ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2017, № 4, C. 311-318, DOI: 10.7868/S0024114817040076

ВЛИЯНИЕ ВОДНОГО ДЕФИЦИТА ХВОИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ НА ФОТОСИНТЕЗ В УСЛОВИЯХ ДОСТАТОЧНОГО ПОЧВЕННОГО УВЛАЖНЕНИЯ
Т. А. Сазонова, В. К. Болондинский, В. Б. Придача
Институт леса Карельского НЦ РАН
185910 Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11
Е-mail: sazonova@krc.karelia.ru

Поступила в редакцию 22 апреля 2016 г.

Проведены многолетние исследования фотосинтеза и параметров водного режима (предрассветный и дневной водный потенциал корней и охвоенных побегов) сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и почвы (водный потенциал и запасы влаги в корнеобитаемом слое) в условиях сосняка черничного свежего европейской части средней тайги (Южная Карелия). В течение всего периода исследований выявлены высокие значения водного потенциала почвы, что свидетельствует о хорошей почвенной влагообеспеченности. При этом установлено, что водный обмен сосны проходит при наличии в ней некоторого водного дефицита, который оказывает влияние на динамику фотосинтеза. Показана зависимость времени наступления максимума фотосинтеза и его величины от уровня водного дефицита охвоенных побегов сосны. Выявлена роль температуры воздуха и освещенности в регуляции фотосинтеза в условиях дефицита воды в растении. Обсуждаются механизмы этого влияния.

Ключевые слова: Pinus sylvestris L., водные потенциалы корней и охвоенных побегов, водный потенциал почвы и запасы влаги в почве, фотосинтез, сосняк черничный свежий, Южная Карелия.

Работа выполнена в рамках государственного задания Института леса КарНЦ РАН (проект № 0220-2014-0010) и при частичной финансовой поддержке РФФИ (09-04-00299-а и 13-04-00827-а).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

• Богатырев Ю.Г., Васильева И.Н. Водный режим почвы и подроста ели на сплошных вырубках и в лесу // Лесоведение. 1985. № 2. C. 16−25.


• Болондинский В.К., Кайбияйнен Л.К. Динамика фотосинтеза в сосновых древостоях // Физиология растений. 2003. Т 50. № 1. С. 105−114.


• Воронков Н.В. Влагооборот и влагообеспеченность сосновых насаждений. М.: Лесная пром-ть, 1973. 184 с.


• Еруков Г.В., Власкова Г.В. Гидротермический режим почв сосновых лесов Карелии. Л.: Наука, 1986. 111 с.


• Ивантер Э.В., Коросов А.В. Введение в количественную биологию. Петрозаводск: Изд-во Петрозаводского гос. университета, 2003. 304 с.


• Лукина Н.В., Исаев А.С., Крышень А.М., Онучин А.А., Сирин А.А., Гагарин Ю.Н., Барталев С.А. Приоритетные направления развития лесной науки как основы устойчивого управления лесами // Лесоведение. 2015. № 4. С. 243–254.


• Молчанов А.Г. Баланс СО₂ в экосистемах сосняков и дубрав в разных лесорастительных зонах. Тула: Гриф и К, 2007. 284 с.


• Назарова Л.Е. Атмосферные осадки в Карелии // Труды КарНЦ РАН. Серия «Лимнология». 2015. № 9. С. 114−120.


• Ольчев А.В., Дещеревская О.А., Курбатова Ю.А., Молчанов А.Г., Новенко Е.Ю., Придача В.Б., Сазонова Т.А. СО₂- и Н₂О-обмен в лесных экосистемах южной тайги при климатических изменениях // Доклады АН. 2013. Т. 450. № 6. С. 731–735.


• Орлов А.Я., Кошельков С.П. Почвенная экология сосны. М.: Наука, 1971. 323 с.


• Разнообразие биоты Карелии: условия формирования, сообщества, виды. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2003. 262 с.


• Романов А.А. О климате Карелии. Петрозаводск: Карелия, 1961. 140 с.


• Сазонова Т.А., Кайбияйнен Л.К. Оценка влагообеспеченности дерева по термодинамическим показателям // Лесоведение. 1994. № 4. С. 77−82.


• 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., 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.


• Соловьев С.А. Применение тензиометров в экологических исследованиях // Экология. 1971. № 6. С. 93−95.


• Суворова Г.Г. Фотосинтез хвойных деревьев в условиях Сибири. Новосибирск: Гео, 2009. 195 c.


• Цельникер Ю.Л., Малкина И.С., Ковалев А.Г., Чмора С.Н., Мамаев В.В., Молчанов А.Г. Рост и газообмен СО₂ у лесных деревьев. М.: Наука, 1993. 256 с.


• Ambrose A.R., Sillett S.C., Dawson T.E. Effects of tree height on branch hydraulics, leaf structure and gas exchange in California redwoods // Plant, Cell & Environment. 2009. V. 32. P. 743–757.


• Breda N., Huc R., Granier A., Dreyer E. Temperate forest trees and stands under severe drought: a review of ecophysiological responses, adaptation processes and long-term consequences // Annals of Forest Science. 2006. V. 63. P. 625–644.


• Bucci S., Goldstein G., Meinzer F., Franco A., Campanello P., Scholz F. 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. V. 19. P. 296−304.


• Bussotti F., Pollastrini M., Holland V., Brüggemann W. Functional traits and adaptive capacity of European forests to climate change // Environmental & Experimental Botany. 2015. V. 111. Р. 91−113.


• Cochard H., Breda N., Granier A. Whole tree hydraulic conductance and water loss regulation in Quercus during drought: evidence for stomatal control of embolism? // Annales des Sciences Forestieres. 1996. V. 53. P. 197–206.


• Donovan L.A., Linton M.J., Richards J.H. Predawn plant water potential does not necessarily equilibrate with soil water potential under well-watered conditions // Oecologia. 2001. V. 129. P. 328–335.


• Elfving D.O., Kaufmann M.R., Hall A.E. Interpreting leaf water potential measurements with a model of the soil‐plant‐atmosphere continuum // Physiologia Plantarum. 1972. V. 27. P. 161−168.


• Fischer D.G., Kolb T.E., DeWald L.E. Changes in whole-tree water relations during ontogeny of Pinus flexilis and Pinus ponderosa in a high-elevated meadow // Tree Physiology. 2002. V. 22. P. 675–685.


• Hinckley T.M., Lassoie J.P., Running S.W. Temporal and spatial variations in the water status of forest trees // Forest Science. 1978. V. 24. P. 1–72.


• Hinckley T.M., Richter H., Schulte P.J. Water relations // Physiology of trees. New York: Wiley, 1991. Р. 137−162.


• Hubbard R.M., Ryan M.G., Stiller V., Sperry J.S. Stomatal conductance and photosynthesis vary linearly with plant hydraulic conductance in ponderosa pine // Plant, Cell & Environment. 2001. V. 24. P. 113–121.


• Irvine J., Perks M.P., Magnani F., Grace J. The response of Pinus sylvestris to drought: stomatal control of transpiration and hydraulic conductance // Tree Physiology. 1998. V. 18. P. 393–402.


• Kelly J.W., Duursma R.A., Atwell B.J., Tissue D.T., Medlyn B.E. Drought× CO₂ interactions in trees: a test of the low‐intercellular CO₂ concentration (Ci) mechanism // New Phytologist. 2016. V. 209. Р. 1600–1612.


• Kramer P.J., Boyer J.S. Water relations of plants and soil. New York: Academic, 1995. 495 p.


• Kupper P., Sõber J., Sellin А., Lõhmus К., Tullus А., Räim О., Lubenets К., Tulva I., Uri V., Zobel М., Kull О., Sõber А. An experimental facility for free air humidity manipulation (FAHM) can alter water flux through deciduous tree canopy // Environmental & Experimental Botany. 2011. V. 72. P. 432–438.


• Lassoie J.P., Dougherty P.M., Reich P.B., Hinckley T.M., Metcalf C.M., Dina S.J. Ecophysiological investigations of understory eastern red cedar in central Missouri // Ecology. 1983. V. 64. P. 1355–1366.


• Lu P., Biron P., Breda N., Granier A. Water relations of adult Norway spruce (Picea abies (L.) Karst) under soil drought in the Vosges mountains: water potential, stomata conductance and transpiration // Annales Des Sciences Forestieres. 1995. V. 52. P. 117–129.


• Martinez-Vilalta J., Sala A., Pinol J. The hydraulic architecture of Pinaceae – a review // Plant Ecology. 2004. V. 171. P. 3–13.


• McDowell N., Barnard H., Bond B.J., Hinckley T., Hubbard R.M., Ishii H., Köstner B., Magnani F., Marshall J.D., Meinzer F.C., Phillips N., Ryan M.G., Whitehead D. The relationship between tree height and leaf area: sapwood area ratio // Oecologia. 2002. V. 132. P. 12–20.


• Millard P., Sommerkorn M., Grelet G. Environmental change and carbon limitation in trees: a biochemical, ecophysiological and ecosystem appraisal // New Phytologist. 2007. V. 175. P. 11–28.


• Nardini A., Salleo S. Limitation of stomatal conductance by hydraulic traits: sensing or preventing xylem cavitation? // Trees. 2000. V. 15. P. 14–24.


• Niinemets Ü. Responses of forest trees to single and multiple environmental stresses from seedlings to mature plants: past stress history, stress interactions, tolerance and acclimation // Forest Ecology & Management. 2010. V. 260. P. 1623–1639.


• Phillips N.G., Ryan M.G., Bond B.J., McDowell N.G., Hinckley T.M., Cermak J. Reliance on stored water increases with tree size in three species in the Pacific Northwest // Tree Physiology. 2003. V. 23. P. 237–245.


• Picon C., Guehl J.M., Ferhi A. Leaf gas exchange and carbon isotope composition responses to drought in a drought-avoiding (Pinus pinaster) and a drought-tolerant (Quercus petraea) species under present and elevated atmospheric CO₂ concentrations // Plant, Cell & Environment. 1996. V. 19. P. 182–190.


• Richter H. Water relations of plants in the field: some comments on the measurement of selected parameters // Journal of Experimental Botany. 1997. V. 48. P. 1–7.


• Ryan M.G., Yoder B.J. Hydraulic limits to tree height and tree growth // BioScience. 1997. V. 47. P. 235–242.


• Saliendra N.Z., Sperry J.S., Comstock J.P. Influence of leaf water status on stomatal response to humidity, hydraulic conductance, and soil drought in Betula occidentalis // Planta. 1995. V. 196. P. 357–366.


• Sellin A. Hydraulic and stomatal adjustment of Norway spruce trees to environmental stress // Tree Physiology. 2001. V. 21. P. 879–888.


• Sellin A., Tullus A., Niglas A., Õunapuu E., Karusion A., Lõhmus K. Humidity-driven changes in growth rate, photosynthetic capacity, hydraulic properties and other functional traits in silver birch (Betula pendula) // Ecological Research. 2013. V. 28. P. 523–535.


• Taylor D., Eamus D. Coordinating leaf functional traits with branch hydraulic conductivity: resource substitution and implications for carbon gain // Tree Physiology. 2008. V. 28. P. 1169–1177.


• Whitehead D., Jarvis P.G. Coniferous forest and plantations // Water deficits and plant growth. New York: Academic Press, 1981. V. 6. P. 50−151.


• Woodruff D.R., McCulloh K.A., Warren J.M., Meinzer F.C., Lachenbruch B. Impacts of tree height on leaf hydraulic architecture and stomatal control in Douglas-fir // Plant, Cell & Environment. 2007. V. 30. P. 559–569.