Функциональная значимость осадков и грунтовых вод в развитии культур дуба в северном прикаспии



Pdf көрінісі
Дата13.10.2018
өлшемі160.19 Kb.
#85904

 

 

 



 

 

 



 

 

 



ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ. 2002. № 3. С. 257 – 267 

©  М.К. Сапанов, 2002 

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

УДК 630.116.1(470.11) 

 

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ОСАДКОВ И ГРУНТОВЫХ ВОД 

В РАЗВИТИИ КУЛЬТУР ДУБА В СЕВЕРНОМ ПРИКАСПИИ 

 

М.К. Сапанов 

 

Институт лесоведения РАН 

Россия, 143030, Московская обл., Одинцовский р-н., с.Успенское 

Поступила в редакцию 18.10.02 г. 

 

Функциональная значимость осадков и грунтовых вод в развитии культур дуба в 

Северном Прикаспии. – Сапанов М.К. – Сопряженным изучением сезонного расхода во-

ды  из  различных  слоев  почвогрунта  и  формирования  биологической  массы  культур  дуба 

показано  физиологическое  различие  в  его  жизнеобеспечении  атмосферного  увлажнения  и 

грунтовых вод.  



Ключевые слова: рост дуба, лесонасаждения, гидроморфные почвы, расход воды, полу-

пустыня.  

 

The functional significance of precipitations and groundwaters in development of cul-

tures of an oak in Northern Ciscaspian lowland. – Sapanov M.K. – The conjugate analysis of 

seasonal water discharge from different soil layers and formation of biomass in oak trees presented a 

physiological difference between moisture from precipitations and groundwaters for oak survival.  

Key words: growth of an oak, wood plantations, hydromorphic soils, water discharge, a semidesert. 

 

Многочисленные  литературные  данные  указывают  на  то,  что  в  аридных  ре-



гионах  годовой  эвапотранспирационный  расход  лесных  культур  колеблется  от 

нескольких  сот  до 1000 миллиметров  влаги  (Зонн, 1959; Кулик, 1960; Полосина, 

1972; Оловянникова, 1977). При этом наибольший расход воды насаждениями (800 

– 900 мм), вполне соизмеримый с испаряемостью (900 – 1000 мм), отмечается на 

гидроморфных почвах (тип почв с доступными для растений пресными грунтовы-

ми  водами).  В  таких  насаждениях  достаточно  трудно  разделить  (и  определить) 

статьи водного баланса по почвенно-грунтовой толще и выявить функциональную 

значимость  для  древесных  растений  влаги  из  различных  горизонтов  почвогрунта 

(в том числе – из грунтовых вод). 

На гидроморфных почвах процесс влагонакопления осложнен периодически-

промывным  типом  водного  режима  на  фоне  почти  ежегодного  дефицита  доступ-

ной влаги в верхних горизонтах почвогрунта, а процесс десуктивного расхода ле-

сонасаждениями (т.е. непосредственного всасывания воды корнями растений) ос-

ложнен  использованием  влаги  атмосферного  увлажнения  и  грунтовых  вод.  При 

этом десукция древостоя из грунтовых вод сопровождается одновременным заме-

щающим  подтоком  воды  под  насаждение  (Оловянникова, 1977; Сапанов, 1990, 

2000). В этой связи в работе показана различная функциональная значимость влаги 

атмосферных  осадков  и  грунтовых  вод  в  сезонном  развитии  лесных  культур  из 

дуба черешчатого (Quercus robur), которые выращиваются на гидроморфных поч-

вах Северного Прикаспия.  



 

 

 



 

 

 



 

 

 



М.К. Сапанов 

258


                                                       

ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ   №3   2002

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ 

Работа выполнена на Джаныбекском стационаре Института лесоведения РАН, 

который расположен в глинистой полупустыне Северного Прикаспия в междуре-

чье Волги и Урала (Палласовский район Волгоградской области). 

Район  характеризуется  резкоконтинентальным  климатом.  Отличительной 

особенностью является многократное превышение испаряемости (около 1000 мм) 

над  годовым  количеством  осадков,  неустойчивость  атмосферного  увлажнения  с 

частыми  малоснежными  зимами  и  суховеями.  По  данным  Джаныбекской  метео-

станции,  среднегодовая  сумма  осадков  (за  период 1950 – 1996 гг.)  составляла 

298 мм (амплитуда по годам от 152 до 498 мм), при этом за холодный период (ок-

тябрь – март) выпадает 163 мм (от 50 до 354 мм), а за теплый – 136 мм (от 70 до 

232  мм).  Среднегодовая  температура  воздуха 6.9°. Летом  иногда  фиксируется 

+42°, зимой – -38°. Снежный покров держится обычно с ноября по март, средняя 

мощность редко превышает 10 – 20 см (в снежные зимы доходит до 40 см). 

Почвообразующие  породы  представлены  преимущественно  тяжелыми  засо-

ленными суглинками. Почвенный покров характеризуется мелкоконтурным трех-

членным солонцовым комплексом (солончаковые солонцы на микроповышениях, 

засоленные светло-каштановые почвы на микросклонах и лугово-каштановые поч-

вы в западинах). 

