CC BY
35
УДК 630*181.8:630*181.65
МНОГОЛЕТНЯЯ ДИНАМИКА СЕЗОННОГО РОСТА КЕДРА СИБИРСКОГО ПОД ПОЛОГОМ БЕРЕЗОВО-СОСНОВЫХ СООБЩЕСТВ НА ЮГЕ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
Светлана Александровна Николаева
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический, 10/3, старший научный сотрудник лаборатории динамики и устойчивости экосистем, кандидат биологических наук, тел. (3822)49-27-43, e-mail: [email protected]
Показаны особенности сезонного роста побегов подроста кедра сибирского в лиственно-сосновых лесах на юго-востоке Западно-Сибирской равнины (Обь-Томское междуречье, Томская обл.) за 2003-2012 гг. Рассмотрены сроки, продолжительность и скорость роста привершинных побегов с длиной осевой части 5 -20 см в зависимости от погодных условий вегетационного сезона. Установлено, что конечная длина стеблей и хвои определяется продолжительностью и скоростью их роста. Последние, в свою очередь, зависят от продолжительности периода с оптимальными значениями тепла и влаги.
Ключевые слова: кедр сибирский, подрост, сезонный рост, березовые и сосновые сообщества, Обь-Томское междуречье.
MULTY-YEAR DYNAMICS OF SEASONAL GROWTH IN SIBERIAN STONE PINE UNDER BIRCH-PINE CANOPY IN SOUTHERN TOMSK OBLAST
Svetlana A. Nikolaeva
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Academichesky prospekt, senior research scientists, PhD (candidate of biological sciences), laboratory of ecosystems dynamics and sustainability, tel. (3822)49-27-43, e-mail: [email protected]
Peculiarities of seasonal shoot growth in Siberian stone pine undergrowth are described in deciduous-pine forests in the southern-eastern West Siberian Plain (the Ob-Tom Interfluve, Tomsk Oblast) during 2003-2012. Dates, duration and growth rate of shoots of 5-20 cm long are considered depending on weather in the growing season. The length of shoots and needles is determined by longevity and rate of their growth. The lasts depends on duration and periods with optimal magnitudes of warm and rain.
Key words: Siberian stone pine, undergrowth, seasonal growth, birch and pine communities, the Ob-Tom Interfluve.
В сосновых и лиственных лесах зеленой зоны г. Томска широко распространен разновысотный и разновозрастный подрост кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour). Проведение мониторинга за состоянием этих лесов является необходимым условием для понимания их устойчивости и динамики под воздействием естественных и антропогенных факторов. Часть пригородных лесов имеет невысокую рекреационную нагрузку, т.е. их сообщества по составу и функционированию близки к фоновым. Исследования сезонной динамики
компонентов этих сообществ, в т.ч. подроста, позволяют установить взаимосвязи между ними в ритме природных явлений, понять многие важные стороны их биологии и экологии [2 и др.], что имеет определенное значение для оценки качества подроста. В данном сообщении показаны особенности сезонного роста побегов подроста кедра сибирского в пригородных лесах на юго-востоке Западно-Сибирской равнины (Обь-Томское междуречье, юг Томской обл.).
Сезонная динамика роста побегов кедра в Сибири наиболее изучена в культурах. Установлено, что у кедра сибирского в зависимости от возраста, размеров и состояния дерева и географических и экологических условий существования продолжительность роста осевой части (стеблей) побегов составляет 30-70 дней и хвои - 36-60 дней [1, 3, 6, 7 и др.]. Такие исследования молодых особей кедра в Западной Сибири практически отсутствуют [3, 7].
Сезонный рост побегов подроста кедра сибирского изучался в трех сообществах: сосняке разнотравном, сосняке с березой и осиной разнотравном и березняке вейниково-крапивном. Возраст древостоев этих сообществ составляет 60-75 лет, высота сосны - 25-27 м, диаметр 39-41 см, березы - 18-19 м и 18-22 см соответственно. Подрост густотой 0,3-1,2 тыс. экз./га представлен в основном кедром. Средняя высота кедра составляет 1,3 м при ее варьировании от 0,1 до 4,1 м. Подлесок редкой и средней густоты. Травяной ярус хорошо развит во всех сообществах. Его высота колеблется от 50-60 до 90-110 см, а проективное покрытие - от 65-85% до 80-90%. Почвы - светло-серые лесные на песчаных отложениях [5, 6].
Сезонная динамика роста побегов исследовалась по общепринятым методикам [4]. У модельных особей высотой 1 -1,6 м для анализа были отобраны привершинные (лидерные и боковые) побеги длиной 5 -20 см. Длину стеблей и хвои измеряли с точностью до 0,1 мм в начале их роста, и до 0,5 мм в дальнейшем. Периодичность наблюдений в период интенсивного роста составила 3-4 дня в 2003-2004 гг. и 5-7 дней в 2002, 2005-2012 гг. За критерий выделения периода роста побегов приняли время, когда среднесуточная скорость роста была больше нуля, а периода интенсивного роста - не менее 0,5 мм.
За период наблюдений 2002-2012 гг. длина стеблей колебалась от 7,5 до 12 см, хвои - от 9 до 10,5 см. Вариабельность длины стеблей как в течение одного вегетационного сезона (23-44%), так и в многолетней динамике (45%) была существенно выше, чем хвои (10-18% и 18 соответственно). За этот период близкие к средним значениям длины стебли образовались в 2009 г., а хвои - в 2007 и 2008 г. Минимальная длина стеблей была в 2003 и 2004 г., максимальная в 2008 г., а хвои - в 2009 и в 2004 г. соответственно (табл. 1).
Кривые прироста побегов (стеблей и хвои) имеют вид параболы. Они разбивается на три части с разной скоростью роста: (1) первоначального медленного, (2) быстрого, или интенсивного, и (3) последующего медленного роста (рис. 1, 4-5). Ниже проанализирован только период интенсивного роста.
За 11 лет наблюдений стебли начинали интенсивно прирастать в среднем 9 (8) мая и заканчивали 16 (15) июня, хвоя - 30 (29) мая и 18 (17) июля соответственно. Средняя продолжительность интенсивного прироста стеблей составила 39 дней при средней скорости роста 2,1 мм/сутки. Продолжительность роста хвои больше (50 дней), а скорость роста, как правило, ниже (1,7 мм), чем у побегов (табл. 2).
Таблица 1
Длина побегов кедра сибирского под пологом леса
Год Стебель Хвоя
Х±т, см Су,% п Х±т, см Су,% п
2003 7,7±0,28 28,3 59 9,4±0,14 11,2 57
2004 7,5±0,29 23,4 36 10,6±0,30 15,8 31
2005 9,8±0,62 39,4 39 10,1±0,23 13,4 34
2006 9,8±0,70 43,7 37 10,3±0,25 15,0 37
2007 8,0±0,79 40,7 17 9,6±0,23 10,5 19
2008 11,8±1,10 42,7 21 9,6±0,21 10,1 21
2009 9,5±0,88 44,1 23 8,8±0,30 16,2 23
2010 9,7±0,93 45,8 23 10,3±0,29 13,3 23
2011 10,7±0,98 42,9 22 10,2±0,22 9,8 22
2012 10,4±0,82 38,4 24 9,0±0,31 18,2 27
среднее 9,5 9,8
В выборки вошли побеги с длиной осевой части от 5 до 20 см.
1 11 21 1 11 21 31 10 20 3010 20 30 9 1929 апрель май июнь июль август
Рис. 1. Пример динамики среднесуточной температуры (1 - минимальной, 2 - средней, 3 - максимальной) и суммы осадков по метеостанции Томск
и прироста привершинных побегов (4 - стеблей, 5 - хвои) кедра сибирского в
2003 г. под пологом леса
Сроки начала и окончания интенсивного прироста стеблей и хвои в 2003 г. близки к средним за период наблюдений 2002-2012 гг.
Достижение средней длины частями побегов (стеблей в 2005, 2006, 2009, 2010, 2012 гг., хвои в 2007, 2008 гг.) наблюдалось в годы, когда и скорость и продолжительность роста близки к средним многолетним значениям. Минимальная их длина наблюдалась в годы, когда период интенсивного прироста частей побега был очень коротким (24 дня для стеблей в 2004 г.) при средней скорости роста, либо скорость роста была низкой (1,2-1,7 мм для стеблей в 2003, 2007 гг., 1,5 мм для хвои в 2009 г.) при разной длине этого периода. Максимальной длины осевая часть побега достигала в годы с высокой скоростью роста (например, 2,8 мм для стеблей в 2008 г.) при средней продолжительности периода интенсивного роста.
