Влияние климатических факторов на сезонное развитие хвойных лесообразующих видов в таежной зоне (Карелия)

УДК

630*182

DOI:

10.37482/0536-1036-2020-3-72-82

Аннотация

Наблюдения за сезонным развитием сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), елей сибирской (Picea obovata Ledeb.) и европейской (Picea abies (L.) Karst.) и лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) проводили в течение 15 лет в Южной Карелии (средняя подзона тайги). Фенологические наблюдения выполняли через каждые 2-3 дня. Фиксировали время прохождения таких фенофаз, как набухание и распускание вегетативных почек, начало и окончание роста побегов, обособление на побегах зимующих почек, распускание, завершение роста, расцвечивание и опадение листьев, опробковение побегов. Цель исследования – изучение сходства и различий в сезонном развитии лесообразующих видов Карелии под влиянием главных климатических факторов. Для установления искомых связей использовали методы элементарной статистики, корреляционный и регрессионный анализ. Обнаружено, что сроки наступления большей части фенофаз у изученных видов в значительной мере зависят от температуры воздуха, в меньшей – от влажности воздуха, атмосферных осадков и солнечной радиации. Зависимость между сроками наступления фенофаз и изучаемыми климатическими факторами носит прямолинейный характер, а ее сила зависит от биологии вида и специфики самой фенофазы. Особенности развития хвойных растений во многом определяются состоянием среды не только текущего года, но и предшествующего. Повышение температуры и влажности воздуха, а также усиление солнечной радиации в июле предшествующего года заметно ускоряют фенологическое развитие деревьев. По возрастанию степени устойчивости к климатическим условиям таежной зоны изученные виды можно расположить в следующем порядке: Picea abies, Picea obovata, Pinus sylvestris и Larix sibirica. Установлено, что в процессе сезонного развития наименее требовательна к температурному режиму воздуха Larix sibirica, наиболее требовательна – Picea аbies.

Сведения об авторах

И.Т. Кищенко, д-р биол. наук, проф., чл.-кор. РАЕ; ResearcherID: AAC-1083-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1039-1020
Петрозаводский государственный университет, просп. Ленина, д. 33, г. Петрозаводск, Республика Карелия, Россия, 185910; e-mail: ivanki@karelia.ru

Ключевые слова

таежная зона, хвойные растения, сосна, ель, лиственница, климатические факторы, сезонное развитие, фенология

Для цитирования

Кищенко И.Т. Влияние климатических факторов на сезонное развитие хвойных лесообразующих видов в таежной зоне (Карелия) // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 3. С. 72–82. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-72-82

Литература

1. Булыгин Н.Е. Фенологические наблюдения над древесными растениями. Л.: Изд-во ЛТА, 1979. 79 с. [Bulygin N.E. Phenological Observations on Woody Plants. Leningrad, LTA Publ., 1979. 79 p.].
2. Елагин И.Н. Сезонное развитие сосновых лесов. Новосибирск: Наука, 1976. 432 с. [Elagin I.N. Seasonal Development of Pine Forests. Novosibirsk, Nauka Publ., 1976. 432 p.].
3. Забуга В.Ф., Забуга Г.А. Особенности роста вегетативных органов сосны обыкновенной в лесостепном Предбайкалье // Экология. 2007. № 6. С. 409-416. [Zabuga V.F., Zabuga G.A. Specific Features of the Growth of Scots Pine Vegetative Organs in the Forest-Steppe Zone of Cisbaikalia. Ekologiya [Russian Journal of Ecology], 2007, no. 6, pp. 409-416]. DOI: 10.1134/S1067413607060021
4. Зайцев Г.Н. Фенология древесных растений. М.: Наука, 1981. 278 с. [Zaytsev G.N. Phenology of Woody Plants. Moscow, Nauka Publ., 1981. 278 p.].
5. Кищенко И.Т. Влияние экологических факторов на развитие представителей рода Picea (Pinaceae) в условиях интродукции // Ботан. журн. 1995. № 8. С. 11-18. [Kishchenko I.T. Effect of Ecological Factors on the Development of Some Representatives of the Genus Picea (Pinaceae) under Introduction Conditions. Botanicheskii Zhurnal, 1995, no. 8, pp. 11-18].
6. Кищенко И.Т. Рост и развитие аборигенных и интродуцированных видов семейства Pinaceae Lindl. в условиях Карелии. Петрозаводск: ПетрГУ, 2000. 214 с. [Kishchenko I.T. Growth and Development of Aboriginal and Introduced Species of the Family Pinaceae Lindl. in the Conditions of Karelia. Petrozavodsk, PetrSU Publ., 2000. 214 p.].
7. Лазарева С.М. Рост боковых побегов и продолжительность жизни хвои видов Picea в Левобережном Заволжье // Хвойные бореальной зоны. 2014. Т. ХХХII, № 5-6. С. 44-49. [Lazareva S.M. Growth of Side Shoots and Life of Needles on the Left Bank of Picea in the Middle Volga. Hvojnye boreal’noj zony [Conifers of the boreal area], 2014, vol. 32, no. 5-6, pp. 44-49].
8. Лапин П.И. Сезонный ритм развития древесных растений и его значение для интродукции // Бюллетень ГБС АН СССР. 1987. Вып. 65. С. 12–18. [Lapin P.I. Seasonal Rhythm of the Development of Woody Plants and Its Importance for Introduction. Byulleten’ Glavnogo botanicheskogo sada AN SSSR [Bulletin of the Central Botanical Garden], 1987, vol. 65, pp. 12–18].
9. Мамаев С.А., Махиев А.К. Проблемы биологического разнообразия и его поддержания в лесных экосистемах // Лесоведение. 1996. № 5. С. 3–10. [Mamayev S.A., Makhiyev A.K. Problems of Biological Diversity and Its Maintenance in Forest Ecosystems. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 1996, no. 5, pp. 3-10].
10. Мухина Л.Н., Александрова М.С., Каштанова О.А. Комплексная оценка состояния лиственницы (Larix Mill.) в дендрарии ГБС РАН // Бюллетень ГБС. 2014. Вып. 3. С. 39-47. [Mukhina L.N., Alexandrova M.S., Kashtanova O.A. Integrated Assessment of Larch (Larix Mill.) in the Arboretum of Main Botanical Garden RAS. Byulleten’ Glavnogo botanicheskogo sada [Bulletin of the Central Botanical Garden], 2014, iss. 3, pp. 39-47].
11. Наполков Н.В. Фенология главнейших древесно-кустарниковых пород в Раифской лесной даче Волжско-Камского госзаповедника ТАССР // Сб. тр. по лесн. хоз-ву Татар. лесн. опыт. станции. Тарту, 1964. № 16. С. 243-271. [Napolkov N.V. Phenology of the Most Important Tree-Shrubby Species in the Raifskaya Forest Dacha of the Volga-Kama State Reserve of the Tatar ASSR. Collection of Papers on Forestry of the Tatar Forest Experimental Station. Tartu, 1964, no. 16, pp. 243-271].
12. Паутова Н.В. Особенности фенологического развития и адаптации лиственницы сибирской в условиях Европейского Северо-Востока // Изв. Самар. НЦ РАН. 2011. Т. 13, № 1(4). С. 1020-1023. [Pautova N.V. Features of Phenological Development and Adaptation of Siberian Larch in the Conditions of European Northeast. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk [Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences], 2011, vol. 13, no. 1(4), pp. 1020-1023].
13. Плотникова Л.С. Научные основы интродукции и охраны древесных растений флоры СССР. М.: Наука, 1988. 263 с. [Plotnikova L.S. Scientific Basis for Introduction and Protection of Woody Plants of the Flora of the USSR. Moscow, Nauka Publ., 1988. 263 p.].
14. Термена Б.К., Выклюк М.И., Горук О.И. О сезонном развитии древесных растений в связи с их адаптационными возможностями // Бюл. ГБС АН СССР. 1984. Вып. 130. С. 23–29. [Termena B.K., Vyklyuk M.I., Goruk O.I. Seasonal Development of Woody Plants Due to Their Adaptation Ability. Byulleten’ Glavnogo botanicheskogo sada AN SSSR [Bulletin of the Central Botanical Garden], 1984, iss. 130, pp. 23–29].
15. Филатова О.В. Влияние экологических и наследственных факторов на формирование побегов сосны в культурах южной лесостепи УССР: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Харьков, 1989. 24 с. [Filatova O.V. The Influence of Environmental and Genetic Factors on the Formation of Pine Shoots in the Cultures of the Southern Forest-Steppe of the Ukrainian SSR: Cand. Biol. Sci. Diss. Abs. Kharkov, 1989. 24 p.].
16. Фролова Л.А. Термический фактор и фазы сезонного развития представителей рода Ель различных географических зон // Термический фактор в развитии растений в разных географических зонах: материалы всесоюз. конф. М., 1979. С. 32–34. [Frolova L.A. Thermal Factor and Phases of Seasonal Development of the Spruce Genus Representatives of Different Geographical Zones. Thermal Factor in the Plant Development in Different Geographical Zones: Proceedings of the All-Union Conference. Moscow, 1979, pp. 32–34].
17. Шкутко Н.В. Биологические основы интродукции хвойных растений в Белоруссии: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. М., 1984. 48 с. [Shkutko N.V. Biological Bases of the Introduction of Conifers in Belarus: Dr. Biol. Sci. Diss. Abs. Moscow, 1984. 48 p.].
18. Шкутко Н.В., Александрова М.С., Фролова Л.А. К методике фенологических наблюдений над хвойными растениями в ботанических садах // Бюл. ГБС АН СССР. 1974. Вып. 91. С. 8–14. [Shkutko N.V., Aleksandrova M.S., Frolova L.A. To the Method of Phenological Observations on Conifers in Botanical Gardens. Byulleten’ Glavnogo botanicheskogo sada AN SSSR [Bulletin of the Central Botanical Garden], 1974, vol. 91, pp. 8–14].
19. Bradshaw W.R.H. The Origins and Dynamics of Native Forest Ecosystems: Background the Use of Exotic Species in Forestry. Pap. 9th Annu. Meet. Nord. Group Forest Genet, and Free Breed., Hallormsstadur (June 12–16, 96). Buvisindi, 1995, no. 9, pp. 7–115.
20. Damian I., Negrutiu F., Florescu Gh. Dinamica cresterii molidului in perioda de vegetatie. Nout. econ. forest. Univ. Brasov, 1978, vol. 12, pp. 55–60.
21. Hirvelä H., Hynynen J. Lannoituksen va ikutus männikön kasvuun, latvavanriolhin ja fuu lituhoalttiuteen Lapissa. Folia Forestalia, 1990, no. 764, pp. 1–16.
22. Junttila O., Hiede O.M. Shoot and Needle Growth in Pinus sylvestris as Related to Temperature in Northern Fennoscandia. Forest Science, 1981, vol. 27, iss. 3, pp. 423–430. DOI: 10.1093/forestscience/27.3.423
23. Kellimäki S. A Model for the Relationship between Branch Number and Biomass in Pinus sylvestris Crowns and the Effect of Crown Shape and Stand Density on Branch and Stem Biomass. Scandinavian Journal of Forest Research, 1986, vol. 1, iss. 1-4, pp. 455–472. DOI: 10.1080/02827588609382437
24. Leikola M. The Influence of Factors on the Diameter Growth of Forest Trees: Auxanometric Study. Acta Forestalia Fennica, 1969, vol. 92, art. 7610. DOI: 10.14214/aff.7610
25. Linderholm H.W. Climatic Influence on Scots Pine Growth on Dry and Wet Soils in the Central Scandinavian Mountains, Interpreted from Tree-Ring Widths. Silva Fennica, 2001, vol. 35, no. 4, art. 574, pp. 415–424. DOI: 10.14214/sf.574
26. Micola P. On Variation in Tree Growth and There Significance to Growth Studies. Comm. Inst. For. Fenn., 1950, no. 38, pp. 126–131.
27. Owens J.N., Molder M., Langer H. Bud Development in Picea glauca I. Annual Growth Cycle of Vegetative Buds and Shoot Elongation as They Relate to Date and Temperature Sums. Canadian Journal of Botany, 1977, no. 55(21), pp. 2728–2745. DOI: 10.1139/b77-312
28. Strimbeck G.R., Schaberg P.G, Fossdal C.G., Schröder W.P., Kjellsen T.D. Extreme Low Temperature Tolerance in Woody Plants. Frontiers in Plant Science, 2015, vol. 6, art. 884. DOI: 10.3389/fpls.2015.00884

Ссылка на английскую версию:

The Effect of Climatic Factors on the Seasonal Development of Coniferous Forest-Forming Species in the Taiga Zone (Karelia)

THE EFFECT OF CLIMATIC FACTORS ON THE SEASONAL DEVELOPMENT OF CONIFEROUS FOREST-FORMING SPECIES IN THE TAIGA ZONE (KARELIA)

I.T. Kishchenko, Doctor of Biology, Prof., Corresp. Member of RANH; ResearcherID: AAC-1083-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1039-1020
Petrozavodsk State University, prosp. Lenina, 33, Petrozavodsk, Republic of Karelia, 185910, Russian Federation; е-mail: ivanki@karelia.ru

Observations over the seasonal development of Scots pine (Pinus sylvestris L.), Siberian spruce (Picea obovata Ledeb.), Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) and Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.) had been carried out for 15 years in South Karelia (taiga middle subzone). Phenological observations were taken after every 2-3 days. We recorded the time of such phenophases as swelling and bursting of vegetative buds, beginning and ending of shoot  growth, isolation of wintering buds on the shoots, blooming, completion of growth, flowering and defoliation, corking of shoots. The research purpose is to study the similarities and differences in the seasonal development of the forest-forming species of Karelia affected by the main climatic factors. In order to establish the desired correlation we used methods of elementary statistics, correlation and regression analyzes. It was found that the starting dates of the majority of phenophases in the studied species largely depend on air temperature, and to a lesser extent on humidity, precipitation and solar radiation. The relationship between the starting dates of phenophases and the studied climatic factors is straightforward, and its strength depends on the biology of species and specificity of the phenophase itself. Features of development of conifers are largely determined by the state of the environment not only of the current year, but also the previous one. The increase in temperature and humidity, as well as in solar radiation in July of the previous year, significantly accelerate the phenological development of trees of the species studied. The studied species can be arranged according to the degree of resistance to climatic conditions of the taiga zone in the following order: Picea abies, Picea obovata, Pinus sylvestris, and Larix sibirica. It has been found that during the seasonal development Larix sibirica is the least demanding of air temperature, and the most demanding is Picea abies.
For citation: Kishchenko I.T. The Effect of Climatic Factors on the Seasonal Development of Coniferous Forest-Forming Species in the Taiga Zone (Karelia). Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 3, pp. 72–82. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-72-82

Keywords: taiga zone, conifers, spruce, pine, larch, climatic factors, seasonal development, phenology.

Поступила 20.02.19 / Received on February 20, 2019