Биоэлектрические показатели семенных деревьев сосны обыкновенной на клоновых плантациях
Authors: Карасёва М.А. , Мухортов Д.И. , Лежнин К.Т. 
Published: February 2025

Введение. Разработка методов ранней экспресс-диагностики физиологического состояния и репродуктивной способности деревьев при формировании лесосеменных плантаций является актуальной проблемой. Цель исследований – изучение интенсивности роста и выявление информативности электрофизиологических показателей при ранней экспресс-диагностике физиологического состояния семенных деревьев сосны обыкновенной на клоновых плантациях. Объекты и методы исследований. Объектами исследований являлись семенные деревья, произрастающие на клоновых плантациях в Суводском и Вятско-Полянском лесничествах Кировской области. Наряду с таксационными признаками измерялись биоэлектрические потенциалы (БЭП). Результаты. Установлена высокая отрицательная связь импеданса прикамбиального комплекса тканей (ПКТ) с его влажностью. В период интенсивного роста растений параметры импеданса ПКТ стабильны и варьируют от 30 до 35 кОм при изменчивости 12 – 13 %. Импеданс ПКТ быстрорастущих, здоровых деревьев сосны составляет 20 – 30 кОм, при влиянии неблагоприятных факторов среды показатели возрастают до 50 – 200 кОм. Высокие значения импеданса привоя являются индикатором недостаточной водообеспеченности и физиологического состояния растения. Различия в показателях импеданса привоя и подвоя более 50 % указывают на несовместимость ритмов физиологических процессов, текущий прирост минимален. Дисперсионный анализ показывает возможность отбора устойчивых продуктивных семенников на ранних этапах роста по величине биоэлектрических потенциалов. Выводы. При формировании клоновых лесосеменных плантаций сосны обыкновенной в возрасте 5–6 лет целесообразен отбор деревьев с низкими значениями импеданса привоя, что обеспечит устойчивость и быстрый рост растений. Для получения селекционно улучшенного семенного потомства перспективны семенники, отличающиеся интенсивной репродуктивной деятельностью, повышенным содержанием хлорофилла в хвое и имеющие показатели биоэлектрических потенциалов в пределах 160–180 мВ.

Introduction. The development of methods for early and rapid diagnosis of the physiological state and reproductive capacity of trees during the formation of forest seed orchards is a topical issue that requires further exploration. The aim of the research was to study the intensity of growth and reveal the informational content of electrophysiological parameters in early rapid diagnosis of the physiological state of Scots pine seed trees in clonal seed orchards. Objects and methods. The objects of the study were seed trees growing in clonal seed orchards in the Suvodsky and Vyatsko-Polyansky forestries of the Kirov Region. Measurements of height, diameter, increments, and bioelectric parameters were taken on seed trees of different ages. To measure electrical resistance of the pre-cambial complex of tissues (PCT impedance), a TS 4314 device at a frequency of 500 Hz was used, with an interelectrode distance of 20 mm, an active electrode area length of 10 mm, and a diameter of 1,0 mm. Bioelectric potentials (BEP) were determined with a high-resistance DC millivoltmeter using platinum electrodes (Extra-999). Results. A close relationship was established between PCT impedance and PCT water content in Scots pine seed trees. It is a strong inverse correlation (r=-0,8–0,9). During the period of intensive plant growth, PCT impedance readings are stable and vary within 30–35 kOhm; the parameter variability is low and amounts to 12–13 %. The height of 6-year-old grafted seed trees in a clonal seed orchard ranges between 60 cm and 120 cm depending on their vital state. PCT impedance of fast-growing, healthy Scots pine seed trees has optimal values (20–30 kOhm). Under the influence of temporary waterlogging, deep planting or other adverse environmental factors, PCT values increase to 50–200 kOhm, which signals a reduction in the water content of plant tissues. High values of impedance of scions were recorded when water-conducting system malfunctions occurred during grafting and, thus, were indicative of insufficient water supply and physiological state of the plant. Grafted Scots pine trees in which the difference between PCT impedance of the rootstock and that of the scion is less than 30 % exhibit intensive growth and current annual increments of 49–57 cm. The difference between PCT impedance values of the scion and those of the rootstock that exceeds 50 % is evidence of incompatibility of the rhythms of physiological processes and disturbed water exchange; tree growth is suppressed; current annual increment is 7–10 cm. Analysis of variance shows the existence of a significant relationship between increments and the water content in scions, which is detected by PCT impedance (the coefficient of determination is 0,656 (P=0,95), Ffact.=40,10 with Ftabl.=3,22). This proves the possibility of selecting resistant productiveseed-bearers in the early stages of their growth. When a seed orchard is established, weakened trees are removed as they dry out or suffer from pest damage in drought periods. At 24 years of age, grafted seed trees demonstrate more intensive seed production compared to own-root trees, the parameter variability is 35,3 % and 61 %, respectively. For 24-year-old productive trees, BEP values amount to 160–180 mV, which exceeds the BEP values for trees with low seed productivity by 40 % and attests to high intensity of exchange processes. Conclusion.When creating clonal seed orchards of Scots pine trees aged 5–6 years, it is expedient to select trees with low values of PCT impedance of the scion as they indicate the formation of a water supply system to ensure plant resistance and rapid growth. In terms of obtaining seed progeny improved through selective breeding, seed trees have a good potential as they show intensive reproductive activity, increased chlorophyll content in the needles, and BEP values in the range of 160–180 mV, which ischaracteristic of the biotypes distinguished by high productivity and resistance to adverse environmental factors.