ВЛИЯНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ВОДООБМЕН ХВОЙНОГО И ЛИСТВЕННОГО РАСТЕНИЙ
Аннотация
Проведено исследование влияния абиотических факторов (освещенности, температуры и относительной влажности воздуха, дефицита упругости водяного пара) на суточные ритмы водного потенциала облиственных (охвоенных) побегов сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и березы повислой (Betula pendula Roth) в вегетационной динамике в условиях сосняка черничного свежего европейской части средней тайги (Южная Карелия). На основе анализа модельных данных установлено, что вклады ведущих факторов среды в формирование величины водного потенциала для хвойного и лиственного растения сопоставимы и не имеют значимых межвидовых различий. Показано сходство доминирования ведущих факторов для обоих видов, в частности в июле – солнечной радиации, августе – относительной влажности воздуха, сентябре – температуры воздуха. Вместе с тем, в период интенсивного роста (июнь) выявлены межвидовые отличия приоритета влияния факторов среды на водный обмен сосны (относительной влажности воздуха) и березы (солнечной радиации), что, вероятно, обусловлено межвидовыми особенностями формирования побегов и листьев (хвои) хвойного и лиственного растения. Отмечена некоторая инертность отклика водного потенциала побегов древесных растений на резкие изменения абиотических факторов в течение суток, что обусловлено механизмом эндогенной регуляции водного гомеостаза.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1999. 459 с.
Кайбияйнен Л. К. Ритмологические и параметрические аспекты адаптации растений к конкретным условиям среды // Адаптация древесных растений к экстремальным условиям среды. Петрозаводск: Карел. фил. АН CCCР, 1984. С. 53–65.
Кайбияйнен Л. К., Сазонова Т. А. Вариации водных потенциалов в системе «почва-растение-атмосфера» на примере сосны обыкновенной // Лесоведение. 1993. № 3. С. 41–47.
Кайбияйнен Л. К., Сазонова Т. А., Тихов П. В. Транспирационные потоки в ксилеме сосны и динамика потребления влаги // Лесоведение. 1981. № 2. С. 27–34.
Кищенко И. Т., Вантенкова И. В. Сезонный рост лиственных лесообразующих видов в таежной зоне России (на примере Карелии). Петрозаводск: ПетрГУ, 2013. 94 с.
Кищенко И. Т., Вантенкова И. В. Сезонный рост хвойных лесообразующих видов в таежной зоне России (на примере Карелии). Петрозаводск: ПетрГУ, 2014. 163 с.
Молчанов А. Г., Молчанова Т. Г. Предрассветный водный потенциал листьев дуба как показатель влагообеспеченности растений // Лесоведение. 2000. С. 72–74.
Ольчев А. В., Авилов В. К., Байбар А. С., Белотелов Н. В., Болондинский В. К., Иванов Д. Г., Кузьмина Е. В., Курбатова Ю. А., Левашова Н. Т.,Мамкин В. В., Мангура П. А., Молчанов А. Г., Мухартова Ю. В., Никитин М. А., Новенко Е. Ю., Придача В. Б., Ривин Г. С., Розинкина И. А., Сазонова Т. А., Сандлерский Р. Б., Суркова Г. В., Холопцева Е. С. Леса европейской территории России в условиях меняющегося климата. М.: КМК, 2017. 276 с.
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. С. 311–318. doi: 10.7868/S0024114817040076
Сазонова Т. А., Болондинский В. К., Придача В. Б.
Эколого-физиологическая характеристика сосны обыкновенной. Петрозаводск: Verso, 2011. 207 с.
Сазонова Т. А., Кайбияйнен Л. К., Колосова С. В. Диагностика водного режима Pinus sylvestris (Pinaceae)
// Ботанический журнал. 2005. Т. 90, № 7. С. 1012–1022.
Сазонова Т. А., Придача В. Б. Влияние влагообеспеченности песчаных почв на параметры водообмена сосны обыкновенной в Южной Карелии // Лесоведение. 2015. № 6. С. 470–477.
Сазонова Т. А., Софронова И. Н., Новичонок Е. В., Придача В. Б. Водный режим древесных растений в условиях достаточного почвенного увлажнения на северо-западе России // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 8–2. C. 299–302.
Сенькина С. Н. Водный обмен хвои деревьев ели разного возраста // Лесоведение. 1998. № 1. С. 60–68.
Судницын И. И., Цельникер Ю. Л. О соотношении давления почвенной влаги и сосущей силы листьев древесных пород // ДАН ССС. 1960. Т. 131. С. 1457–1459.
Тихова Г. П., Придача В. Б., Сазонова Т. А. Исследование динамики водного потенциала растений Betula pendula Roth с помощью косинор-анализа // Принципы экологии. 2015. Т. 4, № 3. С. 60–72. doi: 10.15393/j1.art.2015.4321
Bhaskar R., Ackerly D. D. Ecological relevance of minimum seasonal water potentials // Physiol. Plantarum. 2006. Vol. 127. P. 353–359. doi: 10.1111/j.1399-3054.2006.00718.x
Bonan G. B. Forests and climate change: forcings, feedbacks, and the climate benefits of forests // Science. 2008. Vol. 320. P. 1444–1449. doi:10.1126/science.1155121
Brodribb T. J., Cochard H. Hydraulic failure defines the recovery and point of death in water-stressed conifers // Plant Physiol. 2009. Vol. 149. P. 575–584. doi:10.1104/pp.108.129783
Bucci S. J., Goldstein G., Meinzer F. C., Franco A. C., Campanello P., Scholz F. G. Mechanisms contributing to seasonal homeostasis of minimum leafwater potential and predawn disequilibrium between soil and plant water potential in Neotropical savanna trees // Trees. 2005. Vol. 19. P. 296–304. doi: 10.1007/s00468‑004‑0391‑2
Buckley T. N. The control of stomata by water balance // New Phytologist. 2005. Vol. 168. P. 275–292. doi: 10.1111/j.
-8137.2005.01543.x
Domec J. C., Schäfer K., Oren R., Kim H. S., Mc-Carthy H. R. Variable conductivity and embolism in roots and branches of four contrasting tree species and their impacts on whole-plant hydraulic performance under future atmospheric CO2 concentration // Tree Physiology. 2010. Vol. 30. P. 1001–1015. doi: 10.1093/treephys/tpq054
Fatichi S., Pappas C., Ivanov V. Modeling plant – water interactions: an ecohydrological overview from the cell to the global scale // WIREs: Water. 2015. P. 1–42. doi: 10.1002/wat2.1125
Glantz S. A., Slinker B. K. Primer of applied regression and analysis of variance. New York: McGraw-Hill, 2003. P. 162−318.
Hellkvist J., Parsby J. The water relations of Pinus sylvestris. III. Diurnal and seasonal patterns of water potential // Physiol. Plant. 1976. Vol. 38, no 1. P. 61–68. doi: 10.1111/j.1399-3054.1976.tb04859.x
Hinckley T. M., Lassoie J. P., Running S. W. Temporal and spatial variations in the water status of forest trees // Forest Science. 1978. Monog. 20. 72 p.
Katul G. G., Oren R., Manzoni S., Higgins C., Parlange M. B. Evapotranspiration: a process driving mass transport and energy exchange in the soil-plant-atmosphere-climate system // Rev. Geophys. 2012. Vol. 50. P. 1–25. doi: 10.1029/2011RG000366
Klepper B. Diurnal pattern of water potential in woody plants // Plant Physiology. 1968. Vol. 43, no. 12. P. 1931–1934. doi: 10.1104/pp.43.12.1931
Kramer P. J., Boyer J. S. Water relations of plants and soil. New York: Academic, 1995. 495 p.
Martín-Gómez P., Aguilera M., Pemán J., Gil-Pelegrín E., Ferrio J. P. Contrasting ecophysiological strategies related to drought: the case of a mixed stand of Scots pine (Pinus sylvestris) and a submediterranean oak (Quercus subpyrenaica) // Tree Physiology. 2017. Vol. 37. P. 1478–1492. doi: 10.1093/treephys/tpx101
Urli M., Porté A. J., Cochard H., Guengant Y., Burlett R., Delzon S. Xylem embolism threshold for catastrophic hydraulic failure in angiosperm trees // Tree Physiology. 2013. Vol. 33. P. 672–683. doi: 10.1093/treephys/tpt030
Whitehead D., Jarvis P. G., Kozlowski T. T. Coniferous forests and plantations // Water deficits and plant growth / Ed. T. T. Kozlowski. New York: Academic Press, 1981. P. 49−152.
References in English
Glantz S. Mediko-biologicheskaya statistika [Biomedical statistics]. Moscow: Praktika, 1999. 459 p.
Kaibiyainen L. K. Ritmologicheskie i parametricheskie aspekty adaptatsii rastenii k konkretnym usloviyam sredy [Rhythmological and parametric aspects of plant adaptation to specific environmental conditions]. Adaptatsiya drevesnykh rastenii k ekstremal’nym usloviyam sredy [Woody plants adaptation to extreme conditions]. Petrozavodsk, 1984. P. 53–
Kaibiyainen L. K., Sazonova T. A. Variatsii vodnykh potentsialov v sisteme «pochva-rastenie-atmosfera» na primere sosny obyknovennoi [Variation of water potential in a soil – plant – water system by the example of the Scots pine]. Lesovedenie [Russ. J. Forest Sci.]. 1993. No. 3. P. 41–47.
Kaibiyainen L. K., Sazonova T. A., Tikhov P. V. Transpiratsionnye potoki v ksileme sosny i dinamika potrebleniya vlagi [Transpiration flows in Scots pine xylem and dynamics of moisture uptake]. Lesovedenie [Russ. J. Forest Sci.]. 1981. No. 2. P. 27–34.
Kishchenko I. T., Vantenkova I. V. Sezonnyi rost listvennykh
lesoobrazuyushchikh vidov v taezhnoi zone Rossii (na primere Karelii) [Seasonal growth of deciduous forest-forming species in the taiga zone of Russia (by the example of Karelia)]. Petrozavodsk: Izd-vo PetrGU, 2013. 94 p.
Kishchenko I. T., Vantenkova I. V. Sezonnyi rost khvoinykh lesoobrazuyushchikh vidov v taezhnoi zone Rossii (na primere Karelii) [Seasonal growth of coniferous forest-forming species in the taiga zone of Russia (by the example of Karelia)]. Petrozavodsk: Izd-vo PetrGU, 2014. 163 p.
Molchanov A. G., Molchanova T. G. Predrassvetnyi vodnyi potentsial list’ev duba kak pokazatel’ vlagoobespechennosti
rastenii [Pre-dawn water potential of an oak leaves as an indicator of plants moisture availability]. Lesovedenie [Russ. J. Forest Sci.]. 2000. No. 2. P. 72−74.
Ol’chev A. V., Avilov V. K., Baibar A. S., Belotelov N. V., Bolondinskii V. K., Ivanov D. G., Kuz’mina E. V., Kurbatova Y. A., Levashova N. T., Mamkin V. V., Mangura P. A., Molchanov A. G., Mukhartova Y. V., Nikitin M. A., Novenko E. Y., Pridacha V. B., Rivin G. S., Rozinkina I. A., Sazonova T. A., Sandlerskii R. B., Surkova G. V., Holoptseva E. S. Lesa evropeiskoi territorii
Rossii v usloviyakh menyaushchegosya klimata [Forests of European Russia under climate changes]. Moscow: KMK, 2017. 276 p.
Sazonova T. A., Bolondinskii V. K., Pridacha V. B. Ekologo-fiziologicheskaya kharakteristika sosny obyknovennoi [Eco-physiological characteristics of the Scots pine]. Petrozavodsk: Verso, 2011. 207 p.
Sazonova T. A., Bolondinskii V. K., Pridacha V. B. Vliyanie vodnogo defitstita khvoi sosny obyknovennoi na fotosintez v usloviyakh dostatochnogo pochvennogo uvlazhneniya [The effect of water deficit in needles on photosynthesis of the Scots pine under normal soil moistening]. Lesovedenie [Russ. J. Forest Sci.]. 2017. No. 4. P. 311–318. doi: 10.7868/S0024114817040076
Sazonova T. A., Kaibiyainen L. K., Kolosova S. V. Diagnostika
vodnogo rezhima Pinus sylvestris (Pinaceae) [Diagnostics of water regime of Pinus sylvestris (Pinaceae)]. Bot. zhurn. 2005. Vol. 90, no. 7. P. 1012−1022.
Sazonova T. A., Pridacha V. B. Vliyanie vlagoobespechennosti
peschanykh pochv na parametry vodoobmena sosny obyknovennoi v Yuzhnoi Karelii [The effects of moisture availability of sandy soils on water exchange of Scots pine in Southern Karelia]. Lesovedenie [Russ. J. Forest Sci.]. 2015. No. 6. P. 470−477.
Sazonova T. A., Sofronova I. N., Novichonok E. V., Pridacha V. B. Vodnyi rezhim drevesnykh rastenii v sloviyakh dostatochnogo pochvennogo uvlazhneniya na severo-zapade Rossii [Water regime of woody plants under sufficient soil moisture conditions in northwest Russia]. Mezhd. zhurn. priklad. i fund. issled. [Int. J. Appl. and Fund. Res.]. 2015. No. 8. P. 299–302.
Sen’kina S. N. Vodnyi obmen khvoi derev’ev eli raznogo vozrasta [Water exchange of needles in different-aged spruce trees]. Lesovedenie [Russ. J. Forest Sci.]. 1998. No. 1. P. 60–68.
Sudnitsyn I. I., Tsel’niker Y. L. O sootnoshenii davleniya pochvennoi vlagi i sosushchei sily list’ev drevesnykh porod [On the ratio between the pressure of soil moisture and the suction force of woody plants leaves]. DAN SSSR. 1960. Vol. 131. P. 1457–1459.
Tikhova G. P., Pridacha V. B., Sazonova T. A. Issledovanie
dinamiki vodnogo potentsiala rastenii Betula pendula Roth s pomoshch’yu kosinor-analiza [Study of the water potential dynamics in Betula pendula Roth trees using cosinor analysis]. Printsipy ekol. [Principles of Ecol.]. 2015. Vol. 4, no. 3. P. 60–72. doi: 10.15393/j1.art.2015.4321
Bhaskar R., Ackerly D. D. Ecological relevance of minimum seasonal water potentials. Physiol. Plantarum. 2006. Vol. 127. P. 353–359. doi: 10.1111/j.1399-3054.2006.00718.x
Bonan G. B. Forests and climate change: forcings, feedbacks, and the climate benefits of forests. Science. 2008. Vol. 320. P. 1444–1449. doi: 10.1126/science.1155121
Brodribb T. J., Cochard H. Hydraulic failure defines the recovery and point of death in water-stressed conifers. Plant Physiol. 2009. Vol. 149. P. 575–584. doi: 10.1104/pp.108.129783
Bucci S. J., Goldstein G., Meinzer F. C., Franco A. C., Campanello P., Scholz F. G. Mechanisms contributing to seasonal homeostasis of minimum leaf water potential and predawn disequilibrium between soil and plant water potential in Neotropical savanna trees. Trees. 2005. Vol. 19. P. 296–304. doi: 10.1007/s00468‑004‑0391‑2
Buckley T. N. The control of stomata by water balance. New Phytologist. 2005. Vol. 168. P. 275–292. doi:10.1111/j.
-8137.2005.01543.x
Domec J. C., Schäfer K., Oren R., Kim H. S., Mc-Carthy H. R. Variable conductivity and embolism in roots and branches of four contrasting tree species and their impacts on whole-plant hydraulic performance under future atmospheric CO2 concentration. Tree Physiology. 2010. Vol. 30. P. 1001–1015. doi: 10.1093/treephys/tpq054
Fatichi S., Pappas C., Ivanov V. Modeling plant – water interactions: an ecohydrological overview from the cell to the global scale. WIREs: Water. 2015. P. 1–42. doi: 10.1002/wat2.1125
Glantz S. A., Slinker B. K. Primer of applied regression and analysis of variance. New York: McGraw-Hill, 2003. P. 162−318.
Hellkvist J., Parsby J. The water relations of Pinus sylvestris. III. Diurnal and seasonal patterns of water potential. Physiol. Plant. 1976. Vol. 38, no. 1. P. 61–68. doi:10.1111/j. 1399-3054.1976. tb04859.x
Hinckley T. M., Lassoie J. P., Running S. W. Temporal and spatial variations in the water status of forest trees. Forest Science. 1978. Monogr. 20. 72 p.
Katul G. G., Oren R., Manzoni S., Higgins C., Parlange M. B. Evapotranspiration: a process driving mass transport and energy exchange in the soil-plant-atmosphere-climate system. Rev. Geophys. 2012. Vol. 50. P. 1–25. doi: 10.1029/2011RG000366
Klepper B. Diurnal pattern of water potential in woody plants. Plant Physiology. 1968. Vol. 43, no. 12. P. 1931–1934. doi: 10.1104/pp.43.12.1931
Kramer P. J., Boyer J. S. Water relations of plants and soil. New York: Academic, 1995. 495 p.
Martín-Gómez P., Aguilera M., Pemán J., Gil-Pelegrín E., Ferrio J. P. Contrasting ecophysiological strategies related to drought: the case of a mixed stand of Scots pine (Pinus sylvestris) and a submediterranean oak (Quercus subpyrenaica). Tree Physiology. 2017. Vol. 37. P. 1478–1492. doi: 10.1093/treephys/tpx101
Urli M., Porté A. J., Cochard H., Guengant Y., Burlett R., Delzon S. Xylem embolism threshold for catastrophic hydraulic failure in angiosperm trees. Tree Physiology. 2013. Vol. 33. P. 672–683. doi: 10.1093/treephys/tpt030
Whitehead D., Jarvis P. G., Kozlowski T. T. Coniferous forests and plantations. Water deficits and plant growth. New York: Academic Press, 1981. P. 49−152.
DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb878
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019