  —  1989.  —  №  4.  —  С.  51—57.

2.Бастаева  Г.Т.,  Колтунова  А.И.  Влияние  техногенного  загрязнения  на  радиальный  прирост  искусственных  насаждений  //  Известия  Оренбургского  государственного  аграрного  университета.  Оренбург:  ФГОУ  ВПО  «Оренбургский  государственный  аграрный  университет».  —  2006,  —  №  12–1  /  Том  4.  —  С.  217—219.

3.Демаков  Ю.П.  Сосновая  вершинная  смолевка:  биология,  экология  и  роль  в  лесных  экосистемах  Марийского  Полесья  //  Научные  труды  Государственного  природного  заповедника  «Большая  Кокшага».  Вып.  3.  Йошкар-Ола:  Марийский  государственный  технический  университет,  2008.  —  С.  274—344.

4.Золотухин  А.И.,  Занина  М.А.  Адаптация  древесных  растений  после  теплового  стресса  //  Известия  Саратовского  университета.  Новая  серия.  Серия  Химия.  Биология,  Экология.  —  2015.  —  Т.  1,  —  вып.  1.  —  С.  93—98.

5.Кузьмичев  А.И,  Золотухин  А.И.  Повреждения  древесных  растений  экстремально  высокими  температурами  и  засухой  летом  2010  г.  в  Среднем  Прихоперье  //  Вестник  Саратовского  госагроуниверситета  им.  Н.И.  Вавилова.  —  2012.  —  №  1.  —  С.  32—36.

6.Мамаев  С.А.,  Дорофеева  Л.М.,  Александрова  М.С.,  Звиргзд  А.В.,  Лоскутов  Ф.Н.,  Морякина  В.А.,  Петухова  И.П.,  Таран  И.В.,  Шкутко  Н.В.,  Фурст  Г.Г.  Адаптация  и  изменчивость  древесных  растений  в  лесной  зоне  Евразии.  Екатеринбург:  Наука,  1993.  —  137  с.

7.Суховольский  В.Г.,  Артемьева  Н.В.  Радиальный  прирост  хвойных  как  прогнозный  показатель  их  устойчивости  к  повреждению  филлофагами  //  Лесоведение.  —  1992.  —  №  3.  —  С.  33—39.

8.Шаталов  В.Г.,  Акимов  П.В.  Динамика  радиального  прироста  пойменных  древостоев  при  нарушенном  гидрологическом  режиме  реки  //  Лесное  хозяйство  Поволжья:  Межвуз.  сборник  научных  работ,  вып.  3.  Саратовский  государственный  аграрный  университет  им.  Н.И.  Вавилова,  1999.  —  С.  17—25.