ЛЕСОВЕДЕНИЕ. 2017. № 3. С. 196-204


ДЫХАТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ ЭКТОМИКОРИЗ ЕЛИ СИБИРСКОЙ И СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В СРЕДНЕЙ ТАЙГЕ
Т. А. Сизоненко
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН
Россия, 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28
E-mail: tvor.83@mail.ru


Поступила в редакцию 6 ноября 2015 г.


Целью работы послужила характеристика сезонной динамики дыхательной активности и флуоресценции ели сибирской и сосны обыкновенной. Работы проводились в ельнике чернично-сфагновом и хвойно-лиственном насаждении средней тайги на территории Республики Коми. Физиологическая активность эктомикоризных корней, полученная методом окрашивания флуоресцеином диацетата, высоко коррелировала с дыханием корней. Эктомикоризные корни ели и сосны характеризовались высокой активностью флуоресценции. Флуоресценция грибного компонента снижалась при уменьшении влажности лесной подстилки, появлялось большее число грибных чех лов, утративших физиологическую активность. Растительный компонент эктомикориз имел высокую активность флуоресценции. Выявлена зависимость дыхания тонких корней сосны обыкновенной и ели сибирской от влажности и температуры лесной подстилки. В сезонной динамике наибольшие показатели функциональной активности эктомикоризных корней наблюдали в июле - августе. В суточной динамике дыхание корней увеличивалось в утренние часы. Дыхание тонких физиологически активных корней ели в подстилке ельника чернично-сфагнового варьировало в пределах 800-1365 кг С га-1 за сезон, что соответствовало 32-55% суммарной почвенной эмиссии СО2. В почве хвойно-лиственного насаждения дыхание тонких корней сосны составляло 170-291 кг С га-1 за сезон.


Тема НИР № 115012860034 ''Биогеоценотические основы продуктивности фитоценозов лесных и болотных экосистем европейского Северо-Востока''.


Ключевые слова: эктомикоризные корни, ель сибирская, сосна обыкновенная, флуоресцентная активность, дыхание тонких корней.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Агрометеорологический бюллетень Республики Коми. Сыктывкар: Коми ЦГМС, 2013.

  • Агрометеорологический бюллетень Республики Коми. Сыктывкар: Коми ЦГМС, 2014.

  • Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера / Отв. ред. К.С. Бобкова, Э.П. Галенко. СПб.: Наука, 2001. 278 с.

  • Бобкова К.С. Биологическая продуктивность хвойных лесов европейского Северо-Востока. Л.: Наука, 1987. 156 с.

  • Бобкова К.С., Машика А.В., Смагин А.В. Динамика содержания углерода органического вещества в среднетаежных ельниках на автоморфных почвах. СПб.: Наука, 2014. 270 с.

  • Веселкин Д.В. Морфологическая изменчивость и адаптивное значение эктомикориз хвойных (Pinaceae Lindl.): Автореф. дисс. … д-ра биол. наук (03.02.08 - экология; 03.02.01 - ботаника). Екатеринбург: ИЭРиЖ УрО РАН, 2013. 44 с.

  • Загирова С.В. Структура ассимиляционного аппарата и СО2-газообмен у хвойных. Екатеринбург: Изд- во УрО РАН, 1999. 108 с.

  • Згуровская Л.Н., Цельникер Ю.Л. О влиянии полива после длительной засухи на транспирацию и состояние сосущих корней у древесных пород в Деркульской степи // Физиология растений. 1955. Т. 2. С. 346-353.

  • Коренные еловые леса Севера: биоразнообразие, структура, функции / Отв. ред. К.С. Бобкова, Э.П. Галенко. СПб.: Наука, 2006. 337 с.

  • Кузнецов М.А. Динамика содержания органического углерода в заболоченных ельниках средней тайги: Автореф. дисс. … канд. биол. наук (03.02.08 - экология). Сыктывкар: Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, 2010. 20 с.

  • Мамаев В.В. Суточные и сезонные изменения выделения СО2 у скелетных корней сосны и березы // Лесоведение. 1982. № 2. С. 28-36.

  • Сизоненко Т.А. Сезонная динамика флуоресцентной активности и структуры эктомикориз ели сибирской в условиях средней тайги // Микология и фитопатология. 2015. Т. 49. Вып. 5. С. 297-304.

  • Сизоненко Т.А., Загирова С.В. Определение физиологической активности различных типов сосны обыкновенной методом флуоресценции // Микология и фитопатология. 2013. Т. 47. Вып. 3. С. 191-195.

  • Скупченко В.Б. Вибрационная микротомия мягких тканей // Новые научные методики Коми филиала АН СССР. Сыктывкар: Изд-во Коми филиала АН СССР. 1979. Вып. 2. 56 с.

  • Цельникер Ю. Л. Дыхание корней и его роль в углеродном балансе древостоя // Лесоведение. 2005. № 6. С. 11-18.

  • Шубин В. И. Особенности организации макромицетов-симбиотрофов в лесных экосистемах // Грибные сообщества лесных экосистем. Петрозаводск: Изд-во Карельского НЦ РАН, 2004. Т. 2. С. 272-286.

  • Bhupinderpal-Singh N.A., Lofvenius M.O., Hogberg M.N., Mellander P.E., Hogberg P. Tree root and soil heterotrophic respiration as revealed by girdling of boreal Scots pine forest: extending observations beyond the first year // Plant Cell Environmental. 2003. V. 26. P. 1287-1296.

  • Bouma T.J., Yanai R.D., Elkin A.D., Hartmond U., Flores- Alva D.E., Eissenstat D.M. Estimating age-dependent costs and benefits of roots with contrasting life span: comparing apples and oranges // New Phytologist. 2001. V. 150. P. 685-695.

  • Burton A.J., Pregitzer K.S., Ruess R.W., Hendrick R.L., Allen M.F. Root respiration in North American forests: effects of nitrogen concentration and temperature across biomes // Oecologia. 2002. V. 131. P. 559-568.

  • Čermák J., Cudlín P., Gebauer R., Børja I., Martinková M., Stanek Z., Koller J., Neruda J., Nadezhdina N. Estimating the absorptive root area in Norway spruce by using the common direct and indirect earth impedance methods // Plant & Soil. 2013. V. 372. P. 401-415.

  • Cheng W.X., Fu S.L., Susfalk R.B., Mitchell R. J. Measuring tree root respiration using 13C natural abundance: rooting medium matters // New Phytologist. 2005. V. 167. P. 297-307.

  • Clemmensen K.E., Bahr A., Ovaskainen O., Dahlberg A., Ekblad A., Wallander H., Stenlid J., Finlav R.D., Wardle D.A., Lindahl B.D. Roots and associated fungi drive long-term carbon sequestration in boreal forest // Science. 2013. V. 339. P. 1615-1618.

  • Clinton B.D., Vose J.M. Fine root respiration in mature eastern white pine (Pinus strobus) in situ: the importance of CO2 in controlled environments // Tree Physiology. 1999. V. 19. P. 475-479.

  • Coleman M.D., Dickson R.S., Isebrands J.G., Karnosky D.F. Root grown and physiology of potted and field-grown trembling aspen exposed to tropospheric ozone // Tree Physiology. 1996. V. 16. Р. 145-152.

  • Fernandez C.W., McCormack M.L., Hill J.M., Pritchard S.G., Koide R.T. On the persistence of Cenococcum geophilum ectomycorrhizas and its implications for forest carbon and nutrient cycles // Soil Biology & Biochemistry. 2013. V. 65. P. 141-143.

  • Fukuzawa K., Shibata H., Takagi K., Satoh F., Koike T., Sasa K. Vertical distribution and seasonal pattern of fine root dynamics in a cool-temperate forest in northern Japan: implication of the understory vegetation, Sasa dwarf bambboo // Ecological Research. 2007. V. 22. P. 85-495.

  • Gansert D. Root respiration and its importance for the carbon balance of beech saplings (Fagus sylvatica L.) in a montane beech forest // Plant & Soil. 1994. V. 167. P. 109-119.

  • Hanson P.J., Edwards N.T., Garten C.T., Andrews J.A. Separating root and soil microbial contributions to soil respiration: a review of methods and observations // Biogeochemistry. 2000. V. 48. P. 115-146.

  • Kottke I., Qian X.M., Pritsch K., Haug I., Oberwinkler F. Xerocomus badius - Picea abies, an ectomycorrhiza of high activity and element storage capacity in acidic soil // Mycorrhiza. 1998. V. 7. P. 267-275.

  • Kuznetsov M.A., Bobkova K.S. Organic carbon fluxes in the system soil-phytocenosis of bilberry-sphagnum spruce forest in the middle taiga zone of the Komi Republic // Russian Journal of Ecology. 2014. V. 45. № 5. P. 338-344.

  • Larionova A.A., Sapronov D.V., Lopez de Gerenyu V.O., Kuznetsova L.G., Kudeyarov V.N. Contribution of plant root respiration to the CO2 emission from soil // Eurasian Soil Science. 2006. V. 39. № 10. P. 1127-1135.

  • Lundgren B. Fluorescein diacetate as a stain of metabolically active bacteria in soil // Oikos. 1981. V. 36. Р. 17-22.

  • Molchanov A.G. Effect of moisture availability on photosynthetic productivity and autotrophic respiration of an oak stand // Russian Journal of Plant Physiology. 2009. V. 56. N6. P. 769-779.

  • Munzenberger B., Golldack J., Ullrich A., Schmincke B., Hüttl R.F. Abundance, diversity, and vitality of mycorrhizae of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in lignite recultivation sites // Mycorrhiza. 2004. V. 14. P. 193-202.

  • Noland T.L., Mohammed G.H. Fluorescein diacetate as a viability stain for tree roots and seeds // New Forest. 1997. V. 14. P. 221-232.

  • Pregitzer K.S., King J.S., Burton A.J., Brown S.E. Response of tree fine roots to temperature // New Phytologist. 2000. V. 147. P. 105-115.

  • Qian X.M., Kottke I., Oberwinkler F. Influence of liming and acidification on the activity of the mycorrhizal communities in a Picea abies (L.) Karst. stand // Plant & Soil. 1998. V. 199. P. 99-109.

  • Ritter T., Kottke I., Oberwinkler F. Nachweis der Vitalität von Mykorrhizen durch FDA-Vitalfluorochromierung // Biologie in Unserer Zeit. 1986. V. 16. P. 179-185.

  • Ryan M.G., Lavigne M.B., Gower S.T. Annual carbon cost of autotrophic respiration in boreal forest ecosystems in relation to species and climate // Journal of Geophysical Research. 1997. V. 102. P. 28.871-28.883.

  • Yevdokimov I.V., Larionova A.A., Lopes de Gerenyu V.O., Schmitt M., Bahn M. Experimental assessment of the contribution of plant root respiration to the emission of carbon dioxide from the soil // Eurasian Soil Science. 2010. Т. 43. № 12. P. 1373-1381.