RU2290638C2 - Method of testing wood for content of chemical elements - Google Patents

Method of testing wood for content of chemical elements Download PDF

Info

Publication number
RU2290638C2
RU2290638C2 RU2005105154/12A RU2005105154A RU2290638C2 RU 2290638 C2 RU2290638 C2 RU 2290638C2 RU 2005105154/12 A RU2005105154/12 A RU 2005105154/12A RU 2005105154 A RU2005105154 A RU 2005105154A RU 2290638 C2 RU2290638 C2 RU 2290638C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chemical elements
chemical
tree
content
roots
Prior art date
Application number
RU2005105154/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005105154A (en
Inventor
Петр Матвеевич Мазуркин (RU)
Петр Матвеевич Мазуркин
Юрий Александрович Винокуров (RU)
Юрий Александрович Винокуров
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет
Priority to RU2005105154/12A priority Critical patent/RU2290638C2/en
Publication of RU2005105154A publication Critical patent/RU2005105154A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2290638C2 publication Critical patent/RU2290638C2/en

Links

Landscapes

  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

FIELD: analytical methods.
SUBSTANCE: invention relates to physicochemical analysis of various types of environmental pollution and can be used in environmental engineering, forestry, and agriculture. Method comprises measuring macrostructure of radial annual zone of wood before taking samples from non-dried disks from the stem of tree, drawing lines and splitting the disks along four geodesic directions. Further, each radial plate is split into samples of approximately rectangular shape, while commencing counting from central sample. Additionally, disks are taken from the stem except height 1.3 m as well as from big branches and big roots and test samples are taken for chemical analysis from small roots, small branches, and leaves of a model free. Ashing and chemical analysis results obtained along the height of each model tree before tree is cut are compared with the same results obtained from peripheral samples taken in the form of disks at different heights of stem as well as big branches and big roots. Statistic regularities in distribution of chemical elements and their groups are then revealed.
EFFECT: increased accuracy in comparison of chemical element contents along the height of growing tree.
8 cl, 8 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к физико-химическому анализу различных видов загрязнения ландшафтов с наличием деревьев и древесной растительности и может быть использовано в инженерной экологии, лесной отрасли, лесном и сельском хозяйствах, а также в системах экологического мониторинга различных отраслей природопользования и охраны окружающей среды. С учетом физиологических и морфологических взаимосвязей через химические свойства структурных элементов модельных деревьев предлагаемое изобретение может быть использовано в лесоводстве, лесозащите и лесных питомниках.The invention relates to physicochemical analysis of various types of landscape pollution with the presence of trees and woody vegetation and can be used in environmental engineering, forestry, forestry and agriculture, as well as in environmental monitoring systems of various environmental management and environmental protection sectors. Given the physiological and morphological relationships through the chemical properties of the structural elements of model trees, the present invention can be used in forestry, forest protection and forest nurseries.

Известен способ испытания древесины на химические загрязнения, применяемый для изучения биологического круговорота химических элементов в лесных ландшафтах (см., например, книгу: Родин Л.Е., Ремезов Н.П., Базилевич Н.Н. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах. - Л.: Наука, 1968. - С.9-12) на пробных площадях. Способ включает в себя закладку пробной площади в лесном массиве, выбор модельных деревьев, валку и раскряжевку каждого модельного дерева.A known method of testing wood for chemical pollution, used to study the biological cycle of chemical elements in forest landscapes (see, for example, the book: Rodin L.E., Remezov N.P., Bazilevich N.N. Methodological guidelines for the study of dynamics and biological circulation in phytocenoses. - L .: Nauka, 1968. - S.9-12) on trial plots. The method includes laying a trial plot in a forest, selecting model trees, felling and bucking of each model tree.

Размер пробной площади составляет 0,20-0,25 га, количество равномерно расположенных деревьев должно быть 150-200 стволов. Пробная площадь должна быть удалена от опушек и просек на расстояние не менее 200 м. Границы пробной площади в форме квадрата или прямоугольника отбивают по буссоли и остолбляют. На пробной площади составляется картограмма распределения древесных пород, выполняется перечет (по породам) и измерение диаметра деревьев на высоте 1,3 м от корневой шейки по 2-сантиметровым ступеням толщины в 2-х направлениях. Вычисляют также средний диаметр деревьев каждой породы. Одновременно замеряют высоты деревьев по три замера на каждую ступень толщины. По графику зависимости высоты от диаметра ствола определяют высоту среднего модельного дерева. Модельное дерево на временной пробной площади выбирают на самой площади, а при постоянной пробной площади модельные деревья выбирают вне пробной площади. Затем модельное дерево спиливают у самого основания, то есть около корневой шейки, измеряют длину, определяют по годичным кольцам на комле или на пне возраст, из ствола выпиливают две серии спилов-кружков на расстоянии 1 м, 1,3 м, 3 м, 5 м и т.д. через каждые два метра (при длине дерева менее 15 м через 1 м) вплоть до вершины. Толщину кружков изменяют в зависимости от толщины ствола дерева с таким расчетом, чтобы самые верхние отрезки ствола имели массу не менее 50 г (что необходимо по условиям химического анализа). Обе серии кружков взвешивают. В дальнейшем одна серия кружков служит для анализа хода роста, вторая - для определения химического состава и влажности древесины.The size of the trial plot is 0.20-0.25 ha, the number of trees evenly spaced should be 150-200 trunks. The test area should be removed from the edges and glades at a distance of not less than 200 m. The boundaries of the test area in the form of a square or rectangle are beaten along the compass and hollowed. On the test plot, a cartogram of the distribution of tree species is compiled, the calculation (by species) and measurement of the diameter of the trees at a height of 1.3 m from the root collar along 2-centimeter thickness steps in 2 directions are performed. The average diameter of each tree species is also calculated. At the same time, the height of the trees is measured by three measurements for each step of thickness. According to the graph of the dependence of height on the diameter of the trunk determine the height of the average model tree. A model tree on a temporary trial plot is selected on the square itself, and with a constant trial plot, model trees are selected outside the trial plot. Then the model tree is cut off at the very base, that is, near the root collar, the length is measured, the age rings are determined by the annual rings on the butt or stump, two series of saw cut circles are cut from the trunk at a distance of 1 m, 1.3 m, 3 m, 5 m etc. every two meters (with a tree length of less than 15 m after 1 m) up to the top. The thickness of the circles varies depending on the thickness of the tree trunk so that the uppermost sections of the trunk have a mass of at least 50 g (which is necessary according to the conditions of chemical analysis). Both series of circles are weighed. In the future, one series of circles serves to analyze the course of growth, the second - to determine the chemical composition and moisture content of wood.

Для химического анализа используют секторные образцы. Недостатком является то, что секторные образцы образуются сложной формы. Поэтому до химического анализа невозможно проводить различные измерения по физико-химическим свойствам древесины (например, стереометрическим, акустическим и другим физико-механическим свойствам). Кроме того, две серии кружков увеличивают трудоемкость работ, снижают точность сопоставления акустических, макроструктурных, физико-механических (плотность, твердость и др.) и химических (зольность, содержание химических элементов) показателей. Таким образом, основным недостатком становится невозможность на секторных частях кружков выполнить комплексные измерения многих типов показателей в связи с тем, что способы физико-механического и химического анализов загрязнения древесины взаимно не согласованы между собой.For chemical analysis, sector samples are used. The disadvantage is that sector patterns are formed of complex shapes. Therefore, prior to chemical analysis, it is impossible to carry out various measurements on the physicochemical properties of wood (for example, stereometric, acoustic, and other physicomechanical properties). In addition, two series of circles increase the complexity of the work, reduce the accuracy of the comparison of acoustic, macrostructural, physical and mechanical (density, hardness, etc.) and chemical (ash, content of chemical elements) indicators. Thus, the main drawback is the inability to perform complex measurements of many types of indicators on sector parts of circles, due to the fact that the methods of physico-mechanical and chemical analysis of wood pollution are not mutually compatible.

Известен также способ испытания древесины растущего дерева по патенту №2164025, МКИ G 01 N 33/46, А 01 G 23/00, 23/02, включающий измерение на невысушенном кружке до взятия образцов макроструктуры годичных слоев древесины по радиусам ствола, затем наносят линии и раскалывают кружок по четырем геодезическим направлениям (север - юг, запад - восток) так, чтобы по осям геодезических координат модельного дерева образовались радиальные пластины. После этого каждую радиальную пластину раскалывают на образцы приближенно прямоугольной формы, начиная счет от центрального образца, включающего сердцевину ствола, в дальнейшем выколотые центральные, средние и периферийные образцы кондиционируют до равновесной влажности, измеряют плотность и другие физико-механические свойства, затем высушивают их до абсолютно сухого состояния и, после повторных измерений физико-механических свойств, сухие образцы подвергают озолению и анализу на содержание химических элементов.There is also a known method of testing the wood of a growing tree according to patent No. 2144025, MKI G 01 N 33/46, A 01 G 23/00, 23/02, including measuring on an unfinished circle before taking samples of the macrostructure of the annual layers of wood along the trunk radii, then draw lines and split the circle in four geodetic directions (north – south, west – east) so that radial plates form along the axes of the geodetic coordinates of the model tree. After that, each radial plate is split into samples of approximately rectangular shape, starting from the central sample, including the core of the barrel, then the punctured central, middle and peripheral samples are conditioned to equilibrium humidity, the density and other physical and mechanical properties are measured, then they are dried to absolutely dry state and, after repeated measurements of physical and mechanical properties, dry samples are subjected to ashing and analysis for the content of chemical elements.

Недостатком является возможность испытания только стволовой древесины или древесины крупных ветвей и крупных корней. При этом способ не позволяет учитывать результаты химического анализа листвы, мелких веток, мелких корней. Отсутствие данных химического анализа по всему дереву не позволяет проанализировать изменение содержания химических веществ в зависимости от круговорота веществ в растущем дереве, то есть не учитывается отложение минеральных веществ при подъеме воды от корней к листве по водопроводящему слою. При этом нет возможности сопоставлять содержание химических веществ в различных частях дерева по высоте. Кроме того, взятие образцов примерным сечением 20×20 мм по всему радиусу ствола не позволяет выделить водопроводящий слой в заболонной зоне ствола. В итоге сопоставление содержания химических элементов по высоте дерева выполняют так же, как это рекомендуется в аналоге (то есть по книге: Родин Л.Е., Ремезов Н.П., Базилевич Н.Н. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах. - Л.: Наука, 1968. - 145 с.), но при этом не учитываются свойства индивидуального дерева, а химический анализ сопоставляется по различным частям деревьев по всем деревьям пробной площади.The disadvantage is the ability to test only stem wood or wood of large branches and large roots. Moreover, the method does not allow to take into account the results of a chemical analysis of foliage, small branches, small roots. The lack of chemical analysis data for the whole tree does not allow us to analyze the change in the content of chemicals depending on the cycle of substances in the growing tree, that is, mineral deposits are not taken into account when water rises from the roots to the foliage along the water-conducting layer. However, it is not possible to compare the chemical content in various parts of the tree in height. In addition, sampling with an approximate cross section of 20 × 20 mm over the entire radius of the trunk does not allow to distinguish a water-conducting layer in the sapwood zone of the trunk. As a result, the comparison of the content of chemical elements along the height of the tree is performed in the same way as it is recommended in the analogue (that is, according to the book: Rodin L.E., Remezov N.P., Bazilevich N.N. Methodological guidelines for the study of dynamics and the biological cycle in phytocenoses. - L .: Nauka, 1968. - 145 p.), but the properties of an individual tree are not taken into account, and the chemical analysis is compared for different parts of the trees for all trees of the trial plot.

