CC BY
14
НЛТУ
УКРЛИНИ
Hl/IUB
Науковий BicHMK НЛТУУкраТни Scientific Bulletin of UNFU
http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40270603 Article received 19.09.2017 р. Article accepted 28.09.2017 р.
УДК 630*53
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
[^1 Correspondence author D. M. Holiaka [email protected]
Д. М. Голяка
Нацюнальний утверситет бюресурав i природокористування Украши, м. Кшв, Украта
ФОРМУВАННЯ СЕРЕДНЬОГО ЗРАЗКА Й ОЦ1НЮВАННЯ Ф1ТОМАСИ КОМПОНЕНТ1В СТОВБУРА ДЕРЕВ СОСНИ ЗВИЧАЙНО1 ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ВМ1СТУ ТА
ПроаналГзовано найпоширенгш на теренах Украши методики оцшки надземно! фггомаси дерев сосни звичайно! у зГм-кнутих деревостанах. Виявлено значш вiдмiнностi у видiленнi структурних елементш деревного стовбура в шоземних та впчизняних дослiдженнях пiд час вивчення бiо(гео)хiмiчного кругообiгу хiмiчних елементш у люових екосистемах, зокрема i бюлопчно мобiльних радiонуклiдiв. Спираючись на результати проведених камеральних робп; встановлено, що викорис-тання лiнiйних вимiрiв для визначення об'ему компонента кори стереометричним способом е обмеженим через неможли-вiсть забезпечити достатнiй рiвень похибок вимiрювань. Запропоновано використовувати лiнiйну щшьтсть компонентiв кори стовбура на локальних висотах для усунення необхГдност обчислення чи вимiрювання об'ему структурних елементш кори. Розроблено методику оцшки надземно! фггомаси компонента стовбура дерев: зовшшньо! i внутршньо! кори, заболоне-во! г ядрово! деревини, а також формування !х середнього зразка для вимiрювання вмгсту бюлопчно мобшьних радюнукль дГв (137Cs Г Sr) та шших Гзотошв, хГмГчних елемента Г речовин. Поргвняння результата ощнок надземно! фггомаси деревного стовбура та його компонента, отриманих за допомогою розроблених шдходГв та за методикою П. I. Лакиди (2002), вказу-ють на значш вдаосш вГдхилення фггомаси кори стовбура (22±18 %), однак сумарна фггомаса стовбура характеризуеться не-ютотним вГдхиленням (1,6±2,3 %).
Ключов^ слова: методика; деревний стовбур; лшшна щшьшсть; 90Sr.
Вступ. Велика шльшсть загальноприйнятих методик у певних галузях науки у зв'язку з ix синерпею потре-бують подальшого вдосконалення та розвитку, для можливосп отримання вичерпноi шформацп 1з проб-лемних теоретичних та прикладних питань, а також збшьшення ступеня ушверсальносп ix застосування. Еколопчш дослщження мають базуватись на системному тдхода, де об'ект вивчення розглядають як сукуп-шсть елеменпв, що пов'язаш у своему розвитку, впли-вають один на одного та не можуть ^норуватись у на-уковому пошуку.
Видшення окремих структурних компоненпв фгго-маси люового ф1тоценозу тд час еколопчних досль джень на бшьш однорщт одинищ е одним з найважли-вших завдань на етат планування експериментальноi роботи. Оцшкою ступеня "важливосп" структурноi одинищ у б1оценоз1 е його частка органiчноi речовини в1д загальноi бюмаси. У лiсовому угрупованнi найбшь-ший запас органiчноi речовини зосереджений у дере-востанi, а деревний стовбур мютить понад 50 % надзем-TOi' фiтомаси насаджень у вщ понад 20 рок1в для бшь-шостi зiмкнутиx деревостанiв Укранського Полюся (Lakyda et al., 2013).
На теренах Украши тд час дослвджень бюпродук-тивностi лiсовиx екосистем стовбур дерева диферен-цiюють на так1 комплненти: деревину i кору, що зумов-
лено переважно ресурсним напрямком лiсотаксацiйниx дослвджень для задоволення практичних потреб люово-го господарства. Вивчення еколопчних аспектiв нако-пичення шквдливих речовин за рiзниx типiв забруднен-ня зазвичай потребуе бiльшоi шлькосп даних про ос-новнi структурш елементи лiсового бiогеоценозу, що мають рiзнi закономiрностi депонування певних речовин. Тому в подiбниx шоземних роботах стовбур переважно роздiляють на чотири елементи: зовнiшня кора, внутршня кора, заболонь i ядро (у разi наявностi) (Trity et al., 2009; Yoschenko et al., 2017). Цей подш е бшьш придатний для дослвдження кругообiгу xiмiчниx речовин та елементiв, осшльки зазначенi компоненти значно вiдрiзняються за xiмiчним складом, що забезпечуе бшь-шу точнiсть пiд час встановлення локалiзацii певних елементiв (наприклад радюактивних iзотопiв 137 Cs i 90Sr).
Розроблення достовiрниx математичних моделей бь огеоxiмiчного кругообiгу речовин (xiмiчниx елементiв) у радюеколопчних дослiдженняx можлива за наявносп бiльш диференцiйованого розпод^ структурних еле-ментiв дерева не тiльки стовбура, а й крони. Так, для хвойних видiв дерев видшяють так фракцп: хвоя 1-го року, хвоя 2-го року, хвоя 3-го року, однорiчнi пагони, тонш пагони (до 1 см, не враховуючи однорiчнi пагони), грубi пагони (бшьше 1 см), генеративнi органи
1нформацт про автора:
Голяка Дмитрш Миколайович, канд. с.-г. наук, ст. наук. ствробп^ник УкраУнського науково-дослiдного iнституту стьськогосподарсько'|' pадiологií. Email: [email protected]
Цитування за ДСТУ: Голяка Д. М. Формування середнього зразка й оцшювання фггомаси компоненпв стовбура дерев сосни звичайно! для визначення вм^у 90Sr та 137Cs. Науковий вiсник НЛТУ Украши. 2017. Вип. 27(6). С. 20-24.
Citation APA: Holiaka, D. M. (2017). Formation of the Average Sample and Estimation of Stem Components Phytomass of Scots Pine Trees for Determination of the Content of Biologically Mobile Radionuclides. Scientific Bulletin of UNFU, 27(6), 20-24. https://doi.org/10.15421/40270603
(шишки) i MepTBi частини. Методичнi шдходи вiдбору середнiх зразшв крони дерева для встановлення фиома-си, яш розробили i систематизували П. I. Лакида (Lakyda, 2002), Н. I. Базелевич (Bazilevich et al., 1978), В. А. Усольцев (Usolcev & Zalesov, 2005), ц1лком при-датш для застосування пiд час польових i камеральних робiт для ошнювання вмiсту рaдiонуклiдiв, тiльки про-водять бiльш детaлiзовaний вiдбiр зразк1в морфолопч-них частин крони, для яких в повiтряно-сухому стaнi визначають вмют забруднювально! речовини чи будь-якого шшого хiмiчного елемента. Формування зразка компоненпв стовбура для встановлення середнього вмету радюнуклщв мае проводитись у конкретних точках вщбору пропорцiйно до загально! частки фпо-маси дослвджуваного компоненту. Враховуючи, що фь томаса компонента стовбура у повиряно-сухому сташ, в такому рaзi, залишаеться вхвдним показником, вини-кае потреба забезпечити зютавлення та об'еднання от-римуваних результaтiв iз нaйпоширенiшими базами да-них i методиками iнших aвторiв.
Для оцiнювaння надземно! фiомaси стовбура дерева на теренах Укра!ни найчаспше використовують методику П. I. Лакиди, де на основi деревних дисков, вирiзa-них на вщносних висотах, встановлюють локaльнi при-родну i базисну щiльностi деревини i кори, а дaлi на ос-новi виведених зaкономiрностей - середш значення цих показник1в для стовбура (Lakyda, 2002). Цим способом ощнюють фггомасу деревного стовбура i його компоненпв: деревини i кори, а модифжувавши - достовiрно розраховують середш концентрацп iнших хiмiчних ре-човин чи елементiв (що не належать до органогенних) у деревиш чи корi стовбура. Однак цей споаб, через ви-соку варпсть та трудомiсткiсть лабораторних досль джень вiдiбрaних зразк1в на вмiст хiмiчних речовин чи елементiв, втрачае практичну i економiчну доцiльнiсть, особливо якщо детальний рaдiaльний i вертикальний розподш не е основною метою дослщжень. У такому рaзi, краще використовувати середнш зразок компонента деревного стовбура. Саме для такого випадку у цiй роботi розглянуто один iз способiв формування середнього зразка для зовшшньо! i внутршньо! кори, за-болонево! та ядрово! деревини для дерев сосни зви-чайно!.
Методика та матерiал дослвдження. Для практично! aпробaцi! та порiвняння запропонованого способу, як модифжацп методичних пiдходiв оцiнки фiтомaси П. I. Лакиди, проведено вiдбiр дослщного мaтерiaлу на пробнiй площi 50^50 м, закладенш у Повчанському лю-ництвi у квaртaлi 50, видш 16 ДП "Лугинське лiсове господарство" Житомирсько! облaстi (N 51.13924°, E 28.60117°). Основш тaксaцiйнi ознаки деревостану: склад 10Сз+Бп, Влч, Дз (сосна звичайна 98 % запасу), вж - 64 роки, середнiй дiaметр - 26,7 см, середня висо-та - 27,4 м, бошгет - Ia, вiдноснa повнота - 0,87, стов-бурний запас у корi - 569,7 м3га-1. Закладання пробно! площi i вiдбiр дослщного мaтерiaлу виконано iз дотри-манням вимог рекомендaцiй П. I. Лакиди (Lakyda, 2002) та правил СОУ 02.02-37-476:2006 (SOU, 2006). Викона-но звалювання 9 модельних дерев способам пропор-цшного стутнчастого представництва, основнi показ-ники яких наведено у табл. 1. Бшя основи стовбура, на висоп 1,3 м та на середиш 2 м секцiй модельних дерев, визначали дiaметри ядрово! деревини.
Табл. 1. Основш показники модельних дерев
№ з/п Основш таксацшш показники Фгтомаса, кг
a, ро-юв db3m; см h, м VYK, м3 Vbk, м3 стов-бура у корi кори паго-тв крони хво!
1 63 16,3 24,1 0,253 0,224 101 7,6 7,1 2,9
2 64 19,4 23,7 0,329 0,298 129 9,8 10,1 2,5
3 63 21,1 24,3 0,349 0,316 147 9,3 10,0 4,3
4 64 22,7 26,9 0,561 0,525 253 9,0 11,1 5,9
5 62 25,3 26,3 0,611 0,563 240 10,5 19,7 8,3
6 63 26,3 27,6 0,752 0,697 299 13,8 32,1 10,0
7 65 29,3 28,7 0,919 0,84 431 22,8 38,8 14,7
8 66 29,5 28,0 0,862 0,792 346 18,7 15,8 6,6
9 64 36,6 29,4 1,42 1,32 543 26,8 72,7 19,3
З кожного модельного дерева було вщбрано 7 деревних дисшв, на ввдносних висотах: б™ 0,0 % (при-комлева частина), 10 %, 25 %, 50 %, 75 % i 90 % ввд ви-соти дерева, i на висотi 1,3 м, що зазвичай використовують у люотаксацшних дослвдженнях.
Результата дослiдження. Основними проблемами тд час лабораторного оброблення ввдбраних деревних дисков е виконання лшшних вимiрювань для встановлення стереометричним способом об'ему зовнiшньоi i внутршньо! кори. Товщина зовнiшньоi кори змь нюеться у межах 0,3-1,0 мм б™ верхiвки стовбура, а вну^шня кора зрвдка досягае товщини 3 мм по всш довжинi стовбура, що не дае змоги застосовувати палетку для вимiрювання ращуав по секторах для зазна-чених анатомiчних частин стовбура, як рекомендуе П. I. Лакида (Lakyda, 2002), через неможливкть забезпечити придатш для подальших розрахунк1в похибки вимiрювань.
Отже, розрахунок локальноi щiльностi зовнiшньоi чи внутрiшньоi кори стовбура на деревних зрiзах, вико-ристовуючи вхвдним показником об'ем, е неможливим, тому пропонуемо використовувати лiнiйну щiльнiсть щойно перелiчених компонентiв. Лiнiйну щiльнiсть (р, кг м-1) розраховували, як вiдношення маси дослвджува-ного компонента стовбура деревного диска у повиряно сухому сташ до його товщини. Вщповщно, мехашчно роздiлену зовнiшню i вну^шню кору кожного деревного диска зважувати. Отриманi данi по локальнш ль нiйнiй щiльностi компонентiв кори чи деревини (рис. 1) на рiзних висотах дерева дають змогу шляхом апрокси-мацii полiномом (3-6 ступеня) побудувати залежнiсть лiнiйноi щшьносп вiд висоти модельного дерева, а зас-тосувавши визначений iнтеграл функцп, де нижньою межею iнтегрування е h=0 (основа стовбура), верхньою - висота дерева, розраховують площу криво-лшшно1' трапецii, яка вiдповiдае фггомаа компонента у стовбурi. Використання полшому вимагае здiйснення ряду обмежувальних заходiв пiд час апроксимацii:
• лшшна щiльнiсть не може набувати вщ'емних значень на всiй довжинi стовбура;
• зростання лшшно! щiльностi iз збiльшенням вдаосно! висоти не може перевищувати 20 % вiд найменшого значення (локального мш1муму), яке зафжсовано нижче по стовбуру.
Отримана функцiональна залежнiсть лiнiйноi щшь-носп вiд висоти дерева дае змогу розрахувати масу фь томаси дослвджуваного компонента на будь-якому про-мiжку висоти стовбура за допомогою формули Ньюто-на-Лейбнiца, тому маючи висоти деревних дисшв i 1х лшшну щiльнiсть компонентiв, можна обчислити яку частку фпомаси компонента стовбура у вертикальному
напрямку представляе певний деревний диск. Для цього деревний стовбур роздiляють на штервали висот, що найповнiше характеризуются вiдповiдними деревними дисками, у зазначеному випадку (див. рис. 1) прийнято рiшення роздiляти стовбур на середиш вiдстанi мiж ви-рiзами деревних дискiв. Крайнi диски 0,0Н i 0,9Н вклю-чають всю ф^омасу анатомiчних частин стовбура в
напрямку без деревних дисюв. Бшя комлево! частини стовбура вщ 0,0H до 0,1H висоти дерева сосни звичайно! характеризуються значною неоднорщшстю роз-подшу питомо! активност 137Cs i 90Sr у деревному стов-бур1 (Holiaka et al, 2017), тому деревний диск ¡з висоти 1,3 м бажано використовувати для формування се-реднього зразка.
о г) О
- №4 - -Н - №5 - й- ■ №6
Рис. 1. Локальна лшйна щшьшсть модельних дерев (№ 1-9): а) зовшшньо! кори; б) внутршньо! кори, в) заболонево! деревини; г) ядрово! деревини
Отриманi даш з базисно! щiльностi заболонево! та ядровох деревини на рiзних висотах стовбура апрокси-муються полiномом 3-6 ступеня, а побудована функцiя перевiряеться графiчно на вiдсутнiсть аномальних екстремумiв. Добуток апроксимовано! базисно! щшь-ност (кг-м-3) на площу поперечного перерiзу компонен-тiв стовбура (м2) на вiдповiдmй висотi (бiля комля, на висот 1,3 м та середиш кожно! секци) е його локальною лмйною щiльнiстю у пов^яно-сухому станi (кг-м-1). Далi процес обчислення загально! фiтомаси анатомiчних структур деревини та !! розподiлу за висо-тою повнiстю вiдповiдае компонентам кори стовбура, однак через бшьшу кшьюсть промiжних значень результат е бшьш точним.
За результатами проведених розрахункiв для модельних дерев сосни звичайно! за алгоритмом, описа-ним вище, представлено статистичнi показники стввщ-ношення маси у пов^яно-сухому станi дослiджуваних компонентiв стовбура що мають бути вiдiбранi iз деревних дисив (табл. 2), для формування середнього зразка для вишрювання вмiсту радiонуклiдiв та iнших хiмiч-них елементiв. Проаналiзувавши данi ще! таблицi, вияв-лено незначний вплив деревного диска 0,9Н на ощнку загально! фiтомаси компонентiв стовбурiв: ядрова деревина на цiй висот! практично не спостерйаеться у дерев сосни звичайно!, хоч "вклад" внутршньо! кори стано-
Рис. 2. Схематичне зображення повздовжнього профiлю деревного стовбура
Повне мехашчне роздiлення деревини диска на яд-рову i заболоневу частини потребуе значно! трудомю-ткост робiт, тому запропоновано стереометричним способом визначати об'ем заболонi та ядра, а далi вщ-бирають проби цих анатомiчних частин стовбура для визначення природно! i базисно! щшьност ксиломет-ричним способом. Попередньо для деревних дисюв встановлюють вс параметри за методикою П. I. Лакиди (Lakyda, 2002).
вить 6,6 ' % для дослщжених модельних дерев.
Табл. 2. Представницька частка фггомаси компонента стовбура для деревних дисюв модельних дерев сосни
Деревний диск Компонента стовбура, %
зовн ко шня ра внутр ко шня ра заболонь ядро
M а M а M а M а
0,0 H 23,5 4,1 3,3 0,36 7,0 0,77 7,9 1,8
1,3 м 27,0 3,7 5,1 0,78 9,9 0,98 12,1 2,0
0,1 H 26,7 2,5 10,3 1,5 17,8 1,8 22,9 4,4
0,25 H 15,3 8,8 23,5 3,1 26,7 2,4 35,7 4,0
0,5 H 4,8 1,7 32,0 1,6 24,9 2,2 19,8 7,5
0,75 H 2,1 0,68 19,1 2,3 12,1 1,8 1,6 1,39
0,9 H 0,61 0,49 6,6 2,3 1,56 0,47 - -
Всього 100 - 100 - 100 - 100 -
Примпка: M - середне арифметичне значения, %; а - квадратич-не вiдхиления, %.
Тому деревний диск з висоти стовбура 0,9Н, у разi вщсутносп спецiалiзованого вивчення сшвввдюшення
Порiвняння результапв оцiнки фiтомаси компонен-тiв стовбурiв модельних дерев сосни звичайно! за алгоритмом, представленим у цш роботi iз класичними ме-тодичними пiдходами П. I. Лакиди (Lakyda, 2002), ви-конано за допомогою вщносного вiдхилення та наведено у табл. 3. Отримаш значення фiтомаси деревини стовбура, використовуючи два рiзнi пiдходи, вказують на подiбнiсть ix результатiв (вiдиосне вiдхилення -0,6±1,8 %), що не витримуеться для кори (22±18 %), де значення фггомаси кори дерев за запропонованим нами способом характеризуються переважно бiльшими величинами. Однак, осшльки частка кори в стовбурi е нез-начною (до 10 % ввд маси у повiтряно сухому сташ), рiзниця мiж значеннями загальноi фiтомаси стовбурiв порiвнюваиими методами становить 1,6±2'3 %.
Висновки. Представлена модифшащя оцiнки над-земноi фiтомаси компоненпв стовбура та можливiсть вимiрювания в них середньозваженоi питомоi актив-носп бiологiчно мобiльниx радiонуклiдiв (137Cs та 90Sr) на основi сформованого усередненого зразка дасть змо-гу точшше встановлювати загальну активнiсть зазначе-них радюнуклщв у лiсовиx деревостанах та закономiр-ностi ix розподiлу. Оброблення експериментального ма-терiалу з використанням цього способу дасть змогу бшьш достовiрно здiйснювати прогнозування вмiсту 137Cs та 90Sr у структурних частинах стовбурiв дерев ра-дiоактивно забруднених лгав ввдповвдно до чинних в Укрш'ш гiгiенiчниx нормативiв питомо)! активносп радь онуклiдiв у деревинi та продукцп з деревини (HNPAR, 2005), як встановили найбiльш чiткi в свт вимоги до
зовшшньо].' i внутршньо].' кори на рiзниx висотах, вип-равдано iгнорувати i включати масу його компонентiв до диску 0,75H.
Обговорення. Не виявлено подiбниx методичних пiдxодiв до формування середнього зразка компоненпв стовбура для оцшки вмiсту радiонуклiдiв, xiмiчниx ре-човин або елеменпв, що не дозволяе зютавити виxiднi данi аналогiчниx способiв, одночасно можна констату-вати, що зазвичай вченi не звертають особливо)! уваги на методичнi особливостi формування представницько-го зразка компонента(iв) стовбура, осшльки зазвичай вщбирають зразки вшовим буром на висотi 1,3 м у сто-ячого дерева, або тсля його звалювання бiля комлево)! частини, що спричиняе систематичне завищення се-редньо].' питомо)! активностi бiологiчно мобшьних радь онуклiдi у деревинi стовбура (Holiaka, 2017).
1 'XH 1 on
gonycTHMoro BMicTy Cs (600 EkkT ) i ocoö^hbo Sr
(60 Ek-kt-1) b na^HBHHx gpoBax i nyHKax.
nepe^iK BHKopHCTaHHx g»epe.n
Bazilevich, N. I., Tilianova, A. A., Smirnov, V. V., Rodin, L. E., & et al. (1978). Methods of studying the biological cycle in different natural zones [Metody izucheniia biologicheskogo krugovorota v raz-lichnykh prirodnykh zonakh]. Moscow: Mysl. [in Russian].
Holiaka, D. M., Levchuk, S. E., Protsak, V. P., & Kashparov, V. A. (2017). Distribution of 137Cs activity concentration in wood Scots pine (Pinus sylvestris L.) of Zhytomyr Polissya after the Chernobyl accident [Rozpodil vmistu 137Cs u derevyni stovbura sosny zvycha-inoi (Pinus sylvestris L.) Zhytomyrskoho Polissia pislia Chor-nobylskoi avarii]. Ukrainian Nuclear Physics Journal "Nuclear Physics andAtomic Energy", 18(1), 63-71. [in Ukrainian].
Lakyda, P. I. (2002). Fitomasa lisiv Ukrainy [Forest phytomass of Ukraine]. Ternopil: Zbruch. [in Ukrainian].
Lakyda, P. I. et al. (2013). Normatyvy otsinky komponentiv nadzemnoi fitomasy derevostaniv holovnykh lisotvirnykh porid Ukrainy [Standards for assessment of phytomass above-ground components of the forest stands of the main forest species of Ukraine]. Korsun-Shevchenkivskyi: V. M. FOP Havryshenko. [in Ukrainian].
Sanitary standard for 137Cs and 90Sr of activity concentration in wood and products of wood (HNPAR-2005). Approved by the Ministry of Health of Ukraine of 31.10.2005. No. 573. (in Ukrainian).
SOU 02.02-37-476: 2006. Areas of trial forest inventory. Method of laying. Kyiv: Ministry of Agrarian Policy of Ukraine. (in Ukrainian).
Thiry, Y., Colle, C., Yoschenko, V., Levchuk, S., Heens, M. Van., Hurtevent. P., & Kashparov, V. (2009). Impact of Scots pine (Pinus sylvestris L.) plantings on long term 137Cs and 90Sr recycling from a waste burial site in the Chernobyl Red Forest. Journal of Environmental Radioactivity, 700(12), 1062-1068. https://doi.org/10.10167j.jenvrad.2009.05.003
Табл. 3. Порiвняння результата оцшки фггомаси рiзними способами
Модельне дерево За розробленою методикою, кг За методикою П.1. Лакиди, кг Вдаосне вiдxилення, %
зовшшн^ кори о а в .9 ^ ун в разом кора заболонева деревина ядрова деревина разом деревина стовбур кора деревина стовбур кора деревина стовбур
1 6,1 2,0 8,1 67,2 25,4 93,1 101 7,6 95,4 103 +6,3 -2,5 -1,8
2 6,7 2,2 8,9 82,6 37,1 119 128 9,8 121 130 -8,5 -1,3 -1,9
3 7,6 3,8 11,4 108 27,8 138 149 9,3 135 144 +23 +1,8 +3,2
4 8,3 5,0 13,3 178 66,3 244 257 9,0 243 251 +48 +0,6 +2,3
5 10,0 4,9 15,0 180 49,4 230 245 10,5 223 234 +42 +3,0 +4,7
6 13,1 5,5 18,7 220 66,3 286 304 13,8 286 300 +35 -0,1 +1,5
7 19,8 6,2 26,0 354 52,4 408 434 22,8 407 430 +14 +0,3 +1,1
8 17,3 5,2 22,5 213 116 328 350 18,7 324 343 +20 +1,1 +2,2
9 20,5 11,0 31,5 391 125 516 547 26,8 502 529 +17 +2,7 +3,5
Usoltcev, V. A., & Zalesov, S. V. (2005). Methods for determining the tion and fluxes in the typical Cryptomeria japonica forest at the late biological productivity of forest stands [Metodi opredileniia biolo- stage after the accident at Fukushima Dai-Ichi Nuclear Power Plant. gichekoi produktivnosti nasazhdenii]. Ekaterinburg: UGLTU. [in Journal of Environmental Radioactivity, 166(1), 45-55. Russian]. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2016.02.017.
Yoschenko, V., Takase, T., Konoplev, A., Namba, K., Kivva, S., Zhe-leznyak, M., Sato, N., & Keitoku, K. (2017). Radiocesium distribu-
Д. Н. Голяка
Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, г. Киев, Украина
ФОРМИРОВАНИЕ СРЕДНЕГО ОБРАЗЦА И ОЦЕНКА ФИТОМАССЫ КОМПОНЕНТОВ СТВОЛА ДЕРЕВЬЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ
МОБИЛЬНЫХ РАДИОНУКЛИДОВ
Проанализированы самые распространенные на территории Украины методики оценки надземной фитомассы деревьев сосны обыкновенной в сомкнутых древостоях. Выявлены значительные различия в выделении структурных элементов древесного ствола в иностранных и отечественных исследованиях при изучении био(гео)химического круговорота химических элементов в лесных экосистемах, в том числе биологически мобильных радионуклидов. Опираясь на результаты проведенных камеральных работ, установлено, что использование линейных измерений для определения объема компонентов коры стереометрическим способом ограничен из-за невозможности обеспечить достаточный уровень погрешностей измерений. Предложено использовать линейную плотность компонентов коры ствола на локальных высотах для устранения необходимости вычисления или измерения объема структурных элементов коры. Разработана методика оценки надземной фитомассы компонентов ствола деревьев: внешней и внутренней коры, заболонной и ядровой древесины, а также формирование их среднего образца для измерения содержания биологически мобильных радионуклидов (137Cs и 90Sr) и других изотопов, химических элементов и веществ. Сравнение результатов оценок надземной фитомассы древесного ствола и его компонентов, полученных с помощью разработанных подходов и по методике П. И. Лакиды (2002), указывает на значительные относительные отклонения фитомассы коры ствола (22±18 %), однако суммарная фитомасса ствола характеризуется несущественным отклонением (1,6±2,3 %).
Ключевые слова: методика; древесный ствол; линейная плотность; 137Cs; 90Sr.
D. M. Holiaka
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
FORMATION OF THE AVERAGE SAMPLE AND ESTIMATION OF STEM COMPONENTS PHYTOMASS OF SCOTS PINE TREES FOR DETERMINATION OF THE CONTENT
OF BIOLOGICALLY MOBILE RADIONUCLIDES
In the article is presented results study of vertical distribution of phytomass components in tree stems of Scots pine (Pinus sylvestris L.) for the purpose of formation in laboratory conditions theirs average samples for measurement of contents biologically mobile radionuclides (90Sr, 137Cs) and other chemical elements. The most common methods for estimating the above-ground phytomass of tree stem components in Ukraine selected next most important structural parts of stem for forestry: bark and wood, but for modern ecological researches of forest ecosystems, this division is not always suitable, because it does not detect parts of tree stem, which is characterized by significant differences in the localization of various chemical elements, including radionuclides. The study of the distribution of biologically mobile chemical elements allowed distinguishing four elements of the tree stem, which have significant differences in the chemical composition: outer bark, inner bark, sap wood and heart wood. However, this division of the stem requires the modification of existing methods for assessing its phytomass, as well as developing a method for forming the average sample for measuring the content of chemical elements. Classical stereometric methods for the estimation of phytomass for the proposed classification of the stem elements are inappropriate. Since, they do not allow a sufficient amount of precision to calculation of the volume for separate components. We propose to use parameter of local linear density for these purposes. Based on own experimental material, which derived from 9 model trees, found out possibility approximation of local density of stem components at different heights applying a polynomial function with certain restrictions, then resulting area of the curvilinear trapezium is the phytomass of certain component. The use of a definite integral allows calculating the mass fraction of the corresponding component, which is to be taken from the wood disks for the formation of the average sample to measure the content of chemical elements, including 137Cs and 90Sr. The estimation of activity concentration of radionuclides in the components of tree stem based on the formed average sample will allow more reliable prediction of the content of 137Cs and 90Sr in accordance with the hygienic norms of Ukraine.
Keywords: method; tree's stem; linear density; 137Cs; 90Sr.
