CC BY
30
Хвойные бореальной зоны, XXXIII, № 3 - 4, 2015
УДК 674.048
ИЗМЕНЧИВОСТЬ БИОСТОЙКОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ
СИБИРСКОЙ И ГМЕЛИНА
Е.А. Гудаева
ФГБОУ ВО «Сибирский государственный технологический университет», 660049, г Красноярск, пр. Мира, 82, e-mail: [email protected]
Приведен сравнительный анализ естественной стойкости древесины лиственницы сибирской и Гмелина. Проанализировано влияние микроскопического строения на биостойкость древесины.
Ключевые слова: лиственница сибирская, лиственница Гмелина, биостойкость.
The comparative analysis of natural firmness of wood of a larch Siberian and Gmelina is provided. Influence of a microscopic structure on bioproofness of wood is analysed.
Keywords: Larix sibirica, Larix gmelinii, biostability.
ВВЕДЕНИЕ
Древесина лиственницы в качестве строительного материала и сырья находит широкое применение в разных областях промышленности вследствие ее большой географической амплитуды и экологических функций.
Горные лиственничные леса выполняют водоохранные и защитные функции. Произрастая на склонах берегов, лиственница играет важную роль в поддержании берегов от размыва, предохраняет почву от эрозии.
Высокая экологическая роль лиственницы проявляется при ее использовании в озеленении городов, что обусловливается устойчивостью к загрязнению городского воздуха транспортом и промышленными предприятиями — это открывает для лиственницы новые и поистине безграничные перспективы использования как высоко декоративной древесной породы.
Кроме того, древесина лиственницы характеризуется высоким качеством. Подтверждением этому является ее долговечность и сохранность в различных условиях: воде, почве, наземных сооружениях, что определяет ее как наиболее ценную древесную породу.
Хорошая сопротивляемость древесины лиственницы к воздействию биоразрушителей подтверждена полигонными испытаниями. В сравнение с другими хвойными и лиственными породами биостойкость ядровой древесины лиственницы значительно выше (Горшин, Чернцов, 1966).
Имеется достаточное количество работ по изучению влияния на разложение древесины хвойных пород дереворазрушающими грибами. Как показала практика работы с древесиной опоры связи из экологически чистой древесины лиственницы, установленные на территории Красноярского края (Баженов, Ха-рук, 1967), имели срок службы в 2-3 раза выше срока службы опор из древесины сосны, пропитанной антисептиками. В тоже время отмечается большое варьирование сроков службы лиственничных опор ЛЭП (8-25 лет) из различных эколого-географических регионов. Следует отметить, результаты исследований
естественной стойкости приводятся в среднем для определенных районов. О биостойкости древесины лиственницы, выросшей в конкретных эколого-гео-графических условиях Восточной Сибири и причинах, объясняющих ее варьирование, данных практически нет.
Вопрос о стойкости древесины лиственницы против воздействия грибов и ее причинах далеко еще не решен и требует новых исследований.
О причинах столь большой изменчивости биостойкости экологически чистой древесины не сложилось единого мнения. Поэтому любое исследование в этой области является актуальным.
Необходимо разрабатывать различные комплексные подходы к изучению различных факторов на биостойкость древесины лиственницы. Наличие подобных данных позволит расширить сведения об этой уникальной древесной породе, прогнозировать срок ее службы в различных условиях эксплуатации.
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объект исследования: лиственница, выросшая на территории Иркутской области (Шестаковский лесхоз) и Читинской области (Верхне-Читинский лесхоз).
На территории Восточной Сибири встречаемость лиственничников и насаждений с большим участием лиственницы довольно высока, что обеспечивает сосредоточение на этой площади крупных запасов древесины. Лиственничники отличаются наивысшей производительностью и лучшей транспортной доступностью по сравнению с другими районами ареала и другими видами рода Larix, что делает этот регион наиболее привлекательным для заготовительных работ.
Исследование биостойкости древесины проводилось с учетом особенностей ее строения. В основу отбора деревьев положены морфологические показатели дерева (размеры кроны, степень охвоения, высота и толщина ствола, окраска ядра, ширина заболони).
Е.А. Гудаева. Изменчивость биостойкости древесины лиственницы сибирской и Гмелина
В районах исследований подбирались древостои лиственницы, однородные по составу и близкие по почвенно-гидрологическим условиям.
Для изучения особенностей строения и свойств древесины лиственницы в каждом районе закладывалась пробная площадь (Анучин, 1977). Модельные деревья выбирались по методике индивидуального отбора (Яблоков, 1962). Возраст 100-180 лет, таблица 1.
Таблица 1 - Характеристика модельных деревьев
Модель А, лет 1 без Кр°на коры, Н, м протяжен-см ность, м (1, м Ширина заболони, см
Шестаковский лесхоз
4 116 42 25,3 8,2 5,6 1,5
20 126 44 24,5 8,0 5,8 1,4
3 181 46 23,4 7,5 6,1 1,4
Верхне-Читинский лесхоз
17 116 22 23,9 9,4 5,9 2,4
15 121 26 22,9 8 6,3 1,9
18 127 32 24,4 6,2 6,8 1,6
Шестаковский лесхоз: разновозрастный лиственничник разнотравной группы типов леса, на ровном участке. Состав: 4Л1С5Е. Древостой III класса бонитета, полнота 0,7. Средняя высота - 24 м, средний диаметр - 32 см. Подрост: сосна, ель. Подлесок сложен в основном шиповником, березой Миддендорфа, малиной. Живой напочвенный покров: осока, костяника, злаки, мхи. Почва горно-таежная, суглинистая (свежая), С2 (по П.С. Погребняку).
Верхне-Читинский лесхоз: лиственничник разнотравный. Состав: 6Л3СБ. Бонитет III. Полнота - 0,6. Средняя высота насаждения 26 м, средний диаметр -28 см. Подрост: лиственница, береза, сосна. Подлесок редкий: шиповник иглистый, смородина. Почва горно-мерзлотно-таежная, слабо оподзоленная, суглинистая (до влажной), С2-3 (по П.С. Погребняку).
Микологические испытания древесины лиственницы проводились на овсяно-опилочной питательной среде по отношению к дереворазрушающему пленчатому домовому грибу Coniophora сегеЬе11а Schrдt. Чистую культуру гриба получали путем инокуляции зараженных кусочков древесины на сусло-агаровую среду.
Образцы для исследований высекались из приза-болонной части ядровой древесины на высоте ствола 1,3 м. Перед испытаниями образцы выдерживались до комнатно-сухого состояния, взвешивались на аналитических весах с точностью до 0,005 г, высушивались до абсолютно-сухого веса. Продолжительность опыта составляла 45 дней. Показателем биостойкости древесины служила степень разрушения, которая определялась по потере веса образцов (весовой метод).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В целом древесина лиственницы, произрастающая в различных регионах Восточной Сибири,
характеризуется довольно высоким показателем биостойкости в сравнении с другими хвойными породами (таблица 2).
При сравнении двух биологических видов лиственницы установлены различия, достоверность которых подтверждена по критерию Стьюдента ( = 16,47 > t , = 1,96). Более стойкая - древесина
у расч табл ' А
лиственницы сибирской. Причиной этому являются климатические и эдафические условия. В среднем, в течение полутора месяцев нахождения под воздействием дереворазрушающего гриба опытные образцы древесины лиственницы потеряли в массе 14-23 % (Гудаева, 2004).
В Читинской области лиственница растет в относительно широком диапазоне климатических факторов. В районах с оптимальной теплообеспеченно-стью и влажностью она отличается хорошим ростом (высота - 22-24 м; диаметр - 26-30 см) и достаточно высокими классами бонитета. Однако наличие многолетней и длительной сезонной мерзлоты влияет на качество древесины, снижая его основные показатели.
При обработке результатов микологических испытаний установлена адекватность модели, проведена проверка данных по каждому дереву в отдельности на нормальность распределения (X < X =1,07 при р = 0,2 - гипотеза не отвергается^
Величина стойкости варьирует в большом интервале, что объясняется целым комплексом факторов, к числу которых относятся условия роста, влияющие на формирование структуры годичного слоя, плотность, неравномерную локализацию экстрактивных веществ.
Для всех исследуемых моделей лиственницы характерна закономерность, которая проявляется в постепенном уменьшении биостойкости по радиусу ствола: наибольшая - у образцов, непосредственно примыкающих к заболони; по направлению к центральной части ствола противогнилостная стойкость снижается (таблица 3), что четко просматривается при визуальной оценке опытных образцов в ходе испытаний, что согласуется с данными Д.А. Беленкова (1991).
Таблица 2 - Стойкость древесины лиственницы к разложению дереворазрушающим грибом
Модель п, шт М*, % ±т, % ди5пазон 0/ колебании, % V, % Р, %
лиственница сибирская
4 98 86,43 0,532 76,59- -94,71 6,11 0,62
20 62 87,93 1,084 71,62- 96,32 9,71 1,23
3 67 80,96 0,629 77,22- 95,97 5,79 0,71
лиственница Гмелина
17 85 66,31 1,608 68,25- 86,96 22,70 2,46
15 103 66,70 0,281 61,34- 79,04 4,27 0,42
18 87 70,98 0,358 70,03- 83,13 4,50 0,47
*Примечание: контрольная древесина - заболонь
сосны, 52,02±1,59 %
Наблюдения за активностью роста грибницы показали первоначальное интенсивное обрастание образцов мицелием, расположенных на расстоянии
Хвойные бореальной зоны, XXXIII, № 3 - 4, 2015
20-25 мм от периферийной части ядра. Резкие колебания величины стойкости тесным образом связаны с неравномерной локализацией экстрактивных веществ как в пределах групп клеток, так и в соседних клетках древесины, что доказано исследованиями Е.В. Харук (2000), КЬ. Епйтап (1953).
Кроме того, призаболонная часть ядровой древесины лиственницы характеризуется большим содержанием камеди, которая является определяющим фактором ее высокой стойкости (Саламатова, Заура-лов, 1991; Волочатова и др., 2001; Максис 2005).
При изучении защитной роли экстрактивных ве ществ древесины лиственницы установлено, что естественная стойкость определяется присутствием в ней защитных веществ, экстрагируемых водой, основную массу которых составляет арабогалактан. Арабиногалактан обволакивает клеточные стенки древесины, обладая хорошей сорбционной способно стью; создает защитную пленку, адсорбируя на своей поверхности фенольные соединения, при этом задерживая проникновение гиф грибов в древесину.
При изучении стойкости к загниванию ряда тропических пород также выявлено значение водорастворимых экстрактивных веществ по отношению к дереворазрушающим грибам (До Хыу Тху О, 1984).
Таблица 3 -ствола
Показатели биостойкости по радиусу
Вид лиственницы
№ мо- Биостойкость по радиусу ствола, дели в направлении к периферии, %
4 79,71 82,38 85,06 91,77 93,24
сибирская 3 78,46 79,19 80,61 81,82 83,62
20 83,67 83,83 83,88 91,14 95,61
среднее 80,61 81,80 83,18 88,24 90,82
17 60,47 61,26 65,02 70,06 74,75
Гмелина 15 64,08 64,41 66,21 68,65 69,85
18 62,47 67,64 71,03 75,72 77,64
среднее 62,34 64,44 67,42 71,48 74,08
Larix sibirica
Larix gmelinii
Рисунок 1 - Разрушение древесины лиственницы: а -ранние трахеиды, б - поздние трахеиды
Для сравнения полученных результатов проводились микроскопические исследования, с помощью которых установлена неодинаковая степень разрушения клеточных стенок трахеид древесины лиственницы сибирской и Гмелина, пораженной дереворазрушающим грибом.
Характер разрушения ранних и поздних трахеид древесины лиственницы показан на рисунке 1. Сравнение проводили с древесиной, не подвергавшейся испытаниям (рисунок 2).
В древесине лиственницы сибирской отмечается незначительная деструкция: в ранней зоне годичного слоя отслаивается клеточная оболочка. В поздней древесине растрескивается клеточная стенка под воздействием ферментов гриба. В целом структура древесины сохраняется.
Рисунок 2 - Контроль, здоровая древесина лиственницы: а - ранние трахеиды, б - поздние трахеиды
В древесине лиственницы Гмелина ранние тра-хеиды наиболее подвержены разрушению. Поздние трахеиды более округлые, в клеточных оболочках которых имеются многочисленные трещинки.
Проведенные анатомические исследования разрушенной древесины лиственницы сибирской и лиственницы Гмелина подтверждают данные по биостойкости, полученные весовым методом.
ВЫВОДЫ
Анализируя результаты микологических испытаний, приходим к выводу об изменчивости биостойкости древесины внутри изучаемого насаждения и между отдельными деревьями лиственницы сибирской и Гмелина. Особо важное значение в различии биостойкости имеют особенности ее строения, неоднородное содержание в клетках древесины отдельных компонентов экстрактивных веществ, токсичных для грибов и т.д.
Высокая стойкость древесины лиственницы сибирской объясняется комплексом фактором, одним из которых является повышенное содержание химических компонентов. Этот вид лиственницы характеризуется узкими годичными слоями (0,86 мм) с четкой
б
a
б
а
Е.А. Гудаева. Изменчивость биостойкости древесины лиственницы сибирской и Гмелина
границей между ранней и поздней древесиной и высоким процентом поздней зоны (37,39 %). Заболонь узкая, 14-17 мм. Древесина засмоленная, тяжелая с повышенной плотностью (660-707 кг/ м3).
Для древесины лиственницы Гмелина характерно коричневое ядро с сероватым оттенком, заболонь составляет по ширине 16-19 мм. Годичные слои умеренные (1,02 мм), процент поздней древесины составляет 27,89 %, плотность - 622 кг/ м3.
Таким образом, исследование стойкости древесины лиственницы в экологически чистом виде по отношению к дереворазрушающим грибам имеет большое практическое значение как для лесозаготовительной, так и для деревоперерабатывающей промышленности. Разработка научных основ по использованию наиболее стойкой древесины лиственницы с учетом данных о сопротивлении гниению, позволит прогнозировать срок ее службы в различных условиях эксплуатации, приведет к сокращению вырубок ценных древесных пород, не нарушая экологическую обстановку в природе.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Анучин, Н.П. Лесная таксация / Н.П. Анучин. - М.: Лесная
промышленность, 1977. - 512 с. Баженов, В.А. Стойкость древесины лиственницы в столбах линий связи и электропередач / В.А. Баженов, Е.В. Харук // Тр. Ин-та леса АН СССР. - Красноярск. - 1967. - С. 62-66.
Беленков, Д.А. Вероятностный метод исследования антисептиков для древесины / Д.А. Беленков // учеб. для вузов. - Свердловск: Изд-во Уральского университета, 1991. - 180 с.
Волочатова, И.В. Фунгистатическая активность фракции водно-ацетонового экстракта из древесины Larix sibirica / И.В. Волочатова, С.А. Медведева, Н.А. Тюкавкина,
B.А. Хуторянский, М.Ю. Сайботалов, Б.Н. Баженов // Растительные ресурсы. - 2001. - Т. 73. - № 2. - С. 86-89.
Горшин, С.Н. Полигонные испытания антисептиков /
C.Н. Горшин, И.А. Чернцов // Учеб. для вузов. - М.: Лесная промышленность, 1966. -136 с.
Гудаева, Е.А. Влияние эколого-географических условий роста на биостойкость и строение древесины лиственницы сибирской / Е.А. Гудаева // Автореф. дисс. с-х. наук.
- Красноярск, СибГТУ - 2004. - 25 с.
До Хыу Тху 0. Биостойкость древесины некоторых тропических пород и изменение их качества при хранении / До Хыу Тху 0 // Автореф. дисс. техн. наук. - Ленинград: ЛТА им. С.М. Кирова. - 1984. - 22 с. Максис, О.А. Влияние экстрактивных веществ на биостойкость древесины лиственницы сибирской / О.А. Максис // Автореф. дисс. техн. наук. - Красноярск, СибГТУ
- 2005. - 22 с.
Петри, В.Н. Влияние термической обработки древесины сосны на ее противогнилостную стойкость / В.Н. Петри, Д.А. Беленков // Лесной журнал. - 1963. - № 1. - С. 104-109. Саламатова, Т.С. Физиология выделения веществ растениями / Т.С. Саламатова, О.А. Зауралов // Л.: ЛГУ, 1991. - 152 с. Харук, Е.В. Биостойкость, строение и свойства древесины лиственницы сибирской / Е.В. Харук // Вестник СибГТУ - 2000. - № 2. С. 25-32. Яблоков, А.С. Селекция древесных пород / А.С. Яблоков // М.: Изд-во сель. хоз. литературы, журналов и плакатов.
- 1962. - 488 с.
Erdtman, F.L. Uber einige Inhaltsstoffe des Kernholzes der Coniferenord-nung Finales / F.L. Erdtman // Holz als Roh-u. Werkstoff. - II. - 1953. - P. 245-249. Knigge, W. Methodische Unter-suchungen uber Moglichkeit der Drehwuchsfeststellung in verschiedenen Alterzo-nen von Laubholzern / W. Knigge, H. Schulz // Holz als Roh-und Werkstoff, 1959. -17. - № 9. - Р. 341-351. Venäläinen, M. Variation in Desay of Scots Pine Timber Martti / M. Venäläinen, A. Marju // Строение, свойства и качество древесины, 2004. - Тр. IV-го Межд. симпозиума 13-16.10.2004. - Т. II - С-Пб, ГЛТА, 2004. - С. 405-408.
Поступила в редакцию 21.05.15 Принята к печати 21.09.15
