Научный журнал

Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

• Авторы
• Файлы

Мазуркин П.М. Попова А.О.

Статья в формате PDF

137 KB

Деревья как высшие растения в лю­бом возрасте способны ежегодно накап­ливать информацию об экологическом состоянии территории, на которой они произрастают. Поэтому дерево, в частно­сти ель, является великолепным регистри­рующим экологическую ситуацию прибо­ром [1]. Однако в настоящее время недос­таточно изучены свойства хвои деревьев ели, а также не определены показатели экологического состояния и критерии оценки хвоинок ели, с помощью которых можно однозначно и достоверно прово­дить экологический мониторинг места произрастания ели.

Цель статьи - показать закономерно­сти потери влаги по массе собранными пробами хвои с учетных деревьев ели, растущих в условиях лесной экосистемы.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1)     отобраны пробы хвои молодых де­ревьев ели, растущих на территории лес­ной экосистемы;

2)     методом статистического модели­рования в программной среде Curve Ex­pert 1.3 определены закономерности изме­нения параметров динамики потери влаги хвоей деревьев ели, такие как начальная масса влаги в пробах и время достижения постоянной воздушно-сухой массы проб хвои;

3)     рассчитана средняя скорость обез­воживания для всех собранных с учетных деревьев ели проб хвои.

Для проведения эксперимента были отобраны четыре молодых деревца ели европейской, или обыкновенной Picea аbies, растущих на территории учебно-опытного лесхоза Марийского государст­венного технического университета (46 квартал, 1 выдел). Расстояние от автомобильной дороги было более 50 м. При­чем движение автомобильного транспор­та на данной дороге, прилегающей к уча­стку леса, выбранному для проведения эксперимента, характеризуется как неин­тенсивное. Кроме того, деревья ели отби­рали так, чтобы они находились друг от друга примерно на расстоянии 10 м вдоль поперечного створа по мере удаления от дороги.

После на каждом учётном дереве ели выбирали одну мутовку, затем выбирали ветвь первого порядка внутри выбранной мутовки с измерением геодезического на­правления её стебля с помощью компаса. Затем с конца стебля срезали основную пробу в виде веточки для анализа влаго-удерживающей способности ее хвои. По­сле срезки каждую веточку помещали в емкость для транспортировки, а затем на срезанных веточках в лабораторных усло­виях отделяли хвою от стебля. В дальней­шем пробу хвои многократно взвешивали с сушкой в комнатных условиях до дости­жения постоянной массы.

На учетном дереве ели ветви первого порядка, с которой срезали пробы вето­чек, выбирали в четырех направлениях света.

С ветвей первого порядка с конца стебля срезали веточки примерно на вы­соте 1,3 м от уровня земли в виде проб для анализа их влагоудерживающей спо­собности.

При отборе пробы для проведения анализа влагоудерживающей способности на учетном дереве ели с каждой стороны света срезалась только одна веточка, при­чем срезка проводилась после вегетаци­онного периода, в начале января 2009 г. и для анализа отбирались веточки только с однолетней хвоей.

Емкости для транспортировки каждой пробы от места срезки до лаборатории изготовляли в виде открытых бумажных пакетов. На каждом пакете отмечали вре­мя срезки пробы, направление стороны света, а также номер учетного дерева ели, с которого собирали пробы веточек для анализа. Пробы взвешиваемой хвои хра­нили в комнатных условиях в других ём­костях, выполненных в виде незакрытых бумажных коробочек, на которых записы­вались также номер учетного дерева ели и направление света, в котором была среза­на с конца стебля ветви первого порядка проба веточки для анализа влагоудержи-вающей способности ее хвои.

В табл. 1 приведены значения массы проб хвои для учетного дерева ели № 2.

В комнатных условиях проводили изучение динамики потери влаги, содер­жащейся в пробах по замерам массы проб хвои. Замеры массы проб хвои проводи­ли на весах марки Vibra AJ-420 CE с точ­ностью 0,001 (±0,0005) грамм. Причем первый замер массы проб хвои был про­веден примерно через полчаса после срез­ки проб веточек деревьев ели, когда про­бы веточек были доставлены в лаборато­рию и хвоя отделена от стебля веточки. В первые шесть часов после срезки взвеши­вание проводили через каждый час, затем через каждые три часа, а на вторые и в последующие сутки недели - также через каждый три часа. Потом несколько суток пробы взвешивали два-три раза в светлое время суток, а далее в течение нескольких дней - один раз днём, после один раз в несколько дней и в конце - один раз в не­делю. Причем замеры проводили, пока их масса не достигала постоянного значения при колебании массы в пределах ошибки взвешивания.

Данные измерений массы проб хвои ели подвергали статистической обработке [2, 3] в программной среде Curve Expert 1.3.

Статистическим моделированием вы­явили модель динамики потери влаги пробой хвои, например, собранной с дере­ва ели № 2 с северной стороны света в виде формулы:

m=m_в0 exp (-a₁t^a₂) + m_c = 0,247497 exp (-1,011468t^0,838073) + 0,19196

ш_в0 - начальная масса влаги в пробе, г;

ш_в0 exp(-a₁t^a2) - переменная масса те­ряемой пробой влаги, изменяющаяся по закону гибели (спада), г;

m_c - постоянная масса воздушно-сухих иголок с учетом гигроскопической их влажности и их сухой древесной массы, г;

t - время естественной сушки с момен­та срезки пробы, сутки.

На рис. 1 представлен график потери влаги пробой хвои, собранной с учетного дерева ели № 2 с северной стороны света.

Как видно на рис. 1, процесс потери влаги хвоей дерева ели протекает по зако­ну экспоненциальной гибели (спада) до постоянной воздушно-сухой массы иголок m_c.

При моделировании динамики потери влаги хвоей, собранной с других сторон света, а также для других учетных деревь­ев ели были получены аналогичные результаты.

Остатки или абсолютные погрешно­сти после моделирования статистической модели потери влаги пробами хвои, соб­ранных с северной стороны учетных де­ревьев ели, приведены на рис. 2.

По полученным статистическим мо­делям потери влаги рассчитывали время достижения постоянной массы хвои T и начальную массу влаги в пробе m_в0.

Для всех проб рассчитывали сред­нюю скорость обезвоживания по выражению:

где V - средняя скорость обезвоживания пробы хвои, г/сутки;

T - время достижения комнатной воз­душно-сухой массы m_c, сутки.

В табл. 2 представлены средние ско­рости обезвоживания проб хвои у деревь­ев ели.

На рис. 3 приведен график по экспе­риментальным точкам, на котором пока­зано изменение скорости обезвоживания собранных проб хвои с деревьев ели по четырем сторонам света для четырех учетных деревьев ели.

Как видно на рис. 3, средняя скорость обезвоживания собранных проб хвои не­одинакова по сторонам света. По-видимому, по азимуту происходит зако­номерное изменение средней скорости обезвоживания хвоинок, что требует экс­периментов со всеми мутовками на одной высоте дерева ели.

Указанный экологический показатель у разных деревьев ели колеблется значи­тельно, что указывает на хорошую эколо­гическую информативность принятого показателя средней скорости обезвожива­ния. Особенно заметно отличие средней скорости обезвоживания для деревьев № 2 и дерева № 3. Их можно сопостав­лять по условиям места произрастания, влияния солнечной освещенности и вет­рового давления.

Полученные расчетные значения средней скорости обезвоживания хвои для дерева ели № 2 и дерева ели № 3 бы­ли сравнены по t-критерию Стьюдента. В табл. 3 представлены результаты сравне­ния обеих статистических выборок.

Как видно из данных табл. 3, средняя скорость обезвоживания для дерева ели № 2 и дерева ели № 3 различаются значительно (при уровне значимости меньше 0,05).

Таким образом, по мере удаления от дороги деревьев ели средняя скорость обезвоживания проб хвои уменьшается значительно, что позволяет использовать данный показатель для оценки экологиче­ского состояния и других видов деревьев, растущих около учетных деревьев ели. А также по средней скорости обезвожива­ния проб хвоинок на веточках мутовок ели можно будет судить о жизнестойко­сти самих растущих деревьев ели и эколо­гическом режиме на земельных участках их места произрастания.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1.    Мазуркин, П. М. Экологический мониторинг (способы испытания деревь­ев). Учебное пособие / П.М. Мазуркин. -Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003. - 224с.

2.    Попова, А. О. Динамика естествен­ной сушки срезанной ветки ели / А.О. По­пова // Сб. материалов международ. конф. -В 3 ч. - Ч. 1. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008. - С. 158-159.

Библиографическая ссылка