CC BY
4УДК 630 Статья поступила 23.08.2023 г
4.3.1. Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса РО! 10.35524/2227-0280_2023_04_33
ВОЗДЕЙСТВИЕ СОЛНЕЧНОГО СВЕТА НА БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЕЛИ В ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЕ
г а.а. Побединский,
кандидат технических наук, доцент кафедры лесного хозяйства, деревообработки и прикладной механики, ФГБОУ ВО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья"
Д.С. Власюк,
студент, Инженерно-технологический институт,
ФГБОУ ВО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья"
И.Н. Тарасевич,
магистрант, Инженерно-технологический институт,
ФГБОУ ВО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья"
Ключевые слова: анализатор почвы, мультиметр, измерение, внутреннее напряжение, сила тока, биоэлектрические показатели, древостой, ель, зависимость, освещённость, растущее дерево
Key words: soil analyzer, multimeter, measurement, internal voltage, current strength, bioelectrical indicators, tree stand, spruce, dependence, illumination, a growing tree
Известно, что человек не сможет долгое время существовать без еды и воды, к этим обязательным условиям смело можно добавить ресурс - «энергия». На протяжении многих лет люди использовали разные её источники, например, древесину, уголь, различные углеводороды и т.д. Это в свою очередь преобразовывалось в основном в тепловую или электрическую энергию. Появились такие предприятия, как ТЭЦ, ГРЭС, АЭС и другие. Даже спустя много лет развитые и развивающиеся страны продолжают вести интенсивную работу в этой области и учитывают даже самые минимальные значения для получения энергетических показателей.
На основании уже имеющихся данных по различным породам [5-6] биоэлектрические показатели присутствуют в древостоях хвойных и лиственных пород. Замеры производились в течение всего календарного года на определенно выбранных деревьях, учитывались только параметры внутренней влажности древесины, влажности наружного воздуха и диаметр дерева. Несмотря на незначительные показатели зарядов, они способны накапливаться в магнитных катушках для наибольшей численности.
Одним из малоизученных деревьев по получению информации о биоэлектрических показателях является ель (от лат. Pícea obováta - хвойное дерево), произрастающая в Тюменской области в лесостепной и таёжной зоне. Она имеет свои виды и подвиды, которые позволяют легко гибритизироваться в один вид. В общем ареале ель распространена в Китае, Казахстане (восточная часть), Монголии, Норвегии, Швеции, редко выступает в качестве основного лесообразователя, чаще входит в состав уже образовавшихся смешанных лесов. Но главной особенностью ели, как и лиственницы, является высокая устойчивость к низким температурам, что позволяет ей легко приспосабливаться в северных районах.
Ель - дерево крупное с пирамидальной кроной, в высоту может достигать 30 метров, а в диаметре 70 см. Но это основные признаки, характерные для большинства елей, а имеющиеся незначительные отличия в основном связаны с местом произрастания конкретного дерева. Данное хвойное дерево подвержено росту при полученном естественном солнечном свете, что послужило предпосылкой для изучения не только биоэлектрических по-
зз
казателей, но и их изменения при воздействии солнечного света на дерево.
Целью данной статьи является определение влияния воздействия солнечного света на биоэлектрические показатели ели, произрастающей в Тюменской области, для чего временем суток пренебрегаем, опираясь только на солнечную активность как световой параметр.
Задачи исследования:
- определить показатели силы тока и внутреннего напряжения во время низкой и вообще отсутствующей естественной освещенности;
- определить показатели силы тока и внутреннего напряжения ели, произрастающей в Тюменской области, при высокой естественной солнечной освещенности.
Для решения поставленных задач необходимо выбрать в Тюменской области древостой ели для исследования. Одним из подходящих вариантов является лесопарк «Затю-менский», в котором можно встретить ель как в составе других произрастающих древосто-ев, так и отдельно стоящих.
Методика и средства исследования. Для решения первой задачи используем способ измерения биоэлектрических показателей, описанный в проводимой работе [5-6, 12], исключением будет являться только то, что все
замеры необходимо сделать в темное время суток. При решении второй задачи, кроме мультиметра, необходимо воспользоваться прибором для измерения освещенности. Наиболее удачным вариантом в данном случае будет использование прибора Soil Survey instrument 4 in 1, которым можно замерить уровень освещенности вокруг исследуемого древостоя (рис. 1 а, б). В данном приборе находится определитель по девяти уровням освещенности, из которых: 3 NOR - норма, 3 LOW - низкая, 3 HGH - высокая, каждый из которых так же делится на три подуровня своих показателей. Так, показатели HGH включают интенсивность светового потока в пределах от 3000 до 10000 люксов; показатели NOR -от 3000 до 2000 люксов, показатели LOW включают значения интенсивности от 0 до 2000 люксов.
Для получения более подробной информации о биоэлектрических измерениях весь процесс будем выполнять не на одном, а на трех диаметрах породы ель. Также при выполнении второго измерения необходимо больше времени, поскольку солнечные лучи, поступающие к дереву, проходят рядом или проникают в него постепенно. Полученные значения при освещенности и без неё занесены в таблицу 1, 2, 3.
а) б)
Рис. 1. Измерение биоэлектрических показателей ели в лесопарке «Затюменский» Тюменской области: а) при естественной освещенности, б) без освещенности
Все полученные значения освещенности и биоэлектрических показателей заносятся в протокол исследований.
Таблица 1 Показания силы тока и напряжения
внутри растущего дерева ели при высокой освещенности (HGH)
Биолектри-ческий показатель/диаметр ели (см) 18 26 33
Напряжение, В 6,4 • 10-3 4,2 • 10-3 2,8 • 10-3
Сила тока, А 0,0106 0,007 0,004
Таблица 2 Показания силы тока и напряжения внутри растущего дерева ели при активности дневного солнечного света (LOW+/NOR )
Биолектри-ческий пока-затель/диа-метр ели (см) 18 26 33
Напряжение, В 6,2 • 10-3 4,1 • 10-3 2,6 • 10-3
Сила тока, А 0,0103 0,0068 0,0035
На сновании полученных данных биоэлектрических показателей ели при разной освещенности и её отсутствии выполним построение гистограмм только для диаметра 18 см, поскольку именно здесь имеются явные признаки значительного воздействия дневного солнечного света.
Таблица 3 Показания силы тока и напряжения
внутри растущего дерева ели при отсутствии освещенности (LOW-)
Биолектри-ческий пока-затель/диа-метр ели (см) 18 26 33
Напряжение, В 6,1 • 10-3 3,9 • 10-3 2,6 • 10-3
Сила тока, А 0,0101 0,0065 0,0035
Из полученных значений при проведении измерений видно, что влияние освещенности на биоэлектрические показатели растущей ели закономерно, так как ель - светолюбивое дерево. Солнечный свет как основной параметр естественного освещения растущих деревьев является одним из основных условий процесса их питания посредством фотосинтеза.
Как видно из данных, приведенных выше в таблицах, наиболее явные изменения в показателях внутреннего напряжения и силы тока в зависимости от освещенности наблюдаются в измеряемом дереве диаметром 18 см. Это объясняется тем, что процесс питания и роста в данном случае происходит интенсивнее, чем в других вариантах.
Внутреннее напряжение дерева, в рамках данного исследования, ничто иное, как показатель протекания процесса питания растущей ели от кроны к стволу. Чем интенсивнее происходит данный процесс, тем активнее и стабильнее, как показывают наблюдения,
Сила тока (А)
0,0107 0,0106 0,0105 0,0104 0,0103 0,0102 0,0101 0,01 0,0099 0,0098
IHGH BLOW BIOW
Рис. 2. Гистограмма внутреннего напряжения и силы тока в зависимости от освещенности на примере ели диаметром 18 см
происходит рост живого дерева. Этим фактором и объясняется зависимость роста дерева от уровня освещенности на площади произрастания.
Вывод. Показатели освещенности напрямую влияют на значения биоэлектрических показателей произрастающих елей в диаметре 18±4 см. Это подкрепляется необходимостью процесса питания живого дерева с помощью фотосинтеза, который, в свою очередь, имеет свойство интенсивного протекания в условиях высокого уровня освещенности. В диаметре большего размера это влияние незначительно.
Библиографический список
1. Российская Федерация. Законы. Лесной кодекс РФ : от 4.12.2006 г. № 200-ФЗ (ЛК РФ) с изменениями и дополнениями. - URL: http:// www.leskod.ru (дата обращения 05.03.2023).
- Текст : электронный.
2. Рослесинфорг : сайт. - URL: https:// roslesinforg.ru/ (дата обращения 05.03.2023).
- Текст : электронный.
3. Рослесхоз : сайт. - URL: https://rosleshoz. gov.ru/ (дата обращения 06.04.2023). - Текст : электронный.
