Рост вегетативных органов Picea abies (L.) Karst. в антропогенной среде

УДК

582.475.2:581.522.4

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-3-59-72

Аннотация

Исследования проводили в девостоях в различных по степени нарушенности условиях: в городе, пригородных лесах и лесах зеленой зоны. Рекреационные нагрузки сильнейшим образом отражаются на санитарном состоянии ельников. Число здоровых деревьев с усилением рекреационной дигрессии сокращается до 30–42 %, а число усыхающих и сухостойных увеличивается до 15–36 %. Состояние древостоев в лесах зеленой зоны оценивается 1,2–1,5 балла, а в пригородных лесах – 2,1–2,7. Усыхающих и сухостойных деревьев в лесах зеленой зоны не обнаружено, а в пригородных их доля составила соответственно 15 и 36 % от общего числа. Поэтому в целом ельники пригородных лесов относятся к категории ослабленных. Около 59 % их площади находится в III стадии рекреационной дигрессии, а 19 % – в IV стадии. Исследования показали, что особенности ростовых процессов P. abies определяются в основном сезонной изменчивостью метеорологических факторов. Установлено, что ранее всего рост побегов и хвои начинается и заканчивается в условиях города. Погодичная изменчивость в сроках прохождения этих фенофаз составляла 1-2 недели. Уплотнение почвы в результате рекреационных нагрузок особенно негативным образом сказывается на интенсивности роста деревьев и годичном приросте вегетативных органов. Побеги P. abies в лесах зеленой зоны (ненарушенные древостои) длиннее, чем в пригородных и городских насаждениях соответственно на 2–30 и 6–17 %. В лесах зеленой зоны формируется и самая длинная хвоя (16,6–19,7 мм). Значение этого показателя в городских насаждениях составляет всего 12,8–15,0 мм. Наименьшая охвоенность побегов отмечена в условиях города, характеризующихся максимальной степенью рекреационной дегрессии. Здесь годичный радиальный прирост ствола P. abies по сравнению с лесами зеленой зоны снижается на 16–20 %. Последовательность в ростовых фенофазах не зависит от степени нарушенности окружающей среды. Первыми (в мае) идут в рост побеги, через 1-2 недели – молодая хвоя, затем начинается формирование древесины в нижней части ствола. Последовательность в прекращении ростовых процессов следующая: побеги, хвоя, стволы.
Финансирование: Исследование выполнено при поддержке РФФИ (проект 18-44-100002 р_а).

Сведения об авторах

И.Т. Кищенко¹, д-р биол. наук, проф., акад. РАЕ; ResearcherID: AAC-1083-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1039-1020
Е.С. Ольхина², канд. биол. наук, ст. преп.; ResearcherID:AAG-1839-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3476-2946
¹Петрозаводский государственный университет, просп. Ленина, д. 33, г. Петрозаводск, Республика Карелия, Россия, 185910; е-mail: ivanki@karelia.ru
²Петрозаводский лесотехнический техникум, ул. Калинина, д. 41, г. Петрозаводск, Республика Карелия, Россия, 185003; е-mail: olkhin@psu.karelia.ru

Ключевые слова

рекреация, Picea abies, рост, побеги, хвоя, ствол, антропогенные факторы

Для цитирования

Кищенко И.Т., Ольхина Е.С. Рост вегетативных органов Picea abies (L.) Karst. в антропогенной среде // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 59–72. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-59-72

Литература

1. Барайщук Г.В., Гайвас А.А. Состояние хвойных насаждений Омска // Лесн. хоз-во. 2005. № 1. С. 33–34.
Barayshchuk G.V., Gayvas A.A. The State of Coniferous Plantations of Omsk. Lesnoe khozyaystvo, 2005, no. 1, pp. 33–34.
2. Бухарина И.Л., Поварницина Т.М., Ведерников К.Е. Эколого-биологические особенности древесных растений в урбанизированной среде: моногр. Ижевск: Ижевская ГС ХА. 2007. 216 с.
Bukharina I.L., Povarnitsina T.M., Vedernikov K.E. Ecological and Biological Features of Woody Plants in an Urbanized Environment. Izhevsk, IzhGSHA Publ., 2007. 216 p.
3. Зайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М.: Наука, 1984. 424 с.
Zaytsev G.N. Mathematical Statistics in Experimental Botany. Moscow, Nauka Publ., 1984. 424 p.
4. Елагин И.Н. Методика проведения и обработки фенологических наблюдений за деревьями и кустарниками в лесу // Фенологические методы изучения лесных биогеоценозов / отв. ред. И .Н. Е лагин, Т.Н. Буторина.Красноярск: Ин-т леса и древесины СО АН СССР , 1975. С. 3–20.
Elagin I.N. Methodology for Conducting and Processing Phenological Observations of Trees and Shrubs in the Forest. Phenological Methods for the Study of Forest Biogeocenoses. Ed. by I.N. Elagin, T.N. Butorina. Krasnoyarsk, Institut lesa i drevesiny SO AN SSSR Publ., 1975, pp. 3–20.
5. Кищенко И.Т. Рост и развитие аборигенных и интродуцированных видов семейства Pinceae Lindl. в условиях Карелии. Петрозаводск: ПетрГУ , 2000. 211 с.
Kishchenko I.T. Growth and Development of Aboriginal and Introduced Species of the Pinaceae Lindl. Family in Karelia. Petrozavodsk, PetrSU Publ., 2000. 211 p.
6. Кищенко И.Т., Вантенкова И.В. Влияние экологических факторов на сезонный рост Picea abies L. (Karst.) в Северной Карелии // Экология. 2007. № 2. С. 111–116.
Kischenko I.T., Vantenkova I.V. Effects of Environmental Factors on the Seasonal Growth of Picea abies L. (Karst.) in Northern Karelia. Ekologia [Russian Journal of Ecology], 2007, no. 2, pp. 111–116. DOI: https://doi.org/10.1134/S1067413607020063
7. Лямеборшай С.Х., Пугаев А.С. Методика и программа определения экологического ущерба в лесу // Лесн. хоз-во. 2005. № 4. С. 29–32.
Lyameborshay S.Kh., Pugayev A.S. Methodology and Program for Determining Environmental Damage in the Forest. Lesnoye khozyaystvo, 2005, no. 4, pp. 29–32.
8. Мозолевская Е.Г., Белова Н.К., Куликова Е.Г., Соколова Э.С., Липаткин В.А., Шарапа Т.В., Сураппаева В.М., Щербаков А.Н., Белов Д.А., Мазитов С.В. Итоги мониторинга состояния зеленых насаждений и городских лесов Москвы в 1997 году // Лесн. вестн. 1998. № 2. С. 14–28.
Mozolevskaya E.G., Belova N.K., Kulikova E.G., Sokolova E.S., Lipatkin V.A., Sharapa T.V., Surappayeva V.M., Shcherbakov A.N., Belov D.A., Mazitov S.V. The Results of Monitoring the State of Greenery and Urban Forests in Moscow in 1997. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 1998, no. 2, pp. 14–28.
9. Молчанов А.А., Смирнов В.В. Методика изучения прироста древесных растений. М.: Наука, 1967. 95 с.
Molchanov A.A., Smirnov V.V. Methods of Studying the Growth of Woody Plants. Moscow, Nauka Publ., 1967. 95 p.
10. Робакидзе Е.А., Патов А.И. Рост хвои ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) в зависимости от экологических факторов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2011. № 3. С. 7−14.
Robakidze E.A., Patov A.I. Needles Growth of Siberian Spruce Depending on Environmental Factors. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2011, no. 3, pp. 7−14. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/fa7/nwiq1.pdf
11. Правила санитарной безопасности в лесах [Текст]: утв. постановлением Правительства Российской Федерации от 20 мая 2017 г. № 607. Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_217315/0b3dfd4779a800d94c98bb0d44cd53e-1dae94450/ (дата обращения: 27.04.21).
Sanitary Safety Rules in Forests: Approved by Decree of the Government of the Russian Federation of May 20, 2017 No. 607.
12. Синькевич С.М. Динамика древесного прироста в зонах техногенных эмиссий // Биоэкологические аспекты мониторинга лесных экосистем Северо-Запада России: сб. науч. тр. Петрозаводск: КарНЦ РАН , 2001. С. 130–143.
Sin’kevich S.M. Dynamics of Tree Growth in the Areas of Technogenic Emissions. Bioecological Aspects of Monitoring Forest Ecosystems of the North-West of Russia: Collection of Academic Papers. Petrozavodsk, KarRC RAS Publ., 2001, pp. 130–143.
13. Таран И.В., Спиридонов В.Н., Беликова Н.Д. Леса города. Новосибирск: СО РАН, 2004. 196 с.
Taran I.V., Spiridonov V.N., Belikova N.D. The Forests of the City. Novosibirsk, SO RAN Publ., 2004. 196 p.
14. Черненькова Т.В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение. М.: Наука. 2002. 191 с.
Chernen’kova T.V. Reaction of Forest Vegetation to Industrial Pollution. Moscow, Nauka Publ., 2002. 191 p.
15. Шульц Г.Э. Общая фенология. Л.: Наука, 1981. 188 с.
Shul’ts G.E. General Phenology. Leningrad, Nauka Publ., 1981. 188 p.
16. Яценко-Хмелевский А.А. Основы и методы анатомического исследования древесины. М.; Л.: Акад. наук СССР , 1954. 338 с.
Yatsenko-Khmelevskiy A.A. Fundamentals and Methods of Anatomical Studies of Wood. Moscow, Nauka Publ., 1954. 338 p.
17. Driesen D.M. The Societal Cost of Environment Regulation: Beyond Administrative Cost-Benefit Analysis. Ecology Law Quarterly, 1997, vol. 24, iss. 3, рp. 545–617. DOI: https://doi.org/10.15779/Z38K54F
18. Gloriod G. Reflexions et souvenirs, a propos d une reforme douloureuse. Bulletin trimestriel – Société forestière de Franche-Comté et des provinces de l’Est, 2003, no. 7, pp. 595–605.
19. Jeanes T.G. Multiple Use in Man-Made Forest. The Forestry Chronicle, 1987, vol. 63, no. 2, pp. 108–111. DOI: https://doi.org/10.5558/tfc63108-2
20. Leikola M. The Influence of Factors on the Diameter Growth of Forest Trees: Auxanometric Study. Acta Forestalia Fennica, 1969, vol. 92, art. 7610. DOI: https://doi.org/10.14214/aff.7610
21. Lu X., Mo J., Dong S. Effects of Nitrogen Deposition on Forest Biodiversity: A Review. Acta Ecologica Sinica, 2008, vol. 28, iss. 11, рp. 5532–5548. DOI: https://doi.org/10.1016/S1872-2032(09)60012-3
22. Malmivaara M., Löfström I., Vanha-Majamaa I. Anthropogenic Effects on Understorey Vegetation in Myrtillus Type Urban Forests in Southern Finland. Silva Fennica, 2002, vol. 36, no. 1, рp. 367–381. DOI: https://doi.org/10.14214/sf.568
23. Odin H. Studies of the Increment Rhythm of Scots Pine and Norway Spruce Plants. Studia Forestalia Suecica, 1972, no. 97. 32 p.
24. Trimbacher C., Weiss Р. Needle Surface Characteristics and Element Contents of Norway Spruce in Relation to the Distance of Emissions Sources. Environmental Pollution, 1999, vol. 105, iss. 1, рp. 111–119. DOI: https://doi.org/10.1016/S0269-7491(98)00180-8

Ссылка на английскую версию:

Growth of Vegetative Organs of Picea abies (L.) Karst. in Anthropogenic Environment

GROWTH OF VEGETATIVE ORGANS OF Picea abies (L.) Karst. IN ANTHROPOGENIC ENVIRONMENT

Ivan T. Kishchenko¹, Doctor of Biology, Prof., Academician of RANH; ResearcherID: AAC-1083-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1039-1020
Elena S. Olkhina², Candidate of Biology, Senior Lecturer; ResearcherID:AAG-1839-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3476-2946
¹Petrozavodsk State University, prosp. Lenina, 33, Petrozavodsk, Republic of Karelia, 185910, Russian Federation; е-mail: ivanki@karelia.ru
²Petrozavodsk Forestry Technical School, ul. Kalinina, 41, Petrozavodsk, Republic of Karelia, 185003, Russian Federation; е-mail: olkhin@psu.karelia.ru

Abstract. The studies were carried out in stands of various degree of devastation: in the city, suburban forests and forests of the green zone. Recreational loads strongly affect the sanitary condition of spruce forests. The number of healthy trees decreases to 30–42 % with increasing recreational digression, while the number of declining and dead trees increases to 15–36 %. The state of tree stands in the forests of the green zone is estimated at 1.2–1.5 points, and 2.1–2.7 points in the suburban forests. No declining and dead trees were found in the forests of the green zone, and in the suburban forests their share was 15 and 36 % of the total number, respectively. Therefore, generally, spruce suburban forests are classified as weakened. Approximately 59 % of the area of suburban forests is in the III stage of recreational digression, and 19 % – in the IV stage. Growth studies of P. abies showed that the features of these processes are determined mainly by the seasonal variability of climatic factors. Studies have shown that the features of growth processes of P. abies are determined mainly by seasonal variation of meteorological factors. It was found that the earliest growth of shoots timing of these phenophases reaches 1–2 weeks. Soil compaction as a result of recreational loads has a particularly negative effect on the intensity of tree growth and annual growth of vegetative organs. Shoots of P. abies in green forests (undisturbed stands) are longer than in suburban and urban plantations by 2–30 % and 6–17%, respectively. The longest needles (16.6–19.7 mm) are formed in the forests of the green zone. In urban plantations this value is 12.8–15.0 mm. The smallest needle packing was found in the city conditions, characterized by the maximum degree of recreational digression. Here, the annual radial increment of the trunk of P. abies under the influence of recreational loads decreases by 16–20 % compared to the forests of the green zone. The sequence in the growth phenophases does not depend on the degree of environmental disturbance. The shoots are the first to grow (in May), young needles after 1 or 2 weeks, and then the formation of wood in the lower part of the trunk begins. The sequence in stopping the growth processes is as follows: shoots, needles, trunks.
For citation: Kishchenko I.T., Olkhina E.S. Growth of Vegetative Organs of Picea abies (L.) Karst. in Anthropogenic Environment. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 3, pp. 59–72. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-59-72
Funding: The research was carried out with the support of the Russian Foundation for Basic Research (project No. 18-44-100002 р_а).

Keywords: recreation, Picea abies, growth, shoots, needles, trunks, anthropogenic factors