Сравнительный анализ содержания минеральных элементов в древесине сосны и ели

УДК

DOI:

Аннотация

Минеральные элементы играют важную роль в развитии всех древесных растений. Содержание минеральных компонентов зависит как от породного состава насаждения, так и от климатических и эдафических факторов конкретных местообитаний. Цель исследований – сравнительный анализ содержания химических элементов в древесине сосны обыкновенной и ели обыкновенной в черничных типах леса (в Приморском участковом лесничестве Архангельского лесничества), поиск закономерностей, связанных с категорией состояния деревьев и поперечным сечением ствола. Определение содержания минеральных элементов и тяжелых металлов выполнено посредством рентгенофлуоресцентного анализа, проведенного на волнодисперсном спектрометре. Исходным материалом служили керны древесины, взятые возрастным буравом Пресслера из центральной и периферийной частей ствола ели, из ядра и заболони сосны. Для проведения анализа предварительно высушенные до абсолютно сухого состояния в сушильном шкафу и измельченные пробы прессовали в таблетки. Общее количество проб – 50 штук. Для обеих пород ряд аккумуляции минеральных элементов: Ca > K > Mg > Fe > S > P. В древесине сосны и ели больше всего содержится кальция и калия, на порядок меньше магния, железа, серы, меди, фосфора.
В 2 раза больше меди и свинца содержится в центральной части ствола, кальция
и калия – в периферийной части. Больше элементов накапливается у здоровых деревьев сосны, для остальных категорий – у ели, причем для обеих пород имеется тренд уменьшения их количества с ухудшением состояния деревьев до сильно ослабленных. У усыхающих деревьев и сухостоя, наоборот, количество минеральных элементов несколько повышается, но остается меньшим, чем у здоровых. С ослаблением дерева уменьшается содержание кальция и увеличивается содержание таких тяжелых металлов, как цинк и медь. Содержание тяжелых металлов в древесине сосны превалирует: меди в 4–7 раз больше, чем в древесине ели, свинца – в 10–30 раз.

Сведения об авторах

Н.В. Килюшева¹, соискатель (асп.)

П.А. Феклистов¹, д-р с.-х. наук, проф.

Н.В. Ежова², канд. с.-х. наук, зам. лесничего

И.Н. Болотов¹, д-р биол. наук

Б.Ю. Филиппов¹, д-р биол. наук

¹Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; е-mail: n.volkova@narfu.ru

²Приморское участковое лесничество Архангельского лесничества – филиал ФГКУ «УЛХиП» Минобороны России, просп. Советских Космонавтов, д. 181, корп. 1,
каб. 29, г. Архангельск, Россия, 163000; е-mail: aspirant.10@mail.ru

Ключевые слова

Для цитирования

Килюшева Н.В., Феклистов П.А., Ежова Н.В., Болотов И.Н., Филиппов Б.Ю. Сравнительный анализ  содержания  минеральных элементов в древесине сосны и ели // Лесн. журн. 2017. № 5. С. 64–72. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.5.64

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анучин Н.П. Лесная таксация: учеб. для вузов. 6-е изд. М.: ВНИИЛМ, 2004. 552 с.

2. Базилевич Н.И., Титлянова А.А. Биотический круговорот на пяти континентах: азот и зольные элементы в природных наземных экосистемах. Новосибирск: СО РАН, 2008. 381 с.

3. Бобкова К.С., Тужилкина В.В., Сенькина С.Н., Галенко Э.П., Загирова С.В. Эколого-физиологические основы продуктивности сосновых лесов Европейского Северо-Востока. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 1993. 176 с.

4. Васильева Н.П., Гитарский М.Л., Карабань Р.Т., Назаров И.М. Мониторинг повреждаемых загрязняющими веществами лесных экосистем России // Лесоведение. 2000. № 1. С. 23–31.

5. Веретенников А.В. Физиология растений с основами биохимии. Воронеж: ВГУ, 1987. 255 с.

6. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов
в почвах. М.: АН СССР, 1957. 240 с.  

7. Казимиров Н.И., Волков А.Д., Зябченко С.С., Иванчиков А.А., Морозова Р.М. Обмен веществ и энергии в сосновых лесах Европейского Севера. Л.: Наука, 1977. 304 с.

8. Казимиров Н.И., Морозова Р.М. Биологический круговорот веществ в ельниках Карелии. Л.: Наука, Ленингр. отд-ние, 1973. 175 с.

9. Крамер П.Д., Козловский Т.Т. Физиология древесных растений: пер. с англ. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 464 с.

10. Лир Х., Польстер Г., Фидлер Г.-И. Физиология древесных растений. М.: Лесн. пром-сть, 1974. 424 с.

11. Лукина Н.В., Сухарева Т.А., Исаева Л.Г. Техногенные дигрессии и восстановительные сукцессии в северотаежных лесах. М.: Наука, 2005. 245 с.

12. ОСТ 56-69–83. Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки: приказ Рослесхоза от 28.05.93 № 134. М., 1993.

13. Правила санитарной безопасности в лесах: утв. приказом М-ва природных ресурсов и экологии РФ от 24.12.2013 № 613. Доступ из справ.-правовой сист. «Консультант Плюс».

Поступила 03.05.17

Ссылка на английскую версию:

UDC 630*813.3

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.5.64

Comparative Analysis of Mineral Content in Pine and Spruce Wood

N.V. Kilyusheva¹, Candidate for a Degree

P.A. Feklistov¹, Doctor of Agricultural Sciences, Professor

N.V. Ezhova², Candidate of Agricultural Sciences, Deputy Forester

I.N. Bolotov¹, Doctor of Biological Sciences

B.Yu. Filippov¹, Doctor of Biological Sciences

¹Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; е-mail: n.volkova@narfu.ru

²Primorye forest district of the Arkhangelsk forestry ‒ branch of the Federal State Institution “Forestry and Nature Management Department” of the Ministry of Defense of Russia,
pr. Sovetskikh Kosmonavtov, 181, bl. 1, off. 29, Arkhangelsk, 163000, Russian Federation; e-mail: aspirant.10@mail.ru

Mineral elements are very important for the development of all woody plants. The content of mineral constituents depends both on the species composition of the plantation and climatic and soil factors of particular habitats. The goal of research is a comparative analysis of the content of chemical elements in Scotch pine and spruce fir wood in myrtillus-type forests (in the Primorye forest district of the Arkhangelsk forestry), the search for regularities related to the category of state of trees and crosscut end. We determined the content of mineral elements and heavy metals by the X-ray fluorescence analysis carried out with the use of a wave-dispersed spectrometer. The parent material was wood core taken from the Pressler borer from the central and peripheral parts of the spruce stem, from the pine core and sapwood. For the analysis, we predried the samples in a drying box, grounded them and pilled. The total number of samples was 50. For both species, a series of accumulation of mineral elements was Ca > K > Mg > Fe > S > P. Pine and spruce wood most of all contained calcium and potassium, and next smaller ‒ magnesium, iron, sulfur, copper, phosphorus. Copper and lead were 2 times more in the central part of the stem, calcium and potassium ‒ in the peripheral part. Healthy pine trees accumulated more elements, other categories were accumulated by spruce; both species had a trend of decreasing their number with a decrease in the state of trees to the greatly weakened state. Among drying and dead standing trees, their amount of mineral elements slightly increased, but it was less than in healthy ones. With the weakening of the tree, the calcium content decreased and the content of heavy metals such as zinc and copper increased. The content of heavy metals in pine wood prevailed: the copper content was 4‒7 times greater than in spruce wood, the lead content ‒ 10‒30 times. 

Keywords: mineral element, wood, category of state, crosscut end, accumulation, heavy metal.

REFERENCES

1. Anuchin N.P. Lesnaya taksatsiya [Forest Inventory]. Moscow, VNIILM Publ., 2004. 552 p. (In Russ.)

2. Bazilevich N.I., Titlyanova A.A. Bioticheskiy krugovorot na pyati kontinentakh: azot i zol'nye elementy v prirodnykh nazemnykh ekosistemakh [Biotic Cycle in Five Continents: Nitrogen and Ash Constituents in the Natural Land Ecosystems]. Novosibirsk, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences Publ., 2008. 381 p. (In Russ.)

3. Bobkova K.S., Tuzhilkina V.V., Sen'kina S.N., Galenko E.P., Zagirova S.V. Ekologo-fiziologicheskie  osnovy  produktivnosti  sosnovykh lesov Evropeyskogo severo-vostoka [Ecological and Physiological Bases of Pine Forests Productivity of the European North-East]. Syktyvkar, Komi Research Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences Publ., 1993. 176 p. (In Russ.)

4. Vasil'eva N.P., Gitarskiy M.L., Karaban' R.T., Nazarov I.M. Monitoring povrezhdaemykh zagryaznyayushchimi veshchestvami lesnykh ekosistem Rossii [Monitoring of the Russian Forest Ecosystems Damaged by Pollutants]. Lesovedenie [Russian Journal
of Forest Science], 2000, no. 1, pp. 23–31.

5. Veretennikov A.V. Fiziologiya rasteniy s osnovami biokhimii [Plant Physiology with Basics of Biochemistry]. Voronezh, Voronezh State University Publ., 1987. 255 p.
(In Russ.)

6. Vinogradov A.P. Geokhimiya redkikh i rasseyannykh elementov v pochvakh [Geochemistry of Rare Elements in Soils]. Moscow, Academy of Sciences of the SSSR Publ., 1957. 240 p. (In Russ.)     

7. Kazimirov N.I., Volkov A.D., Zyabchenko S.S., Ivanchikov A.A., Morozova R.M. Obmen veshchestv i energii v sosnovykh lesakh Evropeyskogo Severa [Metabolism in the Pine Forests of the European North]. Leningrad, Nauka Publ., 1977. 304 p. (In Russ.)

8. Kazimirov N.I., Morozova R.M. Biologicheskiy krugovorot veshchestv v el'nikakh Karelii [Biological Cycle of Matter in Spruce Forests of Karelia]. Leningrad, Nauka Publ., 1973. 175 p. (In Russ.)

9. Kramer P.J., Kozlowski T.T. Physiology of Woody Plants. New York, USA, Academic Press, 1979. 811 p.

10. Lyr H., Polster H., Fiedler H.J. Gehölzphysiologie. Vienna, Austria, Fischer Verlag, 1967. 444 p.

11. Lukina N.V., Sukhareva T.A., Isaeva L.G. Tekhnogennye digressii i vosstanovitel'nye suktsessii v severotaezhnykh lesakh [Technogenic Degradation and Progressive Succession in the North Taiga Forests]. Moscow, Nauka Publ., 2005. 245 p. (In Russ.)

12. OST 56-69–83. Ploshchadi probnye lesoustroitel'nye. Metod zakladki [Industrial Standard 56-69–83. Forest Surveying Sample Plots. Coupe Demarcation Method]. Moscow, Gosleskhoz SSSR Publ., 1984. 60 p.

13. Pravila sanitarnoy bezopasnosti v lesakh: utv. prikazom Ministerstva prirodnykh resursov i ekologii RF ot 24.12.2013. № 613 [The Rules of Sanitary Safety in Forests: Approved by the Ministry of Natural Resources and Environment of the Russian Federation (Order No. 613 of 24 December 2013)].

Received on May 03, 2017

For citation: Kilyusheva N.V., Feklistov P.A., Ezhova N.V., Bolotov I.N., Filippov B.Yu. Comparative Analysis of Mineral Content in Pine and Spruce Wood. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 5, pp. 64–72. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.5.64