Корневое питание, фотосинтез и чистая первичная продукция у древостоев рода Picea на уровне организма в пределах российского ареала. С. 38–50

УДК

502.2:574.3/9:581.1/5/9:582.475.2:631.811:630*161.32:911.52

DOI:

10.37482/0536-1036-2023-1-38-50

Аннотация

Проведен комплексный ретроспективный эколого-физиологический анализ табличных показателей сухой массы древостоев рода Piceа, произраставших от Северо-Запада до Дальнего Востока России. Эколого-физиологические показатели рассчитаны на один организм (условное дерево средней массы). Биологическую продуктивность устанавливали по относительному повышению средней сухой массы дерева в смежных возрастных периодах. Количественные данные минеральной продуктивности определяли по методу В.М. Лебедева, чистой продуктивности фотосинтеза – по А.А. Ничипоровичу на уровне организма в древостоях каждого возрастного периода в диапазоне от 10–30 до 120–210 лет. Во всех регионах отмечено снижение с возрастом дерева поглощения N в 14,9–93,7; Р – в 18,7–119,9 и K – в 15,4–134,4 раза. Резкое уменьшение поглощения элементов продолжалось до 50–60-летнего возраста, после чего стабилизировалось на крайне низком уровне. Ухудшение поглотительной деятельности корней привело к падению чистой продуктивности фотосинтеза и биологической продуктивности в 2,88–14,0 и 1,64–2,60 раза соответственно. Связь поглощения N, Р и K с чистой продуктивностью фотосинтеза и биологической продуктивностью во всех зонах была высокой положительной. Различия в пределах России в насаждениях 30, 60, 90 и 120 лет величины чистой первичной продукции достигли 5,0, 4,7, 4,6 и 5,2 раза соответственно, а чистой минеральной продуктивности по азоту – 4,0, 4,3, 4,8 и 4,6 раза соответственно. Связь между этими двумя показателями характеризовалась как высокая положительная. Во всех регионах связь между количеством поглощенного корнями ели азота и эффективностью его использования при формировании единицы биомассы была высокой отрицательной. Лучшими регионами для произрастания растений ели оказались центр Русской равнины и Среднее Поволжье, а худшими – Красноярский и Хабаровский (север) края.

Сведения об авторах

В.М. Лебедев¹, д-р с.-х. наук, проф.; ResearcherID: M-8699-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3316-854X
Е.В. Лебедев¹ *, д-р с.-х. наук, доц.; ResearcherID: G-9445-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5824-6981
В.Н. Сорокопудов², д-р с.-х. наук, проф.; ResearcherID: B-1520-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0133-6919
М.В. Ларионов^3–6, д-р биол. наук, вед. науч. сотр., проф.;
ResearcherID: N-8885-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0834-2462
¹Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, просп. Гагарина, д. 97, г. Нижний Новгород, Россия, 603107; proximus39@mail.ru, proximus77@mail.ru*
²Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений, ул. Грина, д. 7, Москва, Россия, 117216; sorokopud2301@mail.ru
³Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, д. 49, Москва, Россия, 127550; m.larionow2014@yandex.ru
⁴Российский государственный социальный университет, ул. Вильгельма Пика, д. 4, стр. 1, Москва, Россия, 129226
⁵Государственный университет управления, Рязанский просп., д. 99, Москва, Россия, 109542
⁶Государственный университет по землеустройству, ул. Казакова, д. 15, Москва, Россия, 105064

Ключевые слова

Piceа, сухая масса древостоев, минеральное питание, фотосинтез, чистая первичная продукция, уровень организма, онтогенез, ареал ели в России

Для цитирования

Лебедев В.М., Лебедев Е.В., Сорокопудов В.Н., Ларионов М.В. Корневое питание, фотосинтез и чистая первичная продукция у древостоев рода Picea на уровне организма в пределах российского ареала // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 1. С. 38–50. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-38-50

Литература

1. Бабич Н.А., Мерзленко М.Д., Евдокимов И.В. Фитомасса культур сосны и ели в Европейской части России. Архангельск, 2004. 112 с. 

2. Бессчётнов В.П., Лебедев Е.В. Фотосинтез и биологическая продуктивность лесообразующих пород Волго-Вятского региона // Актуальные проблемы лесного хозяйства и рациональное использование ресурсов Нижегородской области. Н. Новгород: НГСХА, 2002. С. 107–116. 

3. Блинцов И.К., Асютин П.Ф. Закономерности пространственного распределения корневых систем ели и сосны в высокопродуктивных хвойных лесах БССР // Лесоведение и лесное хозяйство. Минск: Высш. шк. 1983. Вып. 18. С. 11–17.

4. Вараксин Г.С., Поляков В.И., Люминарская М.А. Биологическая продуктивность еловых культур в Средней Сибири // Лесная таксация и лесоустройство. 2006. № 1(36). С. 24–28. 

5. Вахмистров Д.Б., Воронцов В.А. Избирательная способность растений не направлена на обеспечение их максимального роста // Физиология растений. 1997. Т. 44, № 3. С. 404–412. 

6. Географический энциклопедический словарь: Географические названия. М.: Сов. энцикл., 1983. 528 с. 

7. Коновалов В.Н., Зарубина Л.В. Транспорт, распределение и потребление 14С-ассимилятов у сосны и ели в северотаежных фитоценозах при различном световом и азотном питании // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 4. С. 77–94. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-4-77-94

8. Курнаев С.Ф. Лесорастительное районирование СССР. М.: Наука, 1973. 203 с. 

9. Лавриченко В.М. Соотношение элементов питания в растениях как видовое генотипическое понятие // Вестн. с.-х. науки. 1971. № 7. С. 129–134. 

10. Лебедев В.М. Определение активной поверхности и минеральной продуктивности корневой системы плодовых и ягодных культур // Методика исследования и вариационная статистика в научном плодоводстве: сб. докл. междунар. науч.-практ. конф., 25–26 марта 1998 г. Мичуринск: МГСХА,1998. Т. 2. С. 39–42. 

11. Лебедев В.М., Лебедев Е.В. Сравнительное определение продуктивности лесных пород // Нетрадиционные и редкие растения, природные соединения и перспективы их использования: VII Междунар. симп., 24–27 мая 2006 г. Белгород: Политерра, 2006. Т. 1. С. 213–216. 

12. Лебедев В.М., Лебедев Е.В. Морфологические, функциональные и физиологические особенности активной части корневой системы лесообразующих пород Волго-Вятского региона // Агрохимия. 2011. № 4. С. 38–44. 

13. Лебедев Е.В. Влияние густоты насаждения на минеральное питание и биологическую продуктивность ели европейской в ее онтогенезе // Изв. Оренбург. ГАУ. 2012. № 6(38). С. 34–38.

14. Лебедев Е.В. Биологическая продуктивность и минеральное питание ели европейской в онтогенезе в условиях Северной Европы // Изв. СПбЛТА. 2012. Вып. 199. С. 4–13. 

15. Мерзленко М.Д., Шестакова Е.Ю. Биологическая продуктивность искусственных молодняков ели // Науч. тр. МГУЛ. 1992. Вып. 257. С. 38–45. 

16. Муромцев И.А. Активная часть корневой системы плодовых растений. М.: Колос, 1969. 247 с. 

17. Наквасина Е.Н., Демина Н.А. Экологическая стабильность географических рас ели обыкновенной // Вестн. Сев. (Арктич.) федер. ун-та. Сер.: Естеств. науки. 2014. № 2. С. 61–70. 

18. Ничипорович А.А. О методах учета и изучения фотосинтеза как фактора урожайности // Тр. ИФР АН СССР. 1955. Т. 10. С. 210–249. 

19. Потемкин О.Н., Рудиковский А.В., Потемкина О.В. Полиморфизм морфологических характеристик елей подрода Picea (Pinaceae) в восточных районах обитания // Растительный мир Азиатской России. 2012. № 2(10). С. 19–26. 

20. Придача В.Б. Соотношение N:P:K как гомеостатический показатель функционального состояния хвойных растений в разных экологических условиях: автореф. дис. … канд. биол. наук. Петрозаводск, 2002. 24 с. 

21. Суворова Г.Г., Щербатюк Л.С., Янькова Л.С., Копытова Л.Д. Максимальная интенсивность фотосинтеза ели сибирской и лиственницы сибирской в Прибайкалье // Лесоведение. 2003. № 6. С. 58–65. 

22. Усольцев В.А. Фитомасса лесов Северной Евразии: нормативы и элементы географии. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 763 с. 

23. Феклистов П.А., Филиппов Б.Ю., Болотов И.Н., Кононов О.Д., Торбик Д.Н. Экотонные зоны в лесных экосистемах северной тайги // Вестн. Помор. ун-та. Сер.: Естеств. науки. 2011. № 4. С. 102–105. 

24. Цельникер Ю.Л., Корзухин М.Д., Семёнов С.М. Модельный анализ широтного распределения продуктивности лесных пород России // Лесоведение. 2010. № 2. С. 36–45. 

25. Шаньгина Н.П., Феклистов П.А. Индекс поверхности хвои подроста ели под материнским пологом // Экологические проблемы Арктики и северных территорий: межвуз. сб. науч. тр. / отв. ред. П.А. Феклистов. Вып. 14. Архангельск: С(А)ФУ, 2011. С. 33–37. 

26. Begon M., Harper J.L., Townsend C.R. Ecology: Individuals, Populations and Communities. Wiley-Blackwell, 1996. 1068 p.

27. Dymond C.C., Neilson E.T., Stinson G., Porter K., MacLean D.A., Gray D.R., Campagna M., Kurz W.A. Future Spruce Budworm Outbreak May Create a Carbon Source in Eastern Canadian Forests. Ecosystems, 2010, vol. 13, pp. 917–931. https://doi.org/10.1007/s10021-010-9364-z

28. Garcia O. A Parsimonious Dynamic Stand Model for Interior Spruce in British Columbia. Forest Science, 2011, vol. 57, iss. 4, pp. 265–280. https://doi.org/10.1093/forestscience/57.4.265

29. Hlásny T., Barka I., Roessiger J., Kulla L., Trombik J., Sarvašová Z., Bucha T., Kovalčík M., Čihák T. Conversion of Norway Spruce Forests in the Face of Climate Change: A Case Study in Central Europe. European Journal of Forest Research, 2017, vol. 136, iss. 5-6, pp. 1013–1028. https://doi.org/10.1007/s10342-017-1028-5

30. Houle D., Richard P.J.H., Ndzangou S.O., Richer-Laflèche M. Compositional Vegetation Changes and Increased Red Spruce Abundance During the Little Ice Age in a Sugar Maple Forest of North-Eastern North America. Plant Ecology, 2012, vol. 213, iss. 6, pp. 1027–1035. https://doi.org/10.1007/s11258-012-0062-0

31. Kozak I., Chłódek D., Zawadzki A., Kozak H., Potaczała G. Symulacja przebudowy drzewostanów świerkowych W Bieszczadach za pomocą modelu FORKOME = Conversion Simulation of Spruce Stands in the Bieszczady Mountains with the Aid of FORKOME Model. Leśne Prace Badawcze, 2007, no. 2, pp. 7–26. (In Pol.).

32. Mund M., Kummetz E., Hein M., Bauer G.A., Schulze E.-D. Growth and Carbon Stocks of a Spruce Forest Chronosequence in Central Europe. Forest Ecology and Management, 2002, vol. 171, iss. 3, pp. 275–296. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(01)00788-5

33. O’Connell K.E.B., Gower S.T., Norman J.M. Comparison of Net Primary Production and Light-Use Dynamics of Two Boreal Black Spruce Forest Communities. Ecosystems, 2003, vol. 6, pp. 236–247. https://doi.org/10.1007/PL00021510

34. Pretzsch H., Dieler J., Seifert T., Rötzer T. Climate Effects on Productivity and Resource-Use Efficiency of Norway Spruce (Picea abies [L.] Karst.) and European Beech (Fagus sylvatica [L.]) in Stands with Different Spatial Mixing Patterns. Trees, 2012, vol. 26, pp. 1343–1360. https://doi.org/10.1007/s00468-012-0710-y

35. Suvorova G.G., Oskorbina M.V., Kopytova L.D., Yan’kova L.S., Popova E.V. Seasonal Changes in Photosynthetic Activity and Chlorophylls in the Scots Pine and Siberian Spruce with Optimal or Insufficient Moistening. Contemporary Problems of Ecology, 2011, vol. 4, iss. 6, pp. 626–633. https://doi.org/10.1134/S1995425511060105

36. Tange T. Emulating Natural Disturbances: The Role of Silviculture in Creating Even-Aged and Complex Structures in the Black Spruce Boreal Forest of Eastern North America. Journal of Forest Research, 2010, vol. 15, iss. 1, p. 81. https://doi.org/10.1007/s10310-009-0178-9