RU2489717C2 - Method of analysis of crown of accounting fir-tree according to testing of needles of one-year branches - Google Patents
Method of analysis of crown of accounting fir-tree according to testing of needles of one-year branches Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489717C2 RU2489717C2 RU2011137905/15A RU2011137905A RU2489717C2 RU 2489717 C2 RU2489717 C2 RU 2489717C2 RU 2011137905/15 A RU2011137905/15 A RU 2011137905/15A RU 2011137905 A RU2011137905 A RU 2011137905A RU 2489717 C2 RU2489717 C2 RU 2489717C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- needles
- branches
- spruce
- branch
- cut
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к экологической таксации лесных, нелесных и одиночных деревьев ели и оно может быть использовано в природообустройстве и инженерной экологии, дендроэкологическом мониторинге, защите и охране окружающей природной среды путем анализа результатов измерений распределения в кроне и испытаний годичных веточек ели. Анализ кроны учетных деревьев ели можно проводить при однократной или многократной экологической оценке городских и лесных территорий по вегетационным периодам развития и роста еловых веточек по разным мутовкам кроны с южной стороны ели.The invention relates to environmental taxation of forest, non-forest and single spruce trees and it can be used in environmental engineering and environmental ecology, dendroecological monitoring, protection and environmental protection by analyzing the results of measurements of distribution in the crown and testing of annual branches of spruce. The analysis of the crown of spruce accounting trees can be carried out with a single or multiple environmental assessment of urban and forest areas according to vegetative periods of development and growth of spruce branches for different whorls of the crown on the southern side of the spruce.
Известен способ испытания еловых хвоинок от веточек учетного дерева ели по патенту №2408184, включающий выбор учетных деревьев ели, находящихся под различным антропогенным воздействием, взятие проб в виде веточек ели, отделение хвоинок от каждого стебелька, причем после выбора учетного дерева ели выбирают мутовку, после этого на выбранной ветви намечают веточки одного года возраста, в дальнейшем хвоинки раскладывают в емкости для сушки в комнатных условиях, а после срезки и в процессе сушки пробы хвоинок от каждой веточки взвешивают на весах с погрешностью измерений 0,0005 грамм.A known method of testing spruce needles from branches of a spruce accounting tree according to patent No. 2408184, including selecting spruce accounting trees under various anthropogenic effects, taking samples in the form of spruce branches, separating the needles from each stem, and after selecting a spruce tree, select a whorl, after of this, branches of one year of age are planned on the selected branch, then the needles are laid out in containers for drying at room conditions, and after cutting and during the drying process, samples of the needles from each branch are weighed by weight x a measurement error of 0.0005 grams.
Недостатком является отсутствие геометрической привязки годичных веточек и массы их хвоинок к структуре и параметрам кроны учетной ели.The disadvantage is the lack of geometric binding of the annual branches and the mass of their needles to the structure and parameters of the crown of the accounting spruce.
Известен также способ испытания дерева ели для оценки влагоудерживающей способности срезанных веточек по патенту №2411717, включающий выбор учетного дерева ели и ее мутовку, затем выбирают ветвь первого порядка внутри выбранной мутовки с измерением геодезического направления ее стебля, с конца стебля срезают основную пробу в виде веточки для анализа ее влагоудерживающей способности, после срезки каждую веточку помещают в емкость для транспортировки, а затем все срезанные веточки в лабораторных условиях многократно взвешивают с сушкой в комнатных условиях до достижения постоянной массы.There is also a method of testing a spruce tree to assess the water-holding ability of cut branches according to patent No. 2411717, which includes selecting a spruce accounting tree and its whorl, then select a first-order branch inside the selected whorl with measuring the geodesic direction of its stem, cut the main sample in the form of a twig from the end of the stem to analyze its water-holding ability, after cutting, each branch is placed in a container for transportation, and then all the cut branches in laboratory conditions are repeatedly weighed with drying in room conditions until constant weight is reached.
Недостатком также является отсутствие геометрической привязки годичных веточек и массы их хвоинок к структуре и параметрам кроны учетной ели. Поэтому по результатам испытания веточек на влагоудерживающую способность не удается по прототипу провести анализ кроны учетной ели. При этом высушивание всех срезанных веточек без разделения каждой веточки на хвою и черешок не дает возможности изучать содержание влаги и относительную влажность отдельно в черешке и хвоинках.The disadvantage is the lack of geometric binding of the annual branches and the mass of their needles to the structure and parameters of the crown of the spruce. Therefore, according to the results of testing the branches for water-holding ability, it is not possible to carry out an analysis of the crown of spruce spruce according to the prototype. Moreover, the drying of all cut branches without dividing each branch into needles and petioles makes it impossible to study the moisture content and relative humidity separately in the petiole and needles.
При этом анализ кроны у учетной ели можно проводить только по одному геодезическому направлению, например, для экологической оценки месса произрастания учетной ели только южную сторону.In this case, the analysis of the crown of the accounting spruce can be carried out only in one geodesic direction, for example, for the ecological assessment of the mass of growing spruce spruce only the south side.
Измерения с южной стороны известны. В испытаниях, например, по патенту №2194385, для экологического мониторинга берутся пробы с южной стороны учетного дерева ели, а для технологического мониторинга для целей выращивания высококачественной технической древесины ствола - с северной стороны.Measurements from the south are known. In tests, for example, according to patent No. 2194385, samples are taken from the south side of the spruce tree for environmental monitoring, and from the north side for technological monitoring for the purpose of growing high-quality technical trunk wood.
Таким образом, объект измерения известен в виде веточек от ветвей из различных мутовок дерева ели с южной стороны растения, но прототип не позволяет сопоставлять результаты испытаний веточек в целом, а также их частей в идее черешков и хвоинок по отдельным мутовкам по всей высоте растущей учетной ели.Thus, the measurement object is known in the form of branches from branches of various whorls of the spruce tree on the south side of the plant, but the prototype does not allow to compare the test results of the branches as a whole, as well as their parts in the idea of petioles and needles for individual whorls along the entire height of the growing spruce .
Технический результат - повышение комплексности анализа кроны учетной ели по результатам измерений и испытаний каждой веточки, срезанной осенью или вначале зимы с одного геодезического направления, например, для экологической оценки места произрастания ели с южной ее стороны, причем по одной годичной веточке у каждой южной ветви по всем мутовкам ели без учета ее терминального побега.The technical result is to increase the complexity of the analysis of the crown of the accounting spruce according to the results of measurements and tests of each branch, cut in autumn or early winter from one geodetic direction, for example, for environmental assessment of the place of growth of spruce from its southern side, and one annual branch from each southern branch all whorls were eaten without regard to its terminal escape.
Этот технический результат достигается тем, что способ анализа кроны учетной ели по испытаниям хвоинок годичных веточек, включающий выбор учетного дерева ели и ее мутовку, затем выбирают ветвь первого порядка внутри выбранной мутовки с измерением геодезического направления ее стебля, с конца стебля срезают основную пробу в виде веточки для анализа ее водоудерживающей способности, после срезки каждую веточку помещают в емкость для транспортировки, а затем все срезанные веточки в лабораторных условиях многократно взвешивают с сушкой в комнатных условиях до достижения постоянной массы, отличающийся тем, что после определения учетного дерева ели выбирают геодезическое направление, затем по высоте учетного дерева ели в заданном геодезическом направлении выбирают ветви первого порядка в части мутовок или во всех мутовках, определяют ретроспективный возраст выбранных в мутовках ветвей, начиная с терминального побега у учетного дерева ели, после срезки с отметкой текущего времени срезания и номера мутовки, а также последующей транспортировки каждой срезанной веточки в отдельной емкости, в лабораторных условиях срезанные веточки взвешивают с записью в журнал наблюдения времени, прошедшей после срезки каждой веточки до момента взвешивания, затем разделяют каждую веточку на черешок и пробу хвоинок, причем черешок и пробу хвоинок также взвешивают с указанием момента времени измерения, а после многократного взвешивания черешков и проб хвоинок со срезанных веточек с сушкой их в комнатных условиях до достижения постоянной массы сосчитывают количество хвоинок в каждой пробе, после достижения постоянной массы у проб хвоинок по измеренным значениям текущей массы выполняют моделирование динамики сушки проб хвоинок, затем по полученным статистическим моделям динамики сушки выписывают расчетные значения массы сухой пробы хвоинок и массы влаги, содержащейся в пробе хвоинок в момент времени срезания веточек, при этом суммированием получают общую расчетную массу хвои срезанной веточки, которую сравнивают для оценки погрешности моделирования с измеренными на весах значениями массы хвоинок веточки, кроме этого по измеренным данным делением сухой и сырой массы хвои веточки и массы влаги в ней вычисляют средние значения удельной массы одной хвоинки, и по всем измеренным и расчетным данным выполняют идентификацию биотехнических закономерностей изменения параметров массы в зависимости от ретроспективного возраста веточек учетного дерева ели.This technical result is achieved by the fact that the method of analyzing the crown of the spruce tree by testing the needles of annual branches, including the choice of the spruce tree of the spruce and its whorl, then select a first-order branch inside the selected whorl with measuring the geodesic direction of its stem, cut the main sample from the end of the stem in the form branches for analysis of its water-holding ability, after cutting, each branch is placed in a container for transportation, and then all cut branches in laboratory conditions are repeatedly weighed with drying in indoor conditions until a constant mass is reached, characterized in that after determining the reference spruce tree, the geodesic direction is selected, then the first order branches in the whorls or in all whorls are selected according to the height of the spruce counting tree in the given geodesic direction, the retrospective age of the branches selected in the whorls is determined, starting from the terminal shoot at the spruce tree, after cutting with the mark of the current cutting time and whorl number, as well as the subsequent transportation of each cut branch to of the individual capacity, in laboratory conditions, the cut branches are weighed with recording in the observation log of the time elapsed after cutting each branch before the moment of weighing, then each branch is divided into the petiole and the needles sample, and the petiole and the needles sample are also weighed indicating the time of measurement, and after repeated weighing of petioles and samples of needles from cut branches, drying them at room temperature until a constant mass is achieved, the number of needles in each sample is counted, after reaching a constant mass for the samples of the needles according to the measured values of the current mass, the dynamics of the drying of the samples of the needles is simulated, then, according to the obtained statistical models of the dynamics of the drying, the calculated values of the mass of the dry sample of the needles and the mass of moisture contained in the sample of the needles at the time of cutting the branches are written, and summing up the total estimated mass needles of a cut branch, which is compared to estimate the modeling error with the mass values of the branch needles measured on the scales, in addition, according to the measured data, the division is dry needles and twigs wet weight mass and moisture in it calculates an average value of the specific weight of one of the needle, and all measured and calculated data complete identification patterns biotechnical weight change parameters depending on the age retrospective twigs accounting spruce wood.
Веточки срезают от ветвей из всех или различных по группам распределения мутовок с южной стороны учетного дерева ели, причем за южную сторону принимается ветвь, у которой продольная ось стебля находится по азимуту в пределах ±15 градусов от южного геодезического направления.The branches are cut from branches from all or different whorls in the distribution group on the south side of the spruce tree, and the branch is taken for the south side, in which the longitudinal axis of the stem is in azimuth within ± 15 degrees from the south geodetic direction.
