CC BY
40
УДК 630*161:582.4(470.11)
Н.В. Овсянникова1, П.А. Феклистов1, Н.В. Волкова1, В.И. Мелехов1, А.М. Тараканов1, М.Д. Мерзленко2
1 Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова
2Институт лесоведения РАН
Овсянникова Наталья Валентиновна окончила в 2010 г. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, аспирант кафедры экологии и защиты леса САФУ.
E-mail: [email protected]
Феклистов Павел Александрович родился в 1950 г. окончил в 1972 г. Архангельский лесотехнический институт, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой экологии и защиты леса Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Имеет более 200 печатных работ в области лесоведения и лесной экологии. E-mail: [email protected]
Волкова Наталья Владимировна окончила в 2010 г. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, магистрант кафедры экологии и защиты леса САФУ.
E-mail: [email protected]
Мелехов Владимир Иванович родился в 1939 г. окончил в 1969 г. Архангельский лесотехнический институт, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой древесиноведения и тепловой обработки древесины Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Имеет около 250 печатных работ в области технологии высококачественной сушки, пропитки древесины и использования на основе новых технологий использования малоценной древесины и отходов деревообработки. Тел.: 8(8182) 21-61-49
Тараканов Анатолий Михайлович родился в 1943 г. окончил в 1965 г. Архангельский лесотехнический институт, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры лесной таксации и лесоустройства Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Имеет около 150 печатных работ в области изучения природы заболоченных лесов, эффективности гидролесомелиорации, моделировании роста и формирования осушаемых лесов и организации хозяйства в них. E-mail: [email protected]
Мерзленко Михаил Дмитриевич родился в 1946 г. окончил в 1969 г. Московский лесотехнический институт, доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Института лесоведения РАН. Имеет около 300 печатных работ в области лесокультурного дела и истории лесной науки. Тел.: 8-909-683-40-31
© Овсянникова Н.В., Феклистов П.А., Волкова Н.В., Мелехов В.И., Тараканов А.М., Мерзленко М.Д., 2013
ТЕМПЕРАТУРА ДРЕВЕСИНЫ ЕЛИ ОБЫКНОВЕННОЙ
Приведены данные о возможности использования температуры древесины в качестве параметра для диагностики состояния деревьев; рассмотрено влияние возраста деревьев на температуру древесины.
Ключевые слова: температура древесины, ксилема, шейка корня, категория состояния, возраст дерева.
Ель обыкновенная (Picea abies Karst.), как и любые другие растения, относится к пойкилотермным организмам, температура тела которых определяется температурой окружающей среды. Чаще всего температура тканей таких организмов бывает выше или ниже, например, температуры воздуха [1]. В естественных условиях в древесине при изменении температуры окружающей среды, ввиду слабой теплопроводности, создается неоднородное температурное поле, вызывающее поляризационный эффект [6]. Новое направление в получении информации о физиологическом состоянии и жизнеспособности древесных растений основано на оценке тепловых параметров и обусловлено наличием тесной связи между состоянием деревьев, водным режимом и температурой древесины стволов [2].
Хотя температурный режим деревьев имеет очень важное значение для протекающих в организме физиологических процессов, изучен он крайне слабо. Данных о температуре древесины стволов ели обыкновенной на Севере вообще нет. В связи с этим была поставлена задача - исследовать температуру древесины стволов ели обыкновенной.
Исследования проводили на 10 пробных площадях, расположенных в Приморском районе Архангельской области (северная подзона тайги). Пробные площади закладывали в одном типе леса - ельнике черничном. Все исследуемые насаждения относятся к IV классу бонитета, некоторые из них имеют примесь березы повислой (Betula pendula Ehrh.), сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.). Возраст ельников колеблется в пределах 64...110 лет.
На каждой пробной площади методом случайного отбора выбирали 15 учетных деревьев. Состояние деревьев оценивали визуально по общепринятой шкале санитарного состояния [5]. Температуру древесины измеряли портативным цифровым мультиметром MY 62 [6] с северной части стволов в местах, защищенных от прямого воздействия солнечных лучей: у шейки корня и на высоте 1,3 м (на глубине 50 мм). Кроме того, была измерена температура воздуха непосредственно у учетных деревьев. Все замеры проводили в период интенсивного роста с июня по август между 12 и 16 часами (табл. 1).
В результате исследования было установлено, что температура древесины стволов ели обыкновенной изменяется по высоте ствола: у шейки корня она на 1,0.2,0 °С меньше, чем на высоте 1,3 м. Таким образом, температура древесины у шейки корня ниже, а на высоте груди выше температуры воздуха. Вероятно, это определяется температурой поглощаемой воды. Вода, как
Таблица 1
Изменение температуры (°С) древесины ели обыкновенной с июня по август (категория состояния - здоровые деревья)
Месяц Температура у шейки корня Температура на высоте 1,3 м
М±т 5 t М±т 5 t
Июнь 17,7±0,6 3,1 29,5 19,5±0,3 1,4 65,0
Июль:
начало 19,4±1,2 6,8 16,2 21,4±1,0 6,3 15,4
середина 25,8±0,5 2,8 51,6 26,8±0,9 5,0 29,8
конец 30,6±0,7 3,9 43,7 31,6±0,7 3,9 45,1
Август 22,4±0,6 3,3 37,3 23,9±0,9 5,0 26,6
Примечание. М- среднее значение; т - средняя квадратичная ошибка; 5 -среднее квадратичное отклонение; t - критерий достоверности.
