Фотология - енергийни нива
Понятието за енергийните нива и интересът му към горското стопанство
от Луис РУСЕЛ
(Фигурите в скоби в текста се отнасят към библиографията.)
I - ОБЩА ИНФОРМАЦИЯ ЗА РОЛЯТА НА ПРИРОДНАТА ЕНЕРГИЯ В ПРОИЗВОДСТВОТО НА ДЪРВО
През последните години се пише много за "горската фабрика" и за "машинното дърво", което благодарение на въглеродния диоксид от въздуха, водата и минералите в почвата произвежда, повече или по-малко непрекъснато, различни дървесни вещества (обширните по-голямата част от типа "полихолозиди"), използвайки естествената енергия, доставяна от слънцето. С теоретично производство от 3000 тона сухо вещество на хектар годишно (ако признаем, че всички от 10-те 13 получени малки калории всяка година от един хектар залесени площи, в североизточната част на нашите страни, могат да бъдат използвани за производство на дървесина), на практика падаме до само 5 или 6 тона сухо вещество, извличано годишно, често по-малко, рядко повече. Следователно брутният енергиен добив на "горския завод" е около 0,2% (1). В селското стопанство един и същи тип разсъждения води до подобна цифра, т.е. 0,2% (2).
Но можем да се ограничим до разглеждане на падащата енергия през най-активния вегетационен период (приблизително, от април до септември или октомври) или дори единствената енергия, реално погълната през този период от листния апарат (приспадане на това, което е върнати на небето, или албедо, на това, което се задържа от клоните и от стволовете, и от това, което се предава на земята). В последния случай и чрез оценка не на дървесната маса, извлечена от годишните реколти, а на съвкупността от произведената „биомаса“ (дървесина от ствола и клоните, зеленина, корени), А. Галу получава много по-високи цифри за добива. и които са близо до 6% (3). През 1968 г. освен това този автор представи още по-благоприятни данни.,
Читателят лесно ще разбере, че няма дълбоко несъответствие между тези различни елементи. Променя се само начинът на представяне на проблема.
Във всеки случай сега има малко съмнение, освен сред няколко изостанали привърженици на хумусните теории, че този начин на разглеждане на горското производство в неговия енергиен аспект е напълно оправдан и че теоретичните съображения, че „това не поражда нови, и най-интересното - перспективи за лесовъди. Проблемът обаче е един от най-големите и сложни и ние ще се ограничим в следващите редове да изтъкнем само някои от най-утвърдените основни идеи и също така да посочим пропуски или несигурности, които все още пречат напредък на изследователите.
II - ВЕРТИКАЛНО РАЗПРЕДЕЛЕНИЕ НА ЕСТЕСТВЕНОТО ИЗЛЪЧВАНЕ
Случай с хомогенни насаждения
Във фотометрията енергията или светлинният поток, получени на всяко ниво (I) от много хомогенна среда, се изразяват чрез класическата връзка:
F (I) = F (o). e -aI
В тази формула F (I) представлява, както се казва, потока, получен на ниво (I). F (o) е падащият поток, при влизането му в хомогенната среда, e е основата на естествените логаритми и има коефициент на екстинкция, включително всички коефициенти на дифузия, отражение и абсорбция. Ч. Перин дьо Бришамбо в скорошна и важна работа (4) посочва начина, по който се установява тази връзка. По-специално показателят aI е свързан с оптичната плътност d, класическо понятие също, чрез равенството d = 0,434 aI.
При много хомогенна растителна формация обикновено приемаме подобен тип взаимоотношения, както при посевите (5), така и в горите (6).
E (f) = E (o). д - Kf
Д (е) = енергия (или по-точно „енергиен поток“), получена за единица площ на ниво (f).
Д (о) = падаща енергия (енергиен поток), получена за единица хоризонтална площ, в горната част на растителността (минус албедото, т.е. делът на енергията, върната към небето, от върховете).
д = база на естествени логаритми.
K = коефициент на радиационна екстинкция.
f = индекс на частична листна площ: площ на листа между ниво f и върха на растителната формация, за единица почвена площ.
Ще се отбележи, че тази последна формула се различава от първата по определени точки (въвеждане на албедото и индекса на листната площ, заместваща дебелината на хомогенната среда), но като цяло има голямо сходство и между двете. Освен това е много вероятно във втората формула коефициентът на изчезване K да варира в зависимост от вида на времето (по-висок при слънчево време, по-нисък при облачно време). Фигура 1 показва формата на теоретичната крива, свързваща енергийния поток с дебелината на покритието, както е установено от J. Grulois в скорошна работа (6).
Експериментално, можем да видим, че горската среда се държи при специфичен тип време по начин, който съответства на теорията. Фигури 2 и 3, представени по малко по-различен начин от този, приет за Фигура 1, са резултат от непрекъснати измервания на радиацията, извършени през последните години, за различни периоди, в млада гъста иглолистна плантация и в очарователна дъбово-букова горичка, на тип "отлежала издънкова гора" и доста хомогенна. Енергийното ниво N (o) е фиксирано, за да се избегне странично засенчване на определени върхове, понякога с неправилна височина, на няколко метра над повърхността на насажденията, този път без приспадане на албедото. Нива N (1), N (2), N (3) представляват съответно 50%, 25%, 12,5%. на енергията, получена на ниво N (o). За да поправим идеите, ще посочим, че на ниво N (o) и в североизточния регион на Западна Европа, облъчването е за цяла година близо до: