ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2018, № 3, C. 225–235


РОЛЬ ТОНКИХ КОРНЕЙ ДЕРЕВЬЕВ В ЦИКЛЕ АЗОТА В БОРЕАЛЬНЫХ ЛЕСАХ
С. М. Разгулин1, Л. В. Воронин2
1Институт лесоведения РАН
Россия, 143030 Успенское, Одинцовский р-н, Московская обл.
2Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Россия, 150003 Ярославль, ул. Советская, д 14.
E-mail: root@ilan.ras.ru


Поступила в редакцию 24.04.2016 г.
При незначительном вкладе в общую фитомассу леса тонкие корни образуют более 30% общей продукции лесных экосистем, играя ключевую роль в биогеохимических циклах. Однако количественные оценки биомассы, годичной продукции, отпада и возраста тонких корней связаны с значительными методическими затруднениями и остаются недостаточно исследованными, особенно в лесах России. Весьма редкими остаются оценки затрат азота на формирование годичной продукции тонких корней. Полагают, что в зрелых лесах эти затраты достигают 75 кг N га-1. Это составляет до 60% общих затрат азота на годичный прирост и соизмеримо с минерализованным азотом почвы. Однако отсутствие бесспорных методов измерения продукции тонких корней делает приведенные выше оценки весьма приближенными.
Ключевые слова: тонкие корни, биомасса, продукция, отпад, период оборота, цикл азота.
DOI: 10.7868/S0024114818030051.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Казимиров Н.И., Морозова Р.М. Биологический круговорот веществ в ельниках Карелии. Л.: Наука, 1973. 175 с.

  • Лащинский Н.Н. Структура и динамика сосновых лесов Нижнего Приангарья. Новосибирск: Наука, 1981. 270 с.

  • Мамаев В.В. Масса корней в сосняке и березняке кислично-черничном //Лесоводственные исследования в подзоне южной тайги. М.: Наука, 1977. С. 61-67.

  • Масилевич Н.А. Эколого-физиологические особенности корневых систем древесных растений в зависимости от условий произрастания. Автореф. дисс. канд. биол. наук. (03.00.05). Минск: Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича. 1990. 18 с.

  • Низовцев В.В., Шеин Е. В. Время и возраст природных объектов. Время физики и философии. Палеореконструкции и время онтогенеза.М.: URSS, 2017. 120 с.

  • Орлов А.Я. К методике количественного определения сосущих корней древесных пород в почве // Бюлл. МОИП, Отд. биол., 1955. т. 40 (3). С. 15-20

  • Орлов А.Я. Значение отмирающих сосущих корней деревьев в круговороте веществ в лесу // Журнал общей биологии. 1966. Т. XXVII. № 1. С. 40-47.

  • Орлов А.Я., Петров-Спиридонов А.А. Накопление и отпад фитомассы в кислично-черничном березняке и на сплошной вырубке // Лесоведение. 1986. № 5. С. 30-38.

  • Перссон Х. Динамика тонких корней лесных деревьев // Экология. 1985. № 4. С. 33-39.

  • Прокушкин С.Г. Минеральное питание сосны. Новосибирск: Наука, 1982. 190 c.

  • Прокушкин С.Г., Абаимов А.П., Прокушкин А.С. Структурно-функциональные особенности лиственницы Гмелина в криолитозоне Центральной Эвенкии. Красноярск.: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2008. 161 с.

  • Разгулин С.М Деструкция органического вещества почвы и ассимиляция азота в экосистемах южной тайги // Почвоведение. 2004. № 8. С. 927-930.

  • Разгулин С.М . Минерализация азота в почвах бореальных лесов // Лесоведение. 2008. № 4. С. 57-62.

  • Разгулин С.М. Минерализация соединений азота в почвах южнотаежных экосис- тем // Почвоведение. 2010. № 6. С. 706-711.

  • Титлянова А.А. Бюджет элементов питания в экосистемах // Почвоведение. 2007. № 12. С. 1422-1430.

  • Факторы регуляции экосистем еловых лесов Под ред. В.Г. Карпова. Л.: Наука, 1983. 318 с.

  • Экосистемы Теллермановского леса Под ред. В.В.Осипова. М.: Наука, 2004. 340 с.

  • Andersen C., Phillips D., Rygyewich P., Storm M. Fine root growth and mortality in different –aged ponderosa pine stands // Canаdian Journal of Forest Research 2008. V. 38. P. 1797- 1806.

  • Blume-Werry G. The hidden life of plants. Fine root dynamics in northern ecosystems.

  • Ulmea, Sweden: Ulmea universitet. Departament of Ecology and Enviromental. 2016. 24 p.

  • Brunner L., Bakker M., Bjork R., Hirano Y/., Lukas M., Aranda X.,Borja L.,Elhused T., Helmisaari H., Jourdan C., Konopka B., Lopez B., Miguel Perez C., Persson H., Ostonen L. Fine-root turnover rates of European forest revisited: an analysis of date from sequential coring and ingrowth cores // Plant & Soil. 2013. V. 362. P. 357-372.

  • Burke M., Raynal D. Fine root growth phenology, production, and turnover in a northern hardwood forest ecosystem // Plant & Soil. 1994. V. 162. P. 135-146.

  • Comeau P., Kimmins J. Above- and below-ground biomass and production of lodge pole pine on sites witch differing soil moisture regimes // Canаdian Journal of Forest Research 1989. V. 19. P. 447-454.

  • Finer L. ,Messier C., Gianpre L. Fine root dynamics in mixed boreal conifer-broadleafed forest stands at different successional stages after fire // Canаdian Journal of Forest Research. 1997. V. 27. P. 304-314.

  • Finer L., Ohashi M., Noguchi K., Hirano Y. Fine root production and environmental characteristics // Forest Ecology and Management 2011. V. 262. P. 2009-2023.  

  • Gill R., Jackson R. Global patterns of root turnover for terrestrial ecosystems // New Phytologist. 2000. V. 147. P. 13-31.

  • Godbold D., Fritz H., Jentschke G., Meesenburg H., Rademacher P. Root turnover and root necromass accumulation of Norway spruce (Picea abies) are affected by soil acidity // Tree Physiology. 2003. V. 23. P. 915-921.

  • Gordon W., Jackson R. Nutrient concentrations in fine roots // Ecology. 2000. V. 81. P. 275-280.

  • Grygoruk D. Root biomass of Fagus sylvatica L., stands depending on the climatic conditions // Folia Forestalia Polonica, Series A, Forestry. 2016. V. 58(4). P. 220-227.

  • Helmisaari H-S., Makkonen K., Kellomaki S., Valtonen E., Malkonen E. Below- and above-ground biomass, production and nitrogen use in Scots pine stands in eastern Finland // Forest Ecology and Management 2002. V. 165. P. 317-326.         

  • Hendrick R., Pregitzer K. The dynamics of fine root length, biomass, and nitrogen content in two northern hardwood ecosystems // Canаdian Journal of Forest Research. 1993. V. 23. P. 2507-2520.

  • Hendrick J., Hendrick R., Wilson C., Mitchell R., Pecot SW., Guo D. Assessing the patterns and controls of fine root dynamics: an empirical test and methodological rewiew // Journal Ecology. 2006. V. 94. P. 40-57.

  • Hertel D., Strecker T., Muller-Hauboid H., Leuschner C. Fine root biomass and dynamics in beech forests across a prepicitation gradient – is optimal resource portioning theory applicable to water-limited mature trees? // Journal Ecology. 2013. V. 101. P. 1183-1200.

  • Keyes M., Grier C. Above- and below-ground net production in 40-year old Douglas-fir stands on low and high productivity sites // Canаdian Journal of Forest Research 1981. V. 11. P. 599-605.

  • Konopko B., Janssens I., Curiel J., Chulemans R. Fine root turnover in a temperate scoots pine forest // Forestry Journal. 2006. V.1-2. P. 107-117.

  • Konopko B., Pajtick J., Malova M. Fine root standing stock and production yong beech and spruce stands // Forestry Journal. 2013. V. 59. P. 163-171.

  • Kubisch P., Hertel D., Leuschner C. Fine root productivity and turnover of ectomycorrhizal and arbuscular mycorrhizal tree species in a temperate broad- leaved mixed forest // Frontier Plant Science. 2016. V. 7. P. 1-12.

  • Lukas M., Goodbold D. Fine root biomass and turnover in southern taiga estimated by root inclusion nets // Plant & Soil. 2010. V. 331. P. 505-513.

  • Majdi H., Anderson P. Fine root production and turnover in a Norway spruce stand in northern Sweden: Effects of nitrogen and water manipulation // Ecosystems. 2005. V. 8. P. 191-199.

  • Мajdi H., Pregitzer K., Moreim A-S., Nyland J-E, Agren G. Measuring fine root turnover in forest ecosystems// Plant & Soil. 2005. V. 276. P. 1-8.

  • Matamala R., Gonsalez M., Jastrow J., Norbi R., Schlesinger W. Impact of fine root turnover on forest NPP and soil C sequestration potential // Science. 2003. V. 302.

  • P. 1385-1387. McClaugherty C., Aber J., Mellilo J. The role of fine roots in the organic matter and nitrogen budgets of two forested ecosystems // Ecology. 1982. V.63. P. 1481-1490.

  • McCormack M., Adams T., Smithwick E., Eissenstat D. Variability in root production, phenology, and turnover rate among 12 temperate tree shecies // Ecology. 2014. V. 95. P. 2224-2235.

  • McCormack M., Dickie I., Eissenstat D., Fahey T., Fernandez C., Guo D., Helmisaari H-S., Hobbie E., Iversen C., Jackson R., Leppelammi-Kujansuu J., Norby R., Phillips R., Pregitzer K., Pritchard S., Rewald B., Zadwormy M. Redefining fine roots improves understanding of below–ground contributions to terrestrial biosphere processes // New Phytologist. 2015. V. 207. P. 505-518.

  • Measuring roots Ed. Mancuso S.. Berlin; Heidelberg.; Springer-Verlag, 2012. 373 р. Meinen C., Hertel D., Leuscher C. Root growth and recovery in temperate broadleaved forest stands differing in tree species diversity // Ecosystems. 2009. V. 12. P. 1103-1116.

  • Nadelhoffer K., Aber J., Mellilo J. Fine root, net primary production, and soil nitrogen availability: a new hypothesis // Ecology. 1985. V. 66. P. 1377-1390.

  • Noguchi K., Koike T. Dynamics and physiological processes of tree roots // Trees. 2016. V. 30. P. 327-341.

  • Olesinski J., Krasowski M., Lavigne M., Kershaw J. Fine root production varies with climate in balsam fir (Abies balsamea) // Canаdian Journal of Forest Research. 2012. V. 42. P. 364-374.

  • Park B., Yanai R., Fahey T., Bailey S., Siccama T., Shaniey J., Cleavit N. Fine root dynamics and forest production across a calcium gradient in northern hardwood and conifer ecosystems // Ecosystems. 2008. V. 11. P. 325-341

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

  • Pregitzer K., Zak D., Talhelm A., Burton A., Eikenberry J. Nitrogen turnover in the Leaf litter and fine roots of sugar mapl // Ecology. 2010. V. 91. P. 3456-3462.

  • Riley W., Gaudinski J., Torn M., Hanson P. Fine-root mortality rates in a temperate forest: estimates using radiocarbon data and numerical modeling // New Phytologist. 2009. V. 184. P. 387-398.

  • Ruess R., Van Cleve K., Viereck Y. Contributions of fine root production and turnover to the carbon and nitrogen cycling-- taiga forests of the Alaskan interior // Canаdian Journal of Forest Research 1996. V. 26. P. 1326-1336.

  • Satomura T., Fukusawa K., Horicoschi T. Consideranions in the study of tree fine root-turnover witch minirhizitrons // Plant Root. 2007. V. 1. P. 34-45.

  • Schenk H., Jackson R. The global biogeography of roots // Ecologikal Monographs. 2002. V. 72. P. 311-328.

  • Solli E., Schoning I., Muller J., Socher S., Trumbore S., Schrumpf M. Mean age of carbon in fine roots from temperate forest and grasslands witch different management //Biogeosciences. 2013. V. 11. P. 4833-4843.

  • Steel S., Gover S., Vogel J.,Norman J. Root mass, net primary production and turnover in aspen, jack pine and black spruce forests in Saskatchenan and Manitoba, Canada // Trees Physiology. 1997. V. 17. P. 577-587.

  • Straus J., Mrak T., Ferlan M., Zeleznik P., Kraight H. Influence of soil temperature on growth traits of European beech seedling //Canаdian Journal of Forest Research 2015. V. 45. P. 246-251.

  • Vogt K., Vogt D., Bloomfild J. Analysis of some direct and indirect methods for estimating root biomass and production of forest at ecosystems lewel. In // Root demographics and their efficiencies in sustainabl agriculture, grasslands and forest ecosystems. Ed. by Box J. Kluwer. Dodrecht; Boston; London: Acalemic Publishers, 1998. P. 667-720.

  • Yuan Z. Y., Chen Y.H. Fine root biomass, production, turnover rates, and nutrient contens in boreal forest ecosystems in relation to species, climate, fertility, and stand age: literature review and meta-analyses // Critical Reviews in Plant Scienсes. 2010. V. 29. P. 204-221.

  • Yuan Z. Y., Chen Y.H. Simplifying the decision matrix for estimating fine root production by the sequential soil coring approach // Acta Oecologica. 2013. V. 48. P. 54-61.