CC BY
39
УДК 630*232.11:630*81
НАКВАСИНА Елена Николаевна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующая кафедрой лесоводства и почвоведения Архангельского государственного технического университета. Автор 140 научных публикаций, в т.ч. монографии (в соавт.) и 13 учебно-методических пособий
МИНИН Николай Степанович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесоводства и почвоведения Архангельского государственного технического университета. Автор 50 научных публикаций, в т.ч. двух монографий
ИЗМЕНЧИВОСТЬ СТРУКТУРЫ ГОДИЧНЫХ КОЛЕЦ И ПЛОТНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ В ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КУЛЬТУРАХ ЕЛИ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
Климатип, плотность древесины, ширина годичного слоя, процент поздней древесины
При большом ареале вида определенный интерес для изучения качества древесины, прежде всего ее макроструктуры и плотности, представляют климатипы древесных пород, в том числе ели. Исследования [1—6] доказывают зависимость показателей качества древесины от географического происхождения насаждений. Географические культуры позволяют характеризовать не только изменчивость лесоводственно-такса-ционных показателей, но и физико-механи-
ческие свойства древесины, что не менее важно. В условиях Архангельской области подобные исследования вообще не проводились. Вследствие этого представляет интерес оценка соотношения радиального прироста, структуры годичных колец и плотности формирующейся древесины в географических культурах ели, созданных в Плесецком районе Архангельской области (средняя подзона тайги), что и явилось целью данной работы.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В 1974 г. сотрудниками СевНИИЛХ и ели из разных физико-географических рай-
Плесецкого лесхоза были высеяны семена онов России. В 1977 г. были созданы геогра-
фические культуры ели сеянцами 3 лет. Материал (80 кернов древесины 8 климатипов) собран в июле 2006 г. на территории Плесецкого лесхоза. Керны древесины отбирались на высоте 1,3 м. Исследовали деревья в возрасте 28 лет (биологический — 31 год). Модельные деревья каждого климатипа отбирались с учетом распределения всех деревьев по ступеням толщины с разделением на категории: крупная, средняя, мелкая. Для разбивки модельных деревьев на категории крупности использованы лимиты распределения по диаметру: максимальный (D ) и минимальный (d . ). По
v max' v min'
этим диаметрам определяли величину ступени, ограничивающую положение деревьев каждой категории крупности:
P =
Деревья анализируемых категорий имели следующие диаметры: мелкая — от dmin до d . + Р; средняя — от d . + Р до d . + 2Р;
min ’ г min min ’
крупная — от d . + 2Р до d . +3Р.
г J min min
Ширину годичного слоя и ширину зоны поздней древесины у категории крупных деревьев определяли с помощью микроскопа МИР-12, снабженного микрометром с точностью до 0,01 мм. У средней и мелкой категорий деревьев эти показатели определяли на микротомных срезах при увеличении 135х. Толщина срезов составила 20—30 мк. Определена макроструктура у 1200 годичных слоев. Условную плотность определяли по методике О.И. Полубояринова (1976) способом измерения выталкивающей силы, используя те же образцы [7].
РЕЗУЛЬТАТЫ
В исследованных климатипах некоторые особенности в показателях макроструктуры
древесины наблюдаются в пределах категорий деревьев (табл. 1, 2). На высоком уровне
Показатели макроструктуры формирующейся древесины по категориям деревьев в географических культурах ели
Таблица 1
3
Номер пункта по гос. реестру Район заготовки семян Число живых деревьев на 2006 г, тыс. шт./га ^те^рия деревьев Показатель макроструктуры
Ширина годичного слоя, мм Процент поздней древесины ^личество годичных слоев в 1 см
1 Мурманская 2,1 Крупная 3,44 ± 0,11 19,0 ± 1,2 2,8 ± 0,1
Средняя 1,88 ± 0,14 21,7 ± 1,6 5,3 ± 0,5
Мелкая 1,00 ± 0,08 36,7 ± 5,0 8,4 ± 0,2
4 Карелия 2,9 Крупная 3,75 ± 0,09 14,2 ± 1,5 2,7 ± 0,1
Средняя 2,76 ± 0,09 23,9 ± 1,1 3,6 ± 0,2
Мелкая 1,65 ± 0,11 29,3 ± 2,1 5,9 ± 0,3
5 Ленинградская 2,6 Крупная 3,75 ± 0,12 18,3 ± 1,8 2,7 ± 0,1
Средняя 2,31 ± 0,10 24,8 ± 1,2 4,3 ± 0,3
Мелкая 1,40 ± 0,08 25,1 ± 1,5 6,6 ± 0,5
7 Псковская 2,1 Крупная 4,24 ± 0,12 15,4 ± 1,1 2,4 ± 0,1
Средняя 3,19 ± 0,12 13,7 ± 0,8 3,2 ± 0,2
Мелкая 1,75 ± 0,13 27,9 ± 2,8 5,6 ± 0,5
19 Плесецкий район Архангельской области 3,4 Крупная 3,21 ± 0,11 20,5 ± 1,6 3,2 ± 0,2
Средняя 2,05 ± 0,10 27,7 ± 1,9 5,0 ± 0,4
Мелкая 1,16 ± 0,05 37,0 ± 2,0 8,5 ± 0,2
Окончание табл. 1
Номер пункта по гос. реестру Район заготовки семян Число живых деревьев на 2006 г., тыс. шт./га ^тегория деревьев Показатели макроструктуры
Ширина годичного слоя, мм Процент поздней древесины ^личество годичных слоев в 1 см
23 Холмогорский район Архангельской области 2,9 Крупная 3,38 ± 0,15 16,8 ± 0,8 3,0 ± 0,2
Средняя 2,08 ± 0,12 24,0 ± 1,5 4,9 ± 0,4
Мелкая 1,24 ± 0,10 37,8 ± 1,9 7,9 ± 0,7
25 Коми 3,0 Крупная 3,82 ± 0,09 17,7 ± 1,8 2,7 ± 0,1
Средняя 2,52 ± 0,08 24,6 ± 1,6 3,9 ± 0,1
Мелкая 1,16 ± 0,09 33,2 ± 2,1 8,3 ± 0,7
41 Свердловская 2,9 Крупная 3,95 ± 0,12 16,6 ± 1,6 2,6 ± 0,1
Средняя 2,26 ± 0,12 22,9 ± 1,9 4,4 ± 0,3
Мелкая 1,62 ± 0,10 25,8 ± 1,8 6,7 ± 0,5
Таблица 2
Показатели макроструктуры древесины в целом по древостою в географических культурах ели
Номер климатипа Район заготовки семян (область, республика, лесхоз) Число живых деревьев на 2006 г., тыс. шт./га Показатели макроструктуры
Средняя ширина годичного слоя, мм Средний процент поздней древесины Среднее количество годичных слоев в 1 см
1 Мурманская, Мончегорский 2,1 2,38 ± 0,11 23,4 ± 1,4 4,7 ± 0,4
4 Карелия, Пудожский 2,9 2,93 ± 0,11 21,0 ± 1,0 3,6 ± 0,2
5 Ленинградская, Тосненский 2,6 2,40 ± 0,10 23,1 ± 0,9 4,1 ± 0,3
7 Псковская, Великолукский 2,1 3,22 ± 0,11 18,0 ± 1,0 3,2 ± 0,2
19 Архангельская, Плесецкий 3,4 2,31 ± 0,09 27,0 ± 1,2 4,8 ± 0,4
23 Архангельская, Холмогорский 2,9 2,44 ± 0,11 24,2 ± 1,1 4,6 ± 0,4
25 Коми, Корткеросский 3,0 2,79 ± 0,10 23,4 ± 1,2 4,0 ± 0,4
41 Свердловская, Нижне-Тагильский 2,9 2,91 ± 0,12 20,5 ± 1,1 3,8 ± 0,3
значимости находятся различия по ширине годичного слоя, между каждой категорией псковского климатипа и всеми остальными (исключение составляет свердловский кли-матип). Древесина деревьев в пределах категорий крупности у местных климатипов формируется с одинаковыми значениями макроструктуры, статистически различия не выявлены.
По содержанию процента поздней древесины и количества годичных слоев в 1 см у этих климатипов наблюдается обратная закономерность.
Данные статистической обработки (табл. 3) позволяют установить достоверность различий по показателям макроструктуры формирующейся древесины по кли-матипам. На высоком уровне значимости
Таблица 3
Показатели различий значений макроструктуры древесины в целом по древостою*
Номер клима- типа 1 4 5 7 19 23 25 41
1 - 3,4; 1,4; 2,5 1,3; 0,2; 0,7 5,4; 3,2; 3,0 0,5; 1,9; 0,2 0,4; 0,5; 0,2 2,5; 0; 1,2 5,4; 1,6; 1,8
4 3,4; 1,4; 2,5 - 3,3; 1,6; 1,4 1,9; 2,1; 1,4 4,4; 3,8; 2,7 3,1; 2,1; 2,1 0,9; 1,5; 0,9 1,8; 0,3; 0,6
5 1,3; 0,2; 0,7 3,3; 1,6; 1,4 - 5,9; 3,9; 6,9 0,7; 2,6; 1,4 0,3; 0,8; 1,0 2,5; 0,2; 0,5 5,4; 1,8; 0,6
7 5,4; 3,2; 3,0 1,9; 2,1; 1,4 5,9; 3,9; 6,9 - 6,5; 5,8; 3,6 4,9; 4,3; 3,1 2,9; 3,4; 1,8 0; 1,7; 1,7
19 0,5; 1,9; 0,2 4,4; 3,8; 2,7 0,7; 2,6; 1,4 6,5; 5,8; 3,6 - 0,9; 1,7; 0,4 0,6; 1,9; 1,4 6,5; 4,0; 2,1
23 0,4; 0,5; 0,2 3,1; 2,1; 2,1 0,3; 0,8; 1,0 4,9; 4,3; 3,1 0,9; 1,7; 0,4 - 2,3; 0,5; 1,1 5,2; 2,4; 1,6
25 2,5; 0; 1,2 0,9; 1,5; 0,9 2,5; 0,2; 0,5 2,9; 3,4; 1,8 0,6; 1,9; 1,4 2,3; 0,5; 1,1 - 2,9; 1,8; 0,4
41 5,4; 1,6; 1,8 0,9; 1,5; 0,9 5,4; 1,8; 0,6 0; 1,7; 1,7 6,5; 4,0; 2,1 5,2; 2,4; 1,6 2,9; 1,8; 0,4 -
Примечание. Показатели различия: первое значение — по ширине годичного слоя; второе — по проценту поздней древесины; третье — по количеству годичных слоев в 1 см.
*Табличный критерий Стьюдента при вероятности 95% равен 2,0.
выявлены различия по ширине годичных слоев, по проценту поздней древесины, по числу годичных слоев в 1 см между псковским климатипом и всеми другими исследованными климатипами (исключение составляет только свердловский и карельский кли-матипы). Различия в этих показателях между местными климатипами (плесецким и холмогорским) не выявлены. Также нет различий между местными климатипами и северотаежным климатипом (Мурманская область).
Плотность древесины является одной из главных генетических, лесоводственных,
экологических и экономических характеристик древостоев. В ряде исследований географических культур получены противоречивые данные о влиянии происхождения климатипов на плотность формирующейся древесины [1, 2].
Данные исследований показывают, что в пределах категорий деревьев и в среднем по древостою плотность формирующейся древесины изменяется в зависимости от географического происхождения климатипов (табл. 4). Плотность древесины увеличивается от крупной категории к мелкой.
Таблица 4
Условная плотность древесины разных географических культур ели
Номер пункта по гос. реестру Район заготовки семян (область, республика, лесхоз) Число живых деревьев на 2006 г., тыс. шт./га Категория деревьев Условная плотность, кг/м3
Крупная 352
Средняя 363
1 Мурманская, Мончегорский 2,1 Мелкая 432
Средняя по древостою 378+15
Окончание табл. 4
Номер пункта по гос. реестру Район заготовки семян (область, республика, лесхоз) Число живых деревьев на 2006 г., тыс. шт./га Категория деревьев Условная плотность’ кг/м3
Крупная 320
Карелия, Пудожский Средняя 389
4 2,9 Мелкая 410
Средняя по древостою 368+16
Крупная 325
Ленинградская, Тосненский Средняя 373
5 2,6 Мелкая 370
Средняя по древостою 360+14
Крупная 302
Псковская, В еликолукский Средняя 326
7 2,1 Мелкая 378
Средняя по древостою 336+14
Крупная 349
Архангельская, Плесецкий Средняя 417
19 3,4 Мелкая 481
Средняя по древостою 407+21
Крупная 352
Архангельская, Холмогорский Средняя 389
23 2,9 Мелкая 411
Средняя по древостою 381+12
Крупная 319
Коми, Корткеросский Средняя 352
25 3,0 Мелкая 406
Средняя по древостою 353+14
Крупная 323
Свердловская, Нижне- Тагильский Средняя 357
41 2,9 Мелкая 368
Средняя по древостою 347+10
Различия достигают в пределах климати- ском и ленинградском). Связи с густотой
пов от 45 до 132 кг/м3 (наибольшие — в мест- произрастания и плотностью не выявлено.
ном климатипе, наименьшие — в свердлов- Установлено, что местные климатипы
формируют более плотную древесину по сравнению с другими климатипами. Сопоставление значений плотности древесины исследованных климатипов выявило статистически достоверные различия между местными климатипами и климатипами Псковской и Свердловской областей (табл. 5). Полученные показатели плотности древесины
хорошо согласуются с данными макроструктуры. Увеличение количества годичных слоев в 1 см и процента поздней древесины (рис. 1, 2) приводит к росту плотности. При увеличении ширины годичного слоя плотность древесины снижается (рис. 3). Рассчитанные анатомические показатели древесины аппроксимируются уравнением прямой.
Таблица 5
Показатели различий значений плотности формирующейся древесины в географических культурах ели (стандартное значение критерия Стьюдента при вероятности 95% равно 2,2)
Номер климатипа 1 4 5 7 19 23 25 41
1 - 0,5 2,1 2,1 1,1 0,2 1,2 1,7
4 05 - 1,5 1,5 1,5 0,6 0,7 1,1
5 1,1 0,4 1,5 1,5 2,1 1,4 0,4 1,0
7 2,1 1.5 - - 2,8 2,5 0,9 0,6
19 1,1 1,5 2,8 2,8 - 1,1 2,1 2,6
23 0,2 0,6 2,5 2,5 1,1 — 1,5 2,2
25 1,2 0,7 0,9 0,9 2,1 1,5 — 0,3
41 1,7 1,1 0,6 0,6 2,6 2,2 0,3 -
Количество годичных слоев В 1 СМ
Рис. 1. Зависимость условной плотности от количества годичных слоев в 1 см
Ширина годичного слоя, мм
Рис. 3. Зависимость условной плотности от ширины годичного слоя
600
5,48х + 238,6 R2 - 0.84
—О— » 20 30
Процент поздней древесины
Рис. 2. Зависимость условной плотности от процента поздней древесины
Анализируя данные ранее проведенных исследований состояния, роста ^продуктивности этих географических культур с особенностями формирования древесины [8], можно сделать следующие выводы.
1. У культур местного происхождения (№ 19) самая высокая приживаемость, они также обладают лучшими показателями макроструктуры и плотности древесины. Вместе с тем эти культуры не отличаются
высокими значениями диаметра, высоты, объема ствола и запаса по сравнению с более южными климатипами.
2. Климатипы ели из Холмогорского лесхоза Архангельской области (№ 23) и Республики Коми (№ 25) по показателям роста и продуктивности занимают высокое положение. У них один из самых высоких значений высот, диаметров и запаса. Лучшие показатели древесины выявлены также у кли-матипа Холмогорского лесхоза.
3. Культуры происхождением из Карелии (№ 4) занимают среднее положение по своим показателям роста и продуктивности среди остальных. Показатели очень близки к местному климатипу, но уступают им по качеству древесины.
4. Культуры происхождением из Псковской области (№ 7) имеют самый низкий процент приживаемости, но достаточно высокие показатели роста и продуктивности. Также этот климатип имеет самые низкие показатели качества древесины, а именно самую большую ширину годичного слоя, наименьший процент поздней древесины, следовательно, самую низкую плотность.
5. Климатип родом из Свердловской области (№ 41) имеет показатели продуктивности и качества древесины немного выше псковского климатипа.
6. Ширина годичного кольца и ширина ранней древесины у исследуемых климати-
пов уменьшается от более южных к северным, доля поздней древесины, наоборот, — от северных к более южным по отношению к Архангельской области. Эти показатели наследуются генетически.
7. Несмотря на интенсивный рост южных климатипов, они не успевают накопить более плотную позднюю древесину и, как следствие, имеют меньшую плотность всей древесины.
8. Более равномерное формирование годичных слоев с достаточно определенным постоянным соотношением поздней и ранней древесины наблюдается у местных кли-матипов.
9. Древесина ели в климатипах местного происхождения формируется с одинаковыми характеристиками макроскопического строения и плотности.
10. Полученные результаты свидетельствуют о том, что имеются значительные различия всех показателей макроструктуры и плотности древесины по категориям деревьев даже в пределах одного варианта (см. табл. 1, 4). Исходя из этого, при проведении древесиноведческих исследований следует получать данные, используя все категории деревьев, слагающих древостой. Результаты, полученные при исследованиях одной категории деревьев, имеют ограниченную ценность, и делать достоверные выводы в целом по древостою нельзя.
Список литературы
1. Тарханов С.Н. Изменчивость ели в географических культурах Республики Коми / УрО РАН. Екатеринбург, 1998.
2. Николаева М.А. Рост и репродуктивные особенности ели в географических культурах Ленинградской области: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. СПб., 2005.
3. Полубояринов О.И., Редько Г.И. Качество древесины географических культур сосны в Охтинском лесхозе // Лесоводство, лесные культуры и почвоведение: межвуз. сб. науч. тр. Л., 1977. Вып. 6. С. 107—111.
4. Савва Ю.В., Ваганов Е.А., Милютин Л.И. Влияние климатических условий красноярской лесостепи на рост и структуру годичных колец сосны в условиях географических культур // Лесоведение. 2001. № 3. С. 3-14.
5. Савва Ю.В., Милютин Л.И., Ваганов Е.А. Изменчивость структуры годичных колец в географических культурах сосны в южной тайге // Лесоведение. 2001. № 2. С. 53—61.
6. Исаева Л.Н., Черепнин В.Л. Качество древесины географических культур сосны обыкновенной в средней Сибири // Лесоведение. 1988. № 2. С. 80—83.
7. Полубояринов О.И. Плотность древесины. М., 1976.
8. Гвоздухина О.А. Географические культуры ели в Архангельской области: дис. ... канд. с.-х. наук. Архангельск, 2004.
Nakvasina Elena, Minin Nikolay
VARIABILITY OF THE ANNUAL RINGS STRUCTURE AND WOOD DENSITY IN THE GEOGRAPHICAL FIR CULTURES OF THE ARKHANGELSK REGION
The wood quality of the geographical fir cultures from different geographical areas is for the first time studied with reference to the conditions of the Arkhangelsk region. The main parameters of the wood macrostructure and density are determined.
Получено 03.10.2007
Рецензент — Беляев В.В., доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры географии и геоэкологии Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова, руководитель группы экологии леса лаборатории глубинного геологического строения и динамики литосферы Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН, член-корреспондент Петровской академии наук и искусств
