Особенности роста и структуры древесины сосны на вырубке и под пологом древостоя в условиях Республики Карелии. С. 92–105

УДК

630*1(581.5:581.8)

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-4-92-105

Аннотация

Оценена внутривидовая изменчивость анатомических и гидравлических характеристик ксилемы у подроста сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в ходе естественного возобновления на вырубке и под пологом среднетаежного черничного сосняка в условиях Европейского Севера (Республика Карелия). Выявлено влияние условий местообитания на формирование структурных элементов клеток древесины. На вырубке, в условиях более высоких освещенности, температуры воздуха и почвы, переход подроста сосны в категорию крупного с высотой более 1,5 м происходит в возрасте 6 лет, тогда как под пологом спелого древостоя подрост достигает данной категории не ранее 15 лет. При этом в 1-е десятилетие роста в условиях вырубки прирост сосны по диаметру в 4 раза превышает показатель у сосны под пологом спелого древостоя вследствие формирования большего числа рядов трахеид в ранней и поздней зонах. Кроме того, у подроста сосны на вырубке отмечены наибольшая потенциальная гидравлическая проводимость ксилемы и, напротив, наименьшие удельная плотность трахеид, базисная плотность древесины и содержание поздней древесины относительно подроста сосны под пологом древостоя. У подроста под пологом леса показано достоверное снижение структурно-функциональных характеристик древесины, за исключением толщины клеточных оболочек поздних трахеид. В межгодовой динамике более строгие линейные регрессионные зависимости показателей ранних и поздних трахеид отмечены у подроста сосны под пологом леса. Полученные результаты свидетельствуют о большем соответствии условий внешней среды на вырубке оптимуму для роста и формирования древесины молодых деревьев сосны относительно условий под пологом спелого черничного сосняка. Угнетение ростовой активности подроста под пологом возникает вследствие высокой внутривидовой конкуренции со стороны господствующего соснового древостоя за свет, влагу и почвенное питание.

Сведения об авторах

В.Б. Придача, канд. биол. наук; ResearcherID: C-7354-2013, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4031-0690
А.Н. Пеккоев*, канд. с.-х. наук; ResearcherID: U-7771-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7881-1140
Я.А. Неронова, канд. с.-х. наук, мл. науч. сотр.; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3703-0898
Институт леса Карельского научного центра РАН, ул. Пушкинская, д. 11, г. Петрозаводск, Россия, 185910; pridacha@krc.karelia.ru, pek-aleksei@list.ru*, neronovaya@krc.karelia.ru

Ключевые слова

сосна обыкновенная, ксилема, ширина годичных колец, толщина клеточной стенки, диаметр люмена, плотность древесины, гидравлическая проводимость, условия внешней среды

Для цитирования

Придача В.Б., Пеккоев А.Н., Неронова Я.А. Особенности роста и структуры древесины сосны на вырубке и под пологом древостоя в условиях Республики Карелии // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 4. С. 92–105. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-4-92-105

Литература

1. Ананьев В.А., Карпин В.А., Кравченко А.В., Курхинен Ю.П., Левина М.С., Литинская Н.Л., Мошников С.А., Петров Н.В., Потахин С.Б., Предтеченская О.О., Преснухин Ю.В., Руоколайнен А.В., Сазонов С.В., Тимофеева В.В., Туюнен А.В., Шорохова Е.В., Kerkelӓ L. Леса и их многоцелевое использование на северо-западе европейской части таежной зоны России / под ред. А.Н. Громцева. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2015. 190 с. 

2. Бахшиева М.А., Чубинский А.Н. Анализ строения и свойств ювенильной древесины на качество пиломатериалов // Изв. СПбЛТА. 2016. Вып. 215. С. 202–214. https://doi.org/10.21266/2079-4304.2016.215.202-214

3. Беляева Н.В., Нойкина А.М. Успешность естественного возобновления сосны на вырубках в зависимости от типа леса // Актуал. проблемы лесн. комплекса. 2008. № 21-3. С. 6–13. 

4. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2020 г. / М-во природ. ресурсов и экологии Респ. Карелия. Ред. кол.: А.Н. Громцев (гл. ред.), О.Л. Кузнецов, А.Е. Курило, Е.В. Веденцова. Петрозаводск, 2021. 277 с. 

5. Мелехов В.И., Бабич Н.А., Корчагов С.А. Качество древесины сосны в культурах. Архангельск: АГТУ, 2003. 110 с. 

6. Неронова Я.А. Микроструктура древесины культур сосны различной исходной густоты на осушенной торфяной почве после применения удобрений и гербицидов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 4. С. 68–76. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-4-68-76

7. Полубояринов О.И. Плотность древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1976. 160 с. 

8. Придача В.Б., Ольчев А.В., Сазонова Т.А., Тихова Г.П. Параметры CO2/H2O-обмена древесных растений как инструмент мониторинга и оценки состояния природной среды // Успехи соврем. естествознания. 2019. № 11. C. 25–30. 

9. Придача В.Б., Сазонова Т.А. Возрастные изменения содержания и соотношения азота, фосфора и калия в органах Pinus sylvestris и Picea abies (Pinaceae) // Ботан. журн. 2004. Т. 89, № 9. С. 1486–1496. 

10. Придача В.Б., Тихова Г.П., Сазонова Т.А. Влияние абиотических факторов на водообмен хвойного и лиственного растений // Тр. КарНЦ РАН. 2018. № 12. С. 76–86. https://doi.org/10.17076/eb878

11. Рай С.А., Беляева Н.В., Наквасина Е.Н. Формирование древесного яруса и напочвенного покрова на вырубках с разной технологией лесовосстановления в Кировской области // Изв. СПбЛТА. 2020. Вып. 230. С. 36–53. 

12. Сазонова Т.А., Болондинский В.К., Придача В.Б. Влияние водного дефицита хвои сосны обыкновенной на фотосинтез в условиях достаточного почвенного увлажнения // Лесоведение. 2017. № 4. C. 311–318. https://doi.org/10.7868/S0024114817040076

13. Сазонова Т.А., Придача В.Б. Содержание минеральных элементов в органах сосны и ели при варьировании почвенных условий // Лесоведение. 2005. № 5. С. 25–31. 

14. Санников С.Н., Санников Д.С. Система рубок и возобновления сосновых лесов на эколого-геногеографической основе // Сиб. лесн. журн. 2015. № 6. С. 3–16. https://doi.org/10.15372/SJFS20150601

15. Соколов А.И. Повышение ресурсного потенциала таежных лесов лесокультурным методом. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2016. 178 с. 

16. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. 4-е изд. М.: МГУЛ, 2001. 340 с. 

17. Фетисова А.А., Грязькин А.В., Ковалев Н.В., Гуталь М. Оценка естественного возобновления хвойных пород на сплошных вырубках в условиях Pощинского лесничества // Изв. вузов. Лесн. журн. 2013. № 6. С. 9–18. 

18. Яценко-Хмелевский А.А. Основы и методы анатомического исследования древесины. М.; Л.: АН СССР, 1954. 337 с. 

19. Bouche P.S., Larter M., Domec J.-C., Burlett R., Gasson P., Jansen S., Delzon S. A Broad Survey of Hydraulic and Mechanical Safety in the Xylem of Conifers. Journal of Experimental Botany, 2014, vol. 65, iss. 15, pp. 4419–4431. https://doi.org/10.1093/jxb/eru218

20. Choat B., Cobb A.R., Jansen S. Structure and Function of Bordered Pits: New Discoveries and Impacts on Whole-Plant Hydraulic Function. New Phytologist, 2008, vol. 177, iss. 3, pp. 608–626. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2007.02317.x

21. Fonti P., Jansen S. Xylem Plasticity in Response to Climate. New Phytologist, 2012, vol. 195, iss. 4, pp. 734–736. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2012.04252.x

22. Functional and Ecological Xylem Anatomy. Ed. by U.G. Hacke. Springer, Cham, 2015. 281 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-15783-2

23. Hacke U.G., Spicer R., Schreiber S.G., Plavcová L. An Ecophysiological and Developmental Perspective on Variation in Vessel Diameter. Plant Cell & Environment, 2017, vol. 40, iss. 6, pp. 831–845. https://doi.org/10.1111/pce.12777

24. IAWA List of Microscopic Features for Hardwood Identification. IAWA Bulletin n.s., 1989, vol. 10(3), pp. 219–332.

25. Mörling T. Evaluation of Annual Ring Width and Ring Density Development Following Fertilisation and Thinning of Scots Pine. Annals of Forest Science, 2002, vol. 59, no. 1, pp. 29–40. https://doi.org/10.1051/forest:2001003

26. Plant Stems: Physiology and Functional Morphology. Ed. by B.L. Gartner. San Diego, Academic Press, 1995. 440 р.

27. Pridacha V.B., Sazonova T.A., Novichonok E.V., Semin D.E., Tkachenko Yu.N., Pekkoev A.N., Timofeeva V.V., Bakhmet O.N., Olchev A.V. Clear-Сutting Impacts Nutrient, Carbon and Water Exchange Parameters in Woody Plants in an East Fennoscandian Pine Forest. Plant and Soil, 2021, vol. 466, pp. 317–336. https://doi.org/10.1007/s11104-021-05058-w

28. Steppe K., Sterck F., Deslauriers A. Diel Growth Dynamics in Tree Stems: Linking Anatomy and Ecophysiology. Trends in Plant Science, 2015, vol. 20, iss. 6, pp. 335–343. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2015.03.015

29. Sterck F.J., Zweifel R., Sass-Klaassen U., Chowdhury Q. Persisting Soil Drought Reduces Leaf Specific Conductivity in Scots Pine (Pinus sylvestris) and Pubescent Oak (Quercus pubescens). Tree Physiology, 2008, vol. 28, iss. 4, pp. 529–536. https://doi.org/10.1093/treephys/28.4.529

30. Sviderskaya I.V., Vaganov E.A., Fonti M.V., Fonti P. Isometric Scaling to Model Water Transport in Conifer Tree Rings across Time and Environments. Journal of Experimental Botany, 2021, vol. 72, iss. 7, pp. 2672–2685. https://doi.org/10.1093/jxb/eraa595

31. Tyree M.T., Zimmermann M.H. Xylem Structure and the Ascent of Sap. 2nd ed. Heidelberg, Springer Berlin, 2002. 284 p.

32. Vaganov E.A., Hughes M.K., Shashkin A.V. Growth Dynamics of Conifer Tree Rings. Images of Past and Future Environments. Heidelberg, Springer-Verlag Berlin, 2006. 358 p. https://doi.org/10.1007/3-540-31298-6

33. Venturas M.D., Sperry J.S., Hacke U.G. Plant Xylem Hydraulics: What We Understand, Current Research, and Future Challenges. Journal of Integrative Plant Biology, 2017, vol. 59, iss. 6, spec. iss.: Plant vascular biology (2), pp. 356–389. https://doi.org/10.1111/jipb.12534

34. Zheng J., Li Y., Morris H., Vandelook F., Jansen S. Variation in Tracheid Dimensions of Conifer Xylem Reveals Evidence of Adaptation to Environmental Conditions. Frontiers in Plant Science, 2022, vol. 13, art. no. 774241. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.774241