Вода — главная составляющая часть растения. Основной источник воды для растений являются атмосферные осадки. Обеспеченность растений влагой зависит не только от содержания воды в почве, но и от способности самих растений усваивать ее. Наличие воды в хвое является важным фактором для нормального фотосинтеза, дыхания и других физиологических процессов, интенсивность которых уменьшается с повышением водного дефицита [1, с.101]. Актуальность работы заключается в том, что определение физиологических и морфологических особенностей хвои позволяет судить о состоянии окружающей среды и степени воздействия антропогенных факторов на лесные экосистемы.
Цель исследования определение показателей водного дефицита и относительного содержания воды в хвое сосны обыкновенной на площадках в окрестностях города Олёкминска
Для её достижения были поставлены следующие задачи:
- Сделать описание четырех площадок в сосняках в окрестностях города Олёкминска
2.Определить классы опада, усыхания и повреждения хвои сосны обыкновенной у деревьев в разных возрастах
3.Измерить морфометрические параметры хвои сосны обыкновенной
4.Вычислить относительное содержание воды, водный дефицит хвои сосны обыкновенной
5.Сравнить показатели содержания воды, водного дефицита хвои.
Материалы и методы исследования
В августе 2018 года в сосняках были заложены 4 пробные площадки на сопке (П 1), в районе «Новостроек» (П2), рядом с поселками Нефтебаза (П 3) и Заречный (П 4). На площадках были определены: средние высота, диаметр, возраст древостоя. Средняя высота определялась при помощи высотомера и сантиметровой ленты для молодых деревьев, окружность стола дерева — сантиметровой лентой, возраст — возрастным буром и по мутовкам у молодых деревьев.
Для определения относительного содержания воды и водного дефицита хвои на площадках были отобраны по 10 деревьев сосны обыкновенной разного возраста: от 0 до 10 лет, от 10 до 20 лет и от 20 лет. Эти же деревья служили для исследования морфологических параметров хвои.
Образцы хвои отбирали из средней части кроны в конце августа, сентября и ноября месяца. Хвою использовали для определения морфометрических параметров при помощи школьной линейки. Для определения веса хвои использовали весы KERN.
Водный дефицит определяли по методу Штоккера, как отношение разности между наибольшим содержанием воды в состоянии насыщения и реальным содержанием воды в хвое.
Относительное содержание воды в хвое определяется как отношение разности сырой и абсолютно сухой массы хвои к сырой массе [2, с.17].
Классы опада определяли по классификации: 1 — вся хвоя держится на побеги; 2 — осыпалась менее половины хвои; 3 — осыпалось около половины хвои; 4 — осталось единичные хвоинки; 5 — осыпалась вся хвоя.
Классы повреждения и усыхания оценивали по общепринятым шкалам, предложенным Jäger. Классы повреждения: 1- хвоинки без пятен; 2 — с небольшим числом мелких пятен; 3 — с большим числом черных пятен
Классы усыхания 1 — нет сухих участков; 2 — усох кончик длиной 2–5 мм; 3 — усохла треть хвоинки; 4 — более половины или вся хвоинка желтая [3, с.78].
Объект исследования
Объектом исследования послужили образцы хвоя сосны обыкновенной. Сосна обыкновенная — бореальный евроазиатский вид. Это вечнозеленое дерево высотой до 40 м и диаметром ствола до 1 м. Ствол в сомкнутых насаждениях ровный, высокоочищенный от сучьев. Крона сквозистая, округлая, иногда пирамидальная или яйцевидно-раскидистая у старых деревьев. С мутовчатым расположением ветвей. У сосны два вида побегов: длинные и короткие и два вида листьев: листья-чешуйки и листья-хвоинки. Длинные побеги покрыты бурыми листьями-чешуйками, в пазухах которых образуются сильно укороченные побеги, на которых сидят пучки из двух хвоинок-листьев. Хвоя узкая, сизо-зеленая, сверху выпуклая, снизу плоская, остроконечная, длиной до 8 см и шириной до 2 см, спирально расположенная по побегу. Живет 2–3 года, иногда даже 12, зависит от мест произрастания. Зимой в хвое возрастает содержание смолы и эфирных масел, что хорошо защищает от мороза.
Сосна обыкновенная — однодомное растение. Опыляется ветром. От начала цветения до созревания семян проходит 18 месяцев. Семена с крылышком. Семена, попадая в благоприятную среду, прорастают относительно хорошо, всходы имеют 5–7 семядольных листьев. В первый год появляются одиночные хвоинки, на следующий год образуются парные хвоинки и первая мутовка. Начиная со второго года жизни, у сосны появляется по одной мутовке молодых побегов на главном и боковых побегах. Прибавляя к количеству всех мутовок 2 года, можно безошибочно определить возраст сосны моложе 30–40 лет. У сосен быстро отмирают нижние ветви, так как питательные вещества в нижних этажах деревьев расходуются быстрее, чем накапливаются в процессе фотосинтеза. Сосна живет до 600 лет.
Корневая система в зависимости от особенностей местообитания может быть поверхностной или довольно глубокой и мощной. Сосна быстрорастущая порода. Она холодостойкая, морозоустойчивая, засухоустойчивая порода деревьев. Произрастает на разнообразных почвах, сухих песках и заболоченных участках, меловых отложениях и в горах. Сосна обыкновенная светолюбивая порода. Молодые деревья не выдерживают затенения и погибают.
Хвоя сосны обыкновенной выделяет фитонциды, очищающие воздух от вредных микробов, способствуя оздоровлению окружающей среды. Сосна обыкновенная очень чувствительна к загрязнению воздуха [5, с.21].
Результаты исследования
На площадках деревья в возрасте от 0 до 10 лет имеют следующие размеры средняя высота 0,78м, средний диаметр 1,78см, средний возраст 8,3 года. Наибольшие параметры имели деревья на площадке № 4, наименьшие — № 3.
Параметры деревьев в возрасте от 10 до 20 лет на всех площадках в среднем были равны высота — 2,7м, диаметр на высоте 1,3 м — 3,8см и возраст 13,6 лет. Деревья в возрасте от 20 и старше имеют следующие параметры средняя высота — 11,53м, средний диаметр — 30,9см, средний возраст — 41,6 лет.
У исследуемых деревьев сосны обыкновенной в разных возрастах были определены классы: опада, усыхания и повреждения. На площадках, у деревьев в возрасте от 0 до 10 лет и от 10 до 20 лет, класс опада первый (вся хвоя держится на побеге), а у деревьев в возрасте старше 20 лет — второй. Класс повреждения на всех площадках — первый (хвоинки без пятен). На площадках у хвои в возрасте до 3 лет класс усыхания — первый (нет сухих участков), а у деревьев в возрасте от 10 до 20 лет и старше 20 лет — класс усыхания второй и третий у хвои в возрасте 4, 5 и 6 лет.
Определение классов опада, повреждения и усыхания показали, что деревья сосны обыкновенной произрастающие на площадках здоровые без признаков ослабления.
Относительное содержание воды в хвое сосны обыкновенной зависит от возраста хвои и изменяется от 58 % до 51 % у однолетней хвои и от 56 % до 49 % у двухлетней хвои. В среднем относительное содержание воды в однолетней хвое равно 55 %, в двухлетней хвое — 53 %. Различие между значениями незначительное — 2 %, с возрастом хвои относительное содержание воды уменьшается и это проявляется на всех площадках. Уменьшение содержания воды в хвое связано с тем, что по мере старения хвои происходит изменение физиологических процессов [6, с.101].
Водный дефицит хвои зависит от возраста хвои и изменяется от 10 % до 31 % у однолетней хвои и от 14 % до 34 % у двухлетней хвои. В среднем водный дефицит однолетней хвои равен 20 %, а двухлетней хвои — 23 %, разность между значениями составляет 3 %.
Относительное содержание воды в хвое с августа по ноябрь уменьшается с 62 % до 55 % на всех площадках у всех возрастов деревьев. Разность между показателями относительного содержания воды в хвое равно 7 %. Уменьшение содержания воды в хвое связано с те, что поступление воды в осенне-зимний период затруднительно [7, с.31]. Хвоинки сосны обыкновенной покрываются толстым слоем кутикулы с наличием воска, устьица закрываются.
У деревьев в возрасте от 0 до 10 лет относительное содержание воды в хвое колеблется от 59 % до 66 %, в возрасте от 10 до 20 лет — от 53 % до 64 % и в возрасте от 20 лет и старше — от 52 % до 56 %. С возрастом деревьев относительное содержание воды в хвое сосны обыкновенной — уменьшается.
На площадках 1 и 2 с августа по сентябрь месяц водный дефицит хвои увеличился с 7 % до 14 % и с 11 % до 16 %, это связано с тем, что сентябрь месяц был теплым и сухим. Средняя температура +6,3 °С, количество осадков 20мм, что в 4 раза меньше, чем в августе. В ноябре месяце водный дефицит хвои на П3 не изменился по сравнению с сентябрем, но уменьшился по сравнению с августом на 2 %. На площадках 1 и 2 значения водного дефицита уменьшились на 7 и 5 % соответственно.
Среднее значение водного дефицита с возрастом деревьев увеличивается с 13 до 14 %. Самое высокое значение было отмечено на П3 в возрасте деревьев от 20 лет и старше — 21 %. Возможно это связано состоянием деревьев сосны обыкновенной — класс усыхания хвои 2–3. По литературным источникам дефицит воды с возрастом деревьев должен уменьшаться — это наблюдается на площадке 2, значения уменьшились с 14 до 11 %. Значения водного дефицита хвои не превышает 25 % — это значит, что водный дефицит не причиняет растению вред.
В результате исследования были сделаны следующие выводы:
– низкие значения классов опада, повреждения и усыхания хвои показали, что деревья сосны обыкновенной произрастающие на площадках здоровы, без признаков ослабления;
– средняя величина водного дефицита хвои составляет 12–16 %, относительное содержание воды в хвое — 55–62 %;
– с возрастом хвои относительное содержание воды в хвое уменьшается с 55 % для однолетней хвои до 53 % для двухлетней хвои. Водный дефицит увеличивается с 20 % для однолетней хвои до 23 % для двухлетней хвои;
– относительное содержание воды в хвое в осенне-зимний период уменьшается с 62 до 55 %, водный дефицит — увеличивается с 12 до 16 %;
– низкие значения водного дефицита в хвое является качественной характеристикой состояние древостоев в окрестностях города Олекминска.
В результате проведенного исследования пришли к заключению, что древостои сосны обыкновенной расположенные в окрестностях города Олекминска в удовлетворительном состоянии.
Литература:
- Веретенников А. В. Физиологические основы устойчивости древесных растений к временному избытку влаги в почве// — М.: Наука, 1968, — 136с.
- Григоренко А. В. Физиологические и морфологические показатели хвои сосны обыкновенной в условиях аэротехногенного загрязнения // Вестник КрасГАУ- 2015-№ 4-С.15–19
- Ковригин Л. Н., Петункина Л. О. Хвойные породы в городской среде// Вест.Иркут.гос.с.-х. академии. — 2011.-№ 44.-С.73–80
- Тимофеев П. А. Деревья и кустарники Якутии// Я.: Бичик — 2003 -64с.
- Мокроносов А. Т. Малый практикум по физиологии растений. — М.: Изд-во МГУ, 1994. -184с.
- Овсянникова Н. В., П. А. Феклистов, Волкова Н. В., Мочалов Б. А., Мелехов В. И., И. И. Дроздов Показатели водного режима хвои ели в черничном типе леса // Лесной вестник — 2012- № 3 — С.29–34
