Способ выявления саженцев карельской березы с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину



Способ выявления саженцев карельской березы с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину
Способ выявления саженцев карельской березы с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину

 


Владельцы патента RU 2621254:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт леса Карельского научного центра Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области лесного хозяйства, в частности к экофизиологии древесных растений, и может быть использовано при выявлении саженцев карельской березы в питомниках и на лесосеменных плантациях. Способ включает определение темнового дыхания морфологических органов в вегетационный период с помощью газоанализатора у растений карельской березы и березы повислой с последующим сравнительным анализом. Темновое дыхание определяют в период активного камбиального роста. В качестве исследуемого морфологического органа используют стволики или ветви 1-го порядка. Растения карельской березы, у которых величина темнового дыхания на 30 и более процентов превосходит величину дыхания березы повислой, относят к карельской березе с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину. Способ позволяет повысить точность выявления саженцев карельской березы с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину на ранних стадиях произрастания до проявления внешних признаков узорчатости. 1 ил.

 

Изобретение относится к области лесного хозяйства, в частности к экофизиологии древесных растений, и может быть использовано при выявлении саженцев карельской березы с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину.

Карельская береза (Betula pendula Roth var. carelicd), форма березы повислой (Betula pendula Roth), в местах ее естественного произрастания оказалась на грани исчезновения. Оригинальная текстура древесины карельской березы формируется в результате отклонений в деятельности камбия. В семенном потомстве карельской березы происходит неполное наследование узорчатости древесины и создается высокая изменчивость признаков, при которой, наряду с особями карельской березы, образуются особи, морфологически идентичные березе повислой.

Известен визуальный способ выявления растений карельской березы с узорчатой структурой по формам поверхности ствола, наличию бугорчатости или ребристости. (Любавская А.Я. Карельская береза. Лесная промышленность, 1978, 157 с.). Однако внешние косвенные признаки поверхности ствола, используемые в данном способе, не всегда проявляются в раннем возрасте.

Известен способ выявления узорчатой древесины, основанный на сравнительном анализе скорости распространения ультразвуковых сигналов, прошедших через древесину карельской березы и березы повислой. Способ позволяет различать образцы узорчатой карельской березы от березы повислой и применяется на брусках или коротких бревнах деревьев 13-летнего возраста в лаборатории. Точность оценки узорчатости при снятии коры с образцов достигала 90%. С корой точность оценки уменьшалась. Анализ сигналов проводился с помощью кластерного анализа (Salmi A., Hintikka Т., Karppinen Т., Forsman P., Computerized ultrasound differentiation of curly birch from silver birch / Appl. Phys. 2007. 101, 024906; http://dx.doi.org/10.1063/1.2424531; Salmi A., Hintikka Т., Karppinen Т., Forsman P., Automated differentiation of curly and silver birch by ultrasound / J. Appl. Phys. 2009. 105, 024902; http://dx.doi.org/10.1063/1.3068199).

Недостатком способа является необходимость использования специализированного и малодоступного физиологам и лесоводам оборудования, ограничивающего его применение в практике. Способ предполагает сложную процедуру математического анализа затухания ультразвуковой волны. Кроме того, изменение влажности воздуха в лаборатории снижает точность оценки. Чтобы минимизировать результат влияния влажности в различных образцах, их необходимо выдерживать в течение недели в факторостатных условиях при 22°С, 50% относительной влажности. Способ не пригоден для использования в полевых условиях на живых деревьях.

Наиболее близким по сущности к заявляемому является способ выявления саженцев карельской березы с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину, по которому у зрелых листьев 3-5-летних саженцев карельской березы и березы повислой в период интенсивного роста побегов с помощью газоанализатора определяют темновое дыхание. Растения карельской березы с величиной темнового дыхания листьев, на 8-12% превышающие величины темнового дыхания листьев березы повислой, относят к карельской березе с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину (Болондинский В.К., Виликайнен Л.М. Исследование световой зависимости фотосинтеза у саженцев березы в норме и в условиях почвенной засухи // Структурные и функциональные отклонения от нормального роста и развития растений под воздействием факторов среды: Материалы Международной конференции. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2011. С. 38-42).

Недостатком способа является то, что метод имеет низкую точность оценки, не превышающую 10%. Дыхание зависит от возраста листа. К тому же процесс дыхания, как и фотосинтез, характеризуется высокой физиологической пластичностью и широкой нормой реакции. Реакция дыхания листьев карельской березы и березы повислой на неблагоприятные факторы среды может быть неодинакова, что еще больше снижает точность метода.

Задачей предлагаемого изобретения является создание эффективного способа выявления на ранних этапах развития растений карельской березы с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину до проявления внешних признаков узорчатости.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение точности выявления саженцев карельской березы с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину.

Технический результат достигается тем, что в способе выявления саженцев карельской березы с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину, включающем определение темнового дыхания морфологических органов в вегетационный период с помощью газоанализатора у карельской березы и березы повислой с последующим сравнительным анализом, согласно изобретению темновое дыхание определяют в период активного камбиального роста, а в качестве исследуемого морфологического органа используют стволики или ветви 1-го порядка, при этом растения карельской березы, у которых величина темнового дыхания на 30% превосходит величину дыхания березы повислой, относят к карельской березе с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину.

Способ осуществляют следующим образом.

Выявление берез, потенциально способных в дальнейшем формировать узорчатую древесину по темновому дыханию, апробировано в течение 2008-2015 гг. на 25 саженцах, выращенных из семян карельской березы, полученных с помощью контролируемого опыления, на плантации агробазы Карельского научного центра РАН. У 3-5-летних саженцев, у которых отсутствовали внешние признаки узорчатости, в вегетационные периоды 2008-2009 гг. измеряли темновое дыхание стволиков или ветвей 1-го порядка с использованием переносного газоанализатора Li-6200 (Licor, USA) (можно использовать более распространенные портативные газоанализаторы Li-820 или Li-840). К газоанализатору присоединяется специальная камера из дюралюминия, закрепляемая на ветви или стволике. В течение одной минуты проводили три измерения по замкнутому циклу, после чего камера проветривалась. После 3-5 серий таких измерений камера переустанавливалась на другую ветвь или ствол. После каждой серии из трех измерений газоанализатор проводил расчеты и записывал в память информацию о выделении СО2 с поверхности ветви, а также параметры внешней среды. Далее определялась площадь находящейся в камере части ветви и рассчитывалось дыхание в мкмоль⋅CO2 м-2⋅с-1.

Было получено >200 усредненных величин темнового дыхания стволиков и ветвей 1-го порядка.

В качестве контроля параллельно проводили:

- измерение темнового дыхания у 5-летних саженцев березы повислой (проведено >250 измерений);

- измерение темнового дыхание у 5-летних саженцев карельской березы с внешними признаками узорчатости древесины (проведено >500 измерений).

Проводимые измерения показали, что на протяжении вегетационного сезона разница в дыхании ветвей карельской березы и березы повислой изменялась в зависимости от метаболической активности живых тканей ствола. В период до активного камбиального роста средние величины дыхания у ветвей и стволиков саженцев диаметром 10-14 мм составляли у березы повислой и карельской березы соответственно 4,6 и 5,3 мкмоль⋅м-2⋅с-1, во время интенсивного камбиального роста (начало июля - первая половина августа) - 12,3 и 17,6 мкмоль⋅м-2⋅с-1, и в период торможения камбиального роста (вторая половина августа) - 4,1 и 6,2 мкмоль⋅м-2⋅с-1. Наиболее оптимальным временем для проведения сравнительных исследований дыхания является период высокой метаболической активности тканей.

После обработки данных полученные средние и максимальные величины темнового дыхания для каждого тестируемого саженца карельской березы сравнивают со средними и максимальными величинами темнового дыхания, измеренными на ветвях 1-го порядка у растущих рядом деревьев березы повислой. По результатам исследований из группы 25-ти 3-5-летних саженцев карельской березы без внешних признаков узорчатости, у 16 саженцев средние величины темнового дыхания стволиков и ветвей 1-го порядка превышали средние величины темнового дыхания ветвей 1-го порядка саженцев березы повислой на 30%, а максимальные значения - на 40-60%, что значительно точнее, чем при проведении сравнительных измерений дыхания на листьях. Через 6 лет в 2015 году было обнаружено, что у 12 из 16 саженцев, дававших повышенное дыхание, появились характерные утолщения ствола, свидетельствующие о начале формирования узорчатой структуры древесины. У 8 из 9 саженцев, имевших в 2009 г. средние величины темнового дыхания стволиков и ветвей 1-го порядка на 5-10% больше, чем средние величины темнового дыхания ветвей березы повислой, до сих пор каких-либо аномалий замечено не было и, возможно, их не будет и в будущем. На основании анализа данных выявлено, что:

- саженцы карельской березы, у которых разница в величинах темнового дыхания в сравнении с величинами дыхания березы повислой ≥30%, относим к деревьям с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину;

- при разнице в величинах темнового дыхания саженцев карельской березы с величинами дыхания березы повислой ≤10%, их относим к деревьям, у которых потенциальная способность формировать узорчатую древесину крайне мала, и их желательно удалить из посадок;

- при разнице от 30% до 10% необходимы дальнейшие наблюдения.

Для дополнительной проверки метода в 2008-2009 гг. сравнивались средние величины темнового дыхания у ветвей 1-го порядка 5-6-летних саженцев карельской березы с внешними признаками узорчатости древесины и параллельно с ними измерявшиеся величины темнового дыхания у ветвей 1-го порядка 5-6-летних саженцев березы повислой. Измерения проводились в 2008-2009 гг. в начале камбиального роста (01-04.07), в период интенсивного камбиального роста (16-31.07) и в период его завершения (05-21.08). На диаграмме (Фигура 1) представлены средние значения дыхания ветвей 1-го порядка у 5-6-летних саженцев карельской березы (белые столбики) с внешними признаками узорчатости древесины и березы повислой (черные столбики).

В период интенсивного камбиального роста разница средних величин темнового дыхания у ветвей 1-го порядка саженцев карельской березы и средних величин темнового дыхания у ветвей березы повислой была ≥30%. Такая же ситуация наблюдалась и в период завершения камбиального роста, но разница максимальных величин темнового дыхания карельской березы и березы повислой была <40%, в то время, как в период интенсивного камбиального роста - ≥60%. В период затухания камбиального роста корреляция между величинами темнового дыхания и потенциальной способностью формировать узорчатую древесину была менее устойчивой, чем в период интенсивного камбиального роста. Кроме того, установлено, что наилучшие результаты метод дает в утренние часы (до полудня) и при отсутствии атмосферной и тем более почвенной засухи.

Таким образом, анализ данных, полученных на саженцах карельской березы и березы повислой, показал, что величина темнового дыхания, измеренная в период активного камбиального роста, в наибольшей степени коррелирует с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину. В период активного камбиального роста точность метода составляет около 75%, а в завершающий период камбиального роста - примерно 50%, что в 6-7 раз выше, чем в прототипе. Саженцы березы, у которых величина темнового дыхания на 30 и более процентов превосходит величину дыхания березы повислой, и в дальнейшем проявляют визуальные признаки карельской березы, что свидетельствует о формировании характерной узорчатой структуры древесины.

Преимуществом способа является возможность у саженцев карельской березы на ранних этапах роста выявлять потенциальную способность формировать декоративную древесину до проявления внешних признаков узорчатости. Способ может применяться в теплицах, в питомниках и полевых условиях, достаточно простой и не приводит к нарушению целостности саженцев.

Способ выявления саженцев карельской березы с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину, включающий определение темнового дыхания морфологических органов в вегетационный период с помощью газоанализатора у растений карельской березы и березы повислой с последующим сравнительным анализом, отличающийся тем, что темновое дыхание определяют в период активного камбиального роста, а в качестве исследуемого морфологического органа используют стволики или ветви 1-го порядка, при этом растения карельской березы, у которых величина темнового дыхания на 30 и более процентов превосходит величину дыхания березы повислой, относят к карельской березе с потенциальной способностью формировать узорчатую древесину.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к агролесомелиорации, и может быть использовано при создании полезащитных лесных полос постоянной ажурной конструкции.

Изобретение относится к лесному хозяйству и предназначено для тестирования состояния лесных экосистем и прогнозирования динамики их развития в условиях интенсивного биотического воздействия корневых патогенных грибов (опенка) комплекса Armillaria mellea sensu lato.

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к агролесомелиорации, и может быть использовано при восстановлении защитных лесных насаждений. Cпособ включает лесовосстановительную рубку, удаление срубленных деревьев за пределы участка и подавление нежелательной растительности и посадку хозяйственно ценных лесных культур.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к мобильным лесопильным установкам. Мобильный многофункциональный лесопильный комплекс включает технологический автомобиль (1), оборудованный кран-манипуляторной установкой (2), дополнительно оснащенный складными телескопическими опорными стойками.

Изобретение относится к лесной промышленности. Способ заготовки сортиментов включает валку деревьев, очистку деревьев от сучьев, раскряжевку полученных хлыстов на сортименты и укладку сортиментов на разрабатываемую ленту леса.

Изобретение относится к лесному хозяйству, а именно к интродукции в лесах сосны кедровой сибирской, а также к созданию устойчивых кедрово-липово-дубовых культур на вырубках в условиях В2, С2 и Д2.

Изобретение относится к устройству в лесотехнической машине, причем в данном устройстве имеется шасси (12), одноосный набор катков, шарнирно прикрепленных к шасси (12), и по меньшей мере один вспомогательный каток (18), установленный за пределами набора катков для того, чтобы увеличить грузоподъемность задней части шасси (12).

Изобретение относится к области лесного хозяйства, а именно к выращиванию устойчивых высокопродуктивных культур сосны кедровой сибирской природоохранного назначения.

Изобретение относится к области противоэрозионной защиты лесистых склонов и может быть использовано в области природообустройства и охраны окружающей среды. В способе обеспечивают противоэрозионную защиту лесистого склона путем повышения сопротивляемости лесистого склона развитию оползне-эрозионной промоины.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для оценки степени загрязнения окружающей среды, например участков городской или лесной территории.

Изобретение относится к лесному хозяйству, а именно к выращиванию посадочного материала дуба черешчатого с закрытой корневой системой. Способ посева желудей в контейнеры при выращивании сеянцев дуба с закрытой корневой системой включает заполнение контейнеров субстратом. Желуди высевают заостренной частью вверх, располагая по центру ячейки на глубину 1,0 см от поверхности субстрата. Способ обеспечивает улучшение приживаемости и роста растений после пересадки в открытый грунт за счет формирования физиологически активных корней второго и третьего порядка, улучшение устойчивости кома земли после извлечения из контейнера, исключающего деформацию корневой системы. 4 ил.

Способ может быть использован в лесном хозяйстве, при озеленении территорий городских поселений, в садово-парковом хозяйстве. Способ характеризуется тем, что осуществляют измерения совокупности показателей, определяющих объем продуцирующей кислород биомассы каждого вида для участков техногенного угнетения и эталонного участка, не подверженного техногенному угнетению, вычисляют объем Q1 биомассы каждого вида как произведение показателей: относительного количества деревьев, оставшихся здоровыми Ni/N; средней высоты hi; вегетационного индекса HДVI; средней площади сечения кроны Si; густоты кроны как средневзвешенной частоты пространственного спектра изображения кроны Fi, определяют разность ΔQi между объемом биомассы вида для эталонного и обследуемого участков, ранжируют виды пород по минимальному проценту потерь биомассы ΔQi/Qi [%]. Способ обеспечивает достоверность количественного показателя и его высокую чувствительность к составляющим. 5 ил., 2 табл., 1 пр.
Способ выращивания сеянцев хвойных пород с закрытой корневой системой включает приготовление субстрата из торфа с добавками, заполнение субстратом контейнеров, высев семян в заполненные субстратом контейнеры, мульчирование и уход при выращивании. В качестве добавки при получении субстрата дополнительно использованы измельченные порубочные остатки ивы козьей Salix caprea в виде частиц крупностью не более 3 мм, причем массовая их доля в субстрате составляет от 8 до 17% в воздушно-сухом состоянии. Способ обеспечивает повышение экологичности субстрата и качества выращиваемых сеянцев по критерию их высоты.

Изобретение относится к области лесного хозяйства, в частности к садово-парковому производству, и может быть использовано при посадке садов и парковых насаждений на засушливых местах с низким стоянием уровня грунтовых вод, недоступных или плохо доступных для корневых систем древесных растений. Cпособ включает подготовку посадочных мест и посадку. В каждом посадочном месте вынимают почвогрунт, помещают туда посадочные емкости из водоудерживающего корненепроходимого материала и водо и корнепроходимые сверху. Посадочные емкости заполняют крупным камнем. Каждое посадочное место засыпают почвогрунтом, после чего над каждой посадочной емкостью подготавливают почву и проводят посадку деревьев. Способ заключается в лучшем обеспечении древесных растений влагой на местах с низким уровнем стояния грунтовых вод. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Предлагаемый способ относится к лесному хозяйству и предназначен для использования при выращивании посадочного материала в виде сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) с закрытой корневой системой. Способ включает приготовление субстрата из торфа с добавками, заполнение субстратом контейнеров, высев семян в заполненные субстратом контейнеры, мульчирование и уход при выращивании. В качестве добавки при получении субстрата используют измельченные порубочные остатки березы повислой (Betula pendula) в виде смеси частиц разной крупности, но не более 3 мм, в том числе пылевидные частицы. Массовая доля указанной добавки в субстрате составляет от 15 до 22%. Способ обеспечивает экологичность технологии выращивания сеянцев.
Изобретение относится к области лесного хозяйства и может быть использовано при отводе лесосек при подготовке рубок ухода за лесом, санитарных и прочих рубок, подсочки (осмолоподсочки), а также при отпуске второстепенных лесных материалов. Способ включает предварительное обследование намечаемых к отводу участков леса в натуре, установку деляночных меток по границам лесосеки в точках их перелома, маркировку деревьев, находящихся с внешней стороны лесосеки и ограничивающих ее контур. В качестве деляночной метки используют RFID-метки. Перед установкой деляночных RFID-меток определяют координаты границ отводимой лесосеки с использованием системы глобального спутникового позиционирования. На деляночную RFID-метку посредством радиосигнала записывают необходимую информацию. Деляночную RFID-метку помещают в герметичную капсулу. В земле делают лунку. На дно лунки помещают капсулу. Лунку с находящейся в ней герметичной капсулой закапывают. Проверяют работоспособность установленной деляночной RFID-метки путем считывания с нее радиосигнала. Затем осуществляют маркировку деревьев, находящихся с внешней стороны лесосеки и ограничивающих ее контур, для этого в земле рядом с каждым таким деревом выполняют лунку. В герметичную капсулу помещают предупреждающую RFID-метку. Герметичную капсулу с предупреждающей RFID-меткой помещают на дно лунки. Лунку закапывают. Способ заключается в снижении его трудоемкости и затрат времени на отметку границ лесосек в натуре.
Наверх