Цикличность среднесуточного радиального прироста несущих побегов ивы белой (Salix Alba L.) в условиях Брянского лесного массива

УДК

DOI:

Аннотация

Обоснована актуальность и дана краткая характеристика современного состояния проблемы изучения цикличности среднесуточного радиального прироста несущих побегов ивы белой (Salix alba L.). На примере одновозрастного генетически выровненного материала, выращенного в однородных условиях, показано, что в цикличности среднесуточного радиального прироста несущих побегов ивы белой существуют определенные закономерности. Описан процесс синтеза объекта исследования – аутбредной семьи ивы белой. Предложена методика изучения исходных данных и построения выровненных эмпирических рядов динамики среднесуточного радиального прироста. Каждый эмпирический ряд рассматривается как реализация случайной функции. Предложен алгоритм расчета математических ожиданий случайных функций, основанный на суммировании трендовых и циклических компонент. Изложены результаты собственных исследований ритмичности среднесуточного радиального прироста разновозрастных несущих побегов. Описано два основных типа эмпирических рядов динамики среднесуточного радиального прироста: I тип характеризуется отчетливо выраженным периодом среднелетнего относительного покоя без предшествующего локального максимума;
II тип отличается наличием локального максимума среднесуточного радиального прироста перед среднелетним минимумом. Проанализирована структура математических ожиданий случайных функций. Установлено, что последовательное введение циклических компонент повышает надежность аппроксимации эмпирических рядов. Циклические компоненты различаются по ряду параметров, в первую очередь, по продолжительности периода, в меньшей степени – по амплитуде. Выявлены длинно- и короткопериодические циклические компоненты математических ожиданий случайных функций. Показано, что основной вклад в динамику среднесуточного радиального прироста вносят длиннопериодические циклические компоненты (в большинстве случаев продолжительность периодов составляет 48…54 сут). Длиннопериодические циклические компоненты характеризуют побеговую систему особи в целом, короткопериодические – разновозрастные побеги в пределах побеговых систем. Вклад короткопериодических циклических компонент (продолжительность периодов 13…36 сут) в общую динамику среднесуточного радиального прироста определяется их интерференцией. Локальные экстремумы эмпирических рядов динамики определяются сочетаниями дополнительных эндогенных ритмов с различными периодичностью и  амплитудой. Циклические компоненты случайных функций рассматриваются как генетические программы морфогенеза. Выявлено влияние индивидуальных особенностей растений на общую динамику среднесуточного радиального прироста несущих побегов. 

Сведения об авторах

А.А. Афонин, д-р с.-х. наук, доц.

С.А. Зайцев, асп. 

Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского, ул. Бежицкая, д. 14, г. Брянск, Россия, 241036; e-mail: afonin.salix@gmail.com

Ключевые слова

Литература

Список литературы 

1. Афонин А.А. Изменчивость побегов ивы белой // Лесн. журн. 2003. № 2–3.
С. 15–18. (Изв. высш. учеб. заведений).

2. Афонин А.А. Сравнительная морфодинамика однолетних побегов ив Брянского лесного массива: моногр.  Брянск: Изд-во «Курсив», 2011. 145 с.

3. Афонин А.А. Динамика нарастания лидерных побегов сеянцев ивы шерстистопобеговой (Salix dasyclados Wimm.) // Лісове і садово-паркове господарство. К.: ЦП «Компринт», 2012. № 2. C. 5–24.

4. Афонин А.А., Анищенко Л.Н., Борздыко Е.В., Кротикова И.В. Динамика нарастания лидерных побегов аутбредных сеянцев ивы белой (Salix alba L.) // Вестн. Брянского гос. ун-та. Серия «Естественные и точные науки». 2011. №4. С. 81–86.

5. Афонин А.А., Анищенко Л.Н., Борздыко Е.В., Кротикова И.В. Сравнительная морфодинамика нарастания лидерных побегов сеянцев ивы белой (Salix alba L.) // Ежегодник НИИ фундамент. и приклад. исслед. за 2011 г. Брянск: РИО Брянского гос. ун-та, 2012. С. 65–74.

6. Гашева Н.А. К методике структурного изучения побеговых модулей Salix // Вестн. экологии, лесоведения и ландшафтоведения. 2011. №12. С. 99–110.

7. Гетманец И.А. Модульная организации побегового тела ив // Вестн. ТвГУ. Сер. «Биология и экология». Вып .9. 2008. С. 47–50.

8. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высш. шк., 2009. 478 с.

9. Кренке Н.П. Основные положения теории циклического старения и омоложения растений в онтогенезе (Теория возрастной цикличности) // Теория циклического старения и омоложения растений. М.: Огиз-Сельхозгиз, 1940. С. 5–31.

10. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. М.: Высш. шк., 1988. 239 с.

11. Михалевская О.Б. Ритмы роста на разных этапах морфогенеза побега у древесных растений // Онтогенез. 2008. Т. 39, №2. С. 85–93.

12. Михалин М.В., Попков Б.В., Прилуцкий А.Н. Сезонный ритм растений и перспективы его трансформации // Бюл. БСИ ДВО РАН, 2010. Вып. 5. С. 117–132.

13. Недосеко О.И. Жизненные формы ивы розмаринолистной Salix rosmarinifolia L. в пределах Нижегородской области // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2012. Т. 117, вып. 2. С. 72–81.

14. Серебряков И.Г. Соотношение внутренних и внешних факторов в годичном ритме развития растений: (К истории вопроса) // Ботан. журн. 1966. Т. 51, № 1.
С. 923–926.

15. Толкач О.В., Соколов С.Л., Шнайдер А. Реакция годичного радиального прироста на внешние условия в зависимости от степени толерантности березовых древостоев // Лесн. журн. 2007. № 3. С. 14–20. (Изв. высш. учеб. заведений).

Поступила 29.10.14

Ссылка на английскую версию:

UDC 57.034 + 630*561.21 + 633.878.31

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.3.66

Cyclicity of the Average Daily Radial Growth of Bearing Shoots
of European Willow (Salix Alba L.) in the Bryansk Forestland

A.A. Afonin, Doctor of Agricultural Sciences, Associate Professor

S.A. Zaytsev, Postgraduate Student

Bryansk State University named after Academician I.G. Petrovsky, Bezhitskaya str., 14, Bryansk, 241036, Russian Federation; e-mail: afonin.salix@gmail.com

The paper proves the urgency and summarizes the current state of studying the cyclicity of the average daily radial growth of bearing shoots of European willow (Salix Alba L.). The research demonstrates the certain laws in the cyclicity of the average daily radial growth of bearing shoots of European willow as exemplified by the even-aged genetically aligned material grown in the homogeneous environment. The synthetic process of the study subject, i.e. the outbred families of European willow, is described. The paper presents the method of studying the source data and construction of aligned empirical series of dynamics of the average daily radial growth. Each empirical series is treated as a realization of random function. We propose an algorithm for calculating the mathematical expectations of random functions, which is based on the summation of the trend and cyclical components. The results of the research of rhythmicity of the average daily radial growth of uneven-aged bearing shoots are presented. Two basic types of empirical series of dynamics of the average daily radial growth are described. The 1st type is characterized by a clearly expressed period of the mid-summer relative rest without the preceding local maximum. The 2nd type is characterized by a local maximum of the average daily radial growth before the mid-summer minimum. The paper analyzes the structure of mathematical expectations of random functions. The sequential introduction of the cyclical components increases the reliability of the approximation of the empirical series. Cyclical components vary in several parameters: a period and amplitude. We identify the long and short periodic cyclical components of the mathematical expectations of random functions. Long-periodic cyclical components make the main contribution to the dynamics of the average daily radial growth (in most cases, the period is of 48...54 days). Long-periodic cyclical components characterize the shoot system of an individual as a whole. Short-periodic cyclical components characterize the uneven-aged shoots within the shoot systems. The contribution of short-periodic cyclical components (the periods are of 13...36 days) in the overall dynamics of the average daily radial growth is determined by their interference. The local extreme points of the empirical series of dynamics are determined by a combination of additional endogenous rhythms
with different frequencies and amplitude. Cyclical components of random functions
are considered as the genetic morphogenesis programs. We have determined the influence of the individual characteristics of the plants on the general dynamics of the average daily radial growth of bearing shoots.

Keywords: European willow, bearing shoots, radial growth, daily gain, endogenous biological rhythms, cyclic components.

References

1. Afonin A.A. Izmenchivost' pobegov ivy beloy [Variability of White Willow Shoots]. Lesnoy zhurnal, 2003, no. 2–3, pp. 15–18.

2. Afonin A.A. Sravnitel'naya morfodinamika odnoletnikh pobegov iv Bryanskogo lesnogo massiva: monogr. [Comparative Morphodynamics of Willow Annual Shoots of a Bryansk Forestland]. Bryansk, 2011. 145 p.

3. Afonin A.A. Dinamika narastaniya lidernykh pobegov seyantsev ivy sherstistopobegovoy (Salix dasyclados Wimm.) [The Growth Dynamics of the Leader Shoots of Dasycladous Seedlings of Willow (Salix dasyclados Wimm.). Lіsove і sadovo-parkove gospodarstvo, 2012, no. 2, pp. 5–24.

