Влияние рубок ухода, внесения удобрений и их комплексного использования на свойства древесины сосны в культурах

влияние рубок ухода, внесения удобрении и их комплексного использования на свойства древесины сосны в культурах

С.А. КОРЧАГОВ, доц. каф. лесного хозяйства ВГМХА им. Н.В. Верещагина, канд. с.-х. наук, С.Е. ГРИБОВ, доц. каф. лесного хозяйства ВГМХА им. Н.В. Верещагина, канд. с.-х. наук, Н.А. КЛЮКВИНА, асп. каф. лесного хозяйства ВГМХА им. Н.В. Верещагина, Ю.М. АВДЕЕВ, асп. каф. лесного хозяйства ВГМХА им. Н.В. Верещагина, Р.В. ЩЕКАЛЕВ, директор депортамента ЗАО «Синтезморнефтегаз», канд. биол. наук

Изменчивость свойств древесины объясняется индивидуальной наследственностью, влиянием окружающей среды и лесоводствен-ными воздействиями. В скандинавских странах, США успешно выращивается древесина с заранее заданными качествами посредством применения различных мероприятий, хотя впервые эта задача была поставлена, сформулирована и обоснована в нашей стране [2, 3].

Одним важных из лесохозяйственных мероприятий может быть внесение удобрений. Их влияние на качественные характеристики древесины наиболее детально изучено в молодых, средневозрастных лесных плантациях, в лесных культурах (Следнев, Матюшкина, Коржицкая, Козлов, Гелес, Шубин и др.), в приспевающих и спелых естественных насаждениях (Смирнов, Яценко-Хмелевский, Казимиров, Куликова, Морозова, Бахвалов, Серый, Казимиров, Горбунова, Паршевников и др.) Сведения о влиянии удобрений на плотность древесины обобщены З.А. Коржицкой и А.П. Матюшки-ной [1], Shepard с соавторами [14].

Результаты проведенных исследований неоднозначны. Различия в выводах могут быть связаны с тем, что не всегда акцентируется связь между составом, периодичностью внесения удобрений и качественными характеристиками древесины. Кроме того, бывают не учтены типы леса, на которых произрастают удобренные древостои, а также классы роста и развития деревьев. В работе И.И. Сте-паненко [11 подчеркивается взаимосвязь между указанными факторами. Дисперсионный анализ подтвердил существенное влияние естественной дифференциации деревьев в лесу, вида вносимых удобрений, сочетания вида и дозы удобрений на ширину годичных слоев и процент поздней древесины по типам леса.

serkor@vologda.ru

Рубки ухода представляют собой одновременно и важнейший прием выращивания хозяйственно ценных лесных насаждений и мощное средство получения большой массы древесины [12]. С одной стороны, при рубках ухода, в том числе и в молодом возрасте, можно заготовить значительное количество разнообразных деловых сортиментов. С другой стороны, проведение рубок ухода способствует созданию наиболее благоприятных условий для оставляемых на доращива-ние хозяйственно-ценных древесных пород. После изреживания также могут наблюдаться изменения в процессах формирования древесины, что неоднозначно отразится на ее качественных характеристиках.

По мнению Т.А. Мелеховой, рубки ухода в хвойно-лиственных насаждениях Европейского Севера дают хороший лесоводствен-но-хозяйственный эффект и обеспечивают направленное выращивание хвойных древос-тоев [5]. Под влиянием рубок ухода происходит усиление деятельности камбия, в результате чего увеличивается прирост древесины. Этот факт подтверждается [8] для 20-40-летних березово-еловых насаждений (средняя подзона тайги), где отмечена продолжительность деятельности камбия у ели в течение вегетационного периода в среднем за 20 лет наблюдений 31 день, а в пройденных рубками ухода - 41. Изменение условий среды, вызванное изреживанием древостоев, способствует формированию равнослойной древесины ели с благоприятным соотношением ранней и поздней древесины в годичных слоях. Отмечается увеличение толщины стенок ранних и поздних трахеид, что указывает на возможность сохранения или даже улучшения физико-механических свойств древесины ели после рубки [4, 7].

Таблица 1

Характеристика 42-летних посевов сосны и виды лесоводственных уходов, проведенных на участках

№ Состав Средние Класс бонитета Число штта-1 Запас м3та-1 Уходы

d, см h, м Рубки ухода, % выборки по числу стволов Внесение удобрений, кгта"1 по д.в.

35А 10С+Б 8,4 11,7 III 3 620 147 Контроль

33А 10С+Б 10,8 12,4 II 2 188 142 60, в посевном месте оставлено 2 дерева -

34А 10Сед.Б 12,5 12,8 II 1 656 150 78, в посевном месте оставлено 1 дерево -

31А 10С 9,4 13,6 II 3 020 164 - 53N 53Р 53К

32А 10С ед.Б 9,5 12,8 II 2 909 168 - 159N

30А 10С 13,6 13,5 II 1 188 129 75 53N 53Р 53К

Таблица 2

Макроструктура и плотность древесины сосны в контроле

Показатели1 Среднее значение с основной ошибкой на участках Достоверность различий опытных вариантов с контролем, Р

Густота, шт.та"1 3 6203 2 188 1 656

Ширина годичных слоев, мм 1,4±0,11 2,2±0,03 2,2±0,02 достоверно во всех случаях, ^ > 7,0)

Число годичных слоев в 1 см, шт. 8,2±0,7 4,6±0,1 4,5±0,1 достоверно во всех случаях, ^ > 5,1)

Процент поздней древесины, % 33,8±1,2 26,2±0,4 27,1±0,5 достоверно во всех случаях, ^ > 5,2)

Плотность при влажности 12 %, г-см-3 0,53±0,01 0,43±0,01 0,44±0,01 достоверно во всех случаях, ^ > 6,4)

Примечание: 1 - показатели в данной таблице и далее рассчитаны на основании обследования древесины, сформировавшейся после уходов, на 15 кернах для каждого из вариантов, взятых возрастным буравом со средних деревьев на высоте 1,3 м в направлении север-юг. На контроле обследован аналогичный возрастной период формирования древесины; 2 - табл. критерий Стьюдента при доверительном уровне 95 % равен 2,05; 3 - контроль.

Однако О.И. Полубояринов с соавторами выявил уменьшение плотности древесины в среднем на 4-5 % после проведения рубок ухода при увеличении радиального прироста [10], а С.А. Москалевой и В.А. Тисовой не выявлено существенных различий между плотностью сосны в насаждениях, пройденных уходами (381-399 кг-м-3), и контролем (392 кг-м-3) [6].

Исследования характеристик древесины, формирующейся под совместным влиянием рубок ухода и вносимых удобрений, занимают заметное место в отечественной литературе. Как правило, исследованиями охвачены молодняки и средневозрастные насаждения.

По данным С.А. Москалевой, Л.Е. Кры-жановской, рубки ухода в сочетании с азотными удобрениями увеличивают интенсивность деятельности камбия и способствуют удлине-

нию периода его активности за счет более ранней реактивации (на 5-10 дней) и более позднего окончания его работы (на 10-20 дней) [9]. Кроме того, происходят положительные изменения в макро- и микроструктуре древесины: Увеличивается ширина годичного слоя, доля поздней древесины в нем, толщина стенок поздних трахеид, диаметр внутренних полостей ранних и поздних трахеид [13]. Отмечается, что в первые три года в секциях с рубками ухода и внесением удобрений плотность древесины уменьшается на 5-10 %. На четвертый - увеличивается примерно на столько же, достигая плотности разреженных участков. После второй подкормки отмечается увеличение плотности древесины на всех участках на 5-8 % по сравнению с первой. Плотность формирующейся под влиянием комплексных уходов древесины в значительной степени обусловлена густотой древостоя. Наибольшая

плотность наблюдается на участках с густотой 1,6 и 0,9 тыс. шт.та-1.

Следует отметить, что литературные данные порой противоречивы и свидетельствуют о неоднозначности влияния лесо-водственных воздействий на свойства формирующейся древесины, что подчеркивает сложность этого вопроса и необходимость системного подхода при его решении.

Учитывая то, что лесные культуры являются приоритетными объектами при подборе площадей под рубки ухода, определенный интерес представляют исследования влияния разреживаний на формирование древесины на таких участках. С целью исследования изменчивости свойств древесины после рубок ухода нами использован стационарный объект на территории средней подзоны тайги (Емцовский учебно-опытный лесхоз, Архангельская область), представленный 42-летними посевами сосны обыкновенной с проведенными ранее лесоводственными уходами. Помимо изучения влияния рубок ухода различной интенсивности на свойства древесины оставляемых на корню деревьев, на объекте также исследованы изменения показателей качества древесины под воздействием вносимых удобрений и комплексных уходов. Таксационная характеристика на момент обследования культур на контрольном и опытных участках представлена в табл. 1.

В настоящее время на участках сформировались сосновые насаждения с незначительной примесью березы. Исключение составляют участки 30А и 31А, где береза не участвует в составе культурфитоценоза.

Культуры сосны на контрольном участке растут на один класс бонитета ниже, что определяется их меньшей высотой на данном этапе формирования. Максимальная средняя высота древостоя наблюдается на участках 30А и 31А. Можно предположить, что на рост культур в высоту в этом случае положительное влияние оказало ранее вносимое полное удобрение.

При уменьшении густоты древостоя возрастает его средний диаметр. Так, например, при густоте культур (участок 30А) в 3 раза меньшей по сравнению с контролем, средний диаметр древостоя возрастает в

1,6 раза. Нельзя исключать, что в этом случае на положительные изменения в радиальном приросте оказало влияние применение в комплексе рубок ухода и полного удобрения.

Максимальный запас стволовой древесины наблюдается в вариантах с густотой 2 909 и 3 020 шт.та-1 и внесением удобрений (участок 31А и 32А). Различия по запасу на участках с проведенными комплексными уходами, рубками ухода различной интенсивности и контроле не выходят за пределы принятой в таксации точности. Удаление части деревьев из полога посредством рубок ухода в конечном итоге компенсировалось дополнительным приростом древесины по высоте, и, главным образом, по диаметру, а также появлением естественного возобновления, что и предотвратило потери в запасе древесины.

Анализ макроструктуры позволил выявить следующие изменения в строении древесины, формирующейся после проведения рубок ухода в сравнении с контролем. В опытных секциях средняя ширина годичного слоя (табл. 2) в 1,6 раза больше по сравнению с контролем. Полученные для данных секций результаты представляют собой отдельные (по сравнению с контролем) генеральные совокупности.

Проведение изреживаний отразилось и на процентном соотношении ранней и поздней древесины в годичном слое. А именно, под воздействием рубок ухода происходит уменьшение процентного содержания поздней древесины в годичном слое в среднем на 7 %. Статистическая обработка данных позволила выявить достоверные различия по данному показателю между опытными вариантами и контролем.

Результаты исследований также свидетельствуют о снижении плотности древесины сосны после проведения разреживания. Так, рубки ухода интенсивностью 60 % вызвали уменьшение плотности на 9 %, интенсивностью 78 % - на 7 %. Полученные данные представляют собой отдельные генеральные совокупности (в сравнении с контролем) на всех уровнях доверительной вероятности. Существенных различий по плотности древесины между опытными секциями с различной степенью изреживания не выявлено (^ = 1,4).

Т а б л и ц а 3

Макроструктура и плотность древесины сосны в контроле

Показатели Среднее значение с основной ошибкой на участках Достоверность различий опытных вариантов с контролем, t

контроль формула удобрения

53N 53Р 53К 159N

Ширина годичных слоев, мм 1,4±0,11 1,6±0,03 1,7±0,02 достоверно между 32А и контролем

Число годичных слоев в 1 см, шт. 8,2±0,7 6,5±0,1 5,9±0,1 достоверно во всех случаях,

Процент поздней древесины, % 33,8±1,2 24,6±0,2 24,7±0,3 достоверно во всех случаях,

Плотность при влажности 12 %, г-см-3 0,53±0,01 0,48±0,01 0,45±0,01 достоверно во всех случаях,

Т а б л и ц а 4

Макроструктура и плотность древесины сосны в контроле

Показатели Среднее значение с основной ошибкой на участках Достоверность различий опытного варианта с контролем, V

контроль комплексный уход

Ширина годичных слоев, мм 1,4±0,11 2,2±0,02 достоверно

Число годичных слоев в 1 см, шт. 8,2±0,7 4,6±0,1 достоверно

Процент поздней древесины, % 33,8±1,2 23,1±0,4 достоверно

Плотность при влажности 12 %, г-см-3 0,53±0,01 0,49±0,01 достоверно

Внесение полного и азотного удобрений (участки 31А и 32А) также вызвало увеличение среднего прироста по радиусу ствола на 13-18 % (табл. 3). Данные статистической обработки позволили выявить достоверные различия по этому показателю между участком с внесением азотного удобрения и контролем, различия в средней ширине годичного слоя между вариантом с внесением полного удобрения и контролем статистически недостоверны (V = 1,8).

Результаты проведенных исследований также позволили выявить, что у деревьев сосны после внесения удобрений наблюдается уменьшение процентного содержания поздних зон. Различия между показателями в опытных вариантах и контроле статистически достоверны.

Внесение удобрений также сказывается на плотности формирующейся древесины. В частности, внесение азотного удобрения вызвало снижение плотности в сравнении с контролем на 15 %, внесение полного удобрения - на 10 %, что является статистически обоснованным. Аналогичным образом на свойствах древесины сосны

отразилось проведение комплексных уходов, включающих совместное проведение изреживаний и внесение полного удобрения. Анализируя табл. 4, можно отметить статистически достоверно различимое в сравнении с контролем увеличение (в 1,6 раза) средней ширины годичного слоя после проведения лесоводственных уходов.

При этом наблюдается снижение в 1,5 раза процентного содержания поздних зон в древесине сосны, что, в свою очередь, отрицательно отразилось на величине плотности древесины. Плотность при нормализованной влажности после проведения уходов снизилась на 7,5 % в сравнении с контролем, что является существенным.

На основании сказанного можно заключить следующее. Проведение рубок ухода, внесение удобрений и их комплексное использование вызывает увеличение параметрических показателей деревьев сосны, а именно их диаметра и высоты. При этом разреживания способствовали большему приросту по диаметру ствола в сравнении с контролем. Все рассматриваемые лесоводс-твенные уходы вызвали изменения соотно-

шения между ранней и поздней древесиной в годичном слое, процент поздней древесины на опытных участках снизился после проведения уходов. Кроме того, проведение уходов вызвало уменьшение плотности древесины сосны. Все это, в конечном итоге, указывает на некоторое снижение качества древесины сосны после уходов и вызывает необходимость учета полученных выводов при целевом выращивании древостоев.

Библиографический список

1. Коржицкая, З.А. Изменение свойств древесины под влиянием лесохозяйственных мероприятий / З.А. Коржицкая, А.П. Матюшкина // Влияние условий произрастания и лесохозяйственных мероприятий на свойства древесины и целлюлозы. - Петрозаводск, 1980. - С. 5-33.

2. Мелехов, И.С. О качестве северной сосны / И.С. Мелехов. - Архангельск: Сев. изд-во, 1932. - 21 с.

3. Мелехов, И.С. Древесина северной ели / И.С. Мелехов. - М.: Гослестехиздат, 1934. - 36 с.

4. Мелехов, И.С. Выборочные рубки и качество древесины / И.С. Мелехов // Рубки и возобновление леса на Севере. - Архангельск: Арх. кн. изд-во, 1960. - С. 32-36.

5. Мелехова, Т.А. К вопросу о формировании древесины сосны в связи с рубками ухода / Т.А. Мелехова // Лесной журнал, 1961, № 4. - С. 42-45.

6. Москалева, С.А. Физико-механические свойства древесины сосны, формирующейся под влиянием рубок ухода / С.А. Москалева, В.А. Тисова // Мат.

отчет. сессии по итогам НИР за 1977 г. - Архангельск, 1978. - С. 27-28.

7. Москалева, С.А. Анатомические и физико-механические свойства древесины ели, формирующейся после выборочных рубок / С.А. Москалева, Г. А. Чибисов // Вопросы лесовосстановления на Европейском Севере. - Архангельск, 1976. - С. 75-80.

8. Москалева, С.А. Исследование анатомического строения и физико-механических свойств древесины хвойных пород / С.А. Москалева, Г.А. Чибисов // Наука - лесному хозяйству Севера. - Архангельск: СевНИИЛХ, 1999. - С. 137-143.

9. Москалева, С.А. Формирование трахеид сосны при комплексных уходах / С.А. Москалева, Л.Е. Крыжановская // Мат. отчет. сессии по итогам НИР за 1983 г. - Архангельск, 1984. - С. 59-60.

10. Полубояринов, О.И. Влияние рубок ухода на комплексные показатели качества древесины / О.И. Полубояринов, Н.С. Полончук // Лесоводство, лесные культуры, почвоведение, 1980. - № 9. - С. 67-71.

11. Степаненко, И.И. Влияние минеральных удобрений на строение и формирование древесины сосны в связи с типами леса / И.И. Степаненко: авто-реф. дисс. ... к.б.н. - М., 1993. - 19 с.

12. Тимофеев, В.П. Лесоводство / В.П. Тимофеев, Н.В. Дылис. - М.: Сельхозгиз. 1953. - 552 с.

13. Чибисов, Г.А. Влияние комплексных уходов на анатомические свойства древесины сосны / Г.А. Чибисов, С.А. Москалева, Л.Е. Крыжановская, А.А. Личутина // Мат. отчет. сессии по итогам НИР за 1993 г. - Архангельск, 1994. - С. 45-46.

14. Shepard Jr. R. K., Shottafer J.E., Genco J.M. Kraft pulp yields and wood properties of fertilized red spruce // Canad. J. Forest. Res. 1980. Vol. 10, № 2. P. 183-189.