Географическая изменчивость продуктивности и физико-механических свойств древесины сосны обыкновенной

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

2. Гулисашвили, В.З. Вегетативное размножение осины / В.З. Гулисашвили // Зап. лесной оп. станции при Ленингр. с-х. ин-те. - 1928. - Вып. 4. -С. 7-87.

3. Демиденко, В.П. Осинники Томского Приобья: ав-тореф. дисс. ... канд. с-х. наук / В.П. Демиденко. - Свердловск, 1972. - 28 с.

4. Исаева, РП. Рекомендации по ведению лесного хозяйства на зонально-типологической основе в лесах Свердловской области. Госкомлес СССР / Р.П. Исаева. - М., 1984. - 35 с.

5. Калиниченко, Н.П. Лесовосстановление на вырубках / Н.П. Калиниченко, А.И. Писаренко, Н.А. Смирнов. - М.: Экология, 1991. - 382 с.

6. Козловский, А.А. Особенности вегетативного распространения осины. В кн.: Бюлл. научно-технич. информации / А.А. Козловский. - М.: ВНИИЛМ, 1958. - № 6. - С. 28-31.

7. Побединский, А.В. Рубки главного пользования / А.В. Побединский. - М.: Лесная пром-сть, 1980. - 191 с.

8. Серебряков, И.Г. Морфология вегетативных органов высших растений / И.Г. Серебряков. - М.: Советская наука. - 1952. - 391 с.

9. Смирнов, В.В. К вопросу о корневых почках у осины / В.В. Смирнов // Сообщения Московского отд. Всесоюзн. ботан. об-ва, Вып. I. - 1960. -С. 137-141.

ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПРОДУКТИВНОСТИ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ

сосны обыкновенной

П.Г. МЕЛЬНИК, доц. каф. лесоводства и подсочки леса МГУЛ, канд. с.-х. наук,

СВ. САВОСЬКО, мл. науч. сотрудник каф. лесных культур МГУЛ,

Я.Н. СТАНКО, доц. каф. древесиноведения МГУЛ,

И.А. ДЮЖИНА, доц. каф. древесиноведения МГУЛ,

О.В. СТЕПАНОВА, асп. каф. лесоводства и подсочки леса МГУЛ

Без учета географии древесных пород, их естественных ареалов, природной зональности лесов немыслимо научное решение важнейших вопросов лесоведения и лесоводства. Географический подход необходим для правильного понимания сущего и должного в лесном хозяйстве [2]. Географические культуры являются основным средством для изучения географической изменчивости наследуемых свойств лесных пород [5].

При исследовании географической изменчивости древесных пород значительное внимание должно уделяться изучению качества древесины испытываемых провениенций. Качество древесины основных лесообразующих пород (в частности ее плотность), а также анатомическое строение зависят от условий местопроизрастания, типа леса и возраста, густоты и полноты насаждений, положения дерева в древостое, возрастной структуры, сезона года, ориентации относительно сторон света, лесохозяйственных мероприятий и т д. [6, 7, 8, 9].

Созданные к настоящему времени географические культуры сосны обыкновенной позволяют характеризовать географическую

изменчивость не только по лесоводственно-таксационным показателям, но и по физикомеханическим свойствам древесины, что не менее важно. Однако, как свидетельствует обзор литературы, сведений по изучению качества древесины в созданных географических культурах пока явно недостаточно.

С целью выявления популяций сосны обыкновенной с наиболее высокими показателями физико-механических свойств древесины, а также наиболее быстрорастущих по биомассе в условиях зоны смешанных лесов в 2001-2002 гг. были проведены исследования в Лев-Толстовском лесничестве Дзержинского лесхоза Калужской области.

Географические культуры сосны обыкновенной заложены весной 1978 г. кандидатом с.-х. наук Е.П. Проказиным. Посадка велась вручную однолетними сеянцами, выращенными в теплице ВНИИЛМа. Размещение лесокультурных посадочных мест

2,5 х 0,5 м. Направление рядов восток-запад. Всего было высажено 120 климаэкотипов, охватывающих практически весь ареал рода Pinus от Прибалтики, Белоруссии, Украины до Якутии и Дальнего Востока.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007

33

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 1

Результаты успешности роста 22-летних географических культур сосны обыкновенной

№ экотипа Происхождение (республика, область, лесхоз) H , м ср’ D см ср> М, м3/га G

68 Гродненская, Слонимский 13,2 15,6 250 1,177

86 Волгоградская, Руднянский 11,2 15,8 306 1,035

118 Черкасская, Каневский 11,6 15,7 196 0,514

33 Воронежская, Донской 11,4 15,1 197 0,381

21 Самарская, Сызранский 11,4 13,2 249 0,381

146 Литва, Тракайский 11,1 15,2 194 0,308

64 Минская, Узденский 11,4 12,6 243 0,259

138 Ростовская, Обливский 11,0 15,6 154 0,125

78 Белгородская, Старооскольский 11,1 16,6 122 0,124

52 Львовская, Радеховский 11,6 13,9 159 0,042

112 Алтайский, Бийский 11,0 14,8 153 0,000

43 Смоленская, Ярцевский (контроль) 11,1 13,8 176 0,000

6 Костромская, Павинский 11,8 11,9 186 -0,062

4 Лат Латвия, Смилтенский 10,2 13,6 193 -0,152

39 Архангельская, Онежский 10,6 13,5 169 -0,203

3 Кировская, Яранский 10,3 12,7 189 -0,285

65 Эстония, Эльвасский 10,3 11,7 213 -0,304

147 Владимирская, Гусевский 10,6 12,6 160 -0,387

111 Татарстан, Камский 10,1 14,5 105 -0,523

66 Свердловская, Исовский 9,3 11,6 112 -1,111

40 Тюменская, Тобольский 8,7 11,0 107 -1,372

143 Амурская, Шимановский 8,7 12,8 37 -1,485

24 Бурятия, Мухотибирский 8,2 11,2 89 -1,560

4 Вологодская, Тотемский 8,7 9,8 101 -1,584

120 Омская, Вамский 8,5 10,7 83 -1,596

70 Красноярский, Манский 8,5 10,2 65 -1,769

48 Якутия, Олекминский 6,3 8,9 30 -2,682

Всего было обследовано 55 экотипов по лесоводственно-таксационным показателям и 27 экотипов по физико-механическим свойствам древесины (плотность базисная (рб, г/см3), плотность в абсолютно сухом состоянии (р0, г/см3), предел прочности (о12, МПа) при сжатии вдоль волокон при нормализованной влажности, предел прочности древесины (о12, МПа) при статическом изгибе при нормализованной влажности).

Продуктивность экотипов сосны обыкновенной разного географического происхождения

В качестве контроля был взят образец из Ярцевского лесхоза Смоленской области (по причине отсутствия на опытном объекте калужского экотипа) и характеризовался следующими параметрами: средняя высота (Нср) - 11,1 м, диаметр (Оср) - 13,8 см, запас

стволовой древесины (М) - 176 м3/га. Результаты успешности роста провениенций сосны обыкновенный на объекте исследований приведены в табл. 1.

Согласно полученным данным по высотам, наилучший результат у сосны из Гродненской области. Ее средняя высота - 13,2 м. Незначительно уступают по результатам роста экотипы из Костромской, Черкасской и Львовской областей (11,8 м и 11,6 м соответственно). Худшими по оцениваемому признаку были экотипы из Якутии - 6,3 м, Бурятии

- 8,2 м, а также Омской области и Красноярского края - 8,5 м.

По показателю среднего диаметра лидируют экотипы из Волгоградской - 15,8 см, Черкасской - 15,7 см и Гродненской областей

- 15,6 см. Худшие показатели у сосны из Якутии - 8,9 см, Вологодской области - 9,8 см и Красноярского края - 10,2 см.

34

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 2

Физико-механические свойства древесины сосны обыкновенной в географических культурах

№ экотипа Происхождение (республика, область, лесхоз) Р* г/см3 Р.р г/см3 Предел прочности при сжатии вдоль волокон 012, МПа Предел прочности при статическом изгибе о12, МПа