Таблица 2
Сроки, продолжительность и скорость интенсивного роста побегов кедра под пологом леса по данным периодических наблюдений
Год Стебель Хвоя
нач. окон. прод. У нач. окон. прод. У
2002 8.У 12.УІ 36 3.УІ 23.УІІ 51
2003 7.У 12.УІ 37 1,74 23.У 9.УІІ 48 1,64
2004 14.У 6.УІ 24 2,30 24.У 17.УІ 55 1,80
2005 11.У 18.УІ 39 2,18 29.У 17.УІІ 50 1,86
2006 14.У 17.УІ 35 2,39 5.УІ 13.УІІ 39 2,22
2007 22. IV 17.УІ 57 1,23 27.У 15.УІІ 50 1,75
2008 3.У 8.УІ 37 2,80 26.У 20.УІІ 57 1,70
2009 4.У 13.УІ 41 2,01 31.У 18.УІІ 49 1,46
2010 24.У 7.УІ 49 1,94 7.УІ 21.УШ 54 1,28
2011 2.У 11.УІ 41 2,24 30.У 17.УІІ 49 1,80
2012 14.У 17.УІ 35 2,43 20.У 19.УІІ 51 1,73
размах 22.ІУ- 22.ІУ 6.УІ- 18.УІ 24-57 1,23- 2,80 20.У- 7.УІ 17.УІ- 21.УШ 39-57 1,46- 2,22
среднее 9(8).У 16(15).У1 39,2 2,12 30(29). У 18(17).УП 50,2 1,72
нач. - начало, окон. - окончание, прод. - продолжительность роста, V -среднесуточная скорость роста (мм/сутки). В скобках даны даты для високосного года.
Как было установлено нами ранее [6], сроки, продолжительность и скорость интенсивного роста лидерных побегов, которая, в конечном счете, определяет длину стеблей и хвои, связаны с погодными условиями вегетационных сезонов роста. При этом в начале вегетации (май и 1 -я декада
июня) скорость их роста зависит от температуры воздуха, в дальнейшем - связи становятся менее однозначными.
Анализ зависимости прироста побегов от погоды в период их интенсивного роста показал, что наибольших значений среднесуточный прирост достигает в некотором интервале метеопараметров. Наибольший прирост стеблей возможен при минимальной температуре воздуха 6 -14°, средней - 7-20° и максимальной 17-28° и сумме осадков не более 35 мм за интервал наблюдения. Наибольший прирост хвои наблюдается при более высоких температурах (11-17°, 17,5-23°, 23,5-28,5° соответственно) и меньшем количестве осадков (до 30 мм) (рис. 2). Прирост побегов резко снижается как в длительные периоды сухой и жаркой (в 2004 г. для стеблей) или холодной и дождливой, особенно с ливнями, (в 2007 г. для стеблей и в 2009 г. для хвои) погоды, так и в относительно короткие, несколько дней, периоды ненастной погоды (см. рис. 1). При этом длительный период неблагоприятной погоды во время интенсивного роста побегов способствует формированию коротких стеблей и хвои.
Рис. 2. Зависимость величины среднесуточного прироста стеблей (а) и хвои (б) от среднесуточной температуры (1 - минимальной, 2 - сре-дней,
3 - максимальной) и суммы осадков за интервал наблюдения (4)
Г оризонтальной линией показаны значения прироста, превышающие средние на одно стандартное отклонение (3,50 для стеблей и 2,71 для хвои)
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Велисевич С.Н. Сезонная динамика роста побегов у виргинильных и зрелых деревьев кедра сибирского // Проблемы кедра. Экология кедровых лесов. - Томск. - 1992. -Вып 5. - С. 13-18.
2. Елагин И.Н. Сезонное развитие сосновых лесов. - Новосибирск: Наука, 1976. - 158 с.
3. Колобкова Г.П. Режим интенсивности прироста побегов у подроста некоторых хвойных как индикатор динамики лесных фитоценозов // Ритмы природы Сибири и Дальнего Востока. - Иркутск, 1975. - Вып. 2. - С. 22-27.
4. Молчанов А.А., Смирнов В.В. Методика изучения прироста древесных растений. -М.: Наука, 1967. - 100 с.
5. Николаева С.А., Климова Н.В. Сезонная динамика травяного яруса лиственно -сосновых травяных сообществ в пригородных лесах г. Томска // Вестник Томск. гос. ун -та. Биология. - 2010. - № 1 (9). - С. 78-92.
6. Николаева С. А., Панов А. Н. Сезонный рост и развитие побегов кедра сибирского под пологом сосновых и березовых насаждений // Лесоведение. - 2012. - № 3. - С. 59-68.
7. Огиевский В.В., Медведева А.А. Основы агротехники лесных культур в лесах Западной Сибири. - Красноярск: Красноярск. кн. изд-во, 1969. - 172 с.
© С.А. Николаева, 2013