Технический результат - повышение комплексности испытания структурных элементов растущего дерева и точности сопоставления содержания химических элементов по высоте растущего дерева.EFFECT: increased complexity of testing structural elements of a growing tree and accuracy of comparing the content of chemical elements along the height of a growing tree.

Этот технический результат достигается тем, что способ испытания древесины на содержание химических элементов, включающий измерение до взятия образцов на невысушенных кружках из ствола дерева макроструктуры годичных слоев древесины по радиусу ствола, нанесение линий и раскалывание кружков по четырем геодезическим направлениям (север - юг, запад - восток) так, чтобы по осям геодезических координат модельного дерева образовались радиальные пластины, раскалывание каждой радиальной пластины на образцы приближенно прямоугольной формы, начиная счет от центрального образца, включающего сердцевину ствола, в дальнейшем кондиционирование выколотых центральных, средних и периферийных образцов до равновесной влажности, измерение плотности и других физико-механических свойств древесины, затем сушку их до абсолютно сухого состояния и, после повторных измерений физико-механических свойств, озоление сухих образцов и анализ на содержание химических элементов, отличается тем, что дополнительно выполняется взятие кружков из ствола кроме высоты 1,3 м, а также из крупных ветвей и крупных корней, кроме того, выполняют взятие образцов в виде проб для химического анализа из мелких корней, мелких веток и листвы от модельного дерева, затем сопоставление результатов их озоления и химического анализа, по высоте каждого модельного дерева до его валки, с результатами озоления и химического анализа древесины периферийных образцов, взятых в виде кружков на различных высотах ствола, а также крупных ветвей и крупных корней, выполняют с выявлением статистических закономерностей распределения химических элементов и их групп.This technical result is achieved by the fact that the method of testing wood for the content of chemical elements, including measuring before taking mugs from non-dried circles from the tree trunk the macrostructure of annual wood layers along the radius of the trunk, drawing lines and splitting the circles in four geodetic directions (north-south, west - east) so that radial plates are formed along the axes of the geodetic coordinates of the model tree, splitting each radial plate into samples of approximately rectangular shape, a different account from the central sample, including the core of the trunk, further conditioning the punctured central, medium and peripheral samples to equilibrium moisture, measuring the density and other physico-mechanical properties of the wood, then drying them to a completely dry state and, after repeated measurements of the physico-mechanical properties , ashing of dry samples and analysis for the content of chemical elements, characterized in that it additionally takes circles from the trunk except for a height of 1.3 m, as well as from large branches and cereals roots, in addition, they take samples in the form of samples for chemical analysis from small roots, small branches and foliage from a model tree, then compare the results of their ashing and chemical analysis, the height of each model tree to its felling, with the results of ashing and chemical wood analysis of peripheral samples taken in the form of circles at different heights of the trunk, as well as large branches and large roots, is performed with the identification of statistical patterns of distribution of chemical elements and their groups.

При взятии периферийных образцов из одного кружка ствола на высоте 1,3 м озоление древесины кружков от крупных корней и крупных ветвей выполняют целиком, без разделения на радиальные пластины и без их раскалывания на сердцевинные, средние и периферийные образцы древесины по геодезическим направлениям.When taking peripheral samples from one trunk circle at a height of 1.3 m, the wood ashing of circles from large roots and large branches is performed as a whole, without separation into radial plates and without splitting them into core, middle and peripheral wood samples in geodesic directions.

Результаты озоления и химического анализа образцов и проб учитывают по ходу движения минеральных веществ от мелких корней к листве.The results of ashing and chemical analysis of samples and samples are taken into account along the movement of mineral substances from small roots to foliage.

Для сопоставления результатов озоления и химического анализа по высоте каждого модельного дерева до его валки структурные элементы модельного дерева распределяют по следующей простейшей ранговой шкале:To compare the results of ashing and chemical analysis along the height of each model tree to its felling, the structural elements of the model tree are distributed according to the following simple rank scale:

0 - корни мелкие;0 - small roots;

1 - корни крупные;1 - roots are large;

2 - ствол дерева с кружком на высоте 1,3 м;2 - a tree trunk with a circle at a height of 1.3 m;

3 - ветки крупные;3 - large branches;

4 - ветки мелкие;4 - small branches;

5 - листва (хвоя).5 - foliage (needles).

Статистические закономерности содержания химических веществ и их групп в дереве выполняют по формуле:The statistical laws of the content of chemicals and their groups in a tree are performed according to the formula:

C=C1+C2,C = C 1 + C 2 ,

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где С - содержание химического вещества или группы химических веществ в структурных элементах, то есть в биологических органах, модельного дерева, % на сухое вещество;where C is the content of a chemical or group of chemicals in structural elements, that is, in biological organs, of a model tree,% on dry matter;

C1 - закон гибели, являющийся частным случаем биотехнического закона, предложенного проф. П.М.Мазуркиным, и показывающий влияние корневой системы на содержание химических элементов (или их групп) в частях модельного дерева, % на сухое вещество;C 1 - the law of death, which is a special case of a biotechnical law proposed by prof. P.M. Mazurkin, and showing the effect of the root system on the content of chemical elements (or their groups) in parts of the model tree,% on dry matter;

С2 - закон аллометрического (показательного) роста, являющийся также частным случаем биотехнического закона, предложенного проф. П.М.Мазуркиным, и показывающий влияние кроны на содержание химических элементов (или их групп) в частях модельного дерева, % на сухое вещество;C 2 - the law of allometric (exponential) growth, which is also a special case of the biotechnical law proposed by prof. P.M. Mazurkin, and showing the effect of the crown on the content of chemical elements (or their groups) in parts of the model tree,% on dry matter;

С0 - содержание химических элементов или их групп в мелких корнях, % на сухое вещество;With 0 - the content of chemical elements or their groups in small roots,% on dry matter;

r - ранг структурной части или биологического органа модельного органа, r=0, 1, 2, ..., причем r=0 для мелких корней;r is the rank of the structural part or biological organ of the model organ, r = 0, 1, 2, ..., and r = 0 for small roots;

a1 - активность спада (гибели) концентрации химического элемента или группы химических элементов с движением минеральных веществ с водой от мелких корней к листве от влияния корней;a 1 - activity decline (death) of the concentration of a chemical element or group of chemical elements with the movement of minerals with water from small roots to foliage from the influence of the roots;

а2 - интенсивность спада (гибели) концентрации химического элемента или группы химических элементов с движением минеральных веществ с водой от мелких корней к листве от влияния корней;and 2 - the intensity of the decline (death) of the concentration of a chemical element or group of chemical elements with the movement of minerals with water from small roots to foliage from the influence of the roots;

a3 - активность роста концентрации химического элемента или группы химических элементов от влияния листвы, при движении минеральных веществ с водой от мелких корней к листве;a 3 - activity of increasing the concentration of a chemical element or group of chemical elements from the influence of foliage, when minerals with water move from small roots to foliage;

a4 - интенсивность роста концентрации химического элемента или группы химических элементов в зависимости от влияния листвы, при движении минеральных веществ с водой от мелких корней к листве.a 4 - the growth rate of the concentration of a chemical element or group of chemical elements depending on the influence of foliage, when minerals with water move from small roots to foliage.

По соотношению между составляющими статистической закономерности судят об экологическом качестве модельного дерева.By the ratio between the components of the statistical regularity, the ecological quality of the model tree is judged.

Во множестве химических элементов выполняется ранжирование по убыванию их количественного содержания в листве (хвое) с выявлением статистической закономерности по формуле:In many chemical elements, ranking is performed in descending order of their quantitative content in foliage (needles) with revealing a statistical regularity according to the formula:

CЛ=C1+C2+C3-C4,C L = C 1 + C 2 + C 3 -C 4 ,

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

Figure 00000006
,
Figure 00000006
,

где СЛ - концентрация химических элементов в листве (хвое), % на сухое вещество;where C L is the concentration of chemical elements in the foliage (needles),% on dry matter;

С1 - закон гибели, являющийся частным случаем биотехнического закона, предложенного проф. П.М.Мазуркиным, и показывающий изменение содержания всех испытанных химических элементов в листве дерева, % на сухое вещество;C 1 - the law of death, which is a special case of the biotechnical law proposed by prof. P.M. Mazurkin, and showing the change in the content of all tested chemical elements in the foliage of a tree,% on dry matter;

С0 - содержание азота в листве дерева, % на сухое вещество;With 0 - the nitrogen content in the foliage of the tree,% dry matter;

С2 - биотехнический закон стрессового возбуждения первых 3-4 по иерархии химических элементов, преимущественно кальция, калия и магния, показывающий приспособляемость деревьев данного вида ко всей популяции измеренных химических элементов, % на сухое вещество;С 2 - the biotechnical law of stress excitation of the first 3-4 according to the hierarchy of chemical elements, mainly calcium, potassium and magnesium, showing the adaptability of trees of this species to the entire population of measured chemical elements,% on dry matter;

С3 - биотехнический закон стрессового возбуждения средних по иерархии химических элементов, преимущественно фосфора или марганца, показывающий приспособляемость деревьев данного вида ко всей популяции измеренных химических элементов, % на сухое вещество;C 3 - biotechnological law of stress excitation of hierarchical averages of chemical elements, mainly phosphorus or manganese, showing the adaptability of trees of this species to the entire population of measured chemical elements,% on dry matter;

С4 - приспособляемость деревьев данного вида к набору химических элементов в окружающей среде колебательным возмущением с амплитудой

Figure 00000007
, % на сухое вещество;C 4 - the adaptability of trees of this species to a set of chemical elements in the environment by vibrational disturbance with amplitude
Figure 00000007
,% dry matter;

rхэ - ранг распределения химических элементов для данной породы деревьев, rхэ=0, 1, 2, ..., причем rхэ=0 для азота;r he - the rank of the distribution of chemical elements for a given tree species, r he = 0, 1, 2, ..., and r he = 0 for nitrogen;

a1...a14- параметры статистической закономерности, изменяющиеся для каждого модельного дерева.a 1 ... a 14 - parameters of the statistical regularity, changing for each model tree.

Во множестве химических элементов выделяется кремний, по содержанию которого в химической дендрохронологии оценивается эволюционный возраст каждого вида испытуемых модельных деревьев и древесных растений.In many chemical elements, silicon is released, according to the content of which in chemical dendrochronology the evolutionary age of each type of test model trees and woody plants is estimated.

Сущность технического решения заключается в том, что химические элементы (не менее 10 видов) рассматриваются как члены некой популяции, к которой приспосабливается данное дерево в ходе своего роста и развития.The essence of the technical solution lies in the fact that chemical elements (at least 10 species) are considered as members of a certain population to which this tree adapts during its growth and development.

Сущность технического решения заключается в том, что множество химических элементов в почве различно. Поэтому растущее дерево приспосабливается к окружающей среде через отклик на содержание важнейших элементов (азот, калий, кальций и магний), а к содержанию некоторых других химических элементов приспосабливается по биотехническому закону и колебательным возмущением приспосабливается к питательным веществам из окружающей среды.The essence of the technical solution lies in the fact that many chemical elements in the soil are different. Therefore, a growing tree adapts to the environment through a response to the content of the most important elements (nitrogen, potassium, calcium and magnesium), and adapts to the content of some other chemical elements according to the biotechnical law and adapts to nutrients from the environment by vibrational disturbance.

Положительный эффект достигается тем, что по распределению концентрации химических элементов в различных органах модельного дерева появляется возможность оценки не только экологической обстановки в течение жизни (до момента валки), но и жизни этого дерева как биологического вида. В последнем случае изучаются закономерности иерархического распределения химических элементов в листве (хвое).A positive effect is achieved by the fact that by the distribution of the concentration of chemical elements in various organs of the model tree, it becomes possible to assess not only the environmental situation during life (until the time of felling), but also the life of this tree as a biological species. In the latter case, the regularities of the hierarchical distribution of chemical elements in foliage (needles) are studied.

В патентной и научно-технической литературе материалов, порочащих новизну предлагаемого изобретения, нами не найдено. Совокупность существенных признаков, составляющих техническое решение, предполагает вывод о возможности признания способа изобретения.In the patent and scientific and technical literature of materials discrediting the novelty of the invention, we have not found. The set of essential features that make up the technical solution, suggests the conclusion about the possibility of recognition of the method of the invention.

Способ испытания древесины на содержание химических элементов в дереве или их совокупности содержит следующие действия.A method of testing wood for the content of chemical elements in a tree or a combination thereof comprises the following steps.

Во многих случаях исследований достаточно провести химический анализ по пробам из листвы, мелких веток, мелких корней, а также взятием кружков из крупных ветвей и крупных корней. Из ствола на высоте 1,3 м берется кружок, разделяется на радиальные пластины и образцы древесины: центральные, средние и периферийные. В общем случае кружки из крупных ветвей и корней также разделяют на пластины и образцы древесины, а со ствола берут кружки на нескольких высотах. Это позволяет более точно выявлять статистические закономерности.In many research cases, it is sufficient to conduct a chemical analysis on samples from foliage, small branches, small roots, as well as taking circles from large branches and large roots. A circle is taken from the trunk at a height of 1.3 m, divided into radial plates and wood samples: central, middle and peripheral. In the general case, circles from large branches and roots are also divided into plates and wood samples, and circles at several heights are taken from the trunk. This allows you to more accurately identify statistical patterns.

В обоих случаях кружок древесины раскалывают, например, с использованием длинного ножа бесстружечного резания на радиальные пластины по геодезическим направлениям (север - юг, запад - восток) так, чтобы по осям кружка образовались пластины. При этом для химического анализа достаточно брать периферийные образцы древесины.In both cases, the wood circle is split, for example, using a long chipless knife into radial plates in geodesic directions (north – south, west – east) so that plates are formed along the axis of the circle. Moreover, for chemical analysis, it is sufficient to take peripheral wood samples.

Далее проводят испытание периферийных образцов древесины на изменение физико-химических свойств, причем испытание выполняют по известному способу (прототипу). Затем после сушки до абсолютно сухого состояния периферийные образцы древесины подвергают озолению для определения содержания химических элементов.Next, test the peripheral samples of wood to change the physico-chemical properties, and the test is performed according to the known method (prototype). Then, after drying to an absolutely dry state, the peripheral wood samples are subjected to ashing to determine the content of chemical elements.

Таким образом, дополнительно выполняется взятие кружков из ствола кроме высоты 1,3 м, а также из крупных ветвей и крупных корней, кроме того, выполняют взятие образцов в виде проб для химического анализа из мелких корней, мелких веток и листвы от модельного дерева, затем сопоставление результатов их озоления и химического анализа, по высоте каждого модельного дерева до его валки, с результатами озоления и химического анализа древесины периферийных образцов, взятых в виде кружков на различных высотах ствола, а также крупных ветвей и крупных корней, выполняют с выявлением статистических закономерностей распределения химических элементов и их групп.Thus, additionally, circles are taken from the trunk except for a height of 1.3 m, as well as from large branches and large roots, in addition, samples are taken in the form of samples for chemical analysis from small roots, small branches and foliage from a model tree, then comparison of the results of their ashing and chemical analysis, the height of each model tree to its felling, with the results of ashing and chemical analysis of wood of peripheral samples taken in the form of circles at different heights of the trunk, as well as large branches and large orney perform the identification of statistical regularities distribution of chemical elements and their groups.

При взятии периферийных образцов из одного кружка ствола на высоте 1,3 м озоление древесины кружков от крупных корней и крупных ветвей выполняют целиком, без разделения на радиальные пластины и без их раскалывания на сердцевинные, средние и периферийные образцы древесины по геодезическим направлениям.When taking peripheral samples from one trunk circle at a height of 1.3 m, the wood ashing of circles from large roots and large branches is performed as a whole, without separation into radial plates and without splitting them into core, middle and peripheral wood samples in geodesic directions.

Результаты озоления и химического анализа образцов и проб учитывают по ходу движения минеральных веществ от мелких корней к листве.The results of ashing and chemical analysis of samples and samples are taken into account along the movement of mineral substances from small roots to foliage.

Для сопоставления результатов озоления и химического анализа по высоте каждого модельного дерева до его валки структурные элементы модельного дерева распределяют по следующей простейшей ранговой шкале:To compare the results of ashing and chemical analysis along the height of each model tree to its felling, the structural elements of the model tree are distributed according to the following simple rank scale:

0 - корни мелкие;0 - small roots;

1 - корни крупные;1 - roots are large;

2 - ствол дерева с кружком на высоте 1,3 м;2 - a tree trunk with a circle at a height of 1.3 m;

3 - ветки крупные;3 - large branches;

4 - ветки мелкие;4 - small branches;

5 - листва (хвоя).5 - foliage (needles).

Статистические закономерности содержания химических веществ и их групп в дереве выполняют по формуле:The statistical laws of the content of chemicals and their groups in a tree are performed according to the formula:

C=C1+C2,C = C 1 + C 2 ,

Figure 00000008
,
Figure 00000008
,

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где С - содержание химического вещества или группы химических веществ в структурных элементах, то есть в биологических органах, модельного дерева, % на сухое вещество;where C is the content of a chemical or group of chemicals in structural elements, that is, in biological organs, of a model tree,% on dry matter;

С1 - закон гибели, являющийся частным случаем биотехнического закона, предложенного проф. П.М.Мазуркиным, и показывающий влияние корневой системы на содержание химических элементов (или их групп) в частях модельного дерева, % на сухое вещество;C 1 - the law of death, which is a special case of the biotechnical law proposed by prof. P.M. Mazurkin, and showing the effect of the root system on the content of chemical elements (or their groups) in parts of the model tree,% on dry matter;

С2 - закон аллометрического (показательного) роста, являющийся также частным случаем биотехнического закона, предложенного проф. П.М.Мазуркиным, и показывающий влияние кроны на содержание химических элементов (или их групп) в частях модельного дерева, % на сухое вещество;C 2 - the law of allometric (exponential) growth, which is also a special case of the biotechnical law proposed by prof. P.M. Mazurkin, and showing the effect of the crown on the content of chemical elements (or their groups) in parts of the model tree,% on dry matter;

С0 - содержание химических элементов или их групп в мелких корнях, % на сухое вещество;With 0 - the content of chemical elements or their groups in small roots,% on dry matter;

r - ранг структурной части или биологического органа модельного органа, r=0, 1, 2, ..., причем r=0 для мелких корней;r is the rank of the structural part or biological organ of the model organ, r = 0, 1, 2, ..., and r = 0 for small roots;

а1 - активность спада (гибели) концентрации химического элемента или группы химических элементов с движением минеральных веществ с водой от мелких корней к листве от влияния корней;and 1 - activity decline (death) of the concentration of a chemical element or group of chemical elements with the movement of minerals with water from small roots to foliage from the influence of the roots;

а2 - интенсивность спада (гибели) концентрации химического элемента или группы химических элементов с движением минеральных веществ с водой от мелких корней к листве от влияния корней;and 2 - the intensity of the decline (death) of the concentration of a chemical element or group of chemical elements with the movement of minerals with water from small roots to foliage from the influence of the roots;

a3 - активность роста концентрации химического элемента или группы химических элементов от влияния листвы, при движении минеральных веществ с водой от мелких корней к листве;a 3 - activity of increasing the concentration of a chemical element or group of chemical elements from the influence of foliage, when minerals with water move from small roots to foliage;

a4 - интенсивность роста концентрации химического элемента или группы химических элементов в зависимости от влияния листвы, при движении минеральных веществ с водой от мелких корней к листве.a 4 - the growth rate of the concentration of a chemical element or group of chemical elements depending on the influence of foliage, when minerals with water move from small roots to foliage.

По соотношению между составляющими статистической закономерности судят об экологическом качестве модельного дерева.By the ratio between the components of the statistical regularity, the ecological quality of the model tree is judged.

Во множестве химических элементов выполняется ранжирование по убыванию их количественного содержания в листве (хвое) с выявлением статистической закономерности по формуле:In many chemical elements, ranking is performed in descending order of their quantitative content in foliage (needles) with revealing a statistical regularity according to the formula:

CЛ=C1+C2+C3-C4,C L = C 1 + C 2 + C 3 -C 4 ,

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

Figure 00000006
,
Figure 00000006
,

где СЛ - концентрация химических элементов в листве (хвое), % на сухое вещество;where C L is the concentration of chemical elements in the foliage (needles),% on dry matter;

С1 - закон гибели, являющийся частным случаем биотехнического закона, предложенного проф. П.М.Мазуркиным, и показывающий изменение содержания всех испытанных химических элементов в листве дерева, % на сухое вещество;C 1 - the law of death, which is a special case of the biotechnical law proposed by prof. P.M. Mazurkin, and showing the change in the content of all tested chemical elements in the foliage of a tree,% on dry matter;

С0 - содержание азота в листве дерева, % на сухое вещество;With 0 - the nitrogen content in the foliage of the tree,% dry matter;

С2 - биотехнический закон стрессового возбуждения первых 3-4 по иерархии химических элементов, преимущественно кальция, калия и магния, показывающий приспособляемость деревьев данного вида ко всей популяции измеренных химических элементов, % на сухое вещество;С 2 - the biotechnical law of stress excitation of the first 3-4 according to the hierarchy of chemical elements, mainly calcium, potassium and magnesium, showing the adaptability of trees of this species to the entire population of measured chemical elements,% on dry matter;

С3 - биотехнический закон стрессового возбуждения средних по иерархии химических элементов, преимущественно фосфора или марганца, показывающий приспособляемость деревьев данного вида ко всей популяции измеренных химических элементов, % на сухое вещество;C 3 - biotechnological law of stress excitation of hierarchical averages of chemical elements, mainly phosphorus or manganese, showing the adaptability of trees of this species to the entire population of measured chemical elements,% on dry matter;

С4 - приспособляемость деревьев данного вида к набору химических элементов в окружающей среде колебательным возмущением с амплитудой

Figure 00000009
, % на сухое вещество;C 4 - the adaptability of trees of this species to a set of chemical elements in the environment by vibrational disturbance with amplitude
Figure 00000009
,% dry matter;

rхэ - ранг распределения химических элементов для данной породы деревьев, rхэ=0, 1, 2, ..., причем rхэ=0 для азота;r he - the rank of the distribution of chemical elements for a given tree species, r he = 0, 1, 2, ..., and r he = 0 for nitrogen;

а1...а14 - параметры статистической закономерности, изменяющиеся для каждого модельного дерева.and 1 ... a 14 are the parameters of the statistical regularity that change for each model tree.

Во множестве химических элементов выделяется кремний, по содержанию которого в химической дендрохронологии оценивается эволюционный возраст каждого вида испытуемых модельных деревьев и древесных растений.In many chemical elements, silicon is released, according to the content of which in chemical dendrochronology the evolutionary age of each type of test model trees and woody plants is estimated.

Способ испытания древесины на содержание химических элементов в растущем дереве реализуется, например, на модельном дереве следующим образом.A method of testing wood for the content of chemical elements in a growing tree is implemented, for example, on a model tree as follows.

После выбора в древостое модельное дерево измеряют по высоте, наклону ствола относительно вертикали (необходимо для сопоставления радиальных пластин) в соответствующую сторону для геодезической привязки модельного дерева и его спилов к сторонам света, а также определяют форму кроны, наличие внешних пороков и другие таксационные показатели. Кроме того, определяют площадь места произрастания модельного дерева, а также основные таксационные показатели окружающих его деревьев с целью последующего сопоставления при анализе экологического состояния лесного массива. Для этого также выписывают из данных лесоустройства значения таксационных показателей по изучаемому участку леса.After selection in the tree stand, the model tree is measured in height, the inclination of the trunk relative to the vertical (necessary for comparing radial plates) in the appropriate direction for geodetic reference of the model tree and its saw cuts to the cardinal points, and also determine the shape of the crown, the presence of external defects and other taxation indicators. In addition, the area of the model tree growth is determined, as well as the main taxation indicators of the trees surrounding it for the purpose of subsequent comparison in the analysis of the ecological state of the forest. For this, the values of taxation indicators for the studied forest area are also written out from the forest inventory data.

Модельное дерево валят, обрубают сучья, а ствол разделывают на части так, чтобы выпилить на соответствующих расстояниях кружки толщиной не менее 100 мм. Затем с пня выпиливают кружок древесины на уровне корневой шейки дерева.The model tree is cut down, branches are chopped off, and the trunk is cut into pieces so as to cut circles at least 100 mm thick at appropriate distances. Then a circle of wood is cut from a stump at the level of the root neck of the tree.

На кружке древесины, например, выпиленном на уровне 1,3 м, отмечают границу водопроводящего слоя, затем отделяют кружок от коры, раскалывают на радиальные пластины, которые ориентируются по геодезическим направлениям «север - юг» и «запад - восток». До раскалывания измеряют макроструктурные параметры годичных слоев древесины. Затем на радиальных пластинах размечают линии будущих расколов так, чтобы центральный образец был симметричен относительно сердцевины. При этом сердцевина и ядровая древесина могут иметь несколько образцов. На каждой радиальной пластине отмечают середины всех образцов и измеряют радиусы от центра годичных колец на кружке. Средние и периферийные образцы раскалывают по радиусу от центрального образца так, чтобы линии раскола находились в ранней зоне годичного слоя древесины, а толщина образцов была приблизительно равной или более 10 мм.On a wood mug, for example, sawn at the level of 1.3 m, mark the boundary of the water-conducting layer, then separate the circle from the bark, split it into radial plates that are oriented along the north-south and west-east geodetic directions. Before cracking, the macrostructural parameters of the annual layers of wood are measured. Then, lines of future splits are marked on radial plates so that the central sample is symmetrical about the core. In this case, the core and sound wood can have several samples. On each radial plate, the midpoints of all samples are marked and the radii from the center of the tree rings on the circle are measured. The middle and peripheral samples are split along the radius from the central sample so that the split lines are in the early zone of the annual layer of wood and the thickness of the samples is approximately equal to or more than 10 mm.

Из кружков древесины берут периферийные образцы. Одновременно берут пробы листвы, мелких корней, а также цельные кружки из крупных ветвей и крупных корней.From wood circles take peripheral samples. At the same time take samples of foliage, small roots, as well as whole circles from large branches and large roots.

Периферийные образцы, включающие в себя прирост за последние 10 лет роста модельного дерева по толщине, выкалывают в водопроводящем слое заболони древесины. Поэтому одной из сторон последнего образца станет участок цилиндрической поверхности ствола около камбиального слоя.Peripheral samples, including growth over the last 10 years of growth of a model tree in thickness, are punctured in a water-conducting layer of sapwood. Therefore, one of the sides of the last sample will be a section of the cylindrical surface of the trunk near the cambial layer.

Отсюда следует, что по сравнению с прототипом дополнительно выполняется взятие кружков из ствола кроме высоты 1,3 м, а также из крупных ветвей и крупных корней. Кроме того, выполняют взятие образцов в виде проб для химического анализа из мелких корней, мелких веток и листвы от модельного дерева, затем выполняют сопоставление результатов их озоления и химического анализа с результатами озоления и химического анализа древесины периферийных образцов, взятых в виде кружков на различных высотах ствола, а также крупных ветвей и крупных корней, выполняют с выявлением статистических закономерностей распределения химических элементов и их групп.It follows that, compared with the prototype, additionally taking circles from the trunk except for a height of 1.3 m, as well as from large branches and large roots. In addition, sampling in the form of samples for chemical analysis from small roots, small branches and foliage from a model tree is performed, then the results of their ashing and chemical analysis are compared with the results of ashing and chemical analysis of wood from peripheral samples taken in the form of circles at various heights trunk, as well as large branches and large roots, perform with the identification of statistical patterns of distribution of chemical elements and their groups.

По множеству модельных деревьев определяют средние значения содержания химических элементов в древесине всего древостоя.From the set of model trees, the average values of the content of chemical elements in the wood of the entire stand are determined.

При взятии периферийных образцов из одного кружка ствола на высоте 1,3 м озоление древесины кружков от крупных корней и крупных ветвей выполняют целиком, без разделения на радиальные пластины и без их раскалывания на сердцевинные, средние и периферийные образцы древесины по геодезическим направлениям.When taking peripheral samples from one trunk circle at a height of 1.3 m, the wood ashing of circles from large roots and large branches is performed as a whole, without separation into radial plates and without splitting them into core, middle and peripheral wood samples in geodesic directions.

Результаты озоления и химического анализа образцов и проб учитывают по ходу движения минеральных веществ от мелких корней к листве.The results of ashing and chemical analysis of samples and samples are taken into account along the movement of mineral substances from small roots to foliage.

Для сопоставления результатов озоления и химического анализа по высоте каждого модельного дерева до его валки структурные элементы модельного дерева распределяют по следующей простейшей ранговой шкале:To compare the results of ashing and chemical analysis along the height of each model tree to its felling, the structural elements of the model tree are distributed according to the following simple rank scale:

0 - корни мелкие;0 - small roots;

1 - корни крупные;1 - roots are large;

2 - ствол дерева с кружком на высоте 1,3 м;2 - a tree trunk with a circle at a height of 1.3 m;

3 - ветки крупные;3 - large branches;

4 - ветки мелкие;4 - small branches;

5 - листва (хвоя).5 - foliage (needles).

Статистические закономерности содержания химических веществ и их групп в дереве выполняют по формуле:The statistical laws of the content of chemicals and their groups in a tree are performed according to the formula:

C=C1+C2,C = C 1 + C 2 ,

Figure 00000008
,
Figure 00000008
,

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где С - содержание химического вещества или группы химических веществ в структурных элементах, то есть в биологических органах, модельного дерева, % на сухое вещество;where C is the content of a chemical or group of chemicals in structural elements, that is, in biological organs, of a model tree,% on dry matter;

С1 - закон гибели, являющийся частным случаем биотехнического закона, предложенного проф. П.М.Мазуркиным, и показывающий влияние корневой системы на содержание химических элементов (или их групп) в частях модельного дерева, % на сухое вещество;C 1 - the law of death, which is a special case of the biotechnical law proposed by prof. P.M. Mazurkin, and showing the effect of the root system on the content of chemical elements (or their groups) in parts of the model tree,% on dry matter;

С2 - закон аллометрического (показательного) роста, являющийся также частным случаем биотехнического закона, предложенного проф. П.М.Мазуркиным, и показывающий влияние кроны на содержание химических элементов (или их групп) в частях модельного дерева, % на сухое вещество;C 2 - the law of allometric (exponential) growth, which is also a special case of the biotechnical law proposed by prof. P.M. Mazurkin, and showing the effect of the crown on the content of chemical elements (or their groups) in parts of the model tree,% on dry matter;

С0 - содержание химических элементов или их групп в мелких корнях, % на сухое вещество;With 0 - the content of chemical elements or their groups in small roots,% on dry matter;

r - ранг структурной части или биологического органа модельного органа, r=0, 1, 2, ..., причем r=0 для мелких корней;r is the rank of the structural part or biological organ of the model organ, r = 0, 1, 2, ..., and r = 0 for small roots;

a1 - активность спада (гибели) концентрации химического элемента или группы химических элементов с движением минеральных веществ с водой от мелких корней к листве от влияния корней;a 1 - activity decline (death) of the concentration of a chemical element or group of chemical elements with the movement of minerals with water from small roots to foliage from the influence of the roots;

а2 - интенсивность спада (гибели) концентрации химического элемента или группы химических элементов с движением минеральных веществ с водой от мелких корней к листве от влияния корней;and 2 - the intensity of the decline (death) of the concentration of a chemical element or group of chemical elements with the movement of minerals with water from small roots to foliage from the influence of the roots;

a3 - активность роста концентрации химического элемента или группы химических элементов от влияния листвы, при движении минеральных веществ с водой от мелких корней к листве;a 3 - activity of increasing the concentration of a chemical element or group of chemical elements from the influence of foliage, when minerals with water move from small roots to foliage;

a4 - интенсивность роста концентрации химического элемента или группы химических элементов в зависимости от влияния листвы, при движении минеральных веществ с водой от мелких корней к листве.a 4 - the growth rate of the concentration of a chemical element or group of chemical elements depending on the influence of foliage, when minerals with water move from small roots to foliage.

По соотношению между составляющими статистической закономерности судят об экологическом качестве модельного дерева.By the ratio between the components of the statistical regularity, the ecological quality of the model tree is judged.

Во множестве химических элементов выполняется ранжирование по убыванию их количественного содержания в листве (хвое) с выявлением статистической закономерности по формуле:In many chemical elements, ranking is performed in descending order of their quantitative content in foliage (needles) with revealing a statistical regularity according to the formula:

CЛ=C1+C2+C3-C4,C L = C 1 + C 2 + C 3 -C 4 ,

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

Figure 00000006
,
Figure 00000006
,

где СЛ - концентрация химических элементов в листве (хвое), % на сухое вещество;where C L is the concentration of chemical elements in the foliage (needles),% on dry matter;

С1 - закон гибели, являющийся частным случаем биотехнического закона, предложенного проф. П.М.Мазуркиным, и показывающий изменение содержания всех испытанных химических элементов в листве дерева, % на сухое вещество;C 1 - the law of death, which is a special case of the biotechnical law proposed by prof. P.M. Mazurkin, and showing the change in the content of all tested chemical elements in the foliage of a tree,% on dry matter;

С0 - содержание азота в листве дерева, % на сухое вещество;With 0 - the nitrogen content in the foliage of the tree,% dry matter;

С2 - биотехнический закон стрессового возбуждения первых 3-4 по иерархии химических элементов, преимущественно кальция, калия и магния, показывающий приспособляемость деревьев данного вида ко всей популяции измеренных химических элементов, % на сухое вещество;С 2 - the biotechnical law of stress excitation of the first 3-4 according to the hierarchy of chemical elements, mainly calcium, potassium and magnesium, showing the adaptability of trees of this species to the entire population of measured chemical elements,% on dry matter;

С3 - биотехнический закон стрессового возбуждения средних по иерархии химических элементов, преимущественно фосфора или марганца, показывающий приспособляемость деревьев данного вида ко всей популяции измеренных химических элементов, % на сухое вещество;C 3 - biotechnological law of stress excitation of hierarchical averages of chemical elements, mainly phosphorus or manganese, showing the adaptability of trees of this species to the entire population of measured chemical elements,% on dry matter;

С4 - приспособляемость деревьев данного вида к набору химических элементов в окружающей среде колебательным возмущением с амплитудой

Figure 00000009
, % на сухое вещество;C 4 - the adaptability of trees of this species to a set of chemical elements in the environment by vibrational disturbance with amplitude
Figure 00000009
,% dry matter;

rхэ - ранг распределения химических элементов для данной породы деревьев, rхэ=0, 1, 2, ..., причем rхэ=0 для азота;r he - the rank of the distribution of chemical elements for a given tree species, r he = 0, 1, 2, ..., and r he = 0 for nitrogen;

а1...а14 - параметры статистической закономерности, изменяющиеся для каждого модельного дерева.and 1 ... a 14 are the parameters of the statistical regularity that change for each model tree.

Во множестве химических элементов выделяется кремний, по содержанию которого в химической дендрохронологии оценивается эволюционный возраст каждого вида испытуемых модельных деревьев и древесных растений.In many chemical elements, silicon is released, according to the content of which in chemical dendrochronology the evolutionary age of each type of test model trees and woody plants is estimated.

Примеры. Результаты статистического моделирования приведены по экспериментальным данным, взятым из аналога (деревья на всех пробных площадках в среднем).Examples. The results of statistical modeling are given according to experimental data taken from an analogue (trees on all test sites on average).

В основе всех процессов жизнедеятельности, происходящих в дереве и его частях, лежат различные химические элементы. Распределение химических элементов может быть рассмотрено относительно дерева по его высоте. При этом за начало можно принять верхушку растения или волоски корней. Вычислительные эксперименты показали, что по принципу «снизу вверх» модели точнее почти в 10 раз, чем уравнения по закономерности «сверху вниз». Поэтому ранговую шкалу принимаем по стремлению дерева к свету Солнца.The basis of all the vital processes occurring in the tree and its parts are various chemical elements. The distribution of chemical elements can be considered relative to the tree by its height. In this case, the top of the plant or root hair can be taken as the beginning. Computational experiments have shown that according to the bottom-up principle, models are almost 10 times more accurate than equations from the top-down pattern. Therefore, we take the rank scale according to the desire of the tree to the light of the Sun.

Содержание химических элементов в тех или иных органах дерева было принято по данным книги (Родин Л.Е., Ремезов Н.П., Базилевич Н.И. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах. - Л.: Наука, 1968. - 145 с.).The content of chemical elements in various organs of the tree was adopted according to the book (Rodin L.E., Remezov N.P., Bazilevich N.I. Methodological guidelines for the study of dynamics and the biological cycle in phytocenoses. - L .: Nauka, 1968 . - 145 p.).

Нами предлагается следующая ранговая шкала частей дерева:We propose the following ranking scale of tree parts:

0 - корни мелкие;0 - small roots;

1 - корни крупные;1 - roots are large;

2 - ствол;2 - trunk;

3 - ветки крупные;3 - large branches;

4 - ветки мелкие;4 - small branches;

5 - листва, хвоя.5 - foliage, needles.

Эти ранги располагаются по направлению потока минеральных веществ, необходимых для образования продуктов ассимиляции. Поэтому нулевой ранг получают мелкие корни. Остальные части дерева будем принимать за потребителей этих минеральных веществ, направляющихся к другим органам через древесинное тело. Причем листья или хвоя наиболее удалены по высоте от мелких корней.These ranks are located in the direction of the flow of minerals necessary for the formation of assimilation products. Therefore, small roots get a zero rank. The remaining parts of the tree will be taken for consumers of these minerals, sent to other organs through the woody body. Moreover, the leaves or needles are the most distant in height from small roots.

Такая шестизначная шкала оказалась вполне достаточной для статистического моделирования данных распределения химических элементов в сухой массе частей дерева. Далее модели приведены по ели и березе, причем по всем учтенным экспериментами химическим элементам.Such a six-digit scale turned out to be quite sufficient for statistical modeling of data on the distribution of chemical elements in the dry mass of parts of a tree. Further, the models are given for spruce and birch, and for all chemical elements taken into account by experiments.

Ель. Содержание всех веществ без азота (% на сухое растение) определяется зависимостью (табл.1):Spruce. The content of all substances without nitrogen (% per dry plant) is determined by the dependence (Table 1):

Figure 00000010
Figure 00000010

Таблица 1
Содержание химических веществ (без азота) в дереве ели, % на сухое вещество
Table 1
The content of chemicals (without nitrogen) in the spruce tree,% on dry matter
Часть дереваPart of the tree Ранг rRank r Факт

Figure 00000011
Fact
Figure 00000011
Расчетные значения (1)Estimated Values (1) Составляющие (1)Components (1) СFROM εε Δ, %Δ,% С1 C 1 С2 C 2 Корни мелкие
Корни крупные
Ствол
Ветки крупные
Ветки мелкие
Хвоя
Small roots
Large roots
Trunk
Large branches
Small branches
Needles
0
1
2
3
4
5
0
one
2
3
four
5
1.29
0.79
0.37
0.79
1.44
2.34
1.29
0.79
0.37
0.79
1.44
2.34
1.29
0.79
0.37
0.78
1.45
2.34
1.29
0.79
0.37
0.78
1.45
2.34
-8.1е-8
4.2е-6
-2.0е-5
0.007
-0.009
0.003
-8.1e-8
4.2e-6
-2.0e-5
0.007
-0.009
0.003
-0.00
0.00
-0.01
0.89
-0.63
0.13
-0.00
0.00
-0.01
0.89
-0.63
0.13
1.29
0.72
0.04
0.00
0.00
0.00
1.29
0.72
0.04
0.00
0.00
0.00
0.00
0.07
0.33
0.78
1.45
2.34
0.00
0.07
0.33
0.78
1.45
2.34

Сразу же отметим, что все закономерности распределения химических элементов по частям дерева аналогичны приведенной конструкции. Поэтому можно будет дать таблицу значений эмпирических коэффициентов. Однако в этом случае сокращается содержательное описание двух процессов, из которых состоит общий процесс распределения химических элементов по дереву (на момент исследования).Immediately, we note that all the laws governing the distribution of chemical elements over parts of a tree are similar to the given construction. Therefore, it will be possible to give a table of values of empirical coefficients. However, in this case, a meaningful description of the two processes that make up the general process of distributing chemical elements in a tree (at the time of the study) is reduced.

Первая составляющая формулы (1) показывает долю влияния корневой системы на содержание химических элементов, а вторая - листвы или хвои. Поэтому в растущем дереве располагаются два центра притяжения химических веществ - листва (хвоя) и мелкие корни.The first component of formula (1) shows the proportion of the influence of the root system on the content of chemical elements, and the second - foliage or needles. Therefore, in a growing tree there are two centers of attraction for chemicals - foliage (needles) and small roots.

В табл.2 приведено общее содержание химических элементов в различных частях дерева ели по формуле:Table 2 shows the total content of chemical elements in various parts of the spruce tree according to the formula:

Figure 00000012
Figure 00000012

Таблица 2
Содержание всех химических веществ в дереве ели, % на сухое вещество
table 2
The content of all chemicals in the spruce tree,% dry matter
Часть дереваPart of the tree Ранг rRank r Факт

Figure 00000013
Fact
Figure 00000013
Расчетные значения (2)Estimated Values (2) Составляющие (2)Components (2) СFROM εε Δ, %Δ,% С1 C 1 С2 C 2 Корни мелкие
Корни крупные
Ствол
Ветки крупные
Ветки мелкие
Хвоя
Small roots
Large roots
Trunk
Large branches
Small branches
Needles
0
1
2
3
4
5
0
one
2
3
four
5
2.00
1.08
0.48
1.10
2.02
3.35
2.00
1.08
0.48
1.10
2.02
3.35
2.00
1.08
0.48
1.08
2.04
3.34
2.00
1.08
0.48
1.08
2.04
3.34
-2.1е-6
6.6е-6
-0.000
0.018
-0.022
0.008
-2.1e-6
6.6e-6
-0.000
0.018
-0.022
0.008
-0.00
0.00
-0.02
1.64
-1.09
0.24
-0.00
0.00
-0.02
1.64
-1.09
0.24
2.00
0.98
0.04
0.00
0.00
0.00
2.00
0.98
0.04
0.00
0.00
0.00
0.00
0.10
0.44
1.08
2.04
3.34
0.00
0.10
0.44
1.08
2.04
3.34

По химическим элементам значения параметров формулы распределения по частям дерева ели приведены в табл.3.For chemical elements, the values of the parameters of the distribution formula for parts of the spruce tree are given in Table 3.

Таблица 3 Содержание химических элементов в дереве ели, % на сухое веществоTable 3 The content of chemical elements in the tree spruce,% dry matter Химический ЭлементChemical element ОбозначениеDesignation Параметры статистической моделиStatistical Model Parameters Погрешность Δ, %Error Δ,% С0 C 0 a1 a 1 a2 a 2 a3 a 3 a4 a 4 АзотNitrogen NN 0.71000.7100 0.93660.9366 8.57338.5733 0.021720.02172 2.38352.3835 3.873.87 КремнийSilicon SiSi 0.040120.04012 0.29770.2977 2.15162.1516 4.3733е-74.3733e-7 8.40908.4090 38.0838.08 КальцийCalcium СаSa 0.53000.5300 0.63390.6339 6.35906.3590 0.10880.1088 1.19191.1919 22.0808/22 КалийPotassium КTO 0.20090.2009 0.26920.2692 2.72222.7222 0.0055970.005597 2.97302.9730 34.2734.27 МагнийMagnesium MgMg 0.052850.05285 0.55790.5579 1.21991.2199 0.0019180.001918 2.52932.5293 60.8060.80 ФосфорPhosphorus РR 0.11000.1100 1.15771.1577 17.606217.6062 0.0054400.005440 2.04612.0461 28.7528.75 АлюминийAluminum AlAl 0.19190.1919 1.28151.2815 1.24521.2452 0.0062750.006275 2.14452.1445 84.5784.57 ЖелезоIron FeFe 0.020520.02052 1.18931.1893 1one 0.00028540.0002854 2.23902.2390 МарганецManganese MnMn 0.030310.03031 0.61320.6132 1one 0.00059590.0005959 2.91612.9161 33.8933.89 СераSulfur SS 0.11020.1102 1.29791.2979 1one 0.0089540.008954 1.70251.7025 6.596.59

В общем виде искомая закономерность запишется так:In general, the desired regularity is written as follows:

Figure 00000014
Figure 00000014

где С0 - концентрация химического элемента в мелких корнях, %; а1 - активность гибели естественной закономерности поднятия химических элементов до листьев или хвои; а2 - интенсивность снижения концентрации вещества по высоте дерева; a3 - активность дерева по аллометричскому росту содержания химического элемента; а4 - интенсивность роста биотехнического возбуждения дерева по «созданию» данного химического элемента.where C 0 is the concentration of the chemical element in small roots,%; and 1 - the activity of the death of the natural regularity of raising chemical elements to leaves or needles; and 2 - the intensity of the decrease in the concentration of the substance along the height of the tree; a 3 - tree activity according to allometric growth of the chemical element content; and 4 - the growth rate of biotechnological excitation of the tree by the "creation" of this chemical element.

Таким образом, мы в некоторой степени все-таки придерживаемся концепции, согласно которой растения могут быть «алхимиками» и могут создавать необходимые для себя химические элементы. Иначе невозможно объяснить тот факт, что в дереве находится столь много химического вещества: более чем тридцатой части сухой массы листьев или хвои дерева невозможно взять только из микроэлементов почвы.Thus, to some extent, we adhere to the concept that plants can be “alchemists” and can create the necessary chemical elements for themselves. Otherwise, it is impossible to explain the fact that there is so much chemical substance in the tree: it is impossible to take more than the thirtieth of the dry mass of leaves or needles of a tree only from trace minerals of the soil.