Данный  покров,  обусловленный  микрорельефом,  занимает  большую  часть 

территории. На этом фоне отчетливо выделяются элементы мезорельефа: большие 

падины с лугово-каштановыми почвами, отличающиеся от западин лишь большей 

глубиной (до 100 см) и площадью (от 1 до 100 га), и лиманы с осолоделыми поч-

вами (площадью до 1000 га), в совокупности занимающие до 12% всей территории 

(Роде, Польский, 1961). 

Грунтовые  воды,  вскрывающиеся  с 5 – 7-метровой  глубины,  периодически 

(раз  в 5 – 8 лет)  пополняются  талыми  водами  лишь  по  отрицательным  формам 

рельефа,  что  обусловливает  их  разную  пространственную  минерализацию:  суль-

фатное  засоление  под  солонцами  (до 20 г/л)  и  под  светло-каштановыми  почвами 

(до 10 г/л) и гидрокарбонатное – под лугово-каштановыми почвами (менее 1 г/л). 

Иными словами, под западинами и большими падинами искони существуют линзы 

пресных грунтовых вод, которые, собственно, и потребляются лесными культура-

ми при их посадке.  

На солончаковых солонцах формируются полупустынные чернополынные ас-

социации,  на  светло-каштановых  солонцеватых  почвах – сухо-степные  ромашни-

ково-типчаковые, а на лугово-каштановых почвах западин – степные разнотравно-

злаковые (Каменецкая, 1952; Роде, Польский, 1961). 

Наблюдения за водным режимом почвогрунтов велись в многорядных (шири-

ной 30 – 100 м)  чистых  и  смешанных  культурах  дуба,  посаженных  в 1952 – 

1953 гг. В течение всех этих лет в культурах проводились выборочные  1 – 3 –  7-

кратные рубки ухода. Выращивались культуры дуба и без рубок ухода. В период 

интенсивного  роста  (до 25 лет)  в  зависимости  от  интенсивности  рубок  ухода  и 

схем  смешения  они  развивались  по Ia – III классу  бонитетов  и  были  мертвопок-

ровными.  В  дальнейшем  их  рост  замедлился.  К  концу 1990-х  гг.  средняя  высота 

отдельных древостоев достигала 12 – 14 м в зависимости от способов ведения хо-



 

 

 



 

 

 



 

 

 



ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ОСАДКОВ И ГРУНТОВЫХ ВОД 

ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ   №3   2002                                                                     

259 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

зяйства.  В  это  же  время  в  некоторых  культурах  начался  распад  срединной  части 

некоторых массивов. Лучшая сохранность дуба (до 100%)  отмечается в опушеч-

ных рядах и в разреженных культурах. По-видимому, гибель деревьев дуба была 

обусловлена  прогрессирующим  засолением  пресной  линзы  грунтовых  вод,  вы-

званным десукцией лесных культур (Карандина, 1966; Сапанов, 1983, 1984, 1990, 

2000).  

Изучение  водного  режима  почвогрунтов  проводилось  в  течение  многих  лет. 

Влажность почвогрунтов на различных участках определяли термовесовым мето-

дом весной и осенью в образцах, отобранных при бурении через каждые 10 см до 

грунтовых  вод.  Наблюдения  за  уровнем грунтовых  вод  (УГВ)  проводились  в  по-

стоянных скважинах замерами (подекадно) рулеткой с хлопушкой с ценой деления 

1 см. Суточная пульсация УГВ, возникающая при десукции растений, фиксирова-

лась  механическими  недельными  самописцами,  изготовленными  по  описанию 

Н.Ф. Кулика (1956).  

Изучение  роста  и  развития  лесных  культур  проводилось  стандартными  ден-

дрометрическими методами (Молчанов, Смирнов, 1967). Сезонное формирование 

приростов  по  толщине  ствола  определялось  замерами  его  утолщения  стальной 

лентой (цена деления 1 мм, с нониусом 0.1 мм) подекадно на двух строго фикси-

рованных местах (уровень груди). Фиксация каждого места замера производилась 

по 4 иглам, воткнутым по периметру ствола. В случае нарастания каллюса вокруг 

иглы место замера менялось. Поскольку известно, что при таких замерах отобра-

жается не только отложение древесины, но и его «усушка» от колебаний темпера-

турного  режима,  мы  провели  сравнительные  наблюдения  приращения  ствола  по 

другой методике: замерами приростов на выколах из ствола. Для этого в течение 

одного вегетационного сезона у нескольких деревьев дуба параллельно с замерами 

их периметров брались выколы из ствола в те же сроки с фиксацией сроков фор-

мирования ранней и поздней древесины и затилловывания сосудов.  

Проводились  наблюдения  за  фенологией  дуба,  также  замерялись  скорости 

роста листьев в длину и ширину и приращения годичных побегов (через 2 – 3 дня 

по 20 – 30 замеров на определенных листьях и побегах). 

 

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 



Особенности почвенного влагонакопления и эвапотранспирационного расхода 

воды насаждениями. Процесс водопотребления лесонасаждений с использованием 

грунтовых вод представляет собой достаточно сложное явление, так как протекает 

одновременно с замещающим подтоком извне на фоне суточных и сезонных изме-

нений уровня грунтовых вод (Воронков, 1963; Кулик, 1960; Оловянникова, 1977; 

Сапанов, 1990, 2000).  

Для  представления  общей  картины  рассмотрим  особенности  влагопотребле-

ния  культур  дуба  из  различных  слоев  почвенно-грунтовой  толщи.  Для  удобства 

разделим условно весь профиль до грунтовых вод на слои, которые отличаются по 

степени и характеру участия влаги из них в десукции лесных растений.  

Выделяется  верхний  слой  почвогрунта,  который  отличается  ежегодным  ве-

сенним промачиванием атмосферными осадками; в годы без стока талых вод его 

мощность  обычно  не  превышает 1 – 1.5 м.  Ежегодный  расход  влаги  весеннего 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



М.К. Сапанов 

260


                                                       

ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ   №3   2002

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

промачивания составляет в среднем 149 мм (табл. 1). Зависимость весенней влаго-

зарядки (и эвапотранспирационного расхода)  от осадков холодного периода дос-

товерна при Р



0.1

. Если учесть, что количество зимних осадков за этот период равно 

140 мм, то становится понятным, что в массивных культурах дуба отсутствует та-

кой  важный  элемент  водного  баланса  (для  лесных  культур),  как  дополнительное 

снегонакопление  (лишь  в  некоторые  годы  отмечено  заметное  превышение  эва-

потранспирационного  расхода  над  количеством  осенне-зимних  осадков).  Иными 

словами,  у  широкополосных  лесных  массивов  снег  с  прилегающих  территорий 

при метелях задерживается опушкой.   

 

Таблица 1 

Весенний запас и расход влаги из 200-сантиметрового слоя почвы 

под массивными культурами дуба (с учетом летних осадков), мм 

Год 


Запас 

Расход, 


ВЗ

*

=384 мм 



Осадки холод-

ного периода 

Осадки теп-

лого периода 

Эвапотранспирация с 

учетом летних осадков 

1978** 574 

190 


130 

222 


412 

1979 580  196 

152 

112 


308 

1980 483  99 

109 

154 


253 

1981** 627 

243 

208 


144 

387 


1982 501  117 

158 


124 

241 


1983 453  69 

139 


174 

243 


1984 442  58 

121 


44 

102 


1985 464  80 

145 


276 

357 


1986** 643 

259 


152 

84 


343 

1987 482  98 

115 

256 


354 

1990 492  108 

156 

271 


379 

2000 459  183 

 

 

 



Среднее 524 

149 


140 

174 


323 

*ВЗ – влажность  завядания  (количество  недоступной  для  растений  влаги); **годы  со 

сквозным промачиванием почвогрунта (вследствие поверхностного стока талых вод в падины).  

 

Отметим, что в этом насаждении три года подряд (1983 – 1985 гг.) расход из 



верхних горизонтов составлял всего 58 – 80 мм. На таком количестве влаги, безус-

ловно, культуры дуба не могли бы существовать при отсутствии доступных грун-

товых вод. По данным И.Н. Оловянниковой, расход вяза приземистого (Ulmus pu-

mila) в 1965 – 1976 гг. из этого же слоя почвы составил в среднем 174 мм (ампли-

туда от 61 мм в 1972 г. до 274 мм в 1966 г.) (Оловянникова, 1977).  

Средний эвапотранспирационный расход насаждений дуба с учетом осадков ве-

гетационного сезона (апрель – сентябрь) составляет 323 мм, а в 1984 г. – всего 102 мм.  

Следующий слой почвогрунта (ниже горизонта весеннего промачивания) вы-

деляется потому, что обычно иссушен в течение всего года до влажности завяда-

ния  (так  называемый  «мертвый  горизонт»).  Здесь  диапазон  продуктивной  влаги 

составляет  всего 15 – 35 мм/г  и  обусловлен  осенне-зимним  осырением.  Отличи-

тельной особенностью этого слоя является большое количество проводящих и ма-

лое  количество  сосущих  корней.  Сосущие  корни  располагаются  лишь  по  граням 

некоторых  крупных  почвенных  структурных  отдельностей  (педам).  Можно  счи-

тать, что этот горизонт корни деревьев проходят транзитом, стремясь достичь ка-

пиллярной каймы грунтовых вод.  


 

 

 



 

 

 



 

 

 



ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ОСАДКОВ И ГРУНТОВЫХ ВОД 

ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ   №3   2002                                                                     

261 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

Лесонасаждения дуба из этих двух горизонтов почвогрунта (в общей сложно-

сти мощностью около 3 – 3.5 м) полностью исчерпывают доступную воду в пер-

вые месяцы вегетации (в мае – июле) и в дальнейшем используют влагу из капил-

лярной каймы грунтовых вод, которая обладает мощностью около 2.5 м. Расход из 

этого слоя почвогрунта рассчитать достаточно сложно. Вначале рассмотрим меха-

низм десукции лесонасаждений. 

Начало  десукции  из  капиллярной  каймы  четко  фиксируется  по  возникнове-

нию  суточной  пульсации  УГВ.  Основной  отличительной  особенностью  является 

то, что потребление грунтовой воды  начинается через некоторое время после на-

чала вегетации: закладка ранней древесины и распускание листьев у дуба начина-

ется в конце апреля – начале мая, а потребление из грунтовых вод – через месяц и 

более. Начало потребления грунтовых вод значительно различается по годам (за-

фиксирован самый ранний срок – 28 мая, самый поздний – 1 июля) (табл. 2).  

 

Таблица 2 

Сроки начала опускания УГВ в массивных культурах дуба 

и средняя температура воздуха за апрель – июнь 

Среднемесячная температура воздуха, град 

Год 

Дата 


Количество дней 

с 1 января* 

IV V VI 

1978 1 


июля 182 

7.9 13.6 16.9 

1979 4 

июня 155 



6.9 19.5 20.0 

1980 4 


июня 155 

7.6 15.8 21.2 

1981 10 

июня 161 

5.8  14.4 23.6 

1982 28 


мая 148  10.6 16.7 18.0 

1983 28 


мая 148  13.5 17.0 18.5 

1984 28 


мая 148  7.9 20.7 22.1 

1985 7 


июня 158 

7.3 18.2 20.2 

1986 1 

июня 152  12.6 15.3 22.2 



1987 12 

июня 163 

3.9  17.3 24.7 

1988 6 


июня 157 

8.0 18.5 25.0 

1989 5 

июня 156 



9.7 14.1 23.0 

*Количество дней (с 1 января) до указанного срока начала опускания УГВ приведено 

для проведения статистического анализа.  

 

Сравнение сроков опускания УГВ (вернее, количества дней с 1 января до на-



чала  опускания)  с  гидротермическим  режимом  вегетационного  периода  выявило 

тенденцию к большей зависимости этого процесса от температур воздуха за пер-

вые месяцы вегетации, чем от увлажнения почвогрунта (табл. 3). При этом отрица-

тельная зависимость сроков опускания УГВ от сумм температур воздуха за апрель 

–  май  достоверна  при  Р

0.01

.  Это  указывает  на  то,  что  чем  быстрее  прогреваются 

глубинные слои почвогрунта, тем раньше активизируются корни растений.  

Данные полностью согласуются с исследованиями С.Н. Карандиной, которая 

показала  разновременность  деятельности  корней  дуба  по  глубине  почвогрунта  в 

зависимости от его влажности и температуры прогревания. В частности, ею отме-

чено, что корни 3-летних дубков в 1957 г. в верхних горизонтах почвы (0 – 35 см) 

стали расти с 22 апреля, в слое 35 – 70 см – с середины мая, в слое 70 – 320 см – с 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



М.К. Сапанов 

262


                                                       

ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ   №3   2002

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

середины июня. Отмечено, что глубинные корни у дубков растут до 10 месяцев в 

году, а в верхних горизонтах прекращают расти по мере их иссушения (Карандина, 

1961). По-видимому, начало потребления влаги из капиллярной каймы грунтовых 

вод в указанные сроки (а не с начала вегетации) также можно объяснить разновре-

менным прогревом разных слоев почвогрунта.  

 

Таблица 3 

Зависимость срока начала опускания УГВ от среднемесячных температур воздуха 

за апрель – июнь и запаса воды в 2-метровом слое почвы 

Коэффициент корреляции (r)

*

 

Температура воздуха, град 



Апрель 

Май 


Июнь 

Апрель + Май 

Запас воды в 2-метровом 

слое почвы, мм 

-0.46 -0.50 -0.14 -0.74 

0.34 


*Коэффициент корреляции r равен 0.50, 0.58 и 0.70 при Р

0.1

Р



0.05 

и Р



0.01

 соответственно.  

 

Во взрослых культурах дуба достаточно часто отмечается полное отсутствие 



влаги в верхних горизонтах почвогрунта уже с середины июня: вся зона аэрации 

до капиллярной каймы бывает иссушена до влажности завядания. С этого времени 

грунтовые воды являются единственным источником десукции насаждений.  

Ранее нами было показано, что опускание УГВ вызвано тем, что в жаркие дни 

(которых большинство) дневное его понижение (расход) больше ночного подъема 

(притока). При этом возникает ежедневный дефицит – до 2 см, при суточной ам-

плитуде УГВ в 10 – 17 см. В дождливые дни наблюдается обратная картина, т.е. 

некоторый подъем УГВ. В осенний период (с начала сентября) из-за слабой листо-

вой транспирации дневное опускание меньше ночного подъема УГВ, а после пре-

кращения  транспирации  (конец  сентября – начало  октября)  суточная  пульсация 

исчезает  вовсе.  В результате  летнего опускания  грунтовых вод образуется  сезон-

ная  депрессионная  воронка  (глубиной  до 2.6 м),  которая  начинает  заполняться 

осенью после прекращения листовой транспирации и гасится за холодный период 

года (Сапанов, 1990, 2000). Как видим, механизм десукции насаждений из грунто-

вых вод представляет собой сложный процесс. 

Для количественной оценки десуктивного расхода воды используются различ-

ные методы. Метод расчета по сезонной динамике УГВ приравнивает скорость ис-

тинного летнего подтока к скорости осеннего заполнения депрессионной воронки (с 

учетом скоростей при разных глубинах воронки) (Роде, 1963; Оловянникова, 1977). 

Метод расчета по суточной пульсации УГВ приравнивает скорость ночного подъема 

УГВ  (когда  отсутствует  транспирация)  к  истинной  скорости  подтока  (Китредж, 

1951; Воронков, 1963). Оба метода имеют некоторые недостатки (Сапанов, 2000).  

Наше  предложение  сводится  к  синтезу  этих  методов  с  отдельным  определе-

нием  расхода  грунтовой  воды,  обусловленных:  десуктивным  опусканием  его 

уровня в течение вегетационного сезона и ежедневным ночным подтоком (без уче-

та дневного дефицита в УГВ) (Сапанов, 1987).  

Тогда расход воды (без учета подтока) от прямого опускания УГВ за вегета-

цию  на  максимальные 260 см  (при  коэффициенте  удельной  водоотдачи  тяжелых 

суглинков в 1.1 мм·см

-1

) будет равен 286 мм. 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ОСАДКОВ И ГРУНТОВЫХ ВОД 

ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ   №3   2002                                                                     

263 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

При  определении  ежедневного  подтока  по  суточной  пульсации  (Китредж, 

1951;  Воронков, 1963) не  следует  использовать  снижение  (повышение)  УГВ.  Эта 

величина  автоматически  учитывается  при  расчетах  расхода  от  сезонного  опуска-

ния УГВ. Кроме того, не следует использовать стандартную величину коэффици-

ента удельной водоотдачи (1.1 мм·см

-1

), так как при этом не учитывается защемле-



ние  воздуха, напряженность  водного  потока  и  явление  гистерезиса  во  влажности 

капиллярной каймы, возникающих в процессе очень динамичных суточных флук-

туаций УГВ (Роде, 1969). Найденный нами приемлемый коэффициент водоотдачи 

(по разности влажности 50-сантиметрового слоя грунта над и под зеркалом грун-

товых вод в 80 скважинах) оказался почти в 10 раз меньше (0.12 мм·см

-1

) (Сапанов, 



2000). При таком вычислении максимальный ежедневный расход вследствие под-

тока приближается к 3 мм (например, 15 июля 1985 г.). В годы сквозного промачи-

вания (1986 г.) максимальный расход (в июле) составляет около 2 мм/сут. В обыч-

ные годы в среднем ежедневный расход в июне – 1.2 мм·сут.

-1

, июле – 2.7 мм·сут.



-

1

, августе – 1.7 мм·сут.



-1

, сентябре – 0.8 мм·сут.

-1

. Общий сезонный расход прибли-



жается к 200 мм за сезон. Эта величина представляет собой замещаемый постоян-

ным подтоком десуктивный расход.  

Таким образом, общий расход из грунтовых вод в среднем составляет 486 мм 

(286 мм + 200 мм). Для вяза приземистого по расчётам И.Н. Оловянниковой такой 

расход из слоя 300 – 1000 см равен 321 мм (Оловянникова, 1977).  

Таким образом, общий расход влаги насаждениями дуба в изучаемый период 

составляет 809 мм  и  состоит  из: 174 мм  летних  осадков, 149 мм  влаги  весенней 

влагозарядки (см. табл. 1) и 486 мм влаги из грунтовых вод. Этот расход несколько 

ниже  величины  испаряемости.  И.Н.  Оловянникова  рассчитала,  что  общий  сезон-

ный расход вяза из грунтовых вод составляет около 700 мм (Оловянникова, 1977). 



Взаимосвязь  водного  режима  почвогрунтов  с  сезонным  развитием  деревьев. 

Сезонное формирование приростов дуба начинается по весне с распускания листь-

ев, роста годичных побегов и приращения ствола по толщине.  

Рост побегов дуба в длину заканчивается достаточно быстро (в течение двух 

недель). В некоторые годы образуются вторичные побеги («Ивановы побеги»). У 

20-летних  деревьев  количество  вторичных  побегов  не  превышает 1 – 2 десятков 

штук  на  одно  дерево  и  потому  не  влияет  на  листовую  массу, в  то  же  время  этот 

процесс увеличивает высоту дерева (при распускании верхушечной почки). Листья 

растут одновременно с побегом (в длину и ширину) также в течение первых двух 

недель. Следовательно, основная масса листьев формируется ранней весной. 

Обычно  дуб  начинает  вегетировать  в  конце  апреля – начале  мая.  В 1983 г. 

распускание отмечено на 10 – 15 дней раньше (14 – 21 апреля). Очевидно, это свя-

зано  с  тем,  что  был  очень  теплым  апрель  (средняя  температура +13.5°). За 48-

летний период таким же теплым был лишь апрель 1995 года (+13.9° при среднего-

довых температурах этого месяца +8.7°).  

Тем не менее, рассмотрим формирование прироста по толщине ствола в 1983 

году. Распусканию листьев предшествует образование ранней древесины, единич-

ные сосуды которой появляются на несколько дней раньше (табл. 4). Ранняя дре-

весина образовывалась в течение месяца (28 – 33 дня), а весь прирост длился 72 – 

78 дней (около 2.5 месяцев). Нами отмечен интересный факт: через две недели по-



 

 

 



 

 

 



 

 

 



М.К. Сапанов 

264


                                                       

ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ   №3   2002

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

сле окончания прироста по толщине у одного из деревьев начали затилловываться 

сосуды ранней древесины этого года. По-видимому, это указывает на процесс са-

морегуляции водного статуса дерева уменьшением пропускной способности ство-

ла, ибо вся весенняя влагозарядка составляла в этот год всего 69 мм. Отметим, что 

листовая масса формируется на фоне прироста ранней древесины, что согласуется 

с  характером  приращения  естественного  дуба  в  своем  ареале  (Вихров,  Енькова, 

1953; Вихров, 1954).  

 

Таблица 4 

Особенности сезонного формирования прироста по толщине ствола у дуба (1983 г.) 

Дерево 

Показатели 



№ 1 

№ 2 


№ 3 

Начало распускания листьев, дата 

14 IV 

21 IV 


18 IV 

Появление единичных сосудов ранней древесины, дата 

13 IV 

22 IV 


16 IV 

Начало интенсивного прироста поздней древесины, дата 

17 V 

21 V 


15 V 

Начало затилловывания сосудов ранней древесины, дата 

- 22 

VII - 


Окончание прироста, дата 

25 VI 


5 VII 

5 VII 


Период от распускания листьев до интенсивного при-

роста поздней древесины, дни 

33 31 28 

Период от распускания до окончания прироста, дни 72 75 78 

 

Сезонный рост по толщине ствола у дуба ограничивается первыми месяцами 



вегетации. При этом, чем толще деревья, тем дольше они растут (Сапанов, 1982). 

По данным Н.Г. Сенкевич, вяз также прекращает прирост стволовой древесины в 

аналогичных условиях в начале августа (Сенкевич, Малкина, 2000). В лучших ус-

ловиях  (в  степи  и  лесостепи)  приращение  стволовой  древесины  может  продол-

жаться до осени (Раскатов, 1948; Вихров, 1954; Вихров, Егоренков, 1972). 

Теперь кратко рассмотрим общее взаимодействие водного режима почв (с уче-

том условий минерального питания) с течением физиологических процессов деревь-

ев (на фоне выявленных особенностей приращения биомассы). Сложность подобно-

го сопряженного изучения показана Р. Слейчером: « ... хотя влияние водного дефи-

цита на такие процессы, как транспирация, фотосинтез и рост, изучались в течение 

многих лет ..., специфическая последовательность изменений метаболизма при воз-

никновении водного дефицита изучена гораздо хуже ... . Объясняется это ... тем, что 

рост растений – конечный результат целого ряда отдельных процессов, в том числе 

клеточного деления, клеточного роста и фотосинтеза, причем каждый из этих про-

цессов, будучи тесно связан со всеми другими, в то же время подчинен и каким-то 

своим собственным регуляторным механизмам» (Слейчер, 1970). 

Вначале  отметим  особенности  течения  физиологических  процессов  на  фоне 

выявленных механизмов функционирования лесных экосистем. 

Приращение  биомассы  деревьев  (листовой  массы  и  приростов  по  высоте  и 

толщине  дерева)  обычно  заканчивается  в  июне – июле.  Здесь  необходимо  отме-

тить, что на величину приростов оказывают положительное влияние весенние за-

пасы влаги в верхних горизонтах почвы и отрицательное влияние – высокие лет-

ние температуры. Осенний прирост отсутствует (Сапанов, 1984). Отсутствие при-

роста во второй половине вегетационного сезона, по-видимому, обусловлено тем, 

что для построения биомассы необходимы минеральные вещества, которые скон-


 

 

 



 

 

 



 

 

 



ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ОСАДКОВ И ГРУНТОВЫХ ВОД 

ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ   №3   2002                                                                     

265 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

центрированы в верхних горизонтах почвогрунта и доступны лишь в форме ионов 

из почвенного раствора (Лархер, 1978). В связи с тем, что эти горизонты к середи-

не  лета  иссушены  до  влажности  завядания,  по-видимому,  минеральные  вещества 

переводятся в неподвижные связанные формы и потому недоступны.  

В  то  же  время  физиологическая  активность  деревьев  (транспирация  и  фото-

синтез листвы), обусловленная десукцией из грунтовых вод, продолжается до осе-

ни  (пожелтение  и  отмирание  листьев  обычно  происходит  в  конце  сентября – ок-

тябре).  По  данным  многих  исследователей,  у  деревьев  в  засушливых  условиях 

наибольшее  накопление  органического  вещества в  процессе  фотосинтеза  отмеча-

ется в июне, затем, по мере уменьшения доступной влаги в почве, интенсивность 

фотосинтеза  понижается  (синхронно  с  интенсивностью  транспирации).  В  предо-

сеннее время даже может наблюдаться выделение СО

2

 на свету. После прекраще-



ния  деятельности  камбиального  слоя  продукты  ассимиляции  расходуются  на  ды-

хание, а остаток накапливается в растении и используется на следующий год. Вес-

ной около трети запасных веществ служит для построения ассимиляционных по-

верхностей (листовой массы), которые очень скоро начинают работать с положи-

тельным балансом (Юрина, 1957; Хлебникова, 1958; Лархер, 1978; Полякова, 1986; 

Сенкевич, Малкина, 2000). Из этого следует, что во второй половине лета деревья 

накапливают запасные вещества, используя грунтовые воды. 

Таким образом, в насаждениях дуба наблюдается функциональное различие в 

использовании влаги из верхних горизонтов почвогрунта (весенней влагозарядки) 

и из грунтовых вод. Большая часть ежегодно накапливаемой весной воды начинает 

использоваться  насаждением  с  ранней  весны  и,  кроме  физического  испарения, 

тратится  на  приращение  биомассы  деревьев.  Грунтовые  воды  начинают  потреб-

ляться насаждением после образования листовой массы и большей части прироста 

стволовой древесины и служат для накопления подвижных форм ассимилятов.  

 

ВЫВОДЫ 


1. Эвапотранспирационный расход лесных культур дуба черешчатого на гид-

роморфных почвах глинистой полупустыни Северного Прикаспия (более 800 мм) 

соизмерим с испаряемостью, при этом более половины этого количества расходу-

ется из грунтовых вод.  

2. Вода весенней влагозарядки почвогрунта, подвешенная в зоне аэрации, на-

чинает  потребляться  с  весны  и  обычно  заканчивается  к  середине  лета.  Десукция 

насаждений  из  капиллярной  каймы  грунтовых  вод  начинается  через  некоторое 

время (конец мая – июнь) после начала вегетации и длится до осени. Срок начала 

потребления из грунтовых вод находится в положительной достоверной зависимо-

сти от температурного режима трех месяцев (апрель – июнь).  

3. Отмечено функциональное различие в использовании деревьями дуба атмо-

сферных осадков и грунтовых вод. Весенняя влагозарядка почв обеспечивает на-

ращивание почти всей биомассы дерева (листьев, ранней и некоторой части позд-

ней  древесины  ствола).  Грунтовые  воды  поддерживают  деревья  на  нормальном 

физиологическом  уровне  до  осени  и  обеспечивают  запасными  продуктами  асси-

миляции.  



Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 00-04-48637).  

 

 

 



 

 

 



 

 

 



М.К. Сапанов 

266


                                                       

ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ   №3   2002

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 



Вихров  В.Е.  Строение  и  физико-механические  свойства  древесины  дуба.  М.:  Изд-во 

АН СССР, 1954. 264 с. 



Вихров В.Е., Егоренков М.А. Некоторые биологические особенности роста дуба // Ле-

соведение и лесное хозяйство. М.: Высш. шк., 1972. Вып. 5. С. 5 – 10. 



Вихров  В.Е.,  Енькова  Е.И.  Динамика  вегетационного  прироста  древесины  рано-  и 

позднораспускающихся форм дуба в связи с условиями произрастания // Тр. Ин-та леса АН 

СССР. 1953. Т. 9. С. 5 – 28. 

Воронков Н.А. Пульсация грунтовых вод и расход влаги из них в Арчединско-Донских 

песках // Вестн. МГУ. Сер. 6. Биология, почвоведение. 1963. № 2. С. 43 – 52. 



Зонн С.В. Почвенная влага и лесные насаждения. М.: Изд-во АН СССР, 1959. 198 с. 

Каменецкая И.В. Естественная растительность Джаныбекского стационара // Тр. Ком-

плексной экспедиции по полезащитному лесоразведению АН СССР. М.: Изд-во АН СССР, 

1952. Т. 2, вып. 3. С. 101 – 162. 

Карандина  С.Н.  О  продолжительности  роста  ростовых  корней  дуба  в  течение  года // 

Сообщения Лаборатории лесоведения. 1961. Вып. 4. С. 54 – 69. 



Карандина  С.Н.  Рост  и  развитие  дуба  в  падинах  Западного  Казахстана.  М.:  Наука, 

1966. 84 с. 



Китредж  Дж.  Влияние  леса  на  климат,  почвы  и  водный  режим.  М.:  Изд-во  иностр. 

лит., 1951. 456 с. 



Кулик Н.Ф. Простейшие приборы для наблюдений за суточной пульсацией почвенно-

грунтовых вод // Лесное хоз-во. 1956. № 10. С. 93 – 95. 



Кулик Н.Ф. Гидрологические особенности Терско-Кумских песков // Освоение песков. 

М.: Изд-во Минсельхоза СССР, 1960. С.126 – 133. 



Лархер В. Экология растений. М.: Мир, 1978. 186 с. 

Молчанов  А.А.,  Смирнов  В.В.  Методика  изучения  прироста  древесных  растений.  М.: 

Наука, 1967. 100 с. 



Оловянникова И.Н. Баланс влаги в черноземовидной почве под насаждением вяза мел-

колистного // Почвоведение. 1977. № 12. С. 77 – 87. 



Полосина М.И. Транспирация древесных и кустарниковых пород в богарных условиях 

и при орошении // Защитное лесоразведение на комплексах светло-каштановых почв и со-

лонцов Калмыкии. М.: Наука, 1972. С. 139 – 171. 

Полякова  Г.А.  Фотосинтез  вяза  приземистого,  дуба  черешчатого  и  сосны  обыкновен-

ной  в  условиях  Западного  Казахстана // Биогеоценотические  исследования  искусственных 

насаждений в засушливой степи Западного Казахстана. М.: Наука, 1986. С. 126 – 144. 

Раскатов П.Б. К вопросу о формировании годичных колец древесины дуба // Науч. тр. 

Воронеж. лесохоз. ин-та. 1948. Т. 10. С. 66 – 68. 



Роде А.А. Водный режим и баланс целинных почв полупустынного комплекса // Вод-

ный режим почв полупустыни. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 5 – 83. 



Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. Т. 2. 288 с. 

Роде  А.А.,  Польский  М.Н.  Почвы  Джаныбекского  стационара,  их  морфологические 

свойства, механический и химический состав и физические свойства // Почвы полупустыни 

Северо-Западного Прикаспия и их мелиорация. М.: Изд-во АН СССР, 1961. С. 3 – 214. 

Сапанов  М.К.  Особенности  сезонной  динамики  приростов  дуба  черешчатого  в  полу-

пустыне  Северного  Прикаспия // Проблемы  биоэкологии  животных  и  растений  и  охраны 

окружающей среды: Тез. докл. Фрунзе: Ин-т биологии АН КиргССР, 1982. С. 87, 88. 

Сапанов М.К. Влияние рубок ухода на рост дуба черешчатого в полупустыне Северно-

го Прикаспия // Лесоведение. 1983. № 6. С. 59 – 64. 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ОСАДКОВ И ГРУНТОВЫХ ВОД 

ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ   №3   2002                                                                     

267 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

Сапанов М.К. Влияние погодных условий на радиальный прирост дуба в полупустыне 

Северного Прикаспия // Лесоведение. 1984а. № 2. С. 59 – 64. 



Сапанов М.К. Оценка взаимовлияния деревьев дуба по приростам в высоту и по диа-

метру // Лесоведение. 1984б. № 5. С. 53 – 59. 



Сапанов М.К. Подходы к определению расходов влаги из грунтовых вод на десукцию 

насаждений // Тез.докл. совещ. Минск; Волгоград, 1987. С. 40 – 42. 



Сапанов М.К. Влияние лесных насаждений на режим и минерализацию грунтовых вод 

в полупустыне Северного Прикаспия // Лесоведение. 1990. № 3. С. 62 – 67. 



Сапанов М.К. Оценка десукции лесных культур на разных типах почв Северного При-

каспия // Почвоведение. 2000. № 11. С. 1318 – 1327. 



Сенкевич Н.Г., Малкина И.С. Особенности ассимиляции и транспирации вяза мелколи-

стного как факторы его экологической пластичности // Лесоведение. 2000. № 6. С. 9 – 16. 



Слейчер Р. Водный режим растений. М.: Мир, 1970. 366 с. 

Хлебникова Н.А. Транспирация и фотосинтез древесных и кустарниковых пород в ус-

ловиях Прикаспийской низменности // Тр. Ин-та леса АН СССР. 1958. Т. 38. С. 110 – 160. 



Юрина  Е.В.  Фотосинтез  древесных  пород  в  условиях  достаточного  и  недостаточного 

увлажнения // Физиология растений. 1957. Т. 4, вып. 1. С. 60 – 71. 



Document Outline

  • Страница 1
  • PEJ_2002_3_18.pdf
    • Ñ-285.pdf
      • Страница 1
    • Ñ-285_1.pdf
      • Страница 1
    • Ñ-285_10.pdf
      • Страница 1
    • Ñ_285.pdf
      • Страница 1



Достарыңызбен бөлісу:




©stom.tilimen.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет