ИСПЫТАНИЕ РАСТУЩЕГО ДЕРЕВА
Динамика радиуса ствола сосны была изучена на керне древесины, начиная с 1948 по 1992 годы на каждом годичном слое. Дерево произрастало в сосново-березовом насаждении с примесью ели и осины естественного происхождения: состав пород 9С + 1Б (единичные Е + Ос); тип лесорастительных условий - А2; тип леса - сосняк зеленомошниковый; полнота - 0,8.
Для измерений ширины годичных слоев использовался керн комнатно-сухой влажности, взятый в 2000 году на высоте 1,3 м. Возраст подроста на высоте 1,3 м составлял 11 лет. Замеры проводились, начиная с 22 по 66 год жизни дерева. Полный же возраст дерева составляет 74 года (рис. 1).
Рис. 1. Схема взятия керна
Из схемы на рис. 1 видно, существующими способами, например, с использованием измерительной лупы, первые 10 лет попадали в сердцевину и не могли быть измеренными из-за малых значений. Поэтому рабочая часть керна начинается с 22 года. При этом рабочая часть керна завершается, не доходя до камбиального слоя на 8 лет. Поэтому отрезок керна на последних годичных слоях также не был измерен из-за малости ширины годичных слоев.
В лесной таксации принято измерять ширину годичных слоев (или же считать их число), начиная от периферии к сердцевине. В предлагаемом способе лучше всего измерять от сердцевины к периферии, причем с применением более точных методов измерения можно учитывать и нерабочие зоны керна - присердцевинную и заболонную.
Если отсутствует подрост для определения возраста до места взятия керна, то придется брать керн и на корневой шейке дерева.
Для замеров был выбран керн с минимальными углами наклона годичных слоев в продольно-радиальной и радиально-тангенциальной плоскостях анизотропии. Ширина годичного слоя измерялась с точностью 0,05 мм при начальном годичном слое, равном 22 году жизни дерева.
Полученные данные были обработаны в математической среде EUREKA (табл. 1 и рис. 2) и была получена статистическая формула вида:
, (1)
где Rt - расчетный радиус дерева по годичным слоям в направлении от сердцевины к периферии, мм;
t - время жизни растущего дерева до момента взятия керна, с учетом возраста каждого годичного слоя от корневой шейки растущего дерева, лет.
Первая составляющая формулы (1) соответствует биотехническому закону проф. П.М. Мазуркина. Вторая составляющая является волновой закономерностью. Амплитуда этого колебательного изменения является законом гибели. Это означает, что уравнение колебательного движения с убыванием амплитуды показывает адаптивную способность растущего дерева к среде его произрастания, причем отрицательный знак перед второй составляющей показывает кризисное изменение радиального прироста с изменением возраста годичного слоя. Период этой колебательной адаптации растущего дерева к месту своего произрастания равен 10,75915 х 2 = 21,6 лет. Причем сдвиг начала волны происходит через 6,13388 радиан, то есть через почти 21 год после начала жизни изучаемого дерева сосны. По лесоводственным данным можно узнать, что происходило в это время, то есть в 2000 - 74 + 21 = 1947 году. Сама сосна появилась в 2000 - 74 = 1926 году, по-видимому, после крупных лесных пожаров 1921 года.
Рис. 2. Динамика радиуса ствола сосны по годичным слоям керна
Таблица 1
Динамика радиуса ствола сосны по годичным слоям керна, мм
Год |
Время t, лет |
Факт
|
Расчетные значения |
Составляющие модели |
||||
Rt |
ε |
Δ, % |
Rt1 |
a |
Rt2 |
|||
1992 |
66 |
71,5 |
71,1 |
0,42 |
0,59 |
71,1 |
0,0 |
0,0 |
1991 |
65 |
70,3 |
70,2 |
0,05 |
0,08 |
70,2 |
0,0 |
0,0 |
1990 |
64 |
69,1 |
69,4 |
-0,27 |
-0,39 |
69,4 |
0,0 |
0,0 |
1989 |
63 |
68,6 |
68,5 |
0,14 |
0,20 |
68,5 |
0,0 |
0,0 |
1988 |
62 |
67,6 |
67,5 |
0,09 |
0,14 |
67,5 |
0,0 |
0,0 |
1987 |
61 |
66,6 |
66,5 |
0,08 |
0,12 |
66,5 |
0,0 |
0,0 |
1986 |
60 |
65,7 |
65,5 |
0,21 |
0,32 |
65,5 |
0,0 |
0,0 |
1985 |
59 |
64,8 |
64,4 |
0,37 |
0,57 |
64,4 |
0,0 |
0,0 |
1984 |
58 |
64,0 |
63,3 |
0,67 |
1,05 |
63,3 |
0,0 |
0,0 |
1983 |
57 |
62,6 |
62,2 |
0,41 |
0,65 |
62,2 |
0,0 |
0,0 |
1982 |
56 |
61,4 |
61,0 |
0,38 |
0,62 |
61,0 |
0,0 |
0,0 |
1981 |
55 |
59,9 |
59,8 |
0,09 |
0,14 |
59,8 |
0,0 |
0,0 |
1980 |
54 |
58,6 |
58,6 |
0,03 |
0,04 |
58,6 |
0,0 |
0,0 |
1979 |
53 |
57,0 |
57,3 |
-0,30 |
-0,53 |
57,3 |
0,0 |
0,0 |
1978 |
52 |
55,6 |
56,0 |
-0,40 |
-0,72 |
56,0 |
0,0 |
0,0 |
1977 |
51 |
54,2 |
54,7 |
-0,46 |
-0,86 |
54,7 |
0,0 |
0,0 |
1976 |
50 |
53,1 |
53,3 |
-0,20 |
-0,38 |
53,3 |
0,0 |
0,0 |
1975 |
49 |
51,3 |
51,9 |
-0,61 |
-1,18 |
51,9 |
0,0 |
0,0 |
1974 |
48 |
50,3 |
50,5 |
-0,18 |
-0,36 |
50,5 |
0,0 |
0,0 |
1973 |
47 |
49,6 |
49,0 |
0,57 |
1,15 |
49,0 |
0,0 |
0,0 |
1972 |
46 |
48,2 |
47,5 |
0,65 |
1,35 |
47,6 |
0,0 |
0,0 |
1971 |
45 |
46,7 |
46,0 |
0,66 |
1,41 |
46,1 |
0,1 |
0,1 |
1970 |
44 |
44,8 |
44,5 |
0,29 |
0,64 |
44,6 |
0,1 |
0,1 |
1969 |
43 |
43,6 |
43,0 |
0,64 |
1,46 |
43,1 |
0,1 |
0,1 |
1968 |
42 |
42,2 |
41,4 |
0,79 |
1,88 |
41,5 |
0,1 |
0,1 |
1967 |
41 |
40,3 |
39,8 |
0,45 |
1,13 |
40,0 |
0,2 |
0,1 |
1966 |
40 |
38,2 |
38,3 |
-0,10 |
-0,26 |
38,4 |
0,2 |
0,1 |
1965 |
39 |
36,3 |
36,8 |
-0,48 |
-1,33 |
36,9 |
0,3 |
0,1 |
1964 |
38 |
34,9 |
35,3 |
-0,41 |
-1,17 |
35,3 |
0,4 |
0,0 |
1963 |
37 |
33,3 |
33,9 |
-0,59 |
-1,78 |
33,7 |
0,5 |
-0,2 |
1962 |
36 |
32,2 |
32,5 |
-0,35 |
-1,07 |
32,1 |
0,7 |
-0,4 |
1961 |
35 |
31,4 |
31,3 |
0,14 |
0,45 |
30,6 |
0,9 |
-0,7 |
1960 |
34 |
30,5 |
30,0 |
0,48 |
1,57 |
29,0 |
1,1 |
-1,0 |
1959 |
33 |
29,3 |
28,8 |
0,51 |
1,73 |
27,5 |
1,3 |
-1,3 |
1958 |
32 |
27,6 |
27,5 |
0,07 |
0,27 |
25,9 |
1,7 |
-1,6 |
1957 |
31 |
26,3 |
26,1 |
0,16 |
0,59 |
24,4 |
2,0 |
-1,8 |
1956 |
30 |
24,7 |
24,6 |
0,13 |
0,53 |
22,9 |
2,5 |
-1,7 |
1955 |
29 |
22,7 |
22,7 |
-0,02 |
-0,11 |
21,4 |
3,0 |
-1,3 |
1954 |
28 |
20,3 |
20,5 |
-0,25 |
-1,21 |
19,9 |
3,6 |
-0,6 |
1953 |
27 |
17,4 |
18,0 |
-0,60 |
-3,46 |
18,5 |
4,2 |
0,5 |
1952 |
26 |
15,3 |
15,1 |
0,18 |
1,18 |
17,1 |
5,0 |
2,0 |
1951 |
25 |
12,2 |
12,0 |
0,21 |
1,76 |
15,7 |
5,8 |
3,8 |
1950 |
24 |
9,2 |
8,8 |
0,44 |
4,78 |
14,4 |
6,8 |
5,7 |
1949 |
23 |
5,8 |
5,7 |
0,13 |
2,19 |
13,2 |
7,8 |
7,5 |
1948 |
22 |
2,8 |
3,0 |
-0,21 |
-7,35 |
11,9 |
8,9 |
8,9 |
Таким образом, по измеренным значениям ширины годичных слоев можно составить статистические закономерности роста каждого учетного дерева без его валки и уничтожения. Что чрезвычайно важно для прогнозирования и последующей повторной идентификации по результатам дополнительных замеров, например по керну, взятом в 2010 году.
На рис. 2 построен график динамики радиуса ствола сосны по годичным слоям керна в программной среде Curue Expert, где наглядно видно расположение фактических точек вокруг расчетной кривой.
В табл. 1 приведены следующие условные обозначения:
Rt- расчетный радиус дерева по статистической модели;
ε - абсолютная погрешность (остаток) статистической модели, вычисляемая как разность между фактическими и расчетными значениями изучаемого показателя;
Δ - относительная погрешность статистической модели.
Максимальная относительная погрешность =7,35 % в табл. 1 подчеркнута.
Доверительная вероятность модели (1) будет равна не меньше 100 - 7,35 = 92,65%, что позволяет дать долгосрочный прогноз, равный длине основания прогноза 1992 - 1948 = 44 года, по которому на рис. 3 был построен график в программной среде EXCEL.
Рис. 3. Динамика радиуса ствола сосны по годичным слоям керна
с учетом волновой составляющей
Горизонт прогноза показывает на перспективу изменение показателя, то есть в нашем случае переменного радиуса ствола сосны на высоте 1,3 м. А глубина основания прогноза показывает ретроспективу значений показателя до момента зарождения дерева, то есть до 1926 г. В горизонте прогноза по графику на рис. 3 можно видеть, что максимальное значение 79,9 мм радиус ствола сосны достигнет к 87 годам, то есть к 2013 году. Дальнейший радиальный прирост станет убывать, то есть дерево с 87 летнего возраста начнет умирать и засыхать по толщине.
Расположение точек фактических значений около расчетной кривой показывает абсолютную погрешность, то есть остаток . На рис. 4 график остатков показан в виде диаграммы, построенной в программной среде Curve Expert-1.3.
Рис. 4. Остатки между фактическими и расчетными значениями радиального роста сосны
Знак «+» показывает превышение фактического значения по сравнению с расчетным значением показателя, то есть радиуса ствола дерева в ходе его радиального прироста. При этом знак «-» хаpaктеризует недостаток фактического значения по сравнению с теоретическим.
Из данных табл. 1 и на рис. 4 заметна некоторая ритмичность в изменении знака остатков. Этот факт позволил бы моделировать и дальше, дополняя уравнение (1) третьей составляющей. Измерения радиуса ствола на керне велись с точностью ±0,05 мм, поэтому дальнейшее повышение адекватности статистической модели за счет усложнения его конструкции не имеет пpaктического смысла.
Предлагаемый способ является универсальным и одновременно простым в пpaктической реализации. Он позволяет реализовать физико-технологический подход к экологической, экономической и комплексной эколого-экономической оценки лесных территорий и участков земель с отдельно растущими деревьями без их разрушения. Взятие кернов на одном и том же учетном дереве через определенные периоды позволяет наладить весьма точный экологический мониторинг окружающей учетное дерево природной среды и технологический мониторинг в лесном хозяйстве выращиваемых лесов, а также парков и садов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Мазуркин, П.М. Геоэкология. Закономерности современного естествознания [Текст]: Научное издание / П.М. Мазуркин. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004 - 336 с.
- Мазуркин, П.М. Статистическая экология [Текст]: Учебное пособие / П.М. Мазуркин. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004 - 308 с.
24 04 2024 22:23:47
Статья в формате PDF 367 KB...
23 04 2024 1:31:49
Статья в формате PDF 204 KB...
22 04 2024 1:33:15
Статья в формате PDF 110 KB...
20 04 2024 6:13:20
Проведена разработка метода междисциплинарного экологического проектирования на основе профессионально-интегрированной интенсивно-коммуникативной технологии обучения. Метод позволяет интегрировать знания студентов технических специальностей из разных наук вокруг решения одной проблемы экологического содержания. Метод представляет собой процесс творчества студентов, решающий нестандартные научно-учебные задачи. Центральным понятием междисциплинарного экологического проектирования является проект. Ведущие хаpaктеристики проекта новизна, оригинальность и возможность последующего воплощения в пpaктику. Выполнение проектов требует от студентов проявления самостоятельности, нестандартных подходов к решению насущных экологических проблем, что соответствует современным тенденциям реформирования высшего профессионального образования. В целом междисциплинарное экологическое проектирование ориентировано на развитие самостоятельности студентов, их интеллектуальной, познавательной и творческой активности, позволяет выстроить учебный процесс в соответствии с профессионально-интегрированной интенсивно-коммуникативной технологией, способствует развитию экологического сознания и формированию экологической компетенции студентов технических специальностей. ...
19 04 2024 21:28:45
Статья в формате PDF 339 KB...
18 04 2024 15:15:35
В статье дается анализ состояния проблемы естественнонаучного образования в свете гуманистических подходов к образованию личности и на фоне основных тенденций и противоречий развития образовательных систем России. В центре исследования саморазвивающаяся, самообразующаяся личность. Преподаватель рассматривается как создатель проекта, организатор, помощник, фасилитатор учебной деятельности студента. Естественнонаучная составляющая образования показана как неотъемлемая часть культуры. В качестве альтернативы традиционной (линейной, унифицированной) технологии обучения в высшем учебном заведении предлагается концептуальная авторская модель управления естественнонаучным образованием. ...
17 04 2024 16:31:43
Статья в формате PDF 277 KB...
16 04 2024 9:33:37
Статья в формате PDF 491 KB...
14 04 2024 7:48:30
Возникшее при низкодозовом радиационном воздействии повышение уровня ТТГ, снижение уровня тиреоидных гормонов, истощение симпатической импульсации и вегетативный дисбаланс, свидетельствует об установившейся адрено-тиреоидной дисфункции в организме жителей молодого (21–30 лет) и пожилого возраста (61–70 лет) проживающих в районах, прилегающих к Семипалатинскому ядерному полигону. ...
13 04 2024 4:20:46
Статья в формате PDF 146 KB...
12 04 2024 9:29:13
11 04 2024 5:48:12
Статья в формате PDF 253 KB...
10 04 2024 14:55:20
Статья в формате PDF 241 KB...
09 04 2024 14:12:33
Статья в формате PDF 218 KB...
07 04 2024 21:42:38
Статья в формате PDF 119 KB...
06 04 2024 9:40:23
Риск развития заболевания может оцениваться по показателям на уровне, хаpaктеризующем хронические пороговые эффекты. Исходя из этих данных, в качестве «индикаторных» состояний выделяется пониженное/повышенное содержание йода в организме обследуемого. В качестве «индикаторных» точек в концепции HEADLAMP для подтверждения заболеваний, хаpaктеризующих эффект недостатка йода в организме, могут выступать изменения в щитовидной железе на субклиническом уровне. Указанные параметры можно оценить на уровне лабораторной базы первичной медико-санитарной помощи при обследованиях населения. Цель HEADLAMP в оценке связи состояния здоровья населения с действием факторов окружающем среды значительно упростить и ускорить обоснованность выбора управленческих решений. ...
05 04 2024 13:47:54
Статья в формате PDF 112 KB...
03 04 2024 18:47:21
Статья в формате PDF 260 KB...
02 04 2024 3:13:55
Статья в формате PDF 304 KB...
01 04 2024 17:44:34
Статья в формате PDF 122 KB...
31 03 2024 6:55:43
В статье представлен анализ современных данных о морфологических особенностях слизистой оболочки и магистральных сосудов полости носа, отражена их специфика и значение в аспектах кранио-фациальных травм и обусловленных ими носовых кровотечений. Приводятся последние научные данные о значении нарушений в системе гемостаза и регуляторных механизмов гемомикроциркуляции в патогенезе рецидивов травматических носовых кровотечений. ...
30 03 2024 22:36:38
Статья в формате PDF 251 KB...
29 03 2024 14:47:26
28 03 2024 13:16:54
Статья в формате PDF 257 KB...
25 03 2024 16:45:21
Статья в формате PDF 120 KB...
24 03 2024 20:28:36
Статья в формате PDF 266 KB...
23 03 2024 10:22:36
При оценке экономической эффективности культивирования сортов яблони в разных экологических условиях Северного Кавказа важными показателями являются продуктивность и качество продукции. Значительный интерес в этом отношении представляют сорта селекции Северо-Кавказского НИИ горного и предгорного садоводства: Фестиваль гор, Долинское, Златогор, Лескенское и другие, которые являются аборигенными и конкурентоспособными с культивируемыми в регионе интродуцированными зарубежными и отечественными сортами яблони. ...
22 03 2024 0:54:26
Статья в формате PDF 257 KB...
21 03 2024 5:47:14
Статья в формате PDF 147 KB...
20 03 2024 4:27:46
Статья в формате PDF 113 KB...
18 03 2024 12:34:34
Статья в формате PDF 140 KB...
17 03 2024 19:24:40
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::