CC BY
16
ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ =
УДК 634.0.956.953:671.0.1.
ОБОСНОВАНИЕ ОБЛНГАТНОСТН ИНТЕНСИВНЫХ ЛЕСОВОДСТВЕННЫХ УХОДОВ ДЛЯ РЕКРЕАЦИОННЫХ ДРЕВОСТОЕВ АРИДНОЙ ЗОНЫ
© 2007 г. В.Д. Шульга, А.И. Густова, Д.К. Терехина
Гос. научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Российской академии сселъхоз. наук (ГНУ ВНИАЛМИРАСХН) Россия, 400062 Волгоград, Университетский пр-т., 97, Е-таИ:ута1т1@ауtlg.ru
Реферат. Изучены гидрофизические свойства древесины, влажность древесины и листьев (хвои) некоторых хвойных и лиственных пород, произрастающих на территории Волгоградской области, и на основании результатов сделаны выводы о состоянии древостоев. Даны предложения по технологии формирования климаксовых лесных насаждений.
Ключевые слова: изотерма капиллярного испарения, заболонь, ядро, потенциал влагопереноса, окислительно-восстановительный потенциал, водородный показатель (рН), комплексный оценочный показатель (КОП).
Принятые меры ведения лесного хозяйства не исключают периодического массового усыхания степных лесов и ЗЛН, особенно дубрав. По данным Н.П. Калиниченко (2000) с 1973 по 1998 гг. площадь дубрав в Европейско-Уральской части России сократилась на 862 тыс. га или 24%. Отсутствие лесоводственных уходов обесценивает опыт создания около 3 млн. га защитных насаждений - государственных, полезащитных лесополос, противоэрозионных насаждений (Шульга, Максимов, 1991).
Гомеостатические механизмы лесных культур Волгоградской области требуют постоянных уходов, т.к. почвенно-климатические условия здесь неблагоприятны для выращивания лесов. Следовательно, нужно стремиться к формированию такой структуры насаждения, при которой осуществляется естественная саморегуляция древостоя. Однако при подборе древесных пород надо соблюдать и основное правило - они должны соответствовать лесорастительным условиям, поэтому успешное разведение лесных культур не может быть осуществлено без знания биологии древесных пород как основного объекта ведения лесного хозяйства. С целью повышения устойчивости лесных насаждений в аридной зоне нами проводилась оценка основных характеристик свежесрубленной древесины, так как существуют глубокие различия гидрофизических свойств пород и их зависимость от уровня ведения лесного хозяйства и качества условий роста.
В системе дерево - среда очень хорошо изучены физические характеристики почвы и практически отсутствуют таковые для древесных пород, также являющихся капиллярно-пористыми коллоидными телами (Чудинов, 1984). Гидрофизические свойства живой (свежесрубленной) древесины основных лесообразующих пород видоспецифичны, -изотерма капиллярного испарения (ИКИ) древесных пород, заболони и ядра существенно различаются (табл. 1). Физические же свойства сухой древесины для всех пород считаются примерно одинаковыми (Справочное руководство по древесине, 1979). Нами был составлен гидрофизический паспорт древесных и кустарниковых пород. В него мы включили видоспецифическую ИКИ, потенциал влагопереноса, полную влагоемкость, диапазоны функциональной влажности, окислительно-восстановительный потенциал и водородный показатель.
На основании ИКИ рассчитывается фундаментальная гидрофизическая характеристика древесины - потенциал влагопереноса в любом диапазоне ее влагосодержания (табл. 2). Потенциал характеризует ее как третий видоспецифичный двигатель влагопереноса. По величине потенциала, рассчитанного в диапазоне функциональной влажности, древесные породы дифференцируются на: ксерофиты < -10.0 МПа; мезофиты -5 - -10.0 МПа; гигрофиты > -5.0 МПа. Так, например, лиственница сибирская, ель колючая, жимолость татарская и другие являются мезофитами. У них потенциал влагопереноса древесины при 0.5 ПВ составляет -6.8 —7.0 МПа. Появилась возможность рассчитать силы взаимодействия почвы и растения в любом диапазоне влажности, оценить направления влагопереноса вдоль и поперек ствола (в каких диапазонах влажности ядро может быть донором или акцептором влаги). В определенных диапазонах влажности ядро ели колючей при 0.5 ПВ и пихты одноцветной при 0.9 ПВ, а также бузины черной, скумпии кожевенной и др. становятся акцептором влаги. Напротив, жимолость татарская, тамарикс - это породы доноры по функции ядра во влагообмене.
Таблица 1. Изотерма капиллярного испарения свежесрубленной древесины хвойных и лиственных пород (здесь и в последующих таблицах числитель - заболонь, знаменатель - ядро). Table 1. The isotherm of capillary evaporation of the cut down wood of coniferous and deciduous breeds (here and in the subsequent tables numerator - sap-wood, a denominator - a heartwood)
Равновесная влажность древесины (%) при относительном
Древесная порода давлении пара (P/Ps*)
0.14 0.33 0.54 0.77 0.92 0.98 1.00
Ель колючая. (Picea 4.9 7.2 12.5 22.5 31.4 137.1 173.1
pungens Engelm) 5.1 8.1 11.2 14.8 28.7 103.2 125.1
Сосна обыкновенная 4J М 10.2 17.9 31.6 148.9 184.6
(Pinus sylvestris L.) 5.5 6.8 9.7 15.2 18.7 53.8 84.6
Лиственница сибирская 5^2 6J5 11.0 19.0 28.5 93.2 114.9
{Larix sibirica Ledeb.) 3.2 6.1 9.8 14.3 24.1 79.2 95.9
Дуб черешчатый {Quercus 39 72 10.8 20.8 80.9 121.5 154.0
robur L.) 4.2 7.9 11.5 18.2 45.1 81.3 103.0
Ольха черная {Alnus м JA 10.9 18.1 70.0 126.9 175.5
glutinosa (L.) Gaertn) 3.6 7.3 10.6 17.5 76.3 136.0 181.5
* - P/Ps - давление пара соответственно при данной влажности воздуха и при полном насыщении воздуха влагой и температуре 20 °С.
* - P/Ps - pressure pair accordingly at the given humidity of air and at full saturation of air by a moisture and temperature 20 °C
Изучение гидрофизических свойств древесных пород позволяет по результатам измерения функциональной влажности судить об энергетике связи влаги с древесиной во всем диапазоне ее изменений. Становится понятной глубина водного стресса, переживаемого древесной породой. Так, у ели колючей при влажности заболони 83, а ядра 31% потенциал влагопереноса достигает -6.9 и -10.6 МПа. Говорить о наличии свободной влаги не приходится. Но в то же время видно, что большую часть вегетации в заболони нет свободной влаги, а дотация влаги из ядра возможна и осуществляется. Отмеченная низкая величина функциональной влажности заболони и ядра свидетельствует о том, что влагообмен в стволе живого дерева, например, ели и дуглассии происходит при величине потенциала влагопереноса значительно меньшем -15 - -30 МПа - при полном отсутствии свободной влаги. Понятной становится слабая устойчивость ели колючей в
степи: заболоиная древесина с высоким потенциалом влагопереноса не обеспечивает потребности породы.
Таблица 2. Связь потенциала влагопереноса и влажности древесины. Table 2. Connection of potential of carry of a moisture and humidity of wood.
Древесная порода ПВ,% Абсолютная величина потенциала влагопереноса (МПа) при влажности древесины в долях от ПВ*
0.9 0.8 0.6 0.5 0.3
Pinus sylvestris L 185 ±6.2 85 ±5.8 1.3(167)** 0.6(76) 2.7(148) 1.5(68) 5.4(111) 3.4(51) 6.8(92) 5.2(42) 9.3(56) 9.3(25)
Larix sibirica Ledeb. 115 ±7.1 99 ±7,6 1.6(103) 1.1(86) 2.8(92) 2.4(77) 5.6(69) 5.4(58) 7.0(58) 6.8(48) 9.8(35) 9.8(29)
Picea pungens Engelm. 173 ±7.0 125 ±9.5 1.5(156) 1.3(113) 3.0(139) 2.8(100) 5.7(104) 5.6(75) 6.8(89) 6.8(63) 10.0(52) 9.8(38)
Quercus robur L. 154 ±5.5 103 ±2.1 1.3(99.0) 1.3(99.0) 2.6 (98.1) 2.7(98.0) 8.5(93.8) 7.0(94.9) 13.3(90.5) 9.7(93.0) 24.1(83.4) 22.9(84.1)
Alnus glutinosa (L.) Gaertn 176 ±6.1 182 ±9.8 0.6(100) 1.3(99) 1.8(99) 1.9(99) 5.9(96) 6.4(95) 8.3(94) 8.8(946) 18.8(87) 19.6(87)
*- ПВ - полная влагоемкость древесины, %. *- FM - the full moisture capacity of wood, %.
**- В скобках указана абсолютная влажность древесины в %. **- In brackets absolute humidity of wood in % is
specified
Различия в величине потенциалов влагопереноса заболони и ядра имеет несколько новых следствий для практического степного лесоводства. При подборе плюсовых деревьев необходимо также учитывать долю заболони в объеме древесины ствола. Предпочтение следует отдавать видам с широкой заболонью (более 30 - 40%). Например, у лиственницы сибирской заболонь значительно более эффективный, чем ядро третий двигатель влагопереноса и резервуар доступной влаги. Поэтому все мероприятия, направленные на увеличение прироста, повысят долю заболони и эффективность названных функций.
К настоящему времени мы располагаем основными гидрофизическими характеристиками 15-17 древесных пород, что позволяет нам выделить еще один диапазон влажности древесины - диапазон «наибольшего благоприятствования росту» 0.8 - 0.9 ПВ. Оказалось, что в этом случае потенциал влагопереноса древесины не превышает -3 МПа для всех изученных пород. В данном диапазоне влажности влагоперенос в системе «растение - среда» более