4. Afonin A.A., Anishchenko L.N., Borzdyko E.V., Krotikova I.V. Dinamika narastaniya lidernykh pobegov autbrednykh seyantsev ivy beloy (Salix alba L.)
[The Growth Dynamics of the Leader Shoots of Outbreeding Seedlings of White Willow (Salix alba L.). Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser.:
Estestvennye i tochnye nauki [The Bryansk State University Herald], 2011, no. 4,
pp. 81–86.

5. Afonin A.A., Anishchenko L.N., Borzdyko E.V., Krotikova I.V. Sravnitel'naya morfodinamika narastaniya lidernykh pobegov seyantsev ivy beloy (Salix alba L.) [Comparative Morphodynamics of Growth of the Leader Shoots of Seedlings of White Willow (Salix alba L.)]. Ezhegodnik NII fundamental'nykh i prikladnykh issledovaniy za 2011 g. [Yearbook of the Research Institute for Fundamental and Applied Research in 2011]. Bryansk, 2012, pp. 65–74.

6. Gasheva N.A. K metodike strukturnogo izucheniya pobegovykh moduley Salix [On the Methods of the Structural Investigation of Salix Sprout Modules]. Vestnik ekologii, lesovedeniya i landshaftovedeniya, 2011, no. 12, pp. 99–110.

7. Getmanets I.A. Modul'naya organizatsiya pobegovogo tela iv [Module Arrangement of the Willow Shoot Bodies]. Vestnik Tverskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser.: Biologiya i ekologiya [Herald of Tver State University. Ser.: Biology and Ecology], 2008, vol. 9, pp. 47–50.

8. Gmurman V.E. Teoriya veroyatnostey i matematicheskaya statistika [Theory of Probability and Mathematical Statistics]. Moscow, 2009. 478 p.

9. Krenke N.P. Osnovnye polozheniya teorii tsiklicheskogo stareniya i omolozheniya rasteniy v ontogeneze (Teoriya vozrastnoy tsiklichnosti) [The Main Provisions of the Theory of Cyclic Aging and Rejuvenation of Plants in Ontogenesis (the Theory of the Age Cycles)]. Teoriya tsiklicheskogo stareniya i omolozheniya rasteniy [The Theory of Cyclic Aging and Rejuvenation of Plants]. Moscow, 1940, pp. 5–31.

10. L'vovskiy E.N. Statisticheskie metody postroeniya empiricheskikh formul [Statistical Methods for the Empirical Formulas Constructing]. Moscow, 1988. 239 p.

11. Mikhalevskaya O.B. Ritmy rosta na raznykh etapakh morfogeneza pobega u drevesnykh rasteniy [Growth Rhythms at Different Stages of Shoot Morphogenesis in Woody Plants]. Ontogenez [Russian Journal of Developmental Biology], 2008, vol. 39,
no. 2, pp. 85–93.

12. Mikhalin M.V., Popkov B.V., Prilutskiy A.N. Sezonnyy ritm rasteniy i perspektivy ego transformatsii [The Seasonal Rhythms of Plants and Prospects of Its Transformation]. Byulleten' Botanicheskogo sada-instituta Dal'nevostochnogo otdeleniya Rossiyskoy Akademii nauk [Bulletin of the Botanical Garden-Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences], 2010, vol. 5, pp. 117–132.

13. Nedoseko O.I. Zhiznennye formy ivy rozmarinolistnoy Salix rosmarinifolia L. v predelakh Nizhegorodskoy oblasti [Vital Forms of Salix rosmarinifolia L. within the Nizhny Novgorod Region]. Byullyuten' Moskovskogo obshchestva ispytateley prirody. Otdel biologii [Bulletin of Moscow Society of Naturalists. Biological Series], 2012, vol. 117, no. 2, pp. 72–81.

14. Serebryakov I.G. Sootnoshenie vnutrennikh i vneshnikh faktorov v godichnom ritme razvitiya rasteniy: (K istorii voprosa) [The ratio of Internal and External Factors in the Annual Rhythm of Plant Development: (On the History Issue)]. Botanicheskiy zhurnal, 1966, vol. 51, no. 1, pp. 923–926.

15. Tolkach O.V., Sokolov S.L., Shnayder A. Reaktsiya godichnogo radial'nogo prirosta na vneshnie usloviya v zavisimosti ot stepeni tolerantnosti berezovykh drevostoev [The Annual Radial Growth Reaction to the External Conditions Depending on the Degree of Tolerance of Birch Stands]. Lesnoy zhurnal, 2007, no. 3, pp. 14–20.

Received on October 29, 2014