4. Касторнова, А. В. Глобальные экологические проблемы леса и природы в целом / А. В. Касторнова, Д. В. Дмитриева, К. М. Бы-тотова. - Текст : непосредственный // Интеграция науки и образования в аграрных вузах для обеспечения продовольственной безопасности России. Сборник трудов национальной научно-практической конференции. - Тюмень, 2022. - С. 239-244.
5. Побединский, А. А. Электрические показатели березы, растущей на лесных участках Тюменской области / А. А. Побединский, И. О. Смердов. - Текст : непосредственный // Лесоэксплуатация и комплексное использование древесины. Сборник статей IX Всерос-ссийской научно-практической конференции.
- Красноярск, 2022. - С. 109-113.
6. Побединский, А. А. Исследование влияния места произрастания на силу тока в растущем дереве (сосна обыкновенная) в Тюменской области / А. А. Побединский, И. О. Смердов. - Текст : непосредственный // Леса России : политика, промышленность, наука образование. Материалы VII Всероссийской научно-технической конференции. - Санкт-Петербург, 2022. - С. 291-293.
7. Усольцев, С. А. Влияние влажности древесины на прочностные характеристики пиломатериала / С. А. Усольцев, И. Е. Чибрик, С.
Н. Кокошин. - Текст : непосредственный // Инновационные технологии в лесохозяйствен-ной, деревообрабатывающей промышленности и прикладной механике. Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции. - Тюмень, 2022. - С. 10-14.
8. Фокин, С. В. О важности развития биоэнергетики в связи с необходимостью применения для производственных и коммунальных целей возобновляемых природных ресурсов / С. В. Фокин, О. А. Фомина. - Текст : непосредственный // Мир инноваций. - № 4. -2019. - С. 23-27.
9. Фокин, С. В. К вопросу производства энергетической древесины дисковыми рубитель-ными машинами с различными способами выброса щепы / С. В. Фокин, О. А. Фомина. -Текст : непосредственный // Лесной вестник. ForestryBulletin. - 2020. - Т. 24. - № 2. - С. 6873.
10. Фокин, С. В. Об основных видах энергетической древесины / С. В. Фокин, О. А. Фомина. - Текст : непосредственный // Foresten-gineering. Сборник материалов научно-практической конференции с международным участием. - Якутск, 2018. - С. 273-277.
11. Шулепова, О. В. Лесные ресурсы Тюменской области / О. В. Шулепова, Н. В. Санни-кова, О. В. Ковалева. - Текст : непосредственный // Рациональное использование природных ресурсов : теория, практика и региональные проблемы. Материалы II Всероссийской (национальной) научно-технической конференции, Омск, 26 мая 2022 года. - Омск : Омский ГАУ имени П. А. Столыпина, 2022. - С. 20-26.
12. Чеснова, Д. С. Зависимость биоэлектрических показателей сосны кедровой сибирской от размера диаметра / Д. С. Чеснова, А. А. Побединский. - Текст : непосредственный // Агропродовольственная политика России.
- 2023. - № 3 (106). - С. 16-22.
References
1. Rossijskaya Federaciya. Zakony. Lesnoj kodeks RF : ot 4.12.2006 g. № 200-FZ (LK RF) s izmeneniyami i dopolneniyami. - URL: http:// www.leskod.ru (data obrashcheniya 05.03.2023).
- Tekst : elektronnyj.
2. Roslesinforg : sajt. - URL: https://rosle-sinforg.ru/ (data obrashcheniya 05.03.2023). -Tekst : elektronnyj.
3. Rosleskhoz : sajt. - URL: https://rosleshoz. gov.ru/ (data obrashcheniya 06.04.2023). - Tekst : elektronnyj.
4. Kastornova, A. V. Global'nye ekologicheskie problemy lesa i prirody v celom / A. V. Kastornova,
D. V. Dmitrieva, K. M. Bytotova. - Tekst : nepo-sredstvennyj // Integraciya nauki i obrazovaniya v agrarnyh vuzah dlya obespecheniya prodo-vol'stvennoj bezopasnosti Rossii. Sbornik trudov nacional'noj nauchno-prakticheskoj konferencii.
- Tyumen', 2022. - S. 239-244.
5. Pobedinskij, A. A. Elektricheskie pokazateli berezy, rastushchej na lesnyh uchastkah Tyu-menskoj oblasti / A. A. Pobedinskij, I. O. Smerdov.
- Tekst : neposredstvennyj // Lesoekspluataciya i kompleksnoe ispol'zovanie drevesiny. Sbornik statej IH Vserosssijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii. - Krasnoyarsk, 2022. - S. 109-113.
6. Pobedinskij, A. A. Issledovanie vliyaniya mesta proizrastaniya na silu toka v rastushchem dereve (sosna obyknovennaya) v Tyumenskoj oblasti / A. A. Pobedinskij, I. O. Smerdov. - Tekst : neposredstvennyj // Lesa Rossii : politika, pro-myshlennost', nauka obrazovanie. Materialy VII Vserossijskoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii.
- Sankt-Peterburg, 2022. - S. 291-293.
7. Usol'cev, S. A. Vliyanie vlazhnosti drevesiny na prochnostnye harakteristiki pilomateriala / S. A. Usol'cev, I. E. CHibrik, S. N. Kokoshin. - Tekst : neposredstvennyj // Innovacionnye tekhnologii v lesohozyajstvennoj, derevoobrabatyvayushchej promyshlennosti i prikladnoj mekhanike. Sbornik trudov Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii. - Tyumen', 2022. - S. 10-14.
8. Fokin, S. V. O vazhnosti razvitiya bioener-getiki v svyazi s neobhodimost'yu primeneniya
dlya proizvodstvennyh i kommunal'nyh celej vo-zobnovlyaemyh prirodnyh resursov / S. V. Fokin, O. A. Fomina. - Tekst : neposredstvennyj // Mir innovacij. - № 4. - 2019. - S. 23-27.
9. Fokin, S. V. K voprosu proizvodstva energe-ticheskoj drevesiny diskovymi rubitel'nymi mashinami s razlichnymi sposobami vybrosa shche-py / S. V. Fokin, O. A. Fomina. - Tekst : neposredstvennyj // Lesnoj vestnik. ForestryBulletin.
- 2020. - T. 24. - № 2. - S. 68-73.
10. Fokin, S. V. Ob osnovnyh vidah energe-ticheskoj drevesiny / S. V. Fokin, O. A. Fomina.
- Tekst : neposredstvennyj // Forestengineering. Sbornik materialov nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem. -YAkutsk, 2018. - S. 273-277.
11. Shulepova, O. V. Lesnye resursy Tyumenskoj oblasti / O. V. SHulepova, N. V. Sannikova, O. V. Kovaleva. - Tekst : neposredstvennyj // Ra-cional'noe ispol'zovanie prirodnyh resursov : teo-riya, praktika i regional'nye problemy. Materialy II Vserossijskoj (nacional'noj) nauchno-tekhni-cheskoj konferencii, Omsk, 26 maya 2022 goda.
- Omsk : Omskij GAU imeni P. A. Stolypina, 2022. - S. 20-26.
12.Chesnova, D. S. Zavisimost' bioelektri-cheskih pokazatelej sosny kedrovoj sibirskoj ot razmera diametra / D. S. CHesnova, A. A. Pobedinskij. - Tekst : neposredstvennyj // Agroprodo-vol'stvennaya politika Rossii. - 2023. - № 3 (106). - S. 16-22.
Контактная информация:
Побединский Андрей Анатольевич
доцент кафедры лесного хозяйства, деревообработки и прикладной механики, ФГБОУ ВО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья", 625003 г. Тюмень, ул. Республики, 7 E-mail: [email protected]
Власюк Дарья Сергеевна
студент, Инженерно-технологический институт, ФГБОУ ВО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья", 625003 г. Тюмень, ул. Республики, 7 E-mail: [email protected]
Тарасевич Иван Николаевич
магистрант, Инженерно-технологический институт, ФГБОУ ВО "Государственный аграрный университет Северного Зауралья", 625003 г. Тюмень, ул. Республики, 7 E-mail: [email protected]
Contact Information:
Pobedinsky Andrey Anatolievich
Associate Professor, Department of Forestry, Woodworking and Applied Mechanics, Northern Trans-Ural State Agricultural University, 625003, the city of Tyumen, Republic street, the house 7
E-mail: [email protected]
Vlasyuk Daria Sergeevna
student, Institute of Engineering and Technology, Northern Trans-Ural State Agricultural University, 625003, the city of Tyumen, Republic street, the house 7
E-mail: [email protected]
Tarasevich Ivan Nikolaevich
undergraduate student, Institute of Engineering and Technology, Northern Trans-Ural State Agricultural University, 625003, the city of Tyumen, Republic street, the house 7 E-mail: [email protected]