68 Гродненская, Слонимский 0,3249 0,365 33,057 57,32

86 Волгоградская, Руднянский 0,3152 0,3424 28,176 57,30

118 Черкасская, Каневский 0,3326 0,3706 36,614 69,97

33 Воронежская, Донской 0,3112 0,344 33,273 62,57

21 Самарская, Сызранский 0,3462 0,3832 33,821 72,78

146 Литва, Тракайский 0,3265 0,3596 28,740 59,31

64 Минская, Узденский 0,3072 0,3355 26,036 55,08

138 Ростовская, Обливский 0,2923 0,3222 33,729 63,08

78 Белгородская, Старооскольский 0,3119 0,3431 29,636 57,56

52 Львовская, Радеховский 0,3106 0,3595 56,626 67,55

112 Алтайский, Бийский 0,3234 0,3576 43,893 64,32

43 Смоленская, Ярцевский (контроль) 0,3034 0,3347 35,443 56,52

6 Костромская, Павинский 0,319 0,3458 37,182 53,96

4 Лат Латвия, Смилтенский 0,3074 0,3353 27,606 58,63

39 Архангельская, Онежский 0,3328 0,3648 29,676 66,87

3 Кировская, Яранский 0,318 0,3484 48,785 60,97

65 Эстония, Эльвасский 0,3176 0,3531 31,785 60,45

147 Владимирская, Гусевский 0,3292 0,3605 30,973 68,45

111 Татарстан, Камский 0,3561 0,3964 41,165 65,29

66 Свердловская, Исовский 0,3113 0,3394 36,783 62,34

40 Тюменская, Тобольский 0,3154 0,3474 31,505 60,45

143 Амурская, Шимановский 0,3473 0,3834 33,156 65,97

24 Бурятия, Мухотибирский 0,3617 0,399 35,793 66,34

4 Вологодская, Тотемский 0,295 0,3168 26,585 51,42

120 Омская, Вамский 0,3307 0,3643 36,013 67,22

70 Красноярский, Манский 0,3384 0,3562 25,780 59,88

48 Якутия, Олекминский 0,3482 0,3814 34,573 63,77

По продуктивности лидировали Волгоградский - 306 м3/га, Гродненский -250 м3/га, Самарский - 249 м3/га и Минский - 243 м3/га климаэкотипы. Худшими результатами запаса стволовой древесины характеризуется сосна из Якутии - 30 м3/га.

Для объективного суждения о сравнительной успешности роста и продуктивности, испытываемых провениенций сосны рассчитывался относительный показатель G, выраженный в единицах (долях) стандартного отклонения. Такой подход дает возможность получения информации по пластичности климаэкотипов, т.е. их способности к адаптации в новых географических пунктах. Однако ход наших расчетов имел ряд специфических видоизменений, и в итоге выдано среднеарифметическое значение долей стан-

дартных отклонений по высоте, диаметру и запасу как суммарный показатель целесообразности интродукции, или внедрения конкретных провениенций. Подробно методика расчетов приведена в работе М.Д. Мерзленко и П.Г. Мельника [4].

В целом по показателю целесообразности внедрения экотипа лидируют происхождения из Гродненской, Волгоградской и Черкасской областей. Показатель целесообразности внедрения экотипа у них высокий и колеблется от 1,177 у происхождений из Гродненской области до 0,514 у Черкасской области. Самым низким показателем обладает экотип из Якутии - 2,682. Также низкие показатели у сосны из Бурятии, Вологодской и Омской областей и Красноярского края, в среднем от -1,6 до -1,8.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007

35

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Распределение запаса и плотности древесины по происхождениям

Рисунок. Распределение запаса и плотности древесины по происхождениям

Физико-механические свойства древесины сосны обыкновенной разного географического происхождения

Опыты по изучению географической изменчивости физико-механических свойств древесины сосны обыкновенной были выполнены в лаборатории кафедры древесиноведения Московского государственного университета леса. Все показатели определяли на образцах по стандартной методике согласно ГОСТ 16493.1-84, ГОСТ 16483.3-84, ГОСТ 16483.10-84.

Для исследования свойств древесины опытный материал заготавливали согласно ГОСТ 16483.6-80, предусматривающего правила закладки пробных площадей в насаждениях, выбора модельных деревьев на этих площадях и разделки модельных деревьев на кряжи.

От каждой популяции отбиралось одно модельное дерево и 10 образцов, взятых возрастным буравом на высоте 1,3 м. Модельные деревья и образцы кернов отбирали из стволов диаметром не менее 14 см. Так как средний

D всех происхождений колеблется в пределах 8,9-16,6 см, то выборка характеризовала физико-механические свойства деревьев с лучшим генотипом, т.е. наиболее продуктивные по биомассе в процессе онтогенеза. Предварительные результаты данных исследований были опубликованы в работах [3, 10].

Результаты испытаний физико-механических свойств древесины сосны обыкновенной приведены в табл. 2.

Необходимо выделить экотипы южной, преимущественно горной части Западной и Восточной Сибири, которые имеют наивысшие показатели базисной плотности по отношению к контролю - экотипу из Смоленской области (в среднем + 10 %). Самый высокий показатель этого признака у популяций из Бурятии (Мухотибирский лесхоз) - 0,361 г/см3, Татарстана (Камский лесхоз) - 0,356 г/см3, Якутии (Олекминский лесхоз) - 0,348 г/см3, Амурской области (Шимановский лесхоз) - 0,347 г/см3 и Самарской области (Сызранс-кий лесхоз) - 0,346 г/см3, тогда как для контроля этот показатель равен - 0,303 г/см3.

36

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

К сожалению, данные популяции не отличаются хорошим ростом и сохранностью в районе испытания. Наименьшие значения базисной плотности отмечены у южных про-вениенций европейской части России и западных областей Украины, Белоруссии, Прибалтики, более продуктивных по росту. Эти популяции из Ростовской области (Облив-ский лесхоз) - 0,292 г/см3, Вологодской области (Тотемский лесхоз) - 0,294 г/см3, Минской области (Узденский лесхоз) - 0,307 г/см3 и Латвии (Смилтенский лесхоз) - 0,307 г/см3. Ранжировка по базисной плотности приведена на рисунке.

Что касается показателя плотности абсолютно сухой древесины, то по нему сохранились основные закономерности, характерные для базисной плотности, для контроля он был равен - 0,317 г/см3. Самый высокий показатель этого признака у происхождений из Бурятии (Мухотибирский лесхоз) - 0,399 г/см3, Татарстана (Камский лесхоз) - 0,396 г/см3, Амурской области (Шимановский лесхоз) -0,383 г/см3, Самарской области (Сызранский лесхоз) - 0,383 г/см3 и Якутии (Олекминский лесхоз) - 0,381 г/см3. Самый низкий показатель данного признака также у популяций из Вологодской области (Тотемский лесхоз) -0,317 г/см3 и Ростовской области (Обливский лесхоз) - 0,322 г/см3.

Таким образом, сделанный многими авторами вывод, что с повышением энергии роста плотность древесины сосны снижается, подтверждается и нашими данными. В то же время быстрорастущие популяции не всегда имеют низкие показатели плотности, иногда они превосходят даже западносибирские. Так, например, экотип из Черкасской области Каневского лесхоза (рб = 333 кг/м3, Запас -196 м3/га) имеет седьмой результат по запасу древесины в 22 года после Волгоградского, Гродненского, Самарского, Минского, Эстонского и Воронежского экотипов (табл. 1).

Механические свойства сосны (предел прочности (о , МПа) при сжатии вдоль волокон, предел прочности (о12, МПа) при статическом изгибе) имеют среднюю связь с плотностью древесины в данной выборке (г = 0,6), хотя обычно эта связь тесная и положительная.

Предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон самым низким был у Красноярского климаэкотипа и составил - 25,78 МПа, самым высоким - у сосны из Львовской области (Радеховский лесхоз) - 56,626 МПа, в то время как контроль имел показатель

- 35,443 МПа. Также хорошие результаты показали происхождения из Кировской области (Яранский лесхоз) - 48,785 МПа, Алтайского края (Бийский лесхоз) - 43,893 МПа.

Наибольший предел прочности древесины при статическом изгибе имели экотипы из Самарской области (Сызранский лесхоз) -72,775 МПа, Черкасской области (Каневский лесхоз) - 69,970 МПа и Владимирской области (Гусевский лесхоз) - 68,454 МПа, при контроле - 56,523 МПа. Худшими показателями характеризуется сосна из Вологодской области (Тотемский лесхоз) - 51,422 МПа и Минской области (Узденский лесхоз) - 55,082 МПа.

В целом необходимо отметить, что базисная плотность древесины в возрасте 23 года составляет 70-80 % от среднего значения для данной породы (400 кг/м3), а механические свойства 60-70 % (предел прочности (о12, МПа) при сжатии вдоль волокон

- 48,5 МПа; предел прочности (о12, МПа) при статическом изгибе - 86 МПа).

Потомства сосны, характеризующиеся интенсивным ростом, формируют в 23-летнем возрасте менее плотную древесину. Четкой зависимости плотности древесины потомств сосны в районе их испытания от географических координат, среднего класса бонитета исходных насаждений в районах заготовки семян не установлено. Клинальность изменения данного показателя по линиям север-юг и запад-восток не наблюдалась.

В Калужской области наиболее перспективны для выращивания культур с древесиной высокой плотности семенные потомства популяций из зоны смешанных лесов восточного подрайона (Владимирская область Гусевский лесхоз и Татарстан Камский лесхоз), лесостепной зоны (Черкасская область Украины Каневский лесхоз и Самарская область Сызранский лесхоз), имеющие среди изучаемых климатипов максимальные показатели плотности и характеризующиеся хорошим качеством (прямизной ствола).

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007

37