известно, обладает наивысшей теплоемкостью. Поступающая из почвы в ствол вода холоднее воздуха, по мере передвижения по стволу она нагревается (а с ней и древесный ствол) на 1,5 °С на 1 м. Можно предположить, что чем выше по стволу, тем будет выше температура древесины.
Значительное влияние на температуру стволов, наряду с другими факторами, оказывает степень ослабления деревьев, реализуемая через изменение параметров водного тока по стволу. Наибольшая температура древесины у здоровых деревьев (как у шейки корня, так и на высоте груди) наблюдается в конце июля (соответственно 30,6 и 31,6 °С). Температура воздуха в этот период тоже высокая (до 31,0 °С). Наименьшая температура древесины отмечена в июне, что может быть связано с невысокими температурами окружающего воздуха и почвы.
Между температурой ствола у шейки корня и на высоте груди выявлена высокая прямая линейная связь. Коэффициент корреляции для июня составляет 0,63; для начала, середины и конца июля - соответственно 0,99; 0,91 и 0,91; для августа - 0,97. Данные достоверны.
Наблюдается существенное различие в температуре древесины ели обыкновенной разных категорий жизнеспособности (табл. 2) за летние месяцы. У шейки корня различия в температуре древесины минимальные, но, тем не менее, она более высокая у ослабленных деревьев. Вероятно, это связано с тем, что ослабленные деревья меньше поглощают воду и имеют ослабленный водный ток.
Таблица 2
Температура ксилемы деревьев ели обыкновенной различных категорий жизнеспособности
Категория состояния деревьев Температура, °С Средняя температура воздуха, °С
у шейки корня на высоте 1,3 м
Здоровые 23,2 24,6 24,0
Ослабленные 23,3 26,1 24,9
Сильно ослабленные 23,5 27,4 25,2
Таблица 3
Температура ксилемы ели обыкновенной и таксационная характеристика деревьев разного класса возраста
Класс возраста Высота ствола, м Диаметр ствола, см Температура, °С Температура воздуха, °С
у шейки корня на высоте 1,3 м
IV 13,8 12,4 25,2 28,3 27,3
V 16,8 19,2 22,3 25,1 23,5
VI 17,2 19,4 22,2 24,9 23,2
На высоте 1,3 м тенденция увеличения температуры древесины ствола по мере ослабления состояния дерева прослеживается наиболее четко, разница у здоровых и сильно ослабленных деревьев достигает 2,0... 3,0 °С. Следовательно, температуру древесины можно использовать как индикатор для диагностики состояния деревьев. Это особенно важно, так как иногда видимых признаков ослабления состояния древостоя не наблюдается.
Согласно А.А. Маторкину, В.П. Карасеву и др. [2, 3], диагностика состояния растений по температурному режиму обладает высокой информативностью. Так, в 90.95 % случаев, при типах повреждений, связанных с нарушениями водного тока, температура стволов деревьев обусловлена их состоянием.
Было выявлено уменьшение температуры древесины у корневой шейки и на высоте груди с увеличением возраста (табл. 3). Наибольшая температура древесины наблюдается у деревьев ГУкласса возраста (приспевающие), наименьшая - у деревьев VI класса возраста (спелые). Однако изменение температуры ксилемы может быть связано как с возрастом деревьев, так и с температурой воздуха. Температура древесины по стволу в высоту для деревьев всех возрастов увеличивается на 2,5.3,0 °С. Движение пасоки оказывает существенное влияние на температурное поле ствола [5], и вертикальный температурный градиент ствола полностью определяется движением пасоки. Считается, что температура в области кроны ближе к температуре воздуха, а в области комля - к температуре почвы.
Выводы
1. Температура ствола ели обыкновенной с июня по август у корневой шейки ниже температуры ствола на высоте 1,3 м.
2. Температура ксилемы ствола изменятся с высотой. Разница температуры по стволу составляет 1,5 °С на каждый метр высоты для деревьев, относящихся к категории здоровых.
3. Наибольшие значения температуры древесины отмечены у сильно ослабленных деревьев, наименьшие - у здоровых деревьев.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Горышина Т.К. Экология растений. М.: Высш. шк., 1979. 368 с.
2. Карасев В.П., Карасева М.А. Эколого-физиологическая диагностика жизнеспособности деревьев хвойных пород // Лесн. журн. 2004. № 4. С. 27-32. (Изв. высш. учеб. заведений).
3. Маторкин А.А. Совершенствование методов отбора деревьев хвойных пород при формировании насаждений: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Йошкар-Ола, 2009. 23 с.
4. Пузырев Е.М., Соломатов В.В. К построению математической модели температурного режима растений // Физиология растений. 1975. Вып. 5-6. С. 994-1000.
5. Электрические поля термического происхождения в природной древесине / Н.Ю. Евсикова, В.В. Постников, Н.Н. Матвеев, В.И. Лисицын // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения (INTERMATIC-2006): материалы междунар. науч.-техн. конф. М.: МИРЭА, 2006. Ч. 3. С. 87-89.
Поступила 05.04.12
N.V. Ovsyannikova1, P.A. Feklistov1, N.V. Volkova1, V.I. Melekhov1, A.M. Tarakanov1, M.D. Merzlenko2
Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov 2Institute of Forest Science, Rassian Academy of Science
The Temperature of Spruce Trunks
The data on the possibility of using temperature of wood as the trunk of trees diagnostics. Just consider the influence of tree age on the temperature of wood.
Key word: temperature of wood, xylem, the neck of the root, the category of state, the age of the tree.