Бесконечность относительной ошибки появляется из-за нулевого фактического значения изучаемого показателя. Максимальная относительная погрешность появляется в стволе дерева. Это, по-видимому, связано с влиянием древесинного тела. Если удастся вычленить ее постоянное влияние как прошлого запаса, то, как уже отмечали в предыдущих главах, концентрация древесного сока может оказаться постоянной на всей длине ствола. Этот факт также означает, что закономерность распределения химических элементов по образующей ствола может и не существовать.The infinity of the relative error appears due to the zero actual value of the studied indicator. The maximum relative error appears in the tree trunk. This is apparently due to the influence of the woody body. If it is possible to isolate its constant influence as a past supply, then, as already noted in previous chapters, the concentration of wood sap can be constant over the entire length of the trunk. This fact also means that the pattern of distribution of chemical elements along the generatrix of the barrel may not exist.

Береза. Здесь крупные ветви не изучались. Поэтому третий ранг из списка частей дерева выпадает. Для всех химических веществ (без учета азота) получена формула (табл.4):Birch. Large branches have not been studied here. Therefore, the third rank from the list of parts of the tree drops out. For all chemicals (excluding nitrogen), the formula is obtained (Table 4):

Figure 00000015
Figure 00000015

Таблица 4
Содержание химических веществ (без азота) в дереве березы, % на сухое вещество
Table 4
The content of chemicals (without nitrogen) in the birch tree,% on dry matter
Часть дереваPart of the tree Ранг rRank r Факт

Figure 00000016
Fact
Figure 00000016
Расчетные значения (4)Estimated Values (4) Составляющие (4)Components (4) СFROM εε Δ, %Δ,% С1 C 1 С2 C 2 Корни мелкие Small roots 00 1.501.50 1.501.50 -0.00-0.00 -0.00-0.00 1.501.50 0.000.00 Корни крупныеLarge roots 1one 1.001.00 1.001.00 1.1e-161.1e-16 0.000.00 1.001.00 0.000.00 СтволTrunk 22 0.320.32 0.320.32 5.6e-175.6e-17 0.000.00 0.310.31 0.010.01 Ветки крупныеLarge branches 33 -- -- -- -- 0.050.05 0.130.13 Ветки мелкиеSmall branches 4four 0.800.80 0.800.80 -0.00-0.00 -0.00-0.00 0.000.00 0.800.80 ХвояNeedles 55 3.183.18 3.183.18 8.9е-168.9e-16 0.000.00 0.000.00 3.183.18

Из данных табл.4 видно, что возможно прогнозировать концентрацию химических элементов. В крупных ветках должно быть 0,18% химических элементов без азота на сухое вещество.From the data of table 4 shows that it is possible to predict the concentration of chemical elements. In large branches there should be 0.18% of chemical elements without nitrogen per dry matter.

С учетом азота будет уравнение (табл.5):Taking into account nitrogen there will be an equation (Table 5):

Figure 00000017
Figure 00000017

Для крупных веток прогнозируется концентрация в сухом веществе 0,47% всех химических элементов. При этом оба уравнения имеют практически однозначную закономерность. Сопоставление с елью показывает, что общее содержание химических элементов больше. Это, по нашему мнению, связано с тем, что листья березы являются одногодками, а хвоинки ели живут до 5-7 лет.For large branches, a concentration of 0.47% of all chemical elements in dry matter is predicted. In this case, both equations have an almost unambiguous regularity. Comparison with spruce shows that the total content of chemical elements is greater. This, in our opinion, is due to the fact that birch leaves are of the same age, and spruce needles live up to 5-7 years.

Таблица 5 Содержание химических веществ в дереве березы, % на сухое веществоTable 5 The content of chemicals in the birch tree,% dry matter Часть дереваPart of the tree Ранг rRank r Факт

Figure 00000016
Fact
Figure 00000016
Расчетные значения (5)Estimated Values (5) Составляющие (5)Components (5) СFROM εε Δ, %Δ,% С1 C 1 С2 C 2 Корни мелкиеSmall roots 00 2.962.96 2.962.96 -0.00-0.00 -0.00-0.00 2.962.96 0.000.00 Корни крупныеLarge roots 1one 1.521.52 1.521.52 -2.2е-16-2.2e-16 -0.00-0.00 1.521.52 0.000.00 СтволTrunk 22 0.580.58 0.580.58 -0.00-0.00 -0.00-0.00 0.550.55 0.030.03 Ветки крупныеLarge branches 33 -- -- -- -- 0.160.16 0.310.31 Ветки мелкиеSmall branches 4four 1.611.61 1.611.61 6.7е-166.7e-16 0.000.00 0.040.04 1.571.57 ХвояNeedles 55 5.545.54 5.545.54 2.7е-152.7e-15 0.000.00 0.010.01 5.535.53

Таким образом, статистическая закономерность изменения концентрации химических элементов в сухом веществе дерева, по его высоте снизу вверх от корней к кроне, доказана: все они имеют совместное действие от мелких корней (первая составляющая) и от листвы или хвои (вторая составляющая).Thus, the statistical regularity of changes in the concentration of chemical elements in the dry matter of a tree, according to its height from bottom to top from the roots to the crown, is proved: they all have a joint effect from small roots (the first component) and from foliage or needles (the second component).

Параметры моделей по каждому химическому элементу (порядок расположения элементов принят по первоисточнику) приведены в табл.6.The parameters of the models for each chemical element (the arrangement of elements adopted by the source) are given in table.6.

Эти уравнения повторяют найденную общую закономерность (3), поэтому сопоставление отдельных химических элементов между собой в дальнейшем возможно проводить по значениям параметров моделей.These equations repeat the found general regularity (3), therefore, it is possible to further compare individual chemical elements with each other by the values of the model parameters.

Таблица 6
Содержание химических элементов в дереве березы, % на сухое вещество
Table 6
The content of chemical elements in the birch tree,% on dry matter
Химический элементChemical element ОбозначениеDesignation Параметры статистической моделиStatistical Model Parameters Погрешность Δ, %Error Δ,% С0 C 0 a1 a 1 а2 a 2 a3 a 3 a4 a 4 АзотNitrogen NN 1.46001.4600 1.03361.0336 0.81200.8120 0.00065700.0006570 5.07805.0780 0.000.00 КремнийSilicon SiSi 0.10010.1001 0.71100.7110 1.92781.9278 0.00068640.0006864 2.26832.2683 59.3459.34 КальцийCalcium СаSa 0.60000.6000 0.33490.3349 2.32192.3219 0.00075230.0007523 4.54484.5448 0.000.00 КалийPotassium КTO 0.17000.1700 0.26830.2683 1.75251.7525 8.9830е-68.9830e-6 7.02297.0229 0.000.00 МагнийMagnesium MgMg 0.16000.1600 0.28780.2878 2.26462.2646 6.3279е-86.3279e-8 10.050110.0501 1.901.90 ФосфорPhosphorus РR 0.11000.1100 0.78920.7892 1.17431.1743 0.000037300.00003730 5.30165.3016 0.000.00 АлюминийAluminum AlAl 0.59990.5999 0.40560.4056 2.18702.1870 0.000010390.00001039 5.75765.7576 1.401.40 ЖелезоIron FeFe 0.055280.05528 0.012190.01219 7.11537.1153 0.0039790.003979 00 60.2060.20 МарганецManganese MnMn 0.040000.04000 5.56775.5677 1one 1.7120е-81.7120e-8 9.78639.7863 СераSulfur SS 0.070070.07007 0.56320.5632 1.81641.8164 4.5333е-64.5333e-6 6.07436.0743 3.243.24 НатрийSodium NaNa 0.069630.06963 0.33890.3389 5.17145.1714 0.0010860.001086 1.00071.0007 ХлорChlorine ClCl 0.070210.07021 0.81220.8122 1one 0.000057140.00005714 4.61654.6165 23.8023.80

В этом наборе химических элементов у березы появились два новых вещества - натрий и хлор, которых не было в ели. Будем считать, что эти множества достаточно полно характеризуют данный вид дерева. Тогда в дальнейших исследованиях можно применять методы популяционной динамики.In this set of chemical elements, birch appeared two new substances - sodium and chlorine, which were not in the spruce. We assume that these sets fully characterize this type of tree. Then in further studies, methods of population dynamics can be applied.

В популяции химических элементов также соблюдается строгая иерархия и поэтому нами далее рассматривается ранговое распределение химических элементов по концентрации в сухом веществе частей дерева. Здесь это распределение необходимо вначале принять по листве и хвое, как наиболее эффективным из всех других органов дерева.A strict hierarchy is also observed in the population of chemical elements, and therefore, we further consider the ranking distribution of chemical elements by the concentration of parts of the tree in dry matter. Here, this distribution must first be accepted by foliage and needles, as the most effective of all other organs of the tree.

Тогда для ели получилась зависимость (табл.7):Then the dependence for spruce was obtained (Table 7):

Figure 00000018
Figure 00000018

В этой формуле четыре составляющие. Вторая и третья помогают приспособляться популяции из 10 химических элементов к данному виду дерева, который возник 400-450 миллионов лет назад. Третья составляющая показывает медленно нарастающее волновое возмущение «мирового эфира». При этом начало этой волны смещено назад почти на один ранг, то есть впереди азота есть еще какой-то химический элемент (может - водород?), который был характерен для атмосферы Земли.There are four components to this formula. The second and third help to adapt the population of 10 chemical elements to this type of tree, which arose 400-450 million years ago. The third component shows the slowly growing wave indignation of the "world ether". In this case, the beginning of this wave is shifted back by almost one rank, that is, in front of nitrogen there is some other chemical element (maybe hydrogen?), Which was characteristic of the Earth’s atmosphere.

Таблица 7
Популяция химических элементов хвои ели, % на сухое вещество
Table 7
The population of chemical elements of spruce needles,% dry matter
Химический элементChemical element Ранг rRank r Факт

Figure 00000016
Fact
Figure 00000016
Расчетные значения (6)Estimated Values (6) Составляющие статистической модели (6)Statistical Model Components (6) СFROM Δ, %Δ,% С1 C 1 С2 C 2 С3 C 3 аbut С4 C 4 N
Са
К
Si
Al
Р
S
Mg
Mn
Fe
N
Sa
TO
Si
Al
R
S
Mg
Mn
Fe
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
one
2
3
four
5
6
7
8
9
1.01
0.72
0.66
0.33
0.18
0.14
0.13
0.10
0.07
0.01
1.01
0.72
0.66
0.33
0.18
0.14
0.13
0.10
0.07
0.01
1.01
0.72
0.66
0.33
0.18
0.14
0.12
0.11
0.07
0.01
1.01
0.72
0.66
0.33
0.18
0.14
0.12
0.11
0.07
0.01
0.02
-0.01
-0.03
0.09
0.56
-2.43
4.23
-5.50
5.29
-13.00
0.02
-0.01
-0.03
0.09
0.56
-2.43
4.23
-5.50
5.29
-13.00
1.01
0,71
0.38
0.17
0.06
0.02
0.01
0.00
0.00
0.00
1.01
0.71
0.38
0.17
0.06
0.02
0.01
0.00
0.00
0.00
0.00
0.01
0.26
0.09
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.01
0.26
0.09
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.02
0.07
0.12
0.14
0.12
0.08
0.05
0.03
0.00
0.00
0.02
0.07
0.12
0.14
0.12
0.08
0.05
0.03
0.000
0.003
0.007
0.010
0.014
0.017
0.021
0.024
0.027
0.031
0.000
0.003
0.007
0.010
0.014
0.017
0.021
0.024
0.027
0.031
0.000
-0.001
-0.007
-0.003
0.010
0.015
-0.002
-0.023
-0.018
0.015
0.000
-0.001
-0.007
-0.003
0.010
0.015
-0.002
-0.023
-0.018
0.015

Наиболее выделяются из общего множества азот, кальций и калий. Эта троица присутствует и в популяции химических элементов березы. Поэтому иерархия здесь не меняется. В этом конечном множестве максимумы расположены (они выделены) таким образом: первой составляющей - это азот, второй составляющей - калий, третьей - это фосфор, а четвертой - марганец. При этом амплитуда колебания нарастает вроде бы незначительно, имея максимум для железа, однако уже эта половина полного размаха колебания сопоставима с алюминия и далее. Таким образом, волновая составляющая как бы расставляет химические вещества по концентрации, а может - наоборот, по рангам.Nitrogen, calcium, and potassium stand out most from the total set. This trinity is also present in the population of chemical elements of birch. Therefore, the hierarchy here does not change. In this finite set, the maxima are located (they are highlighted) in this way: the first component is nitrogen, the second component is potassium, the third is phosphorus, and the fourth is manganese. At the same time, the amplitude of the oscillation seems to increase insignificantly, having a maximum for iron, but already this half of the full amplitude of the oscillation is comparable with aluminum further. Thus, the wave component, as it were, places the chemicals in concentration, or maybe, on the contrary, in rank.

Для березы получена зависимость рангового распределения концентрации 12 химических элементов по 11 рангам (концентрации натрия и железа совпадают) по формуле (табл.8):For birch, we obtained the dependence of the rank distribution of the concentration of 12 chemical elements in 11 ranks (the concentrations of sodium and iron coincide) according to the formula (Table 8):

Figure 00000019
Figure 00000019

Здесь вторая составляющая приспосабливается резче, а волновое возмущение начинается позже начала процесса распределения.Here, the second component adapts more sharply, and the wave disturbance begins later than the distribution process begins.

Таблица 8
Популяция химических элементов листвы березы, % на сухое вещество
Table 8
The population of chemical elements of birch foliage,% dry matter
Химический элементChemical element Ранг rRank r Факт

Figure 00000016
Fact
Figure 00000016
Расчетные значения (7)Estimated Values (7) Составляющие статистической модели (7)Statistical Model Components (7) СFROM Δ, %Δ,% С1 C 1 С2 C 2 С3 C 3 аbut С4 C 4 N
Са
К
Mg
Р
Mn
Al
Cl
S
Si
Na, Fe
N
Sa
TO
Mg
R
Mn
Al
Cl
S
Si
Na, Fe
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
one
2
3
four
5
6
7
8
9
10
2.36
1.13
0.73
0.67
0.19
0.12
0.11
0.10
0.08
0.03
0.01
2.36
1.13
0.73
0.67
0.19
0.12
0.11
0.10
0.08
0.03
0.01
2.36
1.13
0.73
0.67
0.19
0.12
0.11
0.10
0.08
0.03
0.01
2.36
1.13
0.73
0.67
0.19
0.12
0.11
0.10
0.08
0.03
0.01
0.00
0.00
0.01
0.03
-0.37
0.08
1.45
-2.90
3.88
-6.33
7.00
0.00
0.00
0.01
0.03
-0.37
0.08
1.45
-2.90
3.88
-6.33
7.00
2.36
1.13
0.42
1.14
0.04
0.01
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
2.36
1.13
0.42
1.14
0.04
0.01
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.29
0.46
0.05
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.29
0.46
0.05
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.02
0.06
0.10
0.12
0.11
0.09
0.07
0.04
0.03
0.00
0.00
0.02
0.06
0.10
0.12
0.11
0.09
0.07
0.04
0.03
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.013
0.015
0.017
0.019
0.021
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.013
0.015
0.017
0.019
0.021
0.000
0.002
-0.001
-0.006
-0.001
0.010
0.005
-0.012
-0.011
-0.012
0.018
0.000
0.002
-0.001
-0.006
-0.001
0.010
0.005
-0.012
-0.011
-0.012
0.018

Максимальная относительная погрешность иерархического расположения 12 химических элементов не превышает 7%. Это дает возможность сделать надежные методические выводы.The maximum relative error in the hierarchical arrangement of 12 chemical elements does not exceed 7%. This makes it possible to draw reliable methodological conclusions.

Вначале сопоставим ранжированные ряды химических элементов. Береза возникла 170-180 миллионов лет назад, то есть тогда, когда ель прожила на Земле уже почти триста миллионов лет. В сущности, береза как вид растения живет всего один цикл (176 миллионов лет) вращения Солнечной системы вокруг центра нашей галактики (Млечного пути).First, we compare the ranked rows of chemical elements. Birch arose 170-180 million years ago, that is, when the spruce lived on Earth for almost three hundred million years. In fact, birch as a plant species lives only one cycle (176 million years) of the rotation of the solar system around the center of our galaxy (the Milky Way).

Сопоставление позволило выявить следующие особенности популяций химических элементов ели и березы:The comparison revealed the following features of the populations of the chemical elements of spruce and birch:

а) троица N, Са, К - постоянна;a) the trinity N, Ca, K is constant;

б) в ходе эволюции у березы появились Na и Cl;b) during evolution, Na and Cl appeared near the birch;

в) железо у обоих видов дерева находится на последнем месте, а концентрация в сухом веществе одинакова;c) iron in both types of wood is in last place, and the concentration in dry matter is the same;

г) концентрация кремния Si упала в 11 раз и он сместился с четвертого места на предпоследнее (если даже учесть жизнь хвои продолжительностью 5-7 лет, то все равно остается разница в 1,6-2,2 раза);d) the concentration of silicon Si fell 11 times and it shifted from fourth place to the penultimate (even if we take into account the life of needles lasting 5-7 years, the difference still remains 1.6-2.2 times);

д) элементы Al, P, S, Mn сместились в популяции химических элементов, что можно объяснить влиянием сокращения жизненного цикла листьев вместо хвои;e) the elements Al, P, S, Mn have shifted in the population of chemical elements, which can be explained by the effect of shortening the leaf life cycle instead of needles;

е) магния Mg в листьях стало больше в 6,7 раз, что можно объяснить сокращением 7-летней жизни хвоинок на годичную периодичность листьев (вегетационный сезон).f) magnesium Mg in the leaves became 6.7 times greater, which can be explained by a reduction in the 7-year life of the needles by the annual leaf periodicity (growing season).

Особое внимание следует уделить кремнию. По-видимому, в древности кремнийорганических соединений было больше, поэтому мы предлагаем следующий приближенный способ оценки древности древесных растений: чем больше содержание кремния в вегетативных органах, тем древнее изучаемый вид дерева.Particular attention should be paid to silicon. Apparently, in antiquity there were more organosilicon compounds, therefore, we propose the following approximate method for assessing the antiquity of woody plants: the higher the silicon content in the vegetative organs, the older the studied tree species.

Комплексность испытания на множество показателей структуры, свойств и качества древесины, листвы, корней и коры растущих деревьев позволяет изучить экологический режим и экологическое состояние лесного ландшафта. Замена всех крупных кружков на периферийные образцы позволяет снизить трудоемкость озоления и последующего химического анализа. Одновременно повышается точность определения содержания химических элементов в различных органах модельных деревьев. Переход на химический анализ отдельного модельного дерева позволяет выявлять закономерности изменения содержания химических элементов в конкретном биологическом организме и только затем обобщать все модельные деревья с пробной площади.The complexity of testing many indicators of the structure, properties and quality of wood, foliage, roots and bark of growing trees allows us to study the ecological regime and the ecological condition of the forest landscape. Replacing all large circles with peripheral samples reduces the complexity of ashing and subsequent chemical analysis. At the same time, the accuracy of determining the content of chemical elements in various organs of model trees increases. The transition to the chemical analysis of an individual model tree allows us to identify patterns of changes in the content of chemical elements in a specific biological organism and only then generalize all model trees from the trial area.

При применении предлагаемого способа появляется возможность количественного исследования круговорота химических веществ в модельных деревьях за счет одновременного испытания образцов и проб, полученных из древесины, листвы и мелких корней. Распределение химических элементов по древесинному телу дерева позволяет развернуть исследования по химической дендрохронологии.When applying the proposed method, it becomes possible to quantitatively study the cycle of chemicals in model trees due to the simultaneous testing of samples and samples obtained from wood, foliage and small roots. The distribution of chemical elements over the woody body of a tree allows you to expand your research in chemical dendrochronology.

Claims (8)

1. Способ испытания древесины на содержание химических элементов, включающий измерение до взятия образцов на невысушенных кружках из ствола дерева макроструктуры годичных слоев древесины по радиусу ствола, нанесение линий и раскалывание кружков по четырем геодезическим направлениям так, чтобы по осям геодезических координат модельного дерева образовались радиальные пластины, раскалывание каждой радиальной пластины на образцы приближенно прямоугольной формы, начиная счет от центрального образца, включающего сердцевину ствола, в дальнейшем кондиционирование выколотых центральных, средних и периферийных образцов до равновесной влажности, измерение плотности и других физико-механических свойств древесины, затем сушку их до абсолютно сухого состояния и, после повторных измерений физико-механических свойств, озоление сухих образцов и анализ на содержание химических элементов, отличающийся тем, что дополнительно выполняют взятие кружков из ствола, кроме высоты 1,3 м, а также из крупных ветвей и крупных корней, взятие образцов в виде проб для химического анализа из мелких корней, мелких веток и листвы от модельного дерева, затем сопоставление результатов их озоления и химического анализа, по высоте каждого модельного дерева до его валки, с результатами озоления и химического анализа древесины периферийных образцов, взятых в виде кружков на различных высотах ствола, а также крупных ветвей и крупных корней, выполняют с выявлением статистических закономерностей распределения химических элементов и их групп.1. A method of testing wood for the content of chemical elements, including measuring, before taking samples on non-dried circles from a tree trunk, the macrostructure of annual wood layers along the trunk radius, drawing lines and splitting circles in four geodetic directions so that radial plates are formed along the axes of the geodetic coordinates of the model tree , the splitting of each radial plate into samples of approximately rectangular shape, starting from the Central sample, including the core of the barrel, in then conditioning the punctured central, medium and peripheral samples to equilibrium moisture, measuring the density and other physico-mechanical properties of the wood, then drying them to an absolutely dry state and, after repeated measurements of the physico-mechanical properties, ashing the dry samples and analyzing the content of chemical elements, characterized in that they additionally take circles from the trunk, except for a height of 1.3 m, as well as from large branches and large roots, taking samples in the form of samples for chemical analysis from crayons x roots, small branches and foliage from the model tree, then comparing the results of their ashing and chemical analysis, the height of each model tree to its felling, with the results of ashing and chemical analysis of the wood of peripheral samples taken in the form of circles at different heights of the trunk, and large branches and large roots, perform with the identification of statistical patterns of distribution of chemical elements and their groups. 2. Способ испытания древесины на содержание химических элементов по п.1, отличающийся тем, что при взятии периферийных образцов из одного кружка ствола на высоте 1,3 м озоление древесины кружков от крупных корней и крупных ветвей выполняют целиком, без разделения на радиальные пластины и без их раскалывания на сердцевинные, средние и периферийные образцы древесины по геодезическим направлениям.2. The method of testing wood for the content of chemical elements according to claim 1, characterized in that when taking peripheral samples from one trunk circle at a height of 1.3 m, the wood ashing of circles from large roots and large branches is performed as a whole, without separation into radial plates and without splitting them into core, middle and peripheral wood samples in geodesic directions. 3. Способ испытания древесины на содержание химических элементов по п.1, отличающийся тем, что результаты озоления и химического анализа образцов и проб учитывают по ходу движения минеральных веществ от мелких корней к листве.3. The method of testing wood for the content of chemical elements according to claim 1, characterized in that the results of ashing and chemical analysis of samples and samples are taken into account along the movement of mineral substances from small roots to foliage. 4. Способ испытания древесины на содержание химических элементов по п.1, отличающийся тем, что для сопоставления результатов озоления и химического анализа по высоте каждого модельного дерева до его валки структурные элементы модельного дерева распределяют по следующей простейшей ранговой шкале:4. The method of testing wood for the content of chemical elements according to claim 1, characterized in that for comparing the results of ashing and chemical analysis by the height of each model tree to its felling, the structural elements of the model tree are distributed according to the following simple rank scale: 0 - корни мелкие;0 - small roots; 1 - корни крупные;1 - roots are large; 2 - ствол дерева с кружком на высоте 1,3 м;2 - a tree trunk with a circle at a height of 1.3 m; 3 - ветки крупные;3 - large branches; 4 - ветки мелкие;4 - small branches; 5 - листва (хвоя).5 - foliage (needles). 5. Способ испытания древесины на содержание химических элементов по п.1, отличающийся тем, что статистические закономерности содержания химических веществ и их групп в дереве выполняют по формуле5. The method of testing wood for the content of chemical elements according to claim 1, characterized in that the statistical laws of the content of chemicals and their groups in the tree are performed according to the formula C=C1+C2,C = C 1 + C 2 ,
Figure 00000020
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000021
где С - содержание химического вещества или группы химических веществ в структурных элементах, то есть в биологических органах, модельного дерева, % на сухое вещество;where C is the content of a chemical or group of chemicals in structural elements, that is, in biological organs, of a model tree,% on dry matter; C1 - закон гибели, являющийся частным случаем биотехнического закона, предложенного проф. П.М.Мазуркиным, и показывающий влияние корневой системы на содержание химических элементов (или их групп) в частях модельного дерева, % на сухое вещество;C 1 - the law of death, which is a special case of a biotechnical law proposed by prof. P.M. Mazurkin, and showing the effect of the root system on the content of chemical elements (or their groups) in parts of the model tree,% on dry matter; С2 - закон аллометрического (показательного) роста, являющийся также частным случаем биотехнического закона, предложенного проф. П.М.Мазуркиным, и показывающий влияние кроны на содержание химических элементов (или их групп) в частях модельного дерева, % на сухое вещество;C 2 - the law of allometric (exponential) growth, which is also a special case of the biotechnical law proposed by prof. P.M. Mazurkin, and showing the effect of the crown on the content of chemical elements (or their groups) in parts of the model tree,% on dry matter; С0 - содержание химических элементов или их групп в мелких корнях, % на сухое вещество;With 0 - the content of chemical elements or their groups in small roots,% on dry matter; r - ранг структурной части или биологического органа модельного органа, r=0, 1, 2, ..., причем r=0 для мелких корней;r is the rank of the structural part or biological organ of the model organ, r = 0, 1, 2, ..., and r = 0 for small roots; а1 - активность спада (гибели) концентрации химического элемента или группы химических элементов с движением минеральных веществ с водой от мелких корней к листве от влияния корней;and 1 - activity decline (death) of the concentration of a chemical element or group of chemical elements with the movement of minerals with water from small roots to foliage from the influence of the roots; а2 - интенсивность спада (гибели) концентрации химического элемента или группы химических элементов с движением минеральных веществ с водой от мелких корней к листве от влияния корней;and 2 - the intensity of the decline (death) of the concentration of a chemical element or group of chemical elements with the movement of minerals with water from small roots to foliage from the influence of the roots; а3 - активность роста концентрации химического элемента или группы химических элементов от влияния листвы, при движении минеральных веществ с водой от мелких корней к листве;and 3 - activity of increasing the concentration of a chemical element or group of chemical elements from the influence of foliage, when minerals with water move from small roots to foliage; а4 - интенсивность роста концентрации химического элемента или группы химических элементов в зависимости от влияния листвы, при движении минеральных веществ с водой от мелких корней к листве.and 4 - the growth rate of the concentration of a chemical element or a group of chemical elements depending on the influence of foliage, when minerals with water move from small roots to foliage.
6. Способ испытания древесины на содержание химических элементов по п.1, отличающийся тем, что по соотношению между составляющими статистической закономерности судят об экологическом качестве модельного дерева.6. The method of testing wood for the content of chemical elements according to claim 1, characterized in that the ecological quality of the model tree is judged by the ratio between the components of the statistical regularity. 7. Способ испытания древесины на содержание химических элементов по п.1, отличающийся тем, что во множестве химических элементов выполняется ранжирование по убыванию их количественного содержания в листве (хвое) с выявлением статистической закономерности по формуле:7. The method of testing wood for the content of chemical elements according to claim 1, characterized in that in a variety of chemical elements, a ranking is performed in descending order of their quantitative content in the foliage (needles) with the identification of a statistical regularity according to the formula: CЛ=C1+C2+C3-C4,C L = C 1 + C 2 + C 3 -C 4 ,
Figure 00000022
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000025
где СЛ - концентрация химических элементов в листве (хвое), % на сухое вещество;where C L is the concentration of chemical elements in the foliage (needles),% on dry matter; C1 - закон гибели, являющийся частным случаем биотехнического закона, предложенного проф. П.М.Мазуркиным, и показывающий изменение содержания всех испытанных химических элементов в листве дерева, % на сухое вещество;C 1 - the law of death, which is a special case of a biotechnical law proposed by prof. P.M. Mazurkin, and showing the change in the content of all tested chemical elements in the foliage of a tree,% on dry matter; С0 - содержание азота в листве дерева, % на сухое вещество;With 0 - the nitrogen content in the foliage of the tree,% dry matter; С2 - биотехнический закон стрессового возбуждения первых 3-4 по иерархии химических элементов, преимущественно кальция, калия и магния, показывающий приспособляемость деревьев данного вида ко всей популяции измеренных химических элементов, % на сухое вещество;С 2 - the biotechnical law of stress excitation of the first 3-4 according to the hierarchy of chemical elements, mainly calcium, potassium and magnesium, showing the adaptability of trees of this species to the entire population of measured chemical elements,% on dry matter; С3 - биотехнический закон стрессового возбуждения средних по иерархии химических элементов, преимущественно фосфора или марганца, показывающий приспособляемость деревьев данного вида ко всей популяции измеренных химических элементов, % на сухое вещество;C 3 - biotechnological law of stress excitation of hierarchical averages of chemical elements, mainly phosphorus or manganese, showing the adaptability of trees of this species to the entire population of measured chemical elements,% on dry matter; С4 - приспособляемость деревьев данного вида к набору химических элементов в окружающей среде колебательным возмущением с амплитудой
Figure 00000026
, % на сухое вещество;
C 4 - the adaptability of trees of this species to a set of chemical elements in the environment by vibrational disturbance with amplitude
Figure 00000026
,% dry matter;
rхэ - ранг распределения химических элементов для данной породы деревьев, rхэ=0, 1, 2, ..., причем rхэ=0 для азота;r he - the rank of the distribution of chemical elements for a given tree species, r he = 0, 1, 2, ..., and r he = 0 for nitrogen; a1...a14 - параметры статистической закономерности, изменяющиеся для каждого модельного дерева.a 1 ... a 14 - parameters of the statistical regularity, changing for each model tree.
8. Способ испытания древесины на содержание химических элементов по п.1, отличающийся тем, что во множестве химических элементов выделяется кремний, по содержанию которого в химической дендрохронологии оценивается эволюционный возраст каждого вида испытуемых модельных деревьев и древесных растений.8. The method of testing wood for the content of chemical elements according to claim 1, characterized in that silicon is released in a variety of chemical elements, the content of which in chemical dendrochronology evaluates the evolutionary age of each species of test model trees and woody plants.
RU2005105154/12A 2005-02-24 2005-02-24 Method of testing wood for content of chemical elements RU2290638C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005105154/12A RU2290638C2 (en) 2005-02-24 2005-02-24 Method of testing wood for content of chemical elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005105154/12A RU2290638C2 (en) 2005-02-24 2005-02-24 Method of testing wood for content of chemical elements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005105154A RU2005105154A (en) 2006-08-10
RU2290638C2 true RU2290638C2 (en) 2006-12-27

Family

ID=37059096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005105154/12A RU2290638C2 (en) 2005-02-24 2005-02-24 Method of testing wood for content of chemical elements

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2290638C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
. РОДИН Л.Е., РЕМЕЗОВ Н.П., БАЗИЛЕВИЧ Н.Н. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах. - Л.: Наука, 1968, с.9-12. ЛЕОНТЬЕВ Н.Л. Техника испытаний древесины. - М.: Лесная промышленность, 1970. АНУЧИН Н.П. Лесная таксация. - М.: Гослесбумиздат, 1952. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005105154A (en) 2006-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Uotila et al. Understorey vegetation in spruce-dominated forests in eastern Finland and Russian Karelia: Successional patterns after anthropogenic and natural disturbances
Walcroft et al. Effects of branch length on carbon isotope discrimination in Pinus radiata
Cusack et al. Tradeoffs and synergies in tropical forest root traits and dynamics for nutrient and water acquisition: field and modeling advances
Battulga et al. Equations for estimating the above-ground biomass of Larix sibirica in the forest-steppe of Mongolia
Ebel et al. The Effects of Different Intensity of Thinning on the Development in Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Stands in Kazakh Uplands
Rabarijaona et al. Provenance differences in water-use efficiency among sessile oak populations grown in a mesic common garden
Powers Reciprocal interactions between lianas and forest soil
Buajan et al. Seasonal cambial activity of some mangrove trees in Inner Gulf of Thailand in dependence on climate.
RU2290638C2 (en) Method of testing wood for content of chemical elements
RU2299435C2 (en) Method for testing of woody plant buds
RU2283490C1 (en) Method for testing wood and bark of growing trees
Ayer Study of Phytosociological Parameters and Carbon Stock between Two Community Forest of Different Ecological Regions of Udaypur District of Nepal
Tsaralunga et al. Improvement of tree condition diagnostics by external pathology characteristics
Usoltsev et al. The needle percentage in the leafy shoot biomass of Scots pine in climate gradients of Eurasia
RU2376750C1 (en) Method for analysis of model tree trunk
Ben et al. TOWARDS ESTABLISHING A NEW ENVIRONMENTAL ARCHIVE–ANNUAL GROWTH PERIODICITY, STABLE CARBON ISOTOPE VARIABILITY AND RECONSTRUCTION POTENTIAL OF'AKOKO (EUPHORBIA OLOWALUANA), A NATIVE HAWAIIAN TREE WITH C₄ PHOTOSYNTHETIC PATHWAY
Robison et al. Specific gravity and fiber length variation in a european black alder provenance study
RU2164025C2 (en) Standing plant wood testing method
Sul’tson et al. Assessment of biological productivity of modal spruce forests in the taiga zone based on modeling the growth of stands
Turmukhametova et al. Use of morphometric and phenological indicators of Betula pendula Roth for environmental health assessment
RU2428833C2 (en) Method to lay circular sample area for measurement of forest trees density
Mysiak Effects of management and plant traits on tree-related microhabitats in second-growth stands of the Białowieża Forest
Eslami et al. The comparison of diameter increment of oriental beech (Fagus orientalis Lipsky) in different regions of the Caspian forests
Winn Age and Growth Rate of Trees Along Forest-Meadow Ecotones
Thurner et al. Nitrogen concentrations in boreal and temperate tree tissues vary with tree age/size, growth rate and climate

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070225