Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 8
1.1 Экологические особенности сосны обыкновенной 8
1.2 Экологические условия существования сосновых насаждений на избыточно увлажненных площадях 9
1.3 Повышения продуктивности древостоев путем осушения 13
1.4 Значение минеральных элементов и их содержание в древесных растениях 17
1.5Параметры ассимиляционного аппарата сосны 22
1.6 Чистая продуктивность фотосинтеза 26
ГЛАВА 2 Природные условия района исследования 31
2.1 Климатические и почвенные условия района исследования 31
2.2 Характеристика лесного фонда в районе исследования 35
ГЛАВА 3 Характеристика объектов и методика исследований
3.1 Характеристика объектов исследований 38
3.2 Методика проведения исследований 46
3.3. Объем выполненных работ 50
ГЛАВА 4 Ассимиляционный аппарат сосны обыкновенной 52
4.1 Влияние осушения на параметры ассимиляционного аппарата в сосняке кустарничково-сфагновом осушенном 52
4.2 Параметры ассимиляционного аппарата в сосняке кустарничково-сфагновом и черничном 56
5. Чистая продуктивность фотосинтеза хвои сосны обыкновенной 64
5.1 Влияние осушения на чистую продуктивность фотосинтеза 64
5.2. Сравнительная оценка чистой продуктивности фотосинтеза в осушенном и неосушенном сосняках кустарничково-сфагновых 67
5.3 Влияние ассимиляционного аппарата на смолопродуктивность 70
6.Содержание минеральных элементов 78
6.1 Влияние осушения на содержание минеральных элементов в хвое 78
6.2 Влияние осушения на содержание минеральных элементов в отмершей (желтой) хвое 84
6.3 Влияние осушения на содержание элементов минерального питания в побегах без хвои 88
6.4 Содержание минеральных элементов в хвое в сосняке кустарничково-сфагновом неосушенном и черничном 95
6.5 Сравнительный анализ содержания минеральных элементов в хвое и побегах 100
6.6 Содержание минеральных элементов в почве 107
Заключение
- Экологические условия существования сосновых насаждений на избыточно увлажненных площадях
- Характеристика лесного фонда в районе исследования
- Методика проведения исследований
- Влияние осушения на содержание минеральных элементов в отмершей (желтой) хвое
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В условиях Европейского Севера одним из факторов, препятствующих успешному росту леса, является избыток влаги в почве. В лесном фонде региона имеется значительная доля площадей, занятых насаждениями низкой продуктивности. Среди таких площадей особое место занимают болота, заболоченные и избыточно увлажненные лесные земли. Все они составляют гидролесомелиоративный фонд, где в 60-70 годах прошлого века проводилось осушение в широких масштабах. Таким образом, в регионе имеются большие площади занятые лесами с различным режимом с разным уровнем грунтовых вод около осушителей и в межканальном пространстве и неосушенные (лесоосушение не проводилось).
Среди древесных пород сосна обыкновенная является одной из
основных лесообразующих пород таежной зоны и северной подзоны тайги в
частности. Она относится к числу видов приспособившихся к суровым
экологическим условиям Севера. Повышение продуктивности
существующих сосняков невозможно без понимания процессов
происходящих в деревьях, преобразования солнечной энергии в
органические вещества в ассимиляционном аппарате, его строения,
поступления минеральных элементов в хвою, их содержания и круговорота
(Бобкова, 1990; Биопродукционный процесс…,2001). Ассимилирующие
органы древесных растений являются наиболее чувствительными к
экологическим изменениям окружающей среды (Шавнин, и др , 1996; Тарханов,2004; Тарханов Щекалев, 2007; Тарханов, 2010) и в связи с этим изучение ассимиляционного аппарата является важным, а его недостаточная изученность делает тему исследования особенно актуальной.
Актуальность темы обусловлена еще и тем, что недостаточно
изучены параметры ассимиляционного аппарата в осушенных и неосушенных сосняках. В то время как, он играет существенную роль при накоплении органической массы. Продуктивность отдельных деревьев и древостоев определяется деятельностью ассимиляционного аппарата. С ними связаны фотосинтез, транспирация, и другие процессы, имеющие важное значение для продуцирования древесины.
Цель диссертационной работы – изучение ассимиляционного аппарата сосны обыкновенной в древостоях северной подзоны тайги с разным режимом увлажнения почвы, чистой продуктивности фотосинтеза хвои, а также содержания в ней минеральных элементов
В связи с поставленной целью задачами исследования являются:
- изучить параметры ассимиляционного аппарата сосны: длину, ширину, толщину и площадь, массу средней хвоинки, охвоенность ветвей, определить массу и площадь хвои на дереве. Провести сравнительный анализ указанных показателей на осушенных, избыточно увлажненных и дренированных площадях.
исследовать данные по чистой продуктивности фотосинтеза хвои сосны в сосняках кустарничково-сфагновом осушенном, неосушенном и для сравнения в черничном свежем.
изучить содержание минеральных элементов в хвое, побегах (без хвои), в почве
Научная новизна. Впервые получены данные по содержанию
элементов минеральных элементов в хвое и побегах сосны обыкновенной в Архангельской области, на основании которых установлены закономерности изменения данного показателя в зависимости от режима увлажнения почвы. Подробно изучено содержание минеральных элементов в почвенных горизонтах. Получены данные по параметрам ассимиляционного аппарата сосны обыкновенной на площадях с различным режимом увлажнения. Установлена зависимость параметров ассимиляционного аппарата от степени осушения древостоя. Получены данные по чистой продуктивности фотосинтеза хвои сосны. Установлена зависимость чистой продуктивности фотосинтеза от степени осушения у хвои разного возраста.
Теоретическая и практическая значимость работы состоит в том, что получены новые данные по содержанию минеральных элементов в хвое и побегах сосны, как валовое их содержание, так и каждого в отдельности, показана зависимость их содержания от режима увлажнения почвы, перераспределению их при отмирании хвои, содержание их в хвое разного возраста. Установлены параметры ассимиляционного аппарата сосны и чистой продуктивности фотосинтеза хвои, установлена их зависимость от степени осушения
Результаты работы могут быть полезны при реконструкции и уходах за
осушительной сетью, важны в теоретическом плане понимания
функционирования деревьев, а так же могут быть использованы для включения в специальные дисциплины для студентов изучающих лесное дело и экологию
Методология и методы исследования. В основу исследования
положен системный подход. При этом особое место занимают методы
статистики, которые позволили получить достоверные данные
количественные изменения явлений представить математическими
моделями.
Положения выносимые на защиту:
- изменение параметров ассимиляционного аппарата сосны в
различных по режиму увлажнения типах леса;
изменение чистой продуктивности фотосинтеза хвои сосны в различных по режиму увлажнения типах леса;
содержание минеральных элементов в хвое и побегах сосны обыкновенной в различных по режиму увлажнения типах леса.
Степень достоверности и апробация результатов. Системный подход при анализе объектов исследования определяет обоснованность выводов .Все виды работ по теме диссертации выполнены автором и при её участии. Основные результаты исследовании доложены на международных и
всероссийских научных конференциях: «Мониторинг и оценка состояния
растительного мира» (г. Минск, 2013 год); «Современное состояние,
тенденции развития, рациональное использование и сохранение
биологического разнообразия растительного мира» (г.Минск, 2014); «Человек и окружающая среда» (г. Сыктывкар, 2014 год); «Человек и окружающая среда» (г. Сыктывкар, 2015 год), «Молодые исследователи – регионам» (г.Вологда, 2015 год).
Основное содержание диссертации изложено в 8 печатных работах, в том числе в 4 статьях, опубликованных в рецензируемых журналах (список ВАК).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 147
страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, заключения и
3 приложений. Список использованной литературы включает 161
наименование, в том числе 14 иностранных. Текст иллюстрирован 40
рисунками и 31 таблицами.
Экологические условия существования сосновых насаждений на избыточно увлажненных площадях
Для обширных территорий в зоне таежных лесов нашей страны характерно избыточное увлажнение и процессы заболачивания, снижающие продуктивность лесных земель и затрудняющие интенсивное ведение лесного хозяйства. Характерной особенностью заболоченных лесов является разновозрастность насаждений и преобладание спелых и перестойных древостоев, в связи с тем, что небольшой запас древесины в таких условиях делает её заготовку экономически невыгодной (Пьявченко, Сибирева, 1962; Вомперский и др., 1975; Сабо, Ушаков, 1976;). В зависимости от длительности переувлажнения различают земли постоянного и периодического переувлажнения. Анаэробиозис, возникающий во время периодического переувлажнения приводит к нарушению согласованности ряда физиологических процессов у растений, вследствие чего снижается продуктивность лесов. Постоянное или длительное переувлажнение почвы приводит к дальнейшему ухудшению условий аэрации и замедлению процессов разложения органического вещества, а следовательно, и к обеднению почвы элементами пищи растений в доступной для усвоения форме. Таким образом, гидрологический фактор – избыточное увлажнение приводит к гидролого-биологическому процессу – заболачиванию, которое связано с развитием на данной площади определённых растений, приспособленных к условиям избытка воды, недостатка кислорода и бедности почвы, и с наличием в почве определённых микроорганизмов. под влиянием которых остатки отмерших растений не разлагаются полностью, а превращаются в торф. Обладая большой влагоёмкостью, торф из следствия становится причиной заболачивания. Дальнейшее развитие процессов заболачивания приводит к специфическому геоботаническому образованию – болоту (Тимофеев, 1975, Пьявченко, Сибирева, 1962).
Лесной фонд европейского севера Российской Федерации характеризуется сильной заболоченностью. Заболоченные леса в условиях Европейского Севера имеют большой удельный вес (в Архангельской области – 42%, в Вологодской – 32%, и Коми АССР – 40,5% от общей лесопокрытой площади) (Артемьев и др., 1982; Изотов, 1991).Избыток влаги обуславливает очень слабую продуктивность произрастающих древостоев, низкие значения годичного прироста, плохие физико-механические свойства древесины, низкие запасы древесины, ее плохую товарную структуру и неудовлетворительное естественное лесовозобновление вырубок. Это связано с неблагоприятными почвенными условиями: недостаток кислорода, избыток влаги, кислая реакция почвы, бедность минеральными элементами (Тимофеев, 1975).
Таким образом, экологические условия существования сосновых насаждений в северной тайге отличаются заметно от других подзон и не могут не накладывать отпечаток на особенности роста сосны, знание которых важно как для понимания природы сосновых лесов, так и для разработки систем ведения лесного хозяйства (Феклистов, Евдокимов, Худяков, 1995 (мон).; Феклистов, Евдокимов, Барзут, 1997).
При избыточном увлажнении почвы древесные растения подвергаются воздействию целого ряда прямо и косвенно действующих отрицательных факторов. В формировании органической массы фитоценозов большое значение имеет фактор влаги. (Феклистов, Евдокимов, 1992; Бобкова, 1987).
Одной из основных причин неудовлетворительного роста заболоченных и избыточно увлажненных лесов является крайне низкое или полное отсутствие кислорода в корнеобитаемом слое почвы (Пьявченко, Сибирева, 1962; Веретенников, 1968; Смоляк, Реуцкий, 1971; Коновалов, 2010).
Исследования показывают, что избыток влаги в почве, сопровождающийся временным или постоянным анаэробиозом, значительно ухудшает физические свойства и питательную ценность лесных почв. В лесных почвах, богатых органическим веществом, при недостатке кислорода окисленные формы ряда соединений переходят в закисные, в результате снижается поглощение их из почвенного раствора и усвояемость древесной растительностью, усиливается развитие глееобразовательных процессов, падает окислительно-восстановительный потенциал почвы и насыщенность её основаниями (Вомперский, 1968; Коновалов, Зарубина, 2010).
Отрицательное действие на многие стороны жизнедеятельности древесных растений оказывает затопление почвы застойной водой с низким содержанием кислорода. Избыток влаги в зоне корней способствует образованию на их поверхности водяных плёнок, которые препятствуют проникновению кислорода к центрам дыхания, снижая тем самым энергетический потенциал последних. В этих условиях ингибируется минеральный и водный обмен корневых систем, блокируется синтез и поставка в надземные органы важных в энергообмене дерева специфических продуктов обмена (Hesselman, 1910; Веретенников, 1968; Коновалов, Зарубина, 2010; Тарханов, 2013).
Недостаточное количество кислорода угнетает ростовые процессы, препятствует поглощению из почвы питательных веществ, вызывает отмирание корней, в результате этого ухудшается рост деревьев, а при длительном обильном переувлажнении почвы в период вегетации они отмирают. Установлено, что при содержании кислорода в воде 1,5-2,0 мг/л происходит прекращение роста корней сосны, ели и березы, а снижение его концентрации до 0,5 мг/л приводит через 5-7 дней к отмиранию светлых растущих кончиков корней (Орлов, 1962, 1966).
Отсутствие древесной и господство травяно-моховой растительности на значительной части болот объясняется постоянным пересыщением почвы влагой и отсутствием в ней кислорода, т.е. слабой её аэрацией (Вомперский, Сабо, Формин, 1975; Коновалов, Зарубина, 2010).
Характеристика лесного фонда в районе исследования
Аллювиальные почвы распространены по долинам рек. Они представлены поверхностно глеевыми дерново-аллювиальными и дерново аллювиально-глеевыми почвами. Первые приурочены к хорошо дренированной прирусловой части поймы, вторые - к центральной и притеррасной части. Под плотной луговой дерниной мощностью 5 - 10 см залегает темно-серый пылевато-песчанистый или суглинистый горизонт. Благодаря ежегодному обновлению поверхности наилком паводковых вод почвы значительно обогащаются питательными элементами, что, в свою очередь, стимулирует развитие устойчивого дернового процесса. По механическому составу распространены суглинистые почвы (47,6 %). По влажности наибольшая часть почв относится к категории свежих. На долю почв с избыточным увлажнением приходится 47,4 % от общей лесной площади. Площадь болот в лесничества составляет 298798 га (27,9 % от общей лесной площади). Общей особенностью лесных почв лесничества является их сравнительно низкая производительность из-за бедности и избыточной увлажненности почв. Повысить производительность лесов, произрастающих на избыточно-увлажненных почвах можно путем проведения гидромелиоративных работ. Геологическое строение в районе исследований представлено кембрийскими породами состоящими из глины, песка и алевритов (Атлас лесов, 1973). Наиболее решающими почвообразующими породами являются ледниковые образования, также как валунные, моренные и тяжёлые суглинки. Заболачивание происходит из-за слабой водонепроницаемости моренных суглинков. Здесь характерны болотные верховые торфяные, подзолистые почвы и подзолы поверхностно-глееватые на ленточных глинах (Агроклиматический справочник, 1961).
Водоносные горизонты и комплексы, залегающие первыми от поверхности, морские, озерно-ледниковые и ледниковые. Глубина залегания уровня подземных вод 0,5 – 10 м (Атлас лесов, 1973).
Избыток влаги в районе расположения лесничества вместе с другими природными факторами способствовал возникновению на его территории густой речной сети и озерной сети и заболачиванию плоских равнинных участков местности.
Реки имеют небольшую протяженность и относятся к бассейну Белого моря. Основная река в районе - Северная Двина с рукавами Кузнечиха и Маймакса.
Амплитуда колебания уровней воды в реках весьма значительная. Весной во время половодья уровень воды превышает горизонты межени в среднем на 5 м, летом они сильно мелеют.
На территории района исследования имеется довольно много озер самой разной величины. Самое большое озеро в районе - Ижмозеро (918 га).
Несмотря на густоту гидросети, дренирующая ее деятельность малоэффективна из-за водонепроницаемости грунтов и наклона слоев поверхностных наносов, во многих местах, от реки к водоразделу. Часть болота начинается в 10-15 метрах от ручья. Около 70% площади лесничества занято болотными массивами и болотами.
Осушительные работы проводятся в лесничестве, начиная с 1961 года. За весь период осушено 51511,2 га болот и насаждений на избыточно увлаженных почвах. Работы по гидролесомелиорации в Архангельской области были начаты в широких масштабах прежде всего в Архангельском, Северодвинском и Холмогорском лесхозах (лесничествах в современном наименовании структур). Здесь в Архангельске была создана ЛММС, в Архангельске находился проектный институт «Союзгипролесхоз», и здесь же была более или менее развитая дорожная сеть, что позволило сразу приступить к работам. Архангельский лесхоз в пределах северной подзоны тайги располагался в центре в географическом плане, занимал большую площадь и его можно было рассматривать как типичный представляющий все три лесхоза (Тюкавина, 2003, 2014).
Общая площадь земель лесного фонда Архангельского лесничества составляет 1121467 га. В общую площадь земель лесного фонда входят лесные и нелесные земли.
В соответствии с лесорастительным районированием все леса относится к таежной зоне, северо-таежному району Европейской части Российской Федерации. Лесорастительное районирование отражает природно-климатические условия местности и опирается на геоботаническое районирование.
К лесным землям относятся земли, покрытые лесной растительностью, не покрытые растительностью, но предназначенные для лесовосстановления (вырубки, гари, пустыри, площади занятые питомниками, несомкнувшимися лесными культурами, и иные). К нелесным землям относятся земли, предназначенные для нужд лесного хозяйства (земли, занятые просеками, дорогами, сельскохозяйственными угодьями, и другие земли), а также иные земли, расположенные в границах лесного фонда (земли, занятые болотами и другие неудобные для использования земли).
Методика проведения исследований
Подбор объектов для закладки пробных площадей и объем работ на них определялись целями исследования. На каждой пробной площади по общепринятым в таксации методам были определены таксационные показатели: тип леса, состав, класс возраста, класс бонитета, полнота, средняя высота и диаметр древостоя, а также запас на 1 га.
В осушенном сосняке кустарничково-сфагновом заложены пробные площадей ленточной формы с длинной стороной параллельно осушителю и находящиеся на разном расстоянии от осушителя (вблизи осушителя и в межканальном пространстве). В неосушенном сосняке кустарничково-сфагновом – заложено четыре пробные площади, в сосняке черничном свежем – две пробные площади. Размер пробных площадей определялся числом деревьев главной породы, не менее 200 шт. Для достижения точности определения диаметров стволов ±2% на пробных площадях учитывали не менее 200 деревьев (Родин, 1967; Анучин, 1971; ОСТ 56-76-84, 1984). Перечеты производили по 2 см ступеням толщиной с разделением по породам и по категориям жизненного состояния. Сухостойные деревья учитывали отдельно.
На пробных площадях были подобраны модельные и учетные деревья. Модельные и учетные деревья подбирались со стволами внешне здоровыми без следов механических повреждений, на разном расстоянии от осушителя. У модельных и учетных деревьев измеряли диаметр на высоте 1,3 м, высоту, расстояние до осушителя (в сосняке кустарничково-сфагновом осушенном). Измеряли высоту оптическим высотомером (ВУЛ-1). Диаметр измеряли на высоте 1,3 м мерной вилкой с точностью до 1 см.
Ассимиляционный аппарат деревьев сосны изучался на средних ветвях модельных и учетных деревьев. Причем у модельных деревьев средние ветки брались по частям кроны (верхней, средней, нижней), а у учетных деревьев – по средней ветви из кроны.
Для изучения параметров ассимиляционного аппарата были подобраны модельные деревья. С ветвей из верхней, нижней и средней частей кроны хвою обрывали по годам. Оборванную хвою взвешивали на технических весах с точностью ±10 мг, затем отбирали среднюю хвоинку и определяли массу, взвешивая на торсионных весах, длину, ширину, толщину, измеряя штангенциркулем с точностью ±0,05 мм. Зная массу хвои на ветви и массу средней хвоинки, определяли количество хвоинок на ветви. Данные по размерам хвоинок использовали в последующем для определения их площади (Базилевич и др. 1978) по формуле: где S – площадь хвоинки, мм2; L – длина хвоинки, мм; а- толщина хвоинки, мм; b – ширина хвоинки, мм.
Через количество ветвей на дереве находили массу и площадь хвои на дереве, а через густоту древостоя находили индекс поверхности хвои, как отношение поверхности листьев к единице площади (Крамер, Козловский, 1983, Веретенников, 1985, Бобкова и др. 1992).
Для изучения влияния осушения на продукционный процесс ассимиляционного аппарата сосны мы использовали такой количественный показатель как чистая продуктивность фотосинтеза.
Для изучения чистой продуктивности фотосинтеза в сосняке кустарничково-сфагновом на разном расстоянии от осушителя были подобраны по 10 учетных деревьев на пробной площади, за которыми производились наблюдения по месяцам с мая по сентябрь. В сосняке кустарничково-сфагновом неосушенном также были подобраны по 10 учетных деревьев на каждой пробной площади. У каждого дерева на двух модельных ветвях были подобраны пары хвоинок разного возраста.
Использовалась хвоя всех возрастов. Хвою разного возраста использовали двукратно, то есть с каждой ветви брали по две пары хвоинок, имеющих одинаковый возраст.
Одну из хвоинок с укороченного побега отделяли и взвешивали. Место отбора отмечали краской. Через двое суток брали вторую хвоинку и снова взвешивали. Так как повторное взвешивание осуществлялось на вторые сутки, это необходимо было учесть при проведении последующих расчётов. Кроме сырой массы определяли и сухую массу после высушивания в сушильном шкафу при температуре 105 0. Разница в сухой массе дает количество накопленного сухого органического вещества. В пересчете на массу хвоинки или на площадь это не что иное, как чистая продуктивность фотосинтеза (Некрасова, Киселёва,2008). Для определения содержания химических элементов в хвое разного возраста были отобраны модельные деревья. Данные модели были отобраны за пределами пробных площадей на расстоянии 1 - 40 метров от осушителя, в количестве 10 штук в сосняке кустарничково-сфагновом осушенном. В неосушенном сосняке на пробной площади были подобраны также 10 модельных деревьев. Модельные деревья отбирали по средним диаметру и высоте, которые были установлены по данным перечёта деревьев на пробных площадях.
С каждого модельного дерева были взяты образцы, так как в наших исследования было установлено, что часть кроны не оказывает влияния на содержание минеральных элементов в хвое (Хабарова, Феклистов, Кошелева, 2013), то в разделении кроны дерева на три части (верхнюю, среднюю и нижнюю) не было необходимости, хвоя разных возрастов ощипывалась со средних по размерам ветвей. У ветвей обрывали сначала однолетнюю хвою, затем двухлетнюю и так далее. Масса одного образца должна быть не менее 20 грамм, для точного определения содержания химических элементов. Количество образцов зависит от возраста хвои на модельных деревьях.
Для определения содержания химических элементов в отмирающей хвое (желтой, но еще не опавшей) были подобраны учетные деревья. В сосняке кустарничково-сфагновом осушенном на расстоянии от 1 до 60 метров от осушителя в количестве 20 штук.
Образцы отмирающей хвои с модельных деревьев были взяты из нижней части кроны, так как деревья не спиливали, хвою ощипывали с растущих деревьев. У ветвей сначала определяли возраст отмирающей хвои, а затем данная хвоя была ощипана.
Влияние осушения на содержание минеральных элементов в отмершей (желтой) хвое
Вопрос содержания минеральных элементов в различных частях деревьев давно привлекал исследователей. Минеральные элементы чрезвычайно важны так как входят в состав различных важных соединений, например, хлорофилла, а так же они используются для построения белков. Для условий Карелии очень подробная сводка приведена в работе Н.И.Казимирова с соавторами (1977), для Архангельской области в работах С.Н.Тарханова (2011). Однако в исследовании нет осушенных объектов. В связи с этим мы провели исследование по влиянию изменения уровня грунтовых вод на содержание минеральных элементов.
У всех модельных деревьев, наблюдается тенденция снижения суммарного содержания всех элементов минерального питания с удалением в межканальное пространство (Рисунок 6.1).
Рисунок 6.1 – Изменение суммарного содержания минеральных элементов с удалением от осушителя В хвое отмечается следующая тенденция: с удалением от осушителя происходит снижение суммарного содержания элементов питания в 1,2 раза. Это можно объяснить тем, что при изменении степени осушения в худшую сторону деревья в меньшей степени поглощают необходимые элементы питания в виду избыточного скопления влаги в корнеобитаемом слое и затрудненном дыхании.
Данная тенденция подтверждается и корреляционным анализом, который проведен для оценки тесноты связи содержания минеральных элементов в хвое с расстоянием от осушительного канала (Таблица 6.1). Показатели связи суммарного содержания минеральных элементов в хвое разного возраста с расстоянием от осушительного канала Показатели -0,55 0,1 5 3,67 0,90 0,04 21,67 0,51 0,15 3,34 0,72 Он показал, что содержание минеральных элементов в хвое находится в тесной коррелятивной связи с расстоянием от осушителя (корреляционное отношение – 0,90; коэффициент корреляции – 0,55). Корреляционное отношение в данном случае превышает коэффициент корреляции. Все рассчитанные показатели достоверны, так как превышают пороговое значение критерия Стьюдента (пороговое значение критерия Стьюдента 2,01 при вероятности 0,95). По таким показателям как достоверность меры линейности и показатель криволинейности можно судить о линейности изучаемой связи. Эти показатели равны 3,34 и 0,72 соответственно, поэтому можно сказать, что связь криволинейна. Хотя было установлено, что связь нелинейна, но при регрессионном анализе выявилось, что разница в правильности выравнивания линейными и нелинейными уравнениями минимальна. В связи с чем мы приняли уравнения прямой, как более простое и лучше выражающее биологический смысл явления.
Можно констатировать, что часть кроны не влияет на содержание минеральных элементов, за исключением магния. Магния больше в хвое из верхней части кроны. В приложении В1 представлен расчет статистических показателей по содержанию каждого химического элемента по частям кроны. Расчёт такого показателя, как достоверность различия средних значении содержания минеральных элементов по частям кроны позволяет сделать вывод, что в большинстве случаев, что часть кроны не оказывает влияния на содержание минеральных элементов (таблица 6.2).
Достоверность различия средних значений содержания минеральных элементов по частям кроны Статистические показатели Содержание минеральных элементов по частям кроны, % Азот Калий Фосфор Достоверность 0,28 0,9 0,43 0,12 2,67 1,87 1,43 1,43 0 различия средних значений t Статистические показатели 1,25 Магний 1 2,67 Сера 2 0 0,34 Кальций 1,15 0,64 Достоверностьразличиясреднихзначений t При числе степеней свободы U=12 стандартное значение критерия Стьюдента для трех уровней вероятности безошибочного заключения составляет 2,2; 3,1 и 4,3 (уровень вероятности 0,95; 0,99; 0,999) (Гусев, 2002). У всех элементов фактическое значение t меньше стандартного, следовательно, различие между средними не доказано. Исключение составляет фактическое значение t для калия в нижней части кроны и магния в нижней части кроны, соответственно для данного уровня вероятности (0,95) различие существенное (таблица 6.2).
Все минеральные элементы можно распределить в порядке убывания. В хвое исследуемых модельных деревьев содержится относительно большое количество азота, калия, кальция, магния, фосфора и сравнительно мало серы, кремния, марганца, железа, алюминия и натрия. В среднем для модельных деревьев это распределение выглядит следующим образом: N(29%)K(25%)Ca(20%)Mg(7%)P(6%)S(5%)Mn(3%)Si(2,5%) Fe(1,5%) Al(1%) Na (0,6%).
С удалением от осушителя происходит снижение серы, кальция, калия, магния, фосфора и натрия (рис. 6.2-6.3). Наиболее ярко такая тенденция прослеживается: у кальция, содержание этого элемента с удалением в межканальное пространство снижается в 2 раза, а именно с 1,2 % до 0,6 %. У остальных элементов снижение происходит в менее значительных пределах: у серы – в 1,3 раза, с 0,26 до 0,2 %; у калия – в 1,2 раза, с 1,2 до 1 %; у магния – в 1,2 раза с 0,33 до 0,27 %; у фосфора – в 1,2 раза, с 0,27 до 0,22 %; у натрия – в 1,6 раза, с 0,030 до 0,018 %. Рисунок 6.2 – Влияние осушения на содержание кальция и калия в хвое Влияние осушения на содержание магния, фосфора и серы в хвое По поводу таких элементов как алюминий, кремний и марганец следует отметить, что в данном случае не прослеживается выраженной зависимости содержания их в хвое от степени осушения, на протяжении всего межканального пространства наблюдается примерно одинаковые значения, либо они отклоняются, но совсем незначительно. Содержание таких элементов как азот и железо, наоборот, с удаление в межканальное пространство возрастает: азот – с 1,19 до 1,32 %, а железо – с 0,05 до 0,08 %.
Наибольшее суммарное содержание элементов наблюдается в хвое первого года – 4,5 %, а наименьшее в хвое второго года – 4,2%. Стоит отметить, что у всех модельных деревьев хвоя первого года содержит максимальные значения минеральных элементов. Статистические показатели содержания каждого минерального элемента в хвое разного возраста представлены в приложении В2.
Оценивая изменение содержания каждого элемента в хвое разного возраста в среднем, стоит отметить, что с увеличением возраста хвои происходит снижение содержания калия в 1,7 раза с 1,48 до 0,86%. Содержание фосфора снижается с увеличением возраста хвои в 1,3 раза. Также следует отметить, что с увеличением возраста хвои происходит повышение содержания кальция в 1,8 раза с 0,62 до 1,09 % , а также марганца в 1,9 раза с 0,08 до 0,15 %. Азота, серы, магния, алюминия, железа, кремния и натрия содержится в хвое всех возрастов примерно в равных количествах. По результатам проведенных исследовании можно сделать следующие выводы: -установлена значительная корреляционная связь содержания минеральных элементов с расстоянием от осушительного канала. - суммарное содержание минеральных элементов в хвое составляет 4,8% вблизи осушительного канала и уменьшается по мере удаления от последнего до 4 %, в межканальном пространстве то есть уменьшается на 20%, - часть кроны не оказывает влияния на содержание всех минеральных элементов