Общее количество направлений может быть равно 12 и в особых случаях испытания учетного дерева ели может быть взято до 12 веточек с каждой мутовки, что дает возможность оценить влияние внешней среды по 12 направлениям или же по количеству ветвей в каждой мутовке, причем при учете числа ветвей в мутовках измеряется азимут каждой ветви первого порядка по направлению ее стебля.The total number of directions can be equal to 12, and in special cases of testing the spruce tree, up to 12 branches from each whorl can be taken, which makes it possible to assess the environmental impact in 12 directions or by the number of branches in each whorl, and taking into account the number of branches in whorls measured the azimuth of each branch of the first order in the direction of its stem.
Южная сторона дерева ели дает наибольшую изменчивость в параметрах физиологических процессов развития и роста хвоинок и годичных веточек, поэтому через массу однолетних веточек наилучшими образом выявляются биотехнические закономерности влияния экологического состояния воздуха, воды и почвы на месте произрастания учетной ели в вегетационный период.The southern side of the spruce tree gives the greatest variability in the parameters of the physiological processes of development and growth of needles and annual branches, therefore, through the mass of annual branches, biotechnical patterns of the influence of the ecological state of air, water and soil at the place of growth of the accounting spruce during the growing season are best identified.
Взятие годичных веточек выполняют в конце вегетационного периода у хвоинок в октябре или ноябре месяце.The taking of annual branches is performed at the end of the growing season with needles in October or November.
Срезка одной веточки на конце на один вегетационный период не приводит к разрушению структуры веточек на одной ветви, поэтому испытания веточек можно продолжить на одном и том же учетном дереве ели многократно, что позволяет наладить простой экологический мониторинг территории на 10-25 лет.Cutting one branch at the end for one growing season does not lead to the destruction of the structure of branches on one branch, therefore, testing of branches can be continued on the same spruce tree repeatedly, which allows for simple environmental monitoring of the territory for 10-25 years.
Для повышения уровня коррелятивной вариации показателей оценки экологического режима на данной территории принимают несколько учетных деревьев ели, при этом каждая учетная ель оценивается по годичным веточкам отдельно, с учетом индивидуальных особенностей развития и роста ее веточек и ветвей, при этом по параметрам влагоудерживающей способности хвои у веточек разных учетных деревьев ели проводится факторный анализ для возможности среднестатистической оценки по коррелятивной вариации экологической обстановки на прошлый вегетационный период и экологического режима за периоды многолетних наблюдений.To increase the level of correlative variation in the indicators of assessing the ecological regime in this territory, several accounting spruce trees are taken, each accounting spruce is estimated separately for annual branches, taking into account the individual characteristics of the development and growth of its branches and branches, while the parameters of the needles' water-holding ability for branches different accounting trees of spruce factor analysis is carried out to allow an average statistical assessment of the correlative variation of the ecological situation in the past vegetation period and the ecological regime for periods of many years of observation.
После первой серии испытаний веточек от одной ветви с каждой мутовки, исключая терминальный побег, на второй и последующие года годичные веточки срезаются с южной стороны только у нижних мутовок, причем первая серия опытов позволяет выявить основные биотехнические закономерности изменения параметров водоудерживающей способности у хвои веточек по всей высоте дерева и всему ретроспективному возрасту мутовок, начиная от второй после терминального побега мутовки и завершая приземной мутовкой, при этом многосерийные испытания годичных веточек снижает трудоемкость экспериментов, в ходе экологического мониторинга уточнять ранее выявленные закономерности на основе учета новых факторов внешней среды.After the first series of tests of branches from one branch from each whorl, excluding the terminal shoot, for the second and subsequent years, annual twigs are cut off from the south only at the lower whorls, and the first series of experiments allows us to identify the main biotechnical patterns of changes in the parameters of water-holding ability in the needles of branches throughout the height of the tree and the entire retrospective age of the whorls, starting from the second after the terminal shoot of the whorls and ending with the surface whorls, while multi-series tests of annual points reduces the complexity of experiments in environmental monitoring refine previously identified patterns based on the new account environmental factors.
Веточки срезаются от биогруппы или даже куртины деревьев ели, находящихся в естественном процессе развитии и роста популяции еловой породы древесных растений, причем на молодых учетных деревьях ели веточки срезаются с южной стороны по всем мутовкам, а от взрослых деревьев ели срезка веточек выполняется только с нижних мутовок, что повышает комплексность экологической оценки от одной особи до всей биогруппы, семейства или даже всего лесного ельника.Twigs are cut from the biogroup or even the curtain of spruce trees, which are in the natural process of developing and growing populations of spruce species of woody plants, and on young accounting trees, spruce branches are cut from the southern side for all whorls, and from adult spruce trees, branches are cut only from the lower whorls , which increases the complexity of environmental assessment from one individual to the entire bio-group, family or even the entire forest spruce.
По измеренным значениям текущей массы выполняют моделирование динамики сушки проб хвоинок по формуле:According to the measured values of the current mass, simulation of the dynamics of drying samples of needles is performed according to the formula:
где m - динамическая масса пробы хвои с одной веточки ели, г;where m is the dynamic mass of a sample of needles from one branch of spruce, g;
m1 - масса сухой хвои после естественной сушки, г;m 1 - mass of dry needles after natural drying, g;
m2 - динамическая масса влаги, содержащейся в растительной массе хвоинок с одной веточки в процессе естественной сушки, г;m 2 - dynamic mass of moisture contained in the plant mass of needles from one branch in the course of natural drying, g;
mв0 - масса влаги в хвое при срезании веточки, г;m b0 is the mass of moisture in the needles when cutting the branches, g;
t - текущее время естественной сушки хвоинок с одной веточки ели с момента ее срезания, ч;t is the current time of natural drying of the needles from one sprig of spruce from the moment of its cutting, h;
a 1, a 2 - параметры формулы динамики удерживания влаги растительной массой хвоинок после срезания веточки, причем: a 1 , a 2 are the parameters of the formula for the dynamics of moisture retention by the plant mass of needles after cutting the branches, moreover:
a 1 - активность спада водоудерживающей способности хвоинок по закону гибели; a 1 - the activity of the decline in the water-holding ability of the needles according to the law of death;
a 2 - интенсивность спада по закону гибели водоудерживающей способности срезанной с одной веточки хвои. a 2 - the intensity of the decline according to the law of death of the water-holding ability of the needles cut from one branch.
Суммированием получают общую расчетную массу хвои срезанной веточки по формуле:By summing, the total estimated mass of the needles of the cut branch is obtained according to the formula:
mt=0=m1+mв0,m t = 0 = m 1 + m в0 ,
где mt=0 - расчетная масса хвои одной срезанной веточки, г;where m t = 0 is the estimated mass of needles of one cut branch, g;
m1 - масса сухой хвои после естественной сушки, г;m 1 - mass of dry needles after natural drying, g;
mв0 - масса влаги в хвое при срезании веточки, г.m b0 - the mass of moisture in the needles when cutting the branches, g.
Общую расчетную массу хвои срезанной веточки, для оценки погрешности статистического моделирования, сравнивают с измеренными на весах фактическими значениями массы хвоинок веточки по формулеThe total estimated mass of the needles of the cut branch, to assess the error of statistical modeling, is compared with the actual values of the mass of the needles of the branch on the scales measured by the formula
где Δ - относительная погрешность моделирования, %;where Δ is the relative modeling error,%;
mф - фактически измеренная при первом взвешивании после срезания масса пробы хвоинок с одной веточки, г;m f - actually measured at the first weighing after cutting, the mass of the sample of needles from one branch, g;
mt=0 - расчетная масса хвои одной срезанной веточки, г.m t = 0 - estimated mass of needles of one cut branch, g.
По измеренным данным делением сухой и сырой массы хвои веточки и массы влаги в ней вычисляют средние значения удельной массы одной хвоинки по формулам:Based on the measured data by dividing the dry and wet mass of the needles of the twig and the mass of moisture in it, the average values of the specific gravity of one needle are calculated by the formulas:
- масса сухой хвоинки в среднем
- масса воды в сырой хвоинке в среднем
- масса свежей хвоинки в среднем
где m1 - масса сухой хвои после естественной сушки, г;where m 1 is the mass of dry needles after natural drying, g;
mв0 - масса влаги в хвое при срезании веточки, г;m b0 is the mass of moisture in the needles when cutting the branches, g;
mt=0 - расчетная масса хвои одной срезанной веточки, г;m t = 0 - estimated mass of needles of one cut branch, g;
N - количество хвоинок в одной срезанной веточке, шт.N is the number of needles in one cut branch, pcs.
По измеренным значениям текущей массы высушиваемой хвои после моделирования идентификацией закона динамики сушки проб хвоинок вычисляют показатели относительной влажности проб хвои веточки по формулам:Based on the measured values of the current mass of dried needles after modeling by identifying the law of dynamics of drying samples of needles, the relative humidity indicators of samples of needles of a branch are calculated by the formulas:
- начальную влажность W0 (%) хвои срезанной веточки- initial humidity W 0 (%) needles of cut branches
W0=100mв0/m1;W 0 = 100m b0 / m 1 ;
- безразмерный закон водоудерживающей способности срезанной хвои веточки- the dimensionless law of the water-holding ability of the cut needles of a branch
- безразмерный закон обезвоживания хвои веточки- the dimensionless law of dehydration of twigs of needles
где W0 - начальная относительная влажность сырых хвоинок веточки, %;where W 0 is the initial relative humidity of the raw needles of the twig,%;
W - динамическая относительная влажность пробы хвои от одной веточки в конце ветви мутовки ели в процессе естественной сушки, %;W is the dynamic relative humidity of the needles sample from one branch at the end of the whorl of a spruce in the process of natural drying,%;
m1 - масса сухой хвои после естественной сушки, г;m 1 - mass of dry needles after natural drying, g;
mв0 - масса влаги в хвое при срезании веточки, г;m b0 is the mass of moisture in the needles when cutting the branches, g;
t - текущее время естественной сушки хвоинок с одной веточки ели с момента ее срезания, ч.t is the current time of natural drying of the needles from one sprig of spruce from the moment of its cutting, h
Водоудерживающая способность пробы хвоинок веточки ели определяется как отношение динамически удерживаемой в процессе сушки воды к отнятой массе воды по формулам:The water-holding ability of a sample of spruce twig needles is defined as the ratio of the water dynamically held during drying to the withdrawn mass of water according to the formulas:
KBC=W/(W0-W);K BC = W / (W 0 -W);
где KBC - коэффициент водоудерживающей способности растений;where K BC is the coefficient of water holding capacity of plants;
W - динамическая относительная влажность пробы хвои от одной веточки в конце ветви мутовки ели в процессе естественной сушки, %;W is the dynamic relative humidity of the needles sample from one branch at the end of the whorl of a spruce in the process of natural drying,%;
W0 - начальная относительная влажность сырых хвоинок веточки, %;W 0 is the initial relative humidity of the raw needles of the twig,%;
t - текущее время естественной сушки хвоинок с одной веточки ели с момента ее срезания, ч;t is the current time of natural drying of the needles from one sprig of spruce from the moment of its cutting, h;
a 1 - активность спада водоудерживающей способности хвоинок по закону гибели; a 1 - the activity of the decline in the water-holding ability of the needles according to the law of death;
a 2 - интенсивность спада по закону гибели водоудерживающей способности срезанной с одной веточки хвои. a 2 - the intensity of the decline according to the law of death of the water-holding ability of the needles cut from one branch.
После моделирования идентификацией закона динамики сушки вычисляют фактический период обезвоживания проб хвоинок веточки при разнице относительной влажности между предыдущим и последующим замерами динамической массы у пробы хвоинок веточки при условии не более 0,1% от значений относительной динамической влажности.After modeling by identifying the law of drying dynamics, the actual period of dehydration of the samples of the twigs of the twigs is calculated with the difference in relative humidity between the previous and subsequent measurements of the dynamic mass of the samples of the twigs of the twigs, provided that no more than 0.1% of the values of the relative dynamic humidity.
Сущность технического решения заключается в том, что ветви вырастают в мутовках не случайным, а вполне определенным образом. Поэтому общее количество живых годичных веточек в каждой ветви и в любой мутовке вырастает исходя из взаимодействия нескольких сил:The essence of the technical solution lies in the fact that the branches grow in whorls not randomly, but in a very definite way. Therefore, the total number of living annual branches in each branch and in any whorl grows based on the interaction of several forces:
во-первых, организм каждой веточки существует обособленно от других веточек и это определяет пластичность поведения всей ели;firstly, the organism of each branch exists separately from other branches and this determines the plasticity of the behavior of the whole spruce;
во-вторых, каждая веточка питается минеральными веществами от корневой системы, то есть от общего материнского дерева, поэтому зависит от общего физиологического состояния и поведения всего учетного дерева ели; ель в целом и ее структурные элементы, в том числе веточки и хвоинки, живет по генетически заданной и подкрепленной прошлым ростом и развитием кроны, то есть питание продуктами от фотосинтеза;secondly, each twig feeds on minerals from the root system, that is, from the common mother tree, therefore, it depends on the general physiological state and behavior of the entire accounting spruce tree; spruce as a whole and its structural elements, including twigs and needles, live according to a genetically defined and supported by past growth and development of the crown, that is, food from photosynthesis products;
в-третьих, противодействие этому напору жизни (давление жизни по В.И.Вернадскому) дерева в ходе его биологического времени со стороны фенотипических факторов среды, прежде всего антропогенного воздействия, нарастает и постепенно прекращает дальнейшую генерацию веточек на концах ветвей мутовок;thirdly, counteraction to this pressure of life (life pressure according to V.I. Vernadsky) of a tree during its biological time from phenotypic environmental factors, primarily anthropogenic impacts, increases and gradually stops further generation of branches at the ends of whorl branches;
в-четвертых, генерация веточек во многом зависит от геодезической ориентации стебля и других элементов ветви, поэтому для анализа кроны и сопоставления учетных деревьев ели, произрастающих в различных по условиям загрязнения воздуха, следует принять одно направление - южное.fourthly, the generation of twigs largely depends on the geodesic orientation of the stem and other elements of the branch, therefore, to analyze the crown and compare the accounting spruce trees growing in air pollution that are different in terms of pollution, one direction should be taken - the southern one.
Сущность технического решения заключается также в том, что за южную сторону дерева ели принимаются ветви, стебли которых в каждой мутовки по высоте дерева направлены относительно южного геодезического направления в горизонтальном сегменте с углами 180±15 градусов при отсчете азимута относительно главного северного направления света. Тогда общее количество направлений может быть равно 12 и в особых случаях испытания учетного дерева ели может быть взято до 12 веточек с каждой мутовки. В этом случае появляется возможность оценить влияние внешней среды по 12 направлениям или же по количеству ветвей в мутовке. При учете числа ветвей в мутовках измеряется азимут каждой ветви первого порядка по направлению ее стебля.The essence of the technical solution also lies in the fact that branches are taken for the south side of the spruce tree, the stems of which in each whorl are directed along the height of the tree relative to the southern geodetic direction in the horizontal segment with angles of 180 ± 15 degrees when the azimuth is calculated relative to the main northern direction of the light. Then the total number of directions can be equal to 12, and in special cases of testing the spruce tree, up to 12 branches from each whorl can be taken. In this case, it becomes possible to assess the influence of the external environment in 12 directions or by the number of branches in the whorl. When taking into account the number of branches in whorls, the azimuth of each branch of the first order in the direction of its stem is measured.
Сущность технического решения заключается также в том, что южная сторона дерева ели дает наибольшую изменчивость в параметрах физиологических процессов развития и роста хвоинок и годичных веточек, поэтому через массу однолетних (точнее, с марта по сентябрь) веточек наилучшими образом выявляются биотехнические закономерности влияния экологического состояния воздуха, воды и почвы на месте произрастания учетной ели в вегетационный период.The essence of the technical solution also lies in the fact that the southern side of the spruce tree gives the greatest variability in the parameters of the physiological processes of development and growth of needles and annual branches, therefore, through the mass of annual (more precisely, from March to September) branches, biotechnical patterns of the influence of the ecological state of air are best identified , water and soil at the place of growth of the accounting spruce during the growing season.
Сущность технического решения заключается также и в том, что срезка одной веточки на конце на один вегетационный период не приводит к разрушению структуры веточек на одной ветви, поэтому испытания веточек можно продолжить на одном и том же учетном дереве ели многократно, что позволяет наладить простой экологический мониторинг территории на 10-25 лет. Если же учесть возможность взятия веточек из концов ветвей разного геодезического направления, то, с учетом поправок на стороны света, одним учетным деревом ели можно проводить непредвзятый и очень точный по результатам измерений экологический мониторинг во всю продолжительность ее жизнедеятельности. Для повышения уровня коррелятивной вариации экологического режима на данной территории можно принять несколько учетных деревьев ели. Но при этом каждая ель оценивается отдельно, с учетом индивидуальных особенностей развития и роста веточек и ветвей. А по параметрам водоудерживающей способности хвои у веточек разных учетных деревьев ели проводится факторный анализ для возможности среднестатистической оценки по коррелятивной вариации экологической обстановки (на прошлый вегетационный период) и экологического режима за периоды многолетних наблюдений за деревьями, измерений веток и испытаний веточек с хвоей.The essence of the technical solution also lies in the fact that cutting one branch at the end for one growing season does not lead to the destruction of the structure of branches on one branch, therefore, testing of branches can be continued on the same spruce tree repeatedly, which allows for simple environmental monitoring territory for 10-25 years. If we take into account the possibility of taking branches from the ends of branches of different geodesic directions, then, taking into account amendments to the cardinal points, using one accounting tree of spruce, we can conduct unbiased and very accurate environmental monitoring based on the measurement results for the entire duration of its life. To increase the level of correlative variation of the ecological regime in this territory, several registered spruce trees can be adopted. But at the same time, each spruce is evaluated separately, taking into account the individual characteristics of the development and growth of branches and branches. And according to the parameters of the water-holding ability of the needles in the branches of different accounting spruce trees, a factor analysis is carried out for the possibility of an average statistical assessment of the correlative variation of the ecological situation (for the last growing season) and the ecological regime for periods of long-term observation of trees, measurement of branches and testing of branches with needles.
Сущность технического решения заключается также и в том, что после первой серии испытаний веточек от одной ветви с каждой мутовки, исключая терминальный побег, на второй и последующие года можно срезать веточки с южной стороны только у нижних мутовок. Первая серия опытов позволяет выявить основные биотехнические закономерности изменения параметров хвои веточек по всей высоте дерева и всему ретроспективному возрасту мутовок, начиная от второй после терминального побега мутовки и завершая приземной мутовкой. Это позволяет не только снизить трудовые затраты на эксперименты, но и узнавать в ходе экологического мониторинга уточняющие ранее выявленные закономерности на основе учета новых факторов внешней среды.The essence of the technical solution also lies in the fact that after the first series of tests of branches from one branch from each whorl, excluding the terminal shoot, for the second and subsequent years it is possible to cut branches from the south side only at the lower whorls. The first series of experiments allows us to identify the main biotechnological patterns of changes in the parameters of the needles of branches along the entire height of the tree and the entire retrospective age of the whorls, starting from the second after the terminal shoot of the whorls and ending with the surface whorls. This allows not only to reduce labor costs for experiments, but also to recognize, during environmental monitoring, clarifying patterns previously identified based on the consideration of new environmental factors.
Сущность технического решения заключается также и в том, что веточки срезаются от биогруппы или даже куртины деревьев ели, находящихся в естественном процессе развитии и роста популяции (семейства) еловой породы древесных растений. Тогда, например, на молодых учетных деревьях ели проводиться срезка веточке с южной стороны по всем мутовкам, а со взрослых деревьев ели срезка веточек выполняется только с нижних мутовок. Такой вариант предлагаемо8о способа позволяет повысить уровень комплексности экологической оценки от одно особи до биогруппы. семейства или даже до всего ельника.The essence of the technical solution also lies in the fact that the branches are cut from the biogroup or even the curtain of spruce trees, which are in the natural process of development and growth of the population (family) of spruce species of woody plants. Then, for example, on young accounting trees, the spruce was cut off from the southern side by a twig for all whorls, and from adult spruce trees, the twig was cut only from the lower whorls. This variant of the proposed method allows to increase the level of complexity of the environmental assessment from one individual to a biogroup. family or even to the whole fir tree.
Положительный эффект заключается в том, что повышается комплексность анализа кроны учетной ели по результатам измерений и испытаний каждой веточки из ветвей южного направления, расположенных на разных мутовках (части или всех) и повышается точность экологической оценки прошедшего до срезки веточек вегетационного периода. При этом веточки можно срезать из разных сочетаний мутовок, например, из сформировавшихся за несколько лет и относительно окрепших физически. Тогда оставляется на доращивание не только терминальный побег, но и смежные верхние мутовки, например, до 3-4 летнего ретроспективного возраста. В этом случае изъятие веточек с нижних мутовок молодых деревьев ели не оказывает существенного влияния на здоровье растения. В разновозрастном ельнике без применения подъемников и других приспособлений (например, кусторезов со штангами и кусачками, обеспечивающими срезку веточке до уровня 8 метров) удается срезать веточки и с крупных деревьев ели, например, материнских семенных деревьев.The positive effect is that the complexity of the analysis of the crown of spruce spruce according to the results of measurements and tests of each branch from the southern branches located on different whorls (part or all) increases and the accuracy of the environmental assessment of the vegetation period that passed before cutting the branches increases. In this case, the branches can be cut from different combinations of whorls, for example, from those formed over several years and relatively physically stronger. Then not only the terminal shoot is left to grow, but also adjacent upper whorls, for example, up to 3-4 years of retrospective age. In this case, the removal of branches from the lower whorls of young spruce trees does not have a significant effect on plant health. In a spruce tree of different ages, without the use of lifts and other devices (for example, brush cutters with rods and nippers that cut the branch to a level of 8 meters), it is possible to cut branches from large spruce trees, for example, mother seed trees.
Существенной новизной является привязка срезанной веточки и испытанной ее хвои к структуре кроны ели с различных сторон света, появляется возможность поиска принципиально новых научно-технических решений, после накопления достаточных экспериментальных данных, анализа взаимодействия крон соседних деревьев ели, учтенных в биогруппе, куртине и даже в ельнике.A significant novelty is the binding of the cut branch and its tested needles to the structure of the crown of spruce from different parts of the world, it becomes possible to search for fundamentally new scientific and technical solutions, after accumulating sufficient experimental data, analyzing the interaction of crowns of neighboring spruce trees, taken into account in the biogroup, curtain and even in fir tree.
Существенной новизной в предлагаемом научно-техническом решении становится также и то, что появляется практическая возможность экологической оценки места произрастания учетной ели по свойствам хвои веточек на разных уровнях мутовок с южных ветвей. Эти свойства хвои отдельных веточек в зависимости от ретроспективного возраста мутовки (по защищаемым в первом пункте формулы изобретения отличительным признакам) относятся к фундаментальным исследованиям в физиологии древесных растений.A significant novelty in the proposed scientific and technical solution is also the fact that there is a practical possibility of ecological assessment of the place of growth of accounting spruce by the properties of the needles of branches at different levels of whorls from the southern branches. These properties of the needles of individual branches, depending on the retrospective age of the whorls (according to the distinguishing features protected in the first paragraph of the claims) relate to basic research in the physiology of woody plants.
Из научно-технической и патентной литературы материалов, порочащих новизну предлагаемого способа, не обнаружено.From the scientific, technical and patent literature, materials discrediting the novelty of the proposed method were not found.
На фиг.1 приведена схема ветви 1 со срезаемой крайней по стеблю веточкой 2; на фиг.2 показана принципиальная расчетная схема динамики массы хвои веточки в процессе естественной сушки в комнатных условиях; на фиг.3 - то же на фиг.2 динамики относительной влажности высушиваемой пробы хвои от одной веточки; на фиг.4 дан график закона динамики естественной сушки пробы хвоинок с южной веточки ели от первой мутовки; на фиг.5 - то же на фиг.4 от 17-ой мутовки; на фиг.6 изображен график тренда изменения численности хвоинок в веточках в зависимости от ретроспективного возраста мутовок учетной ели; на фиг.7 - то же на фиг.6 по тренду и трем волновым составляющим колебательного возмущения численности хвоинок в веточках; на фиг.8 показан график влияния ретроспективного возраста мутовки (или веточки на ее южной ветви) на изменение массы сухой хвои веточки по всем 17 мутовкам; на фиг.9 - то же на фиг.8 массы воды в сырой хвое веточки; на фиг.10 - то же на фиг.8 массы сырой хвои веточки; на фиг.11 показан график влияния ретроспективного возраста мутовки на параметр активности a 1 закона спада массы в динамике сушки в комнатных условиях; на фиг.12 - то же на фиг.11 по параметру интенсивности a 2; на фиг.13 показан график тренда влияния ретроспективного возраста мутовки на влажность сырой хвои веточки; на фиг.14 - то же на фиг.13 график общей модели с волновыми составляющими; на фиг.15 показан график трехчленного тренда влияния ретроспективного возраста мутовки на коэффициент водоудерживающей способности хвои веточки; на фиг.16 - то же на фиг.15 по общей модели с волновыми составляющими колебательного возмущение годичных веточек; на фиг.17 изображен график влияния ретроспективного возраста мутовки на массу сухой хвоинки в среднем по всей срезанной веточке; на фиг.18 - то же на фиг.17 по массе воды в одной сырой хвоинке; на фиг.19 - то же на фиг.17 по массе сырой хвоинки в среднем по веточке всех 17 мутовок ученой ели.Figure 1 shows a diagram of a branch 1 with a branch 2 cut off at the stalk; figure 2 shows a schematic design diagram of the dynamics of the mass of needles of twigs in the process of natural drying in room conditions; figure 3 - the same in figure 2, the dynamics of the relative humidity of the dried samples of needles from one branch; figure 4 is a graph of the law of the dynamics of natural drying of a sample of needles from a southern branch of spruce from the first whorl; figure 5 is the same in figure 4 from the 17th whorl; figure 6 shows a graph of the trend in the number of needles in the branches, depending on the retrospective age of the whorls of the accounting spruce; in Fig.7 - the same in Fig.6 on the trend and the three wave components of the vibrational disturbance of the number of needles in the branches; on Fig shows a graph of the effect of the retrospective age of the whorls (or branches on its southern branches) on the change in the mass of dry needles of twigs for all 17 whorls; in Fig.9 - the same in Fig.8 is the mass of water in the raw needles of a branch; in Fig.10 - the same in Fig.8 is the mass of raw needles of a branch; 11 shows a graph of the effect of the retrospective age of the whorls on the activity parameter a 1 of the law of mass decline in the dynamics of drying in room conditions; in Fig.12 - the same in Fig.11 for the intensity parameter a 2 ; on Fig shows a trend graph of the effect of the retrospective age of the whorls on the humidity of the raw needles of the twigs; on Fig - the same in Fig.13 is a graph of a General model with wave components; on Fig shows a graph of a three-term trend of the effect of the retrospective age of the whorls on the coefficient of water-holding ability of the needles of a branch; in Fig.16 - the same in Fig.15 according to the general model with wave components of the oscillatory disturbance of annual branches; on Fig shows a graph of the effect of the retrospective age of the whorls on the mass of dry needles on average throughout the cut branch; in Fig.18 - the same in Fig.17 by weight of water in one raw needles; in Fig.19 - the same in Fig.17 by weight of raw needles on average a branch of all 17 whorls of learned spruce.
Способ анализа кроны учетной ели по испытаниям хвоинок годичных веточек включает следующие действия.The method of analysis of the crown of the accounting spruce for testing the needles of annual twigs includes the following steps.
После определения учетного дерева ели выбирают геодезическое направление, затем по высоте учетного дерева ели в заданном геодезическом направлении выбирают ветви 1 первого порядка в части мутовок или во всех мутовках. Затем определяют ретроспективный возраст выбранных в мутовках ветвей, начиная с терминального побега у учетного дерева ели. После срезки с отметкой текущего времени срезания и номера мутовки, а также последующей транспортировки каждой срезанной веточки в отдельной емкости, в лабораторных условиях срезанные веточки 2 взвешивают с записью в журнал наблюдения времени, прошедшей после срезки каждой веточки до момента взвешивания.After determining the counting spruce tree, a geodesic direction is chosen, then the first order branches in the whorls or in all whorls are selected according to the height of the spruce counting tree in the given geodesic direction. Then, the retrospective age of the branches selected in the whorls is determined, starting from the terminal shoot at the spruce tree of account. After cutting with a mark of the current cutting time and whorl number, as well as the subsequent transportation of each cut branch in a separate container, under laboratory conditions, cut branches 2 are weighed with recording in the observation log of the time elapsed after cutting each branch before weighing.
Затем разделяют каждую веточку на черешок и пробу хвоинок, причем черешок и пробу хвоинок также взвешивают с указанием момента времени измерения. А после многократного взвешивания черешков и проб хвоинок со срезанных веточек с сушкой их в комнатных условиях до достижения постоянной массы сосчитывают количество хвоинок в каждой пробе. После достижения постоянной массы у проб хвоинок по измеренным значениям текущей массы выполняют моделирование динамики сушки проб хвоинок.Then each branch is divided into a petiole and a sample of needles, and the petiole and a sample of needles are also weighed indicating the time of measurement. And after repeated weighing of petioles and samples of needles from cut branches, drying them at room temperature until a constant weight is reached, the number of needles in each sample is counted. After reaching a constant mass in the samples of the needles, the dynamics of the drying of the samples of the needles are simulated by the measured values of the current mass.
По полученным статистическим моделям динамики сушки выписывают расчетные значения массы сухой пробы хвоинок и массы влаги, содержащейся в пробе хвоинок в момент времени срезания веточек. При этом суммированием получают общую расчетную массу хвои срезанной веточки, которую сравнивают для оценки погрешности моделирования с измеренными на весах значениями массы хвоинок веточки.According to the obtained statistical models of the dynamics of drying, the calculated values of the mass of the dry sample of the needles and the mass of moisture contained in the sample of the needles at the time of cutting the branches are written out. In this case, the total estimated mass of the needles of the cut branch is obtained by summing, which is compared to estimate the modeling error with the mass values of the branch needles measured on the scales.
Кроме этого по измеренным данным делением сухой и сырой массы хвои веточки и массы влаги в ней вычисляют средние значения удельной массы одной хвоинки.In addition, according to the measured data by dividing the dry and wet mass of the needles of the twig and the mass of moisture in it, the average values of the specific gravity of one needle are calculated.
По всем измеренным и расчетным данным выполняют идентификацию биотехнических закономерностей изменения параметров массы в зависимости от ретроспективного возраста веточек учетного дерева ели.For all measured and calculated data, biotechnological patterns are identified for changes in mass parameters depending on the retrospective age of the spruce tree branches.
Веточки срезают от ветвей из всех или различных по группам распределения мутовок с южной стороны учетного дерева ели, причем за южную сторону принимается ветвь, у которой продольная ось стебля находится по азимуту в пределах ±15 градусов от южного геодезического направления.The branches are cut from branches from all or different whorls in the distribution group on the south side of the spruce tree, and the branch is taken for the south side, in which the longitudinal axis of the stem is in azimuth within ± 15 degrees from the south geodetic direction.
Общее количество направлений может быть равно 12 и в особых случаях испытания учетного дерева ели может быть взято до 12 веточек с каждой мутовки, что дает возможность оценить влияние внешней среды по 12 направлениям или же по количеству ветвей в каждой мутовке, причем при учете числа ветвей в мутовках измеряется азимут каждой ветви первого порядка по направлению ее стебля.The total number of directions can be equal to 12, and in special cases of testing the spruce tree, up to 12 branches from each whorl can be taken, which makes it possible to assess the environmental impact in 12 directions or by the number of branches in each whorl, and taking into account the number of branches in whorls measured the azimuth of each branch of the first order in the direction of its stem.
Южная сторона дерева ели дает наибольшую изменчивость в параметрах физиологических процессов развития и роста хвоинок и годичных веточек, поэтому через массу однолетних веточек наилучшими образом выявляются биотехнические закономерности влияния экологического состояния воздуха, воды и почвы на месте произрастания учетной ели в вегетационный период.The southern side of the spruce tree gives the greatest variability in the parameters of the physiological processes of development and growth of needles and annual branches, therefore, through the mass of annual branches, biotechnical patterns of the influence of the ecological state of air, water and soil at the place of growth of the accounting spruce during the growing season are best identified.
Взятие годичных веточек выполняют в конце вегетационного периода у хвоинок в октябре или ноябре месяце.The taking of annual branches is performed at the end of the growing season with needles in October or November.
Срезка одной веточки на конце на один вегетационный период не приводит к разрушению структуры веточек на одной ветви, поэтому испытания веточек можно продолжить на одном и том же учетном дереве ели многократно, что позволяет наладить простой экологический мониторинг территории на 10-25 лет.Cutting one branch at the end for one growing season does not lead to the destruction of the structure of branches on one branch, therefore, testing of branches can be continued on the same spruce tree repeatedly, which allows for simple environmental monitoring of the territory for 10-25 years.
Для повышения уровня коррелятивной вариации показателей оценки экологического режима на данной территории принимают несколько учетных деревьев ели, при этом каждая учетная ель оценивается по годичным веточкам отдельно, с учетом индивидуальных особенностей развития и роста ее веточек и ветвей. При этом по параметрам влагоудерживающей способности хвои у веточек разных учетных деревьев ели проводится факторный анализ для возможности среднестатистической оценки по коррелятивной вариации экологической обстановки на прошлый вегетационный период и экологического режима за периоды многолетних наблюдений.To increase the level of correlative variation in the indicators of assessing the ecological regime in this territory, several spruce accounting trees are taken, and each accounting spruce is evaluated separately for annual branches, taking into account the individual characteristics of the development and growth of its branches and branches. In this case, according to the parameters of the water-holding ability of the needles in the branches of different accounting spruce trees, a factor analysis is carried out for the possibility of an average statistical assessment of the correlative variation of the ecological situation for the last vegetation period and the ecological regime for periods of long-term observations.
После первой серии испытаний веточек от одной ветви с каждой мутовки, исключая терминальный побег, на второй и последующие года годичные веточки срезаются с южной стороны только у нижних мутовок. Причем первая серия опытов позволяет выявить основные биотехнические закономерности изменения параметров водоудерживания у хвои веточек по всей высоте дерева и всему ретроспективному возрасту мутовок, начиная от второй после терминального побега мутовки и завершая приземной мутовкой. При этом многосерийные испытания годичных веточек снижает трудоемкость экспериментов, в ходе экологического мониторинга уточнять ранее выявленные закономерности на основе учета новых факторов внешней среды.After the first series of tests of branches from one branch from each whorl, excluding the terminal shoot, in the second and subsequent years, annual twigs are cut from the south only at the lower whorls. Moreover, the first series of experiments allows us to identify the main biotechnological patterns of changes in the water retention parameters of the needles of twigs along the entire height of the tree and throughout the retrospective age of the whorls, starting from the second whorl after the terminal shoot and ending with a surface whorl. At the same time, multi-series testing of annual twigs reduces the complexity of experiments; during environmental monitoring, clarify previously identified patterns based on the consideration of new environmental factors.
Веточки срезаются от биогруппы или даже куртины деревьев ели, находящихся в естественном процессе развитии и роста популяции еловой породы древесных растений. Причем на молодых учетных деревьях ели веточки срезаются с южной стороны по всем мутовкам, а от взрослых деревьев ели срезка веточек выполняется только с нижних мутовок, что повышает комплексность экологической оценки от одной особи до всей биогруппы, семейства или даже всего лесного ельника.The branches are cut from the biogroup or even the curtain of spruce trees, which are in the natural process of development and growth of the population of spruce species of woody plants. Moreover, on young accounting trees, spruce branches are cut from the southern side for all whorls, and from adult spruce trees, branches are cut only from the bottom whorls, which increases the complexity of the environmental assessment from one individual to the entire bio-group, family or even the entire forest spruce.
Далее выполняют действия по моделированию и расчетам на основе полученных биотехнических закономерностей.Next, they perform modeling and calculation actions based on the obtained biotechnological patterns.
Способ анализа кроны учетной ели по испытаниям хвоинок годичных веточек реализуется, например, при экологической оценке территории городской среды, следующим образом.A method for analyzing the crown of a spruce tree for testing the needles of annual twigs is realized, for example, in an environmental assessment of the territory of an urban environment, as follows.
На городской территории выделяется участок с одной или несколькими учетными деревьями ели.In the urban area, a site with one or more accounting trees of spruce stands out.
Визуально далее составляют описание значений свойств выбранного учетного дерева и места его произрастания, наносят с помощью компаса на ствол отметки о южной стороне ели, устанавливают местоположения шейки корня. Измерения вдоль ствола выполняют от шейки корня до верхушки терминального побега по мутовкам ветвей кроны, а расстояния между мутовками измеряют сверху вниз. При этом за начало координат принимают верхнюю точку терминального побега ели.Visually, a description of the properties of the selected accounting tree and the place of its growth is made up further, marks on the southern side of the spruce are applied with a compass to the trunk, and the locations of the root neck are established. Measurements along the trunk are performed from the root neck to the top of the terminal shoot along the whorls of the crown branches, and the distances between the whorls are measured from top to bottom. In this case, the top point of the terminal shoot of spruce is taken as the origin.
После определения учетного дерева ели выбирают геодезическое направление, затем по высоте учетного дерева ели в заданном геодезическом направлении выбирают ветви 1 первого порядка в части мутовок или во всех мутовках. Затем определяют ретроспективный возраст выбранных в мутовках ветвей, начиная с терминального побега у учетного дерева ели. После срезки с отметкой текущего времени срезания и номера мутовки, а также последующей транспортировки каждой срезанной веточки 2 в отдельной емкости, в лабораторных условиях срезанные веточки взвешивают с записью в журнал наблюдения времени, прошедшей после срезки каждой веточки до момента взвешивания.After determining the counting spruce tree, a geodesic direction is chosen, then the first order branches in the whorls or in all whorls are selected according to the height of the spruce counting tree in the given geodesic direction. Then, the retrospective age of the branches selected in the whorls is determined, starting from the terminal shoot at the spruce tree of account. After cutting with a mark of the current cutting time and whorl number, as well as the subsequent transportation of each cut branch 2 in a separate container, in laboratory conditions, the cut branches are weighed and recorded in the observation log of the time elapsed after cutting each branch before weighing.
Затем разделяют каждую веточку на черешок и пробу хвоинок, причем черешок и пробу хвоинок также взвешивают с указанием момента времени измерения. А после многократного взвешивания черешков и проб хвоинок со срезанных веточек с сушкой их в комнатных условиях до достижения постоянной массы сосчитывают количество хвоинок в каждой пробе. После достижения постоянной массы у проб хвоинок по измеренным значениям текущей массы выполняют моделирование динамики сушки проб хвоинок.Then each branch is divided into a petiole and a sample of needles, and the petiole and a sample of needles are also weighed indicating the time of measurement. And after repeated weighing of petioles and samples of needles from cut branches, drying them at room temperature until a constant weight is reached, the number of needles in each sample is counted. After reaching a constant mass in the samples of the needles, the dynamics of the drying of the samples of the needles are simulated by the measured values of the current mass.
По полученным статистическим моделям динамики сушки выписывают расчетные значения массы сухой пробы хвоинок и массы влаги, содержащейся в пробе хвоинок в момент времени срезания веточек. При этом суммированием получают общую расчетную массу хвои срезанной веточки, которую сравнивают для оценки погрешности моделирования с измеренными на весах значениями массы хвоинок веточки.According to the obtained statistical models of the dynamics of drying, the calculated values of the mass of the dry sample of the needles and the mass of moisture contained in the sample of the needles at the time of cutting the branches are written out. In this case, the total estimated mass of the needles of the cut branch is obtained by summing, which is compared to estimate the modeling error with the mass values of the branch needles measured on the scales.
Кроме этого по измеренным данным делением сухой и сырой массы хвои веточки и массы влаги в ней вычисляют средние значения удельной массы одной хвоинки.In addition, according to the measured data by dividing the dry and wet mass of the needles of the twig and the mass of moisture in it, the average values of the specific gravity of one needle are calculated.
По всем измеренным и расчетным данным выполняют идентификацию биотехнических закономерностей изменения параметров массы в зависимости от ретроспективного возраста веточек учетного дерева ели.For all measured and calculated data, biotechnological patterns are identified for changes in mass parameters depending on the retrospective age of the spruce tree branches.
Веточки срезают от ветвей из всех или различных по группам распределения мутовок с южной стороны учетного дерева ели, причем за южную сторону принимается ветвь, у которой продольная ось стебля находится по азимуту в пределах ±15 градусов от южного геодезического направления.The branches are cut from branches from all or different whorls in the distribution group on the south side of the spruce tree, and the branch is taken for the south side, in which the longitudinal axis of the stem is in azimuth within ± 15 degrees from the south geodetic direction.
Общее количество направлений может быть равно 12 и в особых случаях испытания учетного дерева ели может быть взято до 12 веточек с каждой мутовки, что дает возможность оценить влияние внешней среды по 12 направлениям или же по количеству ветвей в каждой мутовке, причем при учете числа ветвей в мутовках измеряется азимут каждой ветви первого порядка по направлению ее стебля.The total number of directions can be equal to 12, and in special cases of testing the spruce tree, up to 12 branches from each whorl can be taken, which makes it possible to assess the environmental impact in 12 directions or by the number of branches in each whorl, and taking into account the number of branches in whorls measured the azimuth of each branch of the first order in the direction of its stem.
Южная сторона дерева ели дает наибольшую изменчивость в параметрах физиологических процессов развития и роста хвоинок и годичных веточек, поэтому через массу однолетних веточек наилучшими образом выявляются биотехнические закономерности влияния экологического состояния воздуха, воды и почвы на месте произрастания учетной ели в вегетационный период.The southern side of the spruce tree gives the greatest variability in the parameters of the physiological processes of development and growth of needles and annual branches, therefore, through the mass of annual branches, biotechnical patterns of the influence of the ecological state of air, water and soil at the place of growth of the accounting spruce during the growing season are best identified.
Взятие годичных веточек выполняют в конце вегетационного периода у хвоинок в октябре или ноябре месяце.The taking of annual branches is performed at the end of the growing season with needles in October or November.
Срезка одной веточки на конце на один вегетационный период не приводит к разрушению структуры веточек на одной ветви, поэтому испытания веточек можно продолжить на одном и том же учетном дереве ели многократно, что позволяет наладить простой экологический мониторинг территории на 10-25 лет.Cutting one branch at the end for one growing season does not lead to the destruction of the structure of branches on one branch, therefore, testing of branches can be continued on the same spruce tree repeatedly, which allows for simple environmental monitoring of the territory for 10-25 years.
Для повышения уровня коррелятивной вариации показателей оценки экологического режима на данной территории принимают несколько учетных деревьев ели, при этом каждая учетная ель оценивается по годичным веточкам отдельно, с учетом индивидуальных особенностей развития и роста ее веточек и ветвей. При этом по параметрам влагоудерживающей способности хвои у веточек разных учетных деревьев ели проводится факторный анализ для возможности среднестатистической оценки по коррелятивной вариации экологической обстановки на прошлый вегетационный период и экологического режима за периоды многолетних наблюдений.To increase the level of correlative variation in the indicators of assessing the ecological regime in this territory, several spruce accounting trees are taken, and each accounting spruce is evaluated separately for annual branches, taking into account the individual characteristics of the development and growth of its branches and branches. In this case, according to the parameters of the water-holding ability of the needles in the branches of different accounting spruce trees, a factor analysis is carried out for the possibility of an average statistical assessment of the correlative variation of the ecological situation for the last vegetation period and the ecological regime for periods of long-term observations.
После первой серии испытаний веточек от одной ветви с каждой мутовки, исключая терминальный побег, на второй и последующие года годичные веточки срезаются с южной стороны только у нижних мутовок. Причем первая серия опытов позволяет выявить основные биотехнические закономерности изменения параметров водоудерживания у хвои веточек по всей высоте дерева и всему ретроспективному возрасту мутовок, начиная от второй после терминального побега мутовки и завершая приземной мутовкой. При этом многосерийные испытания годичных веточек снижает трудоемкость экспериментов, в ходе экологического мониторинга уточнять ранее выявленные закономерности на основе учета новых факторов внешней среды.After the first series of tests of branches from one branch from each whorl, excluding the terminal shoot, in the second and subsequent years, annual twigs are cut from the south only at the lower whorls. Moreover, the first series of experiments allows us to identify the main biotechnological patterns of changes in the water retention parameters of the needles of twigs along the entire height of the tree and throughout the retrospective age of the whorls, starting from the second whorl after the terminal shoot and ending with a surface whorl. At the same time, multi-series testing of annual twigs reduces the complexity of experiments; during environmental monitoring, clarify previously identified patterns based on the consideration of new environmental factors.
Веточки срезаются от биогруппы или даже куртины деревьев ели, находящихся в естественном процессе развитии и роста популяции еловой породы древесных растений. Причем на молодых учетных деревьях ели веточки срезаются с южной стороны по всем мутовкам, а от взрослых деревьев ели срезка веточек выполняется только с нижних мутовок, что повышает комплексность экологической оценки от одной особи до всей биогруппы, семейства или даже всего лесного ельника.The branches are cut from the biogroup or even the curtain of spruce trees, which are in the natural process of development and growth of the population of spruce species of woody plants. Moreover, on young accounting trees, spruce branches are cut from the southern side for all whorls, and from adult spruce trees, branches are cut only from the bottom whorls, which increases the complexity of the environmental assessment from one individual to the entire bio-group, family or even the entire forest spruce.
Далее выполняют действия по моделированию и расчетам на основе полученных биотехнических закономерностей.Next, they perform modeling and calculation actions based on the obtained biotechnological patterns.
Пример. Измерения проводили осенью, в конце вегетационного периода годичных веточек ели.Example. Measurements were carried out in the fall, at the end of the growing season of annual spruce branches.
Для проведения эксперимента было выбрано одно учетное дерево ели европейской, растущее на территории городской местности. Экологическое состояние ели на период измерений (октябрь 2010 г.) нормальное, она обладает обильным покровом хвои с мутовчатым ветвлением, хвоинки темно-зеленого цвета, игловидные и колючие. Из всего визуального наблюдения можно сделать вывод, что учетная ель находится в хорошем физиологическом состоянии, несмотря на расположение в городской среде.For the experiment, one accounting tree of European spruce, growing in urban areas, was selected. The ecological state of spruce during the measurement period (October 2010) is normal, it has an abundant cover of needles with whorled branching, needles of dark green color, needle-shaped and prickly. From all visual observation, we can conclude that the accounting spruce is in good physiological condition, despite being located in an urban environment.
Учетная ель имеет биологический возраст 18 лет и 17 мутовок от терминального побега (нулевой ранг и годичный возраст). Веточка 2 (фиг.1) срезалась с конца стебля южной ветви 1. Далее от каждой веточки отдельно срезались все хвоинки, и пробы взвешивались с учетом времени от момента срезания веточки.The accounting spruce has a biological age of 18 years and 17 whorls from the terminal shoot (zero rank and one year old). Twig 2 (Fig. 1) was cut from the end of the stem of the southern branch 1. Then, from each twig, all needles were separately cut, and the samples were weighed taking into account the time from the moment of cutting the twig.
Результаты эксперимента по динамике сушки хвои у 17 веточек, фрагментарно показано для двух южных веточек мутовок №1 и №17, приведены в данных таблицы 1.The results of the experiment on the dynamics of drying needles in 17 branches, fragmentarily shown for two southern branches of whorls No. 1 and No. 17, are shown in table 1.
В таблице 1 приведены следующие условные обозначения:Table 1 shows the following conventions:
r - ранг мутовки, r=0 для терминального побега;r is the rank of the whorl, r = 0 for the terminal shoot;
Ap - ретроспективный возраст мутовки ели (по количеству мутовок, начиная от терминального побега), лет;A p is the retrospective age of the whorl of spruce (according to the number of whorls, starting from the terminal shoot), years;
t - время естественной сушки с момента срезки пробы в виде крайней веточки на южной ветви (черешка и хвоинок), ч;t is the time of natural drying from the moment of cutting the sample in the form of an extreme branch on the southern branch (petiole and needles), h;
mф - фактически измеренная взвешиванием масса проб хвои, г.m f - actually measured by weighing the mass of samples of needles,
Общий график (фиг.2) динамики водоудерживающей способности в процессе сушки характеризуется законом в виде двухчленного уравненияThe general graph (figure 2) of the dynamics of water holding capacity in the drying process is characterized by the law in the form of a two-term equation
где m - динамическая масса пробы хвои с одной веточки ели, г;where m is the dynamic mass of a sample of needles from one branch of spruce, g;
m1 - масса сухой хвои после естественной сушки, г;m 1 - mass of dry needles after natural drying, g;
m2 - динамическая масса влаги, содержащейся в растительной массе хвоинок с одной веточки в процессе естественной сушки, г;m 2 - dynamic mass of moisture contained in the plant mass of needles from one branch in the course of natural drying, g;
mв0 - масса влаги в хвое при срезании веточки, г;m b0 is the mass of moisture in the needles when cutting the branches, g;
t - текущее время естественной сушки хвоинок с одной веточки ели с момента ее срезания, ч;t is the current time of natural drying of the needles from one sprig of spruce from the moment of its cutting, h;
a 1, a 2 - параметры формулы динамики влагоудерживания растительной массой хвоинок после срезания веточки, причем: a 1 , a 2 are the parameters of the formula for the dynamics of water retention by the plant mass of needles after cutting the branches, moreover:
a 1 - активность спада водоудерживающей способности хвоинок по закону гибели; a 1 - the activity of the decline in the water-holding ability of the needles according to the law of death;
a 2 - интенсивность спада по закону гибели водоудерживающей способности срезанной с одной веточки хвои. a 2 - the intensity of the decline according to the law of death of the water-holding ability of the needles cut from one branch.
По измеренным значениям текущей массы высушиваемой хвои после моделирования идентификацией закона динамики сушки проб хвоинок вычисляли показатели относительной влажности проб хвои веточки по следующим формулам:Based on the measured values of the current mass of dried needles after modeling by identifying the law of dynamics of drying samples of needles, we calculated the relative humidity of samples of needles of a branch using the following formulas:
- начальную влажность W0 (%) хвои срезанной веточки- initial humidity W 0 (%) needles of cut branches
- безразмерный закон удерживания влаги срезанной хвои веточки- dimensionless law of moisture retention of cut needles of a branch
- безразмерный закон обезвоживания хвои веточки- the dimensionless law of dehydration of twigs of needles
где W0 - начальная относительная влажность сырых хвоинок веточки, %;where W 0 is the initial relative humidity of the raw needles of the twig,%;
W - динамическая относительная влажность пробы хвои от одной веточки в конце ветви мутовки ели в процессе естественной сушки, %;W is the dynamic relative humidity of the needles sample from one branch at the end of the whorl of a spruce in the process of natural drying,%;
m1 - масса сухой хвои после естественной сушки, г;m 1 - mass of dry needles after natural drying, g;
mв0 - масса влаги в хвое при срезании веточки, г;m b0 is the mass of moisture in the needles when cutting the branches, g;
t - текущее время естественной сушки хвоинок с одной веточки ели с момента ее срезания, ч.t is the current time of natural drying of the needles from one sprig of spruce from the moment of its cutting, h
График конкретной динамики (фиг.4) пробы хвоинок с мутовки №1 получил уравнение с четырьмя параметрами моделиThe graph of the specific dynamics (figure 4) of the sample of needles from the whorl No. 1 received an equation with four model parameters
График динамики (фиг.5) пробы хвоинок с мутовки №17 получил уравнение статистической моделиThe dynamics graph (Fig. 5) of a sample of needles from a whorl No. 17 received the equation of a statistical model
При условии t=0, то есть в момент срезки веточки и хвоинок от нее, получаем из уравнения (1) формулуUnder the condition t = 0, that is, at the time of cutting the twig and needles from it, we obtain from equation (1) the formula
где mt=0 - расчетная масса сырой хвои после срезания веточки с южной ветви мутовки, г;where m t = 0 is the estimated mass of raw needles after cutting a branch from the southern branch of the whorl, g;
m1 - расчетная масса сухой хвои после высушивания пробы с одной веточки через полное время высушивания в 987 часов, г;m 1 - estimated mass of dry needles after drying the sample from one branch after a total drying time of 987 hours, g;
mв0 - расчетная масса воды в сырой хвое у одной веточки, г.m b0 - estimated mass of water in raw needles in one branch, g.
Для веточки от мутовки №1 получаем mt=0=m1+mв0=mt=987+mв0 или 0,2415+0,3285=0,5700, а для крайней веточки от южной ветви в мутовке №170,4743+0,4965=0,9708 (табл.2).For the branch from the whorl №1 we get m t = 0 = m 1 + m в0 = m t = 987 + mВ0 or 0.2415 + 0.3285 = 0.5700, and for the extreme branch from the southern branch in the whorl №170.4743 + 0.4965 = 0.9708 (Table 2).
В данных таблицы 2 приведено сравнение фактически измеренных значений начальной массы хвои и расчетной общей массы хвои в момент срезания веточки от каждой южной ветви всех 17 мутовок учетной ели.The data in table 2 compares the actually measured values of the initial mass of needles and the estimated total mass of needles at the time of cutting the branches from each southern branch of all 17 whorls of accounting spruce.
По всем 17 мутовкам максимальная относительная погрешность закона по формуле (1) составляет не более 7,10%.For all 17 whorls, the maximum relative error of the law according to formula (1) is not more than 7.10%.
С учетом количества N хвоинок в каждой срезанной веточке результаты испытаний и расчетов приведены в таблице 3.Given the number N of needles in each cut branch, the results of tests and calculations are shown in table 3.
По измеренным данным делением сухой и сырой массы хвои веточки и массы влаги в ней вычисляют средние значения (табл.4) удельной массы одной хвоинки по формулам:Using the measured data by dividing the dry and wet mass of the needles of the twig and the mass of moisture in it, calculate the average values (Table 4) of the specific gravity of one needle according to the formulas:
- масса сухой хвоинки в среднем
- масса воды в сырой хвоинке в среднем
- масса свежей хвоинки в среднем
где m1 - масса сухой хвои после естественной сушки, г;where m 1 is the mass of dry needles after natural drying, g;
mв0 - масса влаги в хвое при срезании веточки, г;m b0 is the mass of moisture in the needles when cutting the branches, g;
mt=0 - расчетная масса хвои одной срезанной веточки, г;m t = 0 - estimated mass of needles of one cut branch, g;
N - количество хвоинок в одной срезанной веточке, шт.;N is the number of needles in one cut branch, pcs .;
Водоудерживающая способность пробы хвоинок веточки ели определяется как отношение динамически удерживаемой в процессе сушки воды к отнятой массе воды (табл.4) по формулеThe water-holding ability of a sample of spruce twig needles is defined as the ratio of the dynamically retained water during drying to the withdrawn mass of water (Table 4) by the formula
где КВС - коэффициент водоудерживающей способности растений;where K BC - coefficient of water retention of plants;
t - текущее время естественной сушки хвоинок с одной веточки ели с момента ее срезания, ч;t is the current time of natural drying of the needles from one sprig of spruce from the moment of its cutting, h;
a 1 - активность спада водоудерживающей способности хвоинок по закону гибели (табл.3); a 1 - the activity of the decline in the water-holding ability of the needles according to the law of death (table 3);
a 2 - интенсивность спада по закону гибели водоудерживающей способности срезанной с одной веточки хвои (табл.3). a 2 - the intensity of the decline according to the law of death of the water-holding ability of the needles cut from one branch (Table 3).
Далее рассмотрим влияние ретроспективного возраста на каждый из показателей, приведенных в таблице 3 и таблице 4. Изменение наиболее чувствительных показателей будет показано биотехническими закономерностями, имеющими высокоадекватные волновые составляющие.Next, we consider the effect of retrospective age on each of the indicators shown in Table 3 and Table 4. Changes in the most sensitive indicators will be shown by biotechnical patterns that have highly adequate wave components.
Количество хвоинок в веточке. Этот показатель легко измеряется даже без срезки веточки, поэтому количество хвоинок в одной веточке может стать великолепным биоиндикатором. Это научное решение в дальнейшем будет подкрепляться патентоспособными техническими решениями в последующих заявках на предполагаемые изобретения.The number of needles in a twig. This indicator is easily measured even without cutting a branch, so the number of needles in one branch can be an excellent bio-indicator. This scientific decision will be further supported by patentable technical solutions in subsequent applications for the alleged inventions.
Тем самым, на основе применения нашей методологии научно-технического творчества доказывается практическая возможность поиска научно-технических решений на основе фундаментальных научных исследований поведения вегетативных элементов ели обыкновенной.Thus, based on the application of our methodology of scientific and technical creativity, the practical possibility of searching for scientific and technical solutions on the basis of fundamental scientific research on the behavior of vegetative elements of ordinary spruce is proved.
Тренд (фиг.6) получает формулу закона экспоненциального ростаThe trend (Fig.6) receives the formula of the law of exponential growth
Дополнительно были получены еще три волновые составляющие (фиг.7) и это привело к конструкции биотехнической закономерности видаIn addition, three more wave components were obtained (Fig. 7) and this led to the construction of a biotechnical regularity of the form
N1=49,79428exp(0,073051Ap 1,12172),N 1 = 49.79428exp (0.073051A p 1.12172 ),
N2=A1cos(πAp/p1-0,37419), A1=9,06088·10-5 Ap 20,04372exp(-3,77947Ap),N 2 = A 1 cos (πA p / p 1 -0.37419), A 1 = 9.06088 · 10 -5 A p 20.04372 exp (-3.77947A p ),
p1=2,94965-0,21401Ap,p 1 = 2,94965-0,21401A p ,
N3=A2cos(πAp/p2+2,38181), A2=-5,63511·10-83 Ap 143,49827exp(-13,55545Ap),N 3 = A 2 cos (πA p / p 2 +2.38181), A 2 = -5.63511 · 10 -83 A p 143.49827 exp (-13.55545A p ),
p2=16,07270-1,009266Ap,p 2 = 16.07270-1.009266A p ,
N4=A3cos(πAp/p3-5,92223), A3=3,37330·10-5 Ap 58,16878exp(-7,35631Ap 0,81711),N 4 = A 3 cos (πA p / p 3 -5.92223), A 3 = 3.37330 · 10 -5 A p 58.16878 exp (-7.35631A p 0.81711 ),
p3=0,14028+0,0051433Ap 1,28637.p 3 = 0.14028 + 0.0051433A p 1.28637 .
Остатки после формулы (12) очень малые. Поэтому относительная погрешность также мала при высокой адекватности модели (12) с коэффициентом корреляции 0,9999.The residues after formula (12) are very small. Therefore, the relative error is also small with high adequacy of model (12) with a correlation coefficient of 0.9999.
Высокая адекватность биотехнической закономерности и доказывает возможность применения показателя N как биоиндикатора.The high adequacy of the biotechnological regularity proves the possibility of using indicator N as a bioindicator.
Показатели массы хвои веточки требуют взвешивания на точных аналитических весах с погрешностью измерения ±0,0005 г.The mass indicators of the needles of a branch require weighing on an accurate analytical balance with a measurement error of ± 0.0005 g.
Масса сухой хвои веточки (фиг.8) изменяется по формулеThe mass of dry needles of a branch (Fig. 8) varies according to the formula
Масса воды в сырой хвое веточки (фиг.9) изменяется также по двухчленной формуле аналогичной конструкцииThe mass of water in the raw needles of a twig (Fig. 9) also changes according to the two-membered formula of a similar design
Масса сырой хвои веточки (фиг.10) имеет аналогичную по структуре биотехническую закономерностьThe mass of raw needles of a branch (Fig. 10) has a similar biotechnical regularity in structure
При этом все три формулы (13), (14) и (15) имеют коэффициент корреляции выше 0,7. Поэтому эти уравнения относятся к сильным связям.Moreover, all three formulas (13), (14) and (15) have a correlation coefficient above 0.7. Therefore, these equations relate to strong bonds.
Но все же они уступают по уровню адекватности тренду (11) с коэффициентом корреляции 0,8822.Nevertheless, they are inferior in terms of adequacy to the trend (11) with a correlation coefficient of 0.8822.
Параметры закона сушки проб хвои. Из формулы (1) представляет научный интерес изменение параметров a 1 и a 2 в зависимости от ретроспективного возраста мутовок учетной ели.Parameters of the law of drying needle samples. From the formula (1) it is of scientific interest to change the parameters a 1 and a 2 depending on the retrospective age of the whorls of the accounting spruce.
Параметр активности a 1 закона спада массы в динамике сушки в комнатных условиях (фиг.11) по модели (1) получил формулуThe activity parameter a 1 of the law of mass decline in the dynamics of drying at room conditions (Fig. 11) according to model (1) received the formula
Параметр интенсивности a 2 спада (фиг.12) по модели (1) имеет вид:The intensity parameter a 2 decline (Fig) according to model (1) has the form:
Разброс точек на графиках высокий. По уровню адекватности модель (16) с коэффициентом корреляции 0,568 относится к среднему уровню в интервале 0,5-0,7. А уравнение (17) с коэффициентом корреляции 0,376 в интервале 0,3-0,5 относится к слабым факторным связям.The spread of points on the graphs is high. In terms of adequacy, model (16) with a correlation coefficient of 0.568 refers to the average level in the range of 0.5-0.7. And equation (17) with a correlation coefficient of 0.376 in the range of 0.3-0.5 refers to weak factor relationships.
Интересно отметить, что с увеличением ретроспективного возраста мутовки годичные веточки по динамике сушки их хвоинок получают разнонаправленные экспоненциальные законы. При этом активность спада массы хвои в процессе сушки снижается по закону экспоненциальной гибели, а интенсивность спада - по закону экспоненциального роста.It is interesting to note that with an increase in the retrospective age of the whorl, the annual branches on the dynamics of drying of their needles receive multidirectional exponential laws. In this case, the activity of the decline in the mass of needles during the drying process decreases according to the law of exponential death, and the intensity of the decline according to the law of exponential growth.
В целом применение указанных параметров для экологической индикации затрудняется по двум основным причинам:In general, the use of these parameters for environmental indication is difficult for two main reasons:
1) сложность и высокая трудоемкость процесса, включающего срезание годичных веточек, их сушка с многократным взвешиванием, затем моделирование данных динамики сушки в программной среде CurveExpert, после этого повторная идентификации экспоненциального закона по найденным ранее значениям параметров закона сушки;1) the complexity and high complexity of the process, including cutting the annual branches, drying them with multiple weighing, then modeling the dynamics of drying in the CurveExpert software environment, then re-identifying the exponential law from previously found values of the parameters of the drying law;
2) относительно низкая адекватность моделей типа (16) и (17).2) the relatively low adequacy of models of type (16) and (17).
Влажность сырой хвои веточки. Применение переносных электронных влагомеров открывает перспективы получения принципиально новых способов индикации территории по относительной влажности хвоинок. Причем трудоемкость резко снизится из-за того, что хвоинки не нужно будет срезывать.Humidity raw needles twigs. The use of portable electronic moisture meters opens up prospects for obtaining fundamentally new ways of indicating the territory by the relative humidity of the needles. Moreover, the complexity will decrease sharply due to the fact that the needles do not need to be cut off.
За рубежом появились и другие типы приборов, которые позволяют оценивать физиологические процессы, протекающие в данный момент времени измерений в листьях растений.Other types of instruments have appeared abroad that make it possible to evaluate the physiological processes taking place at a given time in the leaves of plants.
Тенденция (фиг.13) характеризуется уравнением закона экспоненциальной гибелиThe trend (Fig.13) is characterized by the equation of the law of exponential death
С дополнениями колебательными возмущениями сырой хвои годичных веточек (фиг.14) по мутовкам в зависимости от их ретроспективного возраста была получена трехчленная биотехническая функция с очень высоким коэффициентом корреляции 0,9761 видаWith the addition of vibrational disturbances of the raw needles of the annual branches (Fig. 14), the three-membered biotechnical function with a very high correlation coefficient of 0.9761 species was obtained from the whorls, depending on their retrospective age.
W01=123,13035exp(-0,00075050Ap 1,84010),W 01 = 123.13035exp (-0.00075050A p 1.84010 ),
W02=A1cos(πAp/p1-0,93833), A1=40,46962exp(-0,29099Ap),W 02 = A 1 cos (πA p / p 1 -0.93833), A 1 = 40.46962exp (-0.29099A p ),
p1=-10,93550+14,20556Ap 0,0025425,p 1 = -10.93550 + 14.20556A p 0.0025425 ,
W03=A2cos(πAp/p2-1,35126), A2=0,44021Ap 1,61040exp(-0,11824Ap),W 03 = A 2 cos (πA p / p 2 -1.35126), A 2 = 0.44021A p 1.61040 exp (-0.11824A p ),
p2=1,77506-0,00010080Ap 2,45055.p 2 = 1.77506-0.00010080A p 2.45055 .
Максимальная относительная погрешность модели (19) образуется при Ар=14 лет и она равна 100×3,96959/120,67=3,29%. Такая малая погрешность моделирования экспериментальных данных позволяет рекомендовать показатель относительной влажности хвои ели для разработки новых способов.The maximum relative error of model (19) is formed at A p = 14 years and it is 100 × 3.96959 / 120.67 = 3.29%. Such a small error in the modeling of experimental data allows us to recommend an indicator of the relative humidity of spruce needles for the development of new methods.
Коэффициент водоудерживающей способности хвои веточки. По этому показателю была получена самая сложная статистическая модель.Coefficient of water-holding ability of twigs needles. The most complex statistical model was obtained for this indicator.
При этом время с момента срезания веточки была принята один час. Поэтому основным требованием к проведению экспериментов в будущем становится точное определение времени первого взвешивания хвои от каждой веточки в отдельности, причем с момента времени срезания самой каждой веточки от ветви с южной стороны учетной ели.At the same time, one hour was taken from the moment of cutting the branch. Therefore, the main requirement for experiments in the future is to accurately determine the time of the first weighing of needles from each branch separately, and from the time of cutting each branch from the branch on the south side of the accounting spruce.
Тренд (фиг.15) состоит из трех членов по уравнениюThe trend (Fig. 15) consists of three members according to the equation
Коэффициент корреляции 0,9466 очень высокий и поэтому модель (20) может применяться и без дальнейших усложнений ее конструкции.The correlation coefficient of 0.9466 is very high and therefore model (20) can be applied without further complications of its design.
При этом коррелятивная вариация этого показателя столь высокая, что были получены дополнительно несколько волновых составляющих.Moreover, the correlative variation of this indicator is so high that several wave components were additionally obtained.
После структурно-параметрической идентификации (фиг.16) была получена общая статистическая модель видаAfter structural-parametric identification (Fig. 16), a general statistical model of the form was obtained
KBC1=10,37971exp(0,00045594Ap 2,92290), K BC1 = 10,37971exp (0,00045594A p 2,92290 ),
KBC2=6,54165·10-9 Ap 80,67180exp(-18,43922Ap 1,15342),K BC2 = 6.54165 · 10 -9 A p 80.67180 exp (-18.43922A p 1.15342 ),
KBC3=7,23256·10-152 Ap 237,77008exp(-15,64039Ap 1,09576),K BC3 = 7.2325610 -152 A p 237.77008 exp (-15.64039A p 1.09576 ),
KBC4=A1cos(πAp/p1-4,44500), A1=-0,46924Ap 0,45909exp(-0,00096068Ap 3,34932),K BC4 = A 1 cos (πA p / p 1 -4.44500), A 1 = -0.46924A p 0.45909 exp (-0.00096068A p 3.34932 ),
p1=0,97657+0,0050919Ap 1,77221,p 1 = 0.97657 + 0.0050919A p 1.77221 ,
KBC5=A2cos(πAp/p2+0,20553), A2=2,48583exp(0,14862Ap),K BC5 = A 2 cos (πA p / p 2 +0.20553), A 2 = 2.48583exp (0.14862A p ),
p2=3,65121-0,00026807Ap 2,42426,p 2 = 3.65121-0,00026807A p 2,42426 ,
KBC6=A3cos(πAp/p3+6,15014), A3=0,00090014Ap 23,32809exp(-15,50231Ap 0,44592),K BC6 = A 3 cos (πA p / p 3 + 6.15014), A 3 = 0.00090014A p 23.32809 exp (-15.50231A p 0.44592 ),
p3=1,97969-0,24374Ap 0,38033.p 3 = 1.97969-0.24374A p 0.38033 .
Максимальная относительная погрешность формулы (21) будет равна 100×0,134372/12,5=1,07% для третьей мутовки от терминального побега учетной ели в ретроспективном возрасте Ар=4 года. Такая высокая точность позволяет тщательно проанализировать модель (21) для поиска новых научно-технических решений.The maximum relative error of formula (21) will be equal to 100 × 0.134372 / 12.5 = 1.07% for the third whorl from the terminal shoot of the accounting spruce at a retrospective age And p = 4 years. Such high accuracy allows a thorough analysis of model (21) to search for new scientific and technical solutions.
Удельная масса хвоинки. В среднем вычисляются три показатели, которые могут быть рекомендованы для биоиндикации экологических условий произрастания ели даже отдельными хвоинками.Specific mass of needles. On average, three indicators are calculated, which can be recommended for bioindication of the ecological conditions for the growth of spruce even by individual needles.
Масса сухой хвоинки (фиг.17) определяется уравнением видаThe mass of dry needles (Fig) is determined by the equation of the form
Масса воды в сырой хвоинке (фиг.18) вычисляется по формулеThe mass of water in the raw needles (Fig. 18) is calculated by the formula
Масса сырой хвоинки в среднем по веточке идентифицируется биотехнической закономерностью (фиг.19) видаThe mass of raw needles on an average branch is identified by a biotechnical regularity (Fig. 19) of the form
Коэффициент корреляции соответственно равен 0.9209, 0.9049 и 0.9142, поэтому формулы (22), (23) и (24) показывают сильнейшие по уровню адекватности факторные отношения при изучении влияния ретроспективного возраста мутовки на показатели массы одной хвоинки. Поэтому индикацию можно проводить даже на отдельных хвоинках ели.The correlation coefficient is 0.9209, 0.9049, and 0.9142, respectively; therefore, formulas (22), (23), and (24) show the strongest factor relations in terms of adequacy when studying the effect of the retrospective age of the whorls on the mass indices of one needle. Therefore, the indication can be carried out even on individual needles of spruce.
Эффективность нового способа проявляется в том, что он позволяет анализировать крону учетной ели по одному или нескольким геодезическим направлениям взятия веточек с концов стеблей всех или части мутовок. Это повышает комплексность анализа кроны у растущего дерева.The effectiveness of the new method is manifested in the fact that it allows you to analyze the crown of the accounting spruce in one or more geodesic directions of taking branches from the ends of the stems of all or part of the whorls. This increases the complexity of the analysis of the crown of a growing tree.
Наибольший эффект будет достигнут многократными измерениями мутовок на учетных молодых деревьях ели, произрастающих в различных условиях годичного загрязнения пространства обитания учетной ели.The greatest effect will be achieved by repeated measurements of whorls on the accounting young spruce trees growing under various conditions of annual pollution of the habitat of the accounting spruce.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011137905/15A RU2489717C2 (en) | 2011-09-14 | 2011-09-14 | Method of analysis of crown of accounting fir-tree according to testing of needles of one-year branches |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011137905/15A RU2489717C2 (en) | 2011-09-14 | 2011-09-14 | Method of analysis of crown of accounting fir-tree according to testing of needles of one-year branches |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011137905A RU2011137905A (en) | 2013-03-20 |
RU2489717C2 true RU2489717C2 (en) | 2013-08-10 |
Family
ID=49123496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011137905/15A RU2489717C2 (en) | 2011-09-14 | 2011-09-14 | Method of analysis of crown of accounting fir-tree according to testing of needles of one-year branches |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2489717C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2564916C2 (en) * | 2013-09-12 | 2015-10-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Северо-Осетинский Государственный Университет Имени Коста Левановича Хетагурова" | Method of assessment of environment |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2194385C1 (en) * | 2001-05-07 | 2002-12-20 | Марийский государственный технический университет | Method for testing wood of standing trees |
RU2299435C2 (en) * | 2005-05-13 | 2007-05-20 | Марийский государственный технический университет | Method for testing of woody plant buds |
RU2376750C1 (en) * | 2008-05-26 | 2009-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет | Method for analysis of model tree trunk |
RU2376749C1 (en) * | 2008-05-22 | 2009-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет | Method for analysis of fir tree trunk and crown |
-
2011
- 2011-09-14 RU RU2011137905/15A patent/RU2489717C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2194385C1 (en) * | 2001-05-07 | 2002-12-20 | Марийский государственный технический университет | Method for testing wood of standing trees |
RU2299435C2 (en) * | 2005-05-13 | 2007-05-20 | Марийский государственный технический университет | Method for testing of woody plant buds |
RU2376749C1 (en) * | 2008-05-22 | 2009-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет | Method for analysis of fir tree trunk and crown |
RU2376750C1 (en) * | 2008-05-26 | 2009-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет | Method for analysis of model tree trunk |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МАЗУРКИН П.М. и др. Скорость обезвоживания хвоинок со срезанных веточек ели на территории лесной экосистемы // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2009, №3, с.25-31. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2564916C2 (en) * | 2013-09-12 | 2015-10-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Северо-Осетинский Государственный Университет Имени Коста Левановича Хетагурова" | Method of assessment of environment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011137905A (en) | 2013-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107356569B (en) | The construction method of method and its model based on chlorophyll fluorescence prediction wheat grain yield | |
Verlinden et al. | Net ecosystem production and carbon balance of an SRC poplar plantation during its first rotation | |
Madgwick | Biomass and productivity models of forest canopies | |
Gielen et al. | Ancillary vegetation measurements at ICOS ecosystem stations | |
Lysiak | The sum of active temperatures as a method of determining the optimum harvest date of'Sampion'and'Ligol'apple cultivars | |
CN103245619A (en) | Nondestructive testing method for maturity level of organic flue-cured tobacco leaves at late growth stage | |
CN111024667A (en) | Method for quickly evaluating and/or screening saline-alkali tolerant plants in high flux | |
Kivalov et al. | Observing the whole-canopy short-term dynamic response to natural step changes in incident light: Characteristics of tropical and temperate forests | |
CN110068299B (en) | Calculation method of leaf area index of greenhouse crop | |
CN103245625A (en) | Method for nondestructive detection on maturity of fresh flue-cured tobacco leaves | |
RU2389015C2 (en) | Method of testing of herbs samples | |
Ivetić et al. | Relationship between morphological and physiological attributes of hop hornbeam seedlings | |
RU2489717C2 (en) | Method of analysis of crown of accounting fir-tree according to testing of needles of one-year branches | |
Moiseev et al. | Changes in the structure and phytomass of tree stands at the upper limit of their growth in the Southern Urals | |
CN103889211A (en) | Management method and management system for biomass at plant harvest | |
Gary | Crown structure and distribution of biomass in a lodgepole pine stand | |
Kabeya et al. | Dynamics of non-structural carbohydrates following a full masting event reveal a role for stored starch in relation to reproduction in Fagus crenata | |
CN108918578A (en) | A kind of Heat Tolerance of Wheat Cultivars brief appraisal method | |
RU2305930C2 (en) | Method for diagnosing of adaptability potential of fruit crop sorts | |
RU2411717C2 (en) | Method to test fir trees | |
Balan | Methods of Foliar Surface Determination along the ontogenetic cycle on apple trees | |
RU2013134056A (en) | METHOD FOR COMPARATIVE INDICATION OF AIR POLLUTION BY FLUCTUATING ASYMMETRY OF BIRCH LEAVES | |
Šrámek et al. | Monitoring of ozone risk for forests in the Czech Republic: preliminary results | |
SU1655356A1 (en) | Method for assessment of drought-resistance of apple species | |
Meredieu et al. | External indicators of living branches with missing rings within a tree crown of Corsican pine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130915 |