Влияние химического ухода за молодняками на сосновый ярус сформированных смешанных средневозрастных древостоев

Природопользование

DOI: 10.12737/111977 УДК 630.232+ 630.811

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО УХОДА ЗА МОЛОДНЯКАМИ НА СОСНОВЫЙ ЯРУС СФОРМИРОВАННЫХ СМЕШАННЫХ СРЕДНЕВОЗРАСТНЫХ ДРЕВОСТОЕВ

кандидат сельскохозяйственных наук Д. А. Данилов1 доктор сельскохозяйственных наук, профессор А. Н. Мартынов2

доктор сельскохозяйственных наук, доцент Н. В. Беляева2

2

Д. А. Зайцев

1 - ФГЪНУ Ленинградский НИИСХ «Белогорка», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

2 - ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет

имени С.М. Кирова», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Рассмотрено долговременное влияние проведенных ранее лесохозяйственных уходов на показатели запаса и плотности древесины сосны в смешанных хвойных древостоях в чернично-брусничном типе леса. На опытных объектах в результате применения химического ухода на стадии молодняка и последующей прореживающей рубки ухода сформировались насаждения разного состава и запаса к настоящему времени. На контрольном участке без мер ухода хвойные породы в настоящее время отсутствуют. Анализируется взаимосвязь показателей макростроения ксилемы сосны с плотностью древесины. В зависимости от сложившегося состава насаждения на опытных объектах прослеживается различная степень взаимосвязи плотности древесины с долей поздней и ранней ксилемы в годичном приросте. Более тесная корреляция между этими показателями наблюдается на объекте с химическим уходом и прореживанием насаждения. Доля поздней древесины с возрастом увеличивается у более крупных деревьев сосны. Проведенное исследование показало, что плотность древесины сосны имеет более высокую взаимосвязь с шириной годичного кольца на объекте с совместными уходами, чем только с применением химических средств. Плотность древесины сосны имеет тенденцию роста от более мелких к большим ступеням толщины насаждения на всех опытных объектах. На секции только с уборкой лиственного яруса с помощью химического ухода сложившаяся плотность древесины сосны ниже средних показателей для региона исследования к настоящему времени. На опытном объекте с совместным проведением уходов плотность сформировавшаяся плотность древесины сосны на уровне средних данных для района исследования.

Ключевые слова: чистые и смешанные древостой, химический уход, разреживание, ширина годичного кольца, ранняя и поздняя древесина, плотность древесины, запас.

Лесотехнический журнал 2/2015

17

Природопользование

THE INFLUENCE OF CHEMICAL TREATMENT OF YOUNG STANDS ON PINE LAYER IN FORMED MIDDLE-AGED MIXED FOREST STANDS

PhD in Agriculture D. A. Danilov1 DSc in Agriculture, Professor A. N. Martynov2 DSc in Agriculture, Associate Professor N. V. Beliaeva2

D. A. Zaytsev2

1 - Federal State Educational Scientific Institution «Leningrad Scientific Research Institute of

Agriculture «Belogorka», Saint-Petersburg, Russian Federation

2 - Federal State Educational Institution of Higher Professional Education «Saint-Petersburg State Forest Technical University named after S.M. Kirov», Saint-Petersburg, Russian Federation

Abstract

The long-term impact of earlier conducted silvicultural treatments on the parameters of the growing stock and the timber density of pine in mixed conifer stands in blueberry-cranberry forest type is observed. At the experimental plots due to chemical treatment at the stage of young stand and subsequent thinning forests of different composition and growing stock were formed to the present time. On the control plot without any measures conifers are not currently exist. The relationship between indicators of macro structure of pine xylem with wood density is given. Depending on the current stand composition at the experimental plots a different degree of relationship of wood density with the share of late and early xylem in annual ring is observed. More close correlation between these parameters is observed at the object with a chemical treatment of stand combining with thinning operations. The share of late wood increases with age from a larger size pine trees. The conducted study showed that the density of pine wood has a higher correlation with the width of the annual rings on the object with collaborative treatment than just using chemical treatment only. The density of pine wood has a tendency of growth from smaller to big degrees of thickness of stands on all experimental objects. At this section where the only chemical cleaning of deciduous layer was done, the current density of pine wood below of the average for the region of study to present time. At the experimental plot with the combined treatments, formed wood density of pine is at the level of average data for the study area

Keywords: pure and mixed forest stands, chemical treatment, thinning, width of the growth ring, early and late wood, the density of timber, growing stock.

Введение

Практика формирования хвойных насаждений из смешанных молодняков с преобладанием мелколиственных пород путем их обработки арборицидами и их дальнейших разреживаний представляет несомненный интерес с научной и лесохозяйственной точек зрения. Изучение влия-

ния лесохозяйственных уходов на показатели строения и качества древесины позволяет оптимизировать режим хозяйственного воздействия на лесные фитоценозы [1, 2, 10, 11, 12, 13, 14, 15].

В настоящее время представляется возможным проанализировать результаты длительных опытов по формированию

18

Лесотехнический журнал 2/2015

Природопользование

хвойных древостоев с помощью таких лесохозяйственных приёмов.

Методика исследований

Объект исследования сосново-еловый древостой чернично-брусничного типа леса на супесчано-суглинистой почве в квартале 98 Орлинского участкового лесничества (Гатчинский район Ленинградской области). В смешанном молодняке в 1960 г. на площади 2 га была проведена химическая обработка лиственных пород с помощью аэрозольного генератора бутиловым эфиром и 2,4,5-Т. Были заложены контрольная секция и секция с химическим уходом размером по 0,25 га каждая. На остальной площади в возрасте насаждения 35-40 лет была проведена проходная рубка слабой интенсивности - 15 %. (табл. 1).

Были проведены таксационные учёты и отбор на уровне 1,3 м кернов древесины из наиболее представленной части деревьев по ступеням толщины. Плотность древесины

определялась методом максимальной влага-ёмкости и пересчитывалась на весь ствол модельного дерева по ранее рассчитанным уравнениям регрессии [5, 6]. Для определения запаса использовались сортиментносортные таблицы для Северо-Запада РФ [7].

Для исследования макростроения древесины сосны на сканирующем устройстве с разрешением 600тр была проведена обработка шлифованных кернов древесины сосны с выводом изображения на компьютер. Далее проводилась GIS обработка размерности зон ранней и поздней древесины с масштабированием длины кернов. Данные были обработаны в среде Statistica-8 с достоверностью 95 %.

Результаты исследований и выводы

После химического ухода в возрасте 20 лет были исследованы показатели базисной плотности древесины сосны, которая колебалась от 289 до 366 кг/м3 [9].

Таблица 1

Таксационные характеристики опытных объектов

Год учета Состав древостоя Воз- раст, лет Средняя высота, м Средний диаметр, см Относительная полнота За- пас, м3/га

Контроль

1977 I ярус 90сО,5ЕО,5С II ярус ЗБЗОс2Е1,5РябО,5Ив 12 2,9 1,75 0,7

2014 80с2Б ед. Е 58 24 22 0,8 220

Химический уход

1977 I ярус 90сО,5ЕО,5С II ярус ЗБЗОс2Е1,5РябО,5Ив 12 2,9 1,75 0,7

2014 I ярус ЮС 58 18 16 0,8 220

II ярус 10Е 40 6 8

Химический уход + разреживание

1977 I ярус 90сО,5ЕО,5С II ярус ЗБЗОс2Е1,5РябО,5Ив 12 2,9 1,75 0,7

2014 6С4Е 58 24 24 0,9 300

53 20 17

Лесотехнический журнал 2/2015

19

Природопользование

На сегодняшний день показатели плотности древесины сосны увеличились (табл.

2). Плотность древесины сосны в сформировавшемся смешанном сосново-еловом древостое несколько выше, чем на объекте только с химическим уходом. В целом плотность древесины сосны ниже в меньших ступенях толщины древостоя на обоих опытных объектах по сравнению со средними показателями плотности древесины сосны для района исследования (400-412 кг/м3). Подобная тенденция отмечалась нами и в ранее проведенных исследованиях в чистых и смешанных древостоях сосны, как не затронутых, так и пройденных рубками ухода [3, 4, 8].

Анализ макростроения древесины, т.е. зон ранней и поздней ксилемы позволяет проследить, какой из этих параметров больше определяет плотность древесины сосны к настоящему времени. Полученные данные показывают, что с возрастом доля поздней древесины по всем ступеням тол-

щины насаждения увеличивается, как на секции только с химическим уходом, так и с изреживанием. В настоящее время наблюдается в среднем соотношение около 40 % поздней и 60 % ранней древесины в годичном приросте (табл. 3, 4).

Проведенный корреляционный анализ связи базисной плотности древесины показал тесную взаимосвязь зоны поздней древесины с ее базисной плотностью, как на секции с химическим уходом - R=0,58, так и с рубкой ухода - R=0,61. Зависимость плотности древесины сосны с зоной ранней древесины в годичном приросте более значима на секции с химическим уходом и изреживанием древостоя - R=0,74, а на секции только с химическим уходом более слабая - R=0,27. Полученные данные по тесноте связи плотности древесины сосны с зоной поздней древесины в годичном приросте согласуются с ранее полученными результатами для сосновых древостоев [3, 4, 8].

Таблица 2

Плотность древесины сосны и ели на опытных объектах, кг/м3

Химический уход

Ступень Средняя

толщины, 12 14 16 20 24 28 базисная

см плотность

375 358 391 415 377 377

Сосна 387+45

373 353 408 438 383 468

Химический уход + разреживание

Ступень Средняя

толщины, 8 12 16 20 24 28 базисная

см плотность

334 427

Сосна 377 337 414 413 407+30

447

430

при t=2.8

20

Лесотехнический журнал 2/2015

Природопользование

Таблица 3

Показатели макростроения и плотности древесины сосны на опытном объекте

с химическим уходом и рубкой ухода в смешанном сосново-еловом древостое

Ступень толщины, см

16 20 28 36

средняя ширина годичного слоя, мм древесина, % средняя ширина годичного слоя, мм древесина, % средняя ширина годичного слоя, мм древесина, % средняя ширина годичного слоя, мм древесина, %

Год учета ПОЗДНЯЯ ранняя ПОЗДНЯЯ ранняя ПОЗДНЯЯ ранняя ПОЗДНЯЯ ранняя

2000- 2013 0,87 41 59 0,83 45 55 1,24 41 59 1,27 41 59

1990- 1999 0,89 41 59 0,97 43 57 1,46 40 60 1,05 41 60

1980- 1989 1,87 36 62 1,10 43 57 1,61 37 62 1,33 43 57

1970- 1979 4,88 27 71 2,34 35 62 3,94 24 73 3,20 33 65

1960- 1969 4,88 25 75 3,75 23 72 4,00 21 79 3,89 25 72

Итого, мм 2,12 0,72 1,40 1,31 0,50 0,82 2,06 0,67 1,39 1,71 0,63 1,09

% 100 34 66 100 38 62 100 33 67 100 37 63

Средняя базисная плотность древесины, кг/м3

367 414 437 413

* npnt=3,l

Однако связь плотности древесины сосны с шириной годичного слоя на секции с химическим уходом и рубкой значительно более высокая - R=0,71 по сравнению с секцией без рубки - R=0,37.

Подводя итоги проведенного исследования, необходимо отметить, что в настоящее время благодаря проведенным уходам сформировались высокопроизводительные древостой с качественной древесиной, пригодной для нужд целлюлозно-бумажного производства. Запас древесины выше на объекте с составом 6С4Е, где проведены химический

уход и разреживание.

Плотность древесины сосны на объектах с уходами не много ниже средних показателей для этой породы района исследования. На секции с химическим уходом плотность древесины несколько сосны ниже, чем на секции с химическим уходом и рубками. Мелкие ступени толщины стволов сосны имеют более низкие показатели плотности древесины, чем крупные. Взаимосвязь плотности древесины сосны более тесная с долей поздней древесины в годичном приросте на секциях, как с химическим уходом и изрежи-

Лесотехнический журнал 2/2015

21

Природопользование

Таблица 4

Показатели макростроения и плотности древесины сосны на опытном объекте с химическим уходом в сосновом древостое с вторым ярусом ели

Ступень толщины, см

14, 16 20 24 28

средняя ширина годичного слоя, мм древесина, % средняя ширина годичного слоя, мм древесина, % средняя ширина годичного слоя, мм древесина, % средняя ширина годичного слоя, мм древесина, %

Год учета ПОЗДНЯЯ ранняя ПОЗДНЯЯ ранняя ПОЗДНЯЯ ранняя ПОЗДНЯЯ ранняя

2000- 0,36 41 59 0,52 46 54 0,91 43 57 0,72 44 56

2013 0,49 44 56

1990- 0,86 43 57 0,49 40 60 0,89 44 56 0,76 39 71

1999 0,80 45 55

1980- 1,74 45 54 1,08 44 56 0,57 43 57 2,06 35 65

1989 2,18 32 68

1970- 4,05 28 72 1,85 32 68 2,08 40 60 2,80 26 74

1979 2,18 32 68

1960- 4,5 19 81 3,13 32 68 3,05 26 74 5,24 23 77

1969 5,05 28 72

Итого, 1,84 0,62 1,22 1,41 0,55 0,87 1,50 0,59 0,91 2,31 0,77 1,54

ММ 2,05 0,79 1,26

% 100 34 66 100 39 61 100 39 61 100 33 67

39 61

Средняя базисная плотность древесины, кг/м3

355 426 380 422

399

Примечание. В числителе данные по II ярусу.

ванием, так и только с химическим уходом.

Неоднородность размещения подроста сосны и ели в молодняках привели к формированию различных по строению смешанных сосново-еловых древостоев после отмирания лиственных пород на

опытных объектах. При проведении рубок ухода после химических уходов необходимо проводить выборку стволов более мелких ступеней в сосновом ярусе. Такие деревья имеют меньшую плотность древесины, и их доля в общем запасе невелика.

Библиографический список

1. Ваганов, Е. А. Рост и структура годичных колец хвойных [Текст] : монография /

Е. А. Ваганов, А. В. Шашкин. - Новосибирск : Наука, 2000. - 232 с.

2. Вихров, В. Е. Прирост древесины сосны в связи с условиями обитания и измене-

22

Лесотехнический журнал 2/2015

Природопользование

ниями погоды [Текст] / В. Е. Вихров, Р. Т. Протасевич // Сборник научных статей «Экология древесных растений». - Минск, 1965. - С. 92-100.

3. Данилов, Д. А. Влияние структуры древостоя на плотность древесины сосны и ели в черничном типе леса [Текст] / Д. А. Данилов, А. П. Смирнов // Лесотехнический журнал. -Воронеж, 2014. - Т. 4. - № 4. - С. 13-20.

4. Данилов, Д. А. Изменения в строении древесины сосны и ели на анатомическом уровне в древостоях пройденных рубками ухода и комплексным уходом [Текст] / Д. А. Данилов, В. Б. Скупченко // «Лесной журнал». - Архангельск : САФУ имени М.В. Ломоносова, 2014. -№ 5. - С. 70-88.

5. Полубояринов, О. И. Плотность древесины [Текст] / О. И. Полубояринов. - М. : Лесная промышленность, 1976. - 159 с.

6. Свалов, Н. Н. Вариационная статистика [Текст] / Н. Н. Свалов. - М. : Лесная промышленность, 1977. - 177 с.

7. Тетюхин, С. В. Лесная таксация и лесоустройство. Нормативно-справочные материалы по Северо-Западу РФ [Текст] / С. В. Тетюхин, В. Н. Минаев, Л. П. Богомолова. - СПб.

: ЛТА, 2004. - 369 с.

8. Царенко, В. П. Продуктивность и качество древесины смешанных елово-сосновых древостоев на почвах двучленного строения [Текст] / В. П. Царенко, Д. А. Данилов, А. П. Смирнов // СПб. : Известия СПбГАУ, 2014. - № 36. - С. 55-60.

9. Шутов, И. В. Применение арборицидов лесу: монография [Текст] / И. В. Шутов, А. Н. Мартынов. -М. : Изд-во «Лесная промышленность», 1982. - 208 с.

10. Allen, Н. L. Forest fertilizers [Text] / Н. L. Allen // Journal of Forestry, 1987. - № 2. -PP. 37-46.

11. Angelstam, P. Maintaining and restoring biodiversity in European boreal forests by developing natural disturbance regimes [Text] / P. Angelstam // Journal of Vegetation, 1998. -Science 9. - PP. 593-602.

12. Lobell, D. B. Global scale climate-crop yield relationships and the impacts of recent warming [Text] / D. B. Lobell, C.B. Field. - Environ. Res. Lett, 2, 2007. - pp. 1-7.

13. Lundgren, C. Wood and fbre properties of fertilized Norway spruce: PhD thesis [Text] / C. Lundgren. - Swedish university of agricultural sciences, Department of forest products and markets, Uppsala, Sweden, 2003. - 33 p.

14. Tuula, J. The effects of thinning and fertilisation on wood and tracheid properties of Norway spruce (Picea abies) - the results of long-term experiments [Text] / J. Tuula. - Department of Forest Resource Management, Faculty of Agriculture and Forestry University of Helsinki, Academic dissertation, 2008. - 59 p.

15. Valinger, E. Effects of thinning and nitrogen fertilization on growth of Scotspine trees: total annual biomass increment [Text] / E.Valinger, J. Can. - For. Res. - Vol. 23. - pp. 1639-1644.

Лесотехнический журнал 2/2015

23

Природопользование

References

1. Vaganov E. A., Shashkin A. V. Rost i struktura godichnyh kolec hvojnyh [Growth and structure of conifers annual rings], Novosibirsk, Nauka, 2000, 232 p. (In Russian).

2. Vihrov V. E., Protasevich R.T. Prirost drevesiny sosny v svjazi s uslovijami obitanija i iz-menemjamipogody [Pine wood increment due to habitat conditions and weather change], «Jekolo-gija drevesnyh rastenij», Sbornik nauchnyh statej [Collection of scientific articles "Ecology of Woody Plants"]. Minsk, 1965, pp. 92-100. (In Russian).

3. Danilov D.A., Smirnov A.P. Vlijanie struktury drevostoja naplotnost' drevesiny sosny i eli v chernichnom tipe lesa [Influence of stand structure on the density of pine and spruce in bilberry forest type], Lesotekhnicheskii zhurnal, 2014, Vol. 4, no. 4, pp. 13-20. (In Russian).

4. Danilov D. A., Skupchenko V. B. Izmeneniya v stroenii drevesiny sosny i eli na anatomi-cheskom urovne v drevostoyah proydennyh rubkami uhoda i kompleksnym uhodom [Changing in pine and spruce wood structure on anatomical level in stands with nursing cuttings and complex nursing], «Lesnoj zhurnal» [«Forest journal»], 2014, no. 5, pp. 70-88. (In Russian).

5. Polubojarinov О. I. Plotnost' drevesiny [Wood density], Moscow, 1976, 159 p. (In Russian).

6. SvalovN.N. Variacionnaja statistika [Variation statistics], Moscow, 1977, 111 p. (In Russian).

7. Tetjuhin S.V., Minaev V.N., Bogomolova L.P. Lesnaja taksacija i lesoustrojstvo. Normativno-spravochnye materialy po Severo-Zapadu RF [Forest inventory and forest management. Regulatory and reference materials on the North-West of Russia], Saint Petersburg, 2004, 369 p. (In Russian).

8. Carenko V.P., Danilov D. A., Smirnov A.P. Produktivnost' i kachestvo drevesiny smeshan-nyh elovo-sosnovyh drevostoev na pochvah dvuchlennogo stroenija [Wood productivity and quality of mixed spruce-pine stands on binomial soils], Izvestija SPbGAU[ News of the St. Petersburg State Agrarian University], 2014, no. 36, pp. 55-60. (In Russian).

9. Shutov I.V., Martynov A.N. Primenenie arboricidov v lesu [Application of herbicides in the forest], Moscow, 1982, 208 p. (In Russian).

10. Allen H.L. Forest fertilizers, Journal of Forestry, 1987, no. 2, pp. 37-46.

11. Angelstam P. Maintaining and restoring biodiversity in European boreal forests by developing natural disturbance regimes, Journal of Vegetation, 1998, Science 9, pp. 593-602.

12. Lobell D.B., Field C.B. Global scale climate-crop yield relationships and the impacts of recent warming, Environ. Res. Lett, 2007, vol. 2, pp. 1-7.

13. Lundgren C. Wood and fiber properties of fertilized Norway spruce: PhD thesis, Swedish university of agricultural sciences, Department of forest products and markets, Uppsala, Sweden, 2003, 33 p.

14. Tuula J. The effects of thinning and fertilisation on wood and tracheid properties of Norway spruce (Picea abies) - the results of long-term experiments, Department of Forest Resource Management, Faculty of Agriculture and Forestry University of Helsinki, Academic dissertation, 2008, 59 p.

15. Valinger E., Can J. Effects of thinning and nitrogen fertilization on growth of Scotspine trees: total annual biomass increment, For. Res. vol. 23, pp. 1639-1644.

24

Лесотехнический журнал 2/2015

Природопользование

Сведения об авторах

Данилов Дмитрий Александрович — заместитель директора по научной работе, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Ленинградский научноисследовательский институт сельского хозяйства «Белогорка», кандидат сельскохозяйственных наук, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: stown200@mail.ru.

Мартынов Алексей Николаевич - профессор кафедры лесоводства, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», доктор сельскохозяйственных наук, профессор, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: galbel06@mail.ru.

Беляева Наталия Валерьевна - профессор кафедры лесоводства, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», доктор сельскохозяйственных наук, доцент, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: galbel06@mail.ru.

Зайцев Дмитрий Андреевич - аспирант кафедры лесоводства, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: disoks@gmail.com.

Information about authors

Danilov Dmitry Aleksandrovich - Deputy Director on scientific work, Federal State Educational Scientific Institution «Leningrad Scientific Research Institute of Agriculture «Belogorka», PhD in Agriculture, Saint-Petersburg, Russian Federation; e-mail: stown200@mail.ru.

Martynov Alexey Nikolaevich - Professor of Forestry Department, Federal State Educational Institution of Higher Professional Education «Saint-Petersburg State Forest Technical University named after S.M. Kirov», DSc in Agriculture, Professor, Saint-Petersburg, Russian Federation; email: galbel06@mail.ru.

Beliaeva Nataliia Valerievna - Professor of Forestry Department, Federal State Educational Institution of Higher Professional Education «Saint-Petersburg State Forest Technical University named after S.M. Kirov», DSc in Agriculture, Associate Professor, Saint-Petersburg, Russian Federation; e-mail: galbel06@mail.ru.

Zaytsev Dmitriy Andreevich - post-graduate student of Forestry Department, Federal State Educational Institution of Higher Professional Education «Saint-Petersburg State Forest Technical University named after S.M. Kirov», Saint-Petersburg, Russian Federation; e-mail: dis-oks@gmail.com.

Лесотехнический журнал 2/2015

25