Сезонные динамики электрического импеданса и электроёмкости прикамбиального комплекса тканей ствола деревьев сосны обыкновенной, произрастающих в древостое естественного происхождения
Authors: Голиков Д.Ю. , Монтиле А.А. , Шавнин С.А. 
Published: February 2025

Введение. Радиальный рост древесных растений непосредственно связан с активностью прикамбиального комплекса тканей (ПКТ) ствола, при изучении состояния которых используется метод биоимпедансометрии. Анализ сведений о природе электрического импеданса (ЭИ) растительных тканей свидетельствует, что его характеристики зависят от структуры и физиологического состояния тканей. Используя метод измерения ЭИ, можно установить значения межклеточного и внутриклеточного сопротивления, а также мембранной ёмкости. Цель исследования – изучение сезонной динамики отдельных характеристик ЭИ ПКТ ствола сосны обыкновенной в естественных древостоях и установление связи этих характеристик с процессами роста и дифференцировки тканей. Объект исследования – естественные насаждения сосны обыкновенной VII класса возраста естественного происхождения, расположенные в дендрарии Ботанического сада УрО РАН (г. Екатеринбург). Измерения проводили в течение вегетационных периодов «май–октябрь» 2017 и 2018 годов у 36 деревьев. Результаты. Основные закономерности сезонных динамик изучавшихся характеристик ЭИ и ёмкости ПКТ ствола старшевозрастных деревьев сосны обыкновенной повторяются в течение двух сезонов наблюдений. Отличия динамик между годами проявляются в виде изменений сроков протекания их отдельных этапов и объясняются особенностями метеоусловий года. Зависимости сезонных динамик низко- и высокочастотного импеданса имеют аналогичные тренды: уменьшение величин этих характеристик при выходе из покоя весной, относительно низкие значения в течение лета, сменяемые их увеличением при переходе к состоянию зимнего покоя осенью. Сезонная динамика электроёмкости ПКТ ствола характеризуется увеличением значений этого показателя при активации ростовых процессов в период «весна–начало лета» и снижением на этапе завершения роста и перехода к зимнему покою осенью. Измерение ЭИ и электроёмкости позволяет получать дополнительные сведения о сроках и интенсивности происходящих в ПКТ ствола дерева процессов, связанных с его ростом, дифференцировкой тканей и адаптацией к сезонным изменениям условий среды, и может быть использовано при комплексной диагностике жизненного состояния деревьев. Наиболее оптимальным временем проведения диагностических измерений и мониторинговых наблюдений является август. При проведении измерений в другие сроки необходимо учитывать сезонные особенности динамики измеряемых величин. Заключение. Тренды изменений величин низко- и высокочастотного импеданса, а также электроёмкости аналогичны известным закономерностям и согласуются со сроками протекания связанных с ростом анатомических и физиологических процессов в ПКТ ствола хвойных пород.

Introduction. The radial growth of woody plants is directly related to the activity of the pre-cambial complex of tissues (PCT) of the trunk; the state of the tissues is studied by bio-impedance measurements. The analysis of information about the nature of electrical impedance (EI) of plant tissues shows that it depends on the tissue structure and physiological state. The use of EI measurements makes it possible to determine the values of intercellular and intracellular resistance, as well as membrane capacitance. The aim of the study was to investigate seasonal dynamics of EI characteristics of PCT of the trunks of Scots pines growing in natural forest stands and to establish the relationship between these parameters and the processes of tissue growth and differentiation. The object of the study was a natural stand of old-aged Scots pine trees (age class VII) located on the territory of the arboretum of the Botanical Garden of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (Yekaterinburg). The measurements were carried out on 36 trees during the "May - October" growing seasons in 2017 and 2018. Results. The main regularities in the seasonal dynamics of the EI and capacitance characteristics of PTC of old-aged Scots pine trunks were the same over the two observation seasons. Differences in dynamics from one year to another appear as changes in the timing of their individual stages and can be explained by peculiarities of weather conditions in a specific year. Regularities in the seasonal dynamics of low- and high-frequency impedance exhibit similar trends: the values of these characteristics decline with the end of the dormant state in spring, remain relatively low during summer, and rise upon passage to winter dormancy in autumn. The seasonal dynamics of electrical capacitance of the trunk PCT is characterized by increasing values when the growth processes are activated in the "spring-early summer" period and by decreasing values at the stage of growth termination and passage to winter dormancy in autumn. EI and electrical capacitance measurements provide additional information about the timing and intensity of the processes that occur in PCT of the trunk and relate to the tree growth, tissue differentiation, and adaptation to seasonal changes in environmental conditions. The measurements can be used in comprehensive diagnostics of the vital state of trees. The best time for diagnostic measurements and monitoring observations is August. If the measurements are performed at another time period, seasonal peculiarities of the dynamics of measured values should be taken into consideration. Conclusion. The trends related to changes in values of low- and high-frequency impedance, as well as electric capacitance, are similar to known regularities and consistent with the timing of the growth-associated anatomical and physiological processes in PCT of conifer tree trunks.