Экологические факторы, которые существенно влияют на ход физиологических процессов в ассимиляционного аппарате древесных растений

хвоя

Из экологических факторов, которые существенно влияют на ход физиологических процессов в ассимиляционного аппарате древесных растений, ведущее место принадлежит свету, дефицита насыщенности водяными парами атомных сферными воздуха и влажности почвы. Как отмечает Д.А. Сабинин [11], открытие устьиц в листьях и хвое древесных растений наблюдается при водного дефицита 3-5%, а существенное усиление транспирации происходит во время цветения и оплодотворения генеративных органов растений. Сейчас выяснено также, что внешняя среда, в которой развиваются растения, влияет на характер протекания процессов фотосинтеза и дыхания, а по мере нарастания водного дефицита в ассимиляционного аппарате изменяется характер протекания процессов фотосинтеза, имеют место изменения в организации хлоропластов и соотношении пигментов пластид. Следует также отметить [5], что под влиянием антропогенного стресса в вегетативных органах растений наблюдается понижение митотической активности, усиление активности рибосомных генов и белкового обмена, а также происходит рост уровня мутационных процессов. В этих и многих других негативных факторов, обусловленных антропогенным воздействием на окружающую среду, высокую стойкость проявляет можжевельник казацкий (Juniperus sabina L.) [1,3,4,10], а поэтому именно этот вид можжевельника находит широкое применение при озеленении экосистем, подвергшихся антропогенного воздействия. Для улучшения эстетического вида и экологического состояния урбанизированной среды предлагаются многочисленные культивары можжевельника казацкого [8,12], которые отличаются от исходного вида окраской и формой хвои и кроны, а также наличием карликовых и полукарликовых форм. Учитывая морфометрические различия, уместно предположить, что культиваров присущ неодинаковый течение физиологических процессов. Однако, в литературных источниках такие сведения отсутствуют, а потому с целью уточнения знаний определенного круга вопросов нами и было исследовано течение транспирации, фотосинтеза и дыхания в хвое саженцев можжевельника казацкого и некоторых его культиваров.

Материалы и методы исследований. Объектом исследований были трехлетние саженцы можжевельника казацкого, которые росли в контейнерах емкостью 3 л. Саженцы выращивались на субстрате из верхового торфа слабокислой реакции (рН-6, 0), содержащий N — 140 мг х 1 л «1, Р205 — 120 мг х 1 л» 1, К20 — 200 мг 1 л «1, а также примесь микроэлементов в дозе 0,05 мг х 1 л «1 (Мо, В, Си, Mn, Zn, Fe).

Как контроль использовано женскую форму можжевельника казацкого с чешуйчатой ??хвоей темно-зеленого цвета (Sguamata) и его мужскую форму с игольчатой ??хвоей зеленовато-сизой расцветки (Acicular), а как опытные культивары — «Blue Danube» (с игольчатой ??хвоей меняющегося окраску, на верхушках — побеги светло-зеленого цвета, а ниже — зеленовато-сизого), «Broadmoor» (с чешуйчатой ??хвоей темно-зеленого цвета на верхушках побегов и игольчатой ??хвоей зеленовато-голубого цвета на других частях побегов), «Bufallo» (стланка форма с чешуйчатой хвоей светло-зеленого цвета), «Glauca» (с игольчатой ??хвоей зеленовато-голубого окраса с преобладанием голубых оттенков), «Hicksii» (с прямостоячими побегами и игольчатой ??хвоей темно-зеленого цвета), «Variegata» (с игольчатой ??хвоей зеленовато-голубого окраску, по концах побегов (до 25%) имела пестрое беловато-желтое окрашивание).

Исследование проведено 16 сентября 2009 при температуре воздуха 250 С и освещенности 400 Вт х м 2. Интенсивность транспирации, фотосинтеза и дыхания определялась с помощью газоанализатора ГИАМ-5М [9] в пятикратном повторности. Статистическую обработку исследовательского материала осуществлено с привлечением пакета программ, разработанного на кафедре лесной таксации НУБиП Украины [7], а математическую значимость полученных исследовательских данных оценена по критерию Стьюдента [6].

Результаты исследований. Вода непосредственно влияет на протекание физиологических процессов в растениях. Обезвоживание растительных клеток влияет на физиологические процессы опосредованно через изменение структуры фотосинтезирующего аппарата. Оптимальные величины протекания этих процессов характерны для тканей растений при водного дефицита 5-20% от их полного насыщения [13].

Как свидетельствуют данные табл. 1, при росте при одинаковых экологических условий саженцам исследованных культиваров свойственна большая интенсивность транспирации (на 62-361%), чем саженцам типовых форм, что свидетельствует о менее экономное использование водного ресурса исследованными культиваров. Расход воды хвоей на транспирацию в исследованных саженцев можжевельника уменьшалась в такой последовательности: «Variegata ‘^’ Glauca W ‘Blue-Danube W’ Bufallo W’HicksiiW» BroadmoorW «Acicular ‘^’ Sguamata». Уместно было бы предположить, что и способность культиваров переносить ксерофитизации условиях роста будет усиливаться с уменьшением расхода воды на транспирацию. Однако есть свидетельства [11], что низкая интенсивность и экономичность транспирации не является общепринятой чертой для ксерофитов, к которым относятся исследованы можжевельники. Поскольку в транспируючих органах большинства ксерофитов длительное время сохраняются существенные дефициты воды, их устойчивость к засухе чаще всего связывают со способностью клеток этих растений восстанавливаться после интенсивных длительных обезвоженной. По нашим наблюдениям [2], саженцы можжевельника вполне удовлетворительно переносят водный дефицит в клетках хвои до 30% от их полной влаго емкости, а высшим водного дефицита (33%) обычно в клетках их хвои происходят необратимые физиологические процессы, которые и обуславливают гибель саженцев . Именно такое явление мы наблюдали у саженцев культиваров «Arcadia» и «Rockery Gem ‘, пересаженных на новое место рост летом.

1. Интенсивность транспирациихвоиу саженцев можжевельника казацкого

и его культиваоив

* Относительно «Здиатаиа». ** Отношении «Асисииаг.

*** Табличное значение квантилей критерия Стьюдента (^ при уровне вероятности 0,05 — 2,78.

Из данных, приведенных в табл. 2, видно, что интенсивность фотосинтеза в лускатовиднои формы (‘вдиатаиа), которая была контролем, существенно отличалась (на 4-46%, критерий Стьюдента 3,3-17,5) от интенсивности фотосинтеза исследованных культиваров и составила 2,71 ± 0 , 04 мг С02 из расчета на 1 г сырой массы и 6,05 ± 0,13 в расчете на 1 г сухой массы.

Поскольку дыхание принадлежит к физиологическим процессам, которые обеспечивают растения энергией, которая используется для поддержания процессов, связанных с их жизнедеятельностью, то нарушения, прекращения или задержания дыхания способны вызвать существенные изменения в ходе процессов жизнедеятельности не только в ассимиляционного аппарате, но и во всей растении. Как свидетельствуют данные табл. 3, интенсивность дыхания хвои у саженцев форм и культиваров существенно отличается. Наиболее интенсивно (0,50-0,53 мг С02 х (1 г сырой массы) -1) дыхания происходило в хвое саженцев культиваров «Оиаиса ‘,’ НисквиИ ‘и Уагивдаиа». В указанных культиваров показатели дыхания на 19-34% преобладали эти же показатели в лускатовиднои формы «Здиатаиа». Наименее интенсивный ход дыхания (0,25 ± 0,01 мг С02 на 1 г сырой массы и 0,60 ± 0,02 мг С02 на 1 г сухой массы) наблюдался в голчастовиднои формы (‘Лсисииаг).

2. Интенсивность фотосинтеза хвои у саженцев можжевельника казацкого

и его культиваров

* Относительно «Здиатаиа». ** Отношении «Лсисииаг».

*** Табличное значение квантилей критерия Стьюдента (1) при уровне

вероятности 0,05 — 2,78.

3. Интенсивность дыхания хвои у саженцев можжевельника казацкого и его культиваров

* Относительно Sguamata. ** Отношении Acicular.

*** Табличное значение квантилей критерия Стьюдента (t) при уровне вероятности 0,05 — 2,78.

Выводы

Итак, хвои типовых форм и культиваров можжевельника казацкого свойственны существенные различия в течении физиологических процессов.

Хвои саженцев культиваров сравнению с саженцами типовой формы, которая должна лускатовидну хвою (‘Sguamata) присущи: большая интенсивность транспирации (на 79-361%); меньшая интенсивность фотосинтеза (на 4-46%, за исключением культиваров’ Blue-Danube ‘, хвоя которого при пересчете на сухую массу малая интенсивность фотосинтеза на 43% больше); отличие интенсивности дыхания хвои (в культиваров «Broadmoor», «Bufallo» она была ниже на 2-36%, а в культиваров «Glauca ‘,’ Hicksii ‘,’ Variegata ‘- выше на 19-34%, за исключением культиваров’ Blue-Danube ‘, хвоя которого при пересчете на сырую массу имела показатели на 2% меньше, а при пересчете на сухую массу — на 32% больше).

Хвои саженцев культиваров сравнению с саженцами типовой формы, которая должна голчастовидну хвою (‘Acicular) присущи: большая интенсивность транспирации (на 10-184%); расхождение в интенсивности фотосинтеза (в культиваров’ Blue-Danube ‘,’ Glauca ‘,’ Hicksii » , ‘Variegata’ показатели были на 4-56% больше, в культиваров «Bufallo» — на 13-14% меньше, а в культиваров «Broadmoor» при расчете на сырую массу показатели фотосинтеза были на 4% больше, при расчете на сухую массу — на 12% меньше) большая интенсивность дыхания (на 24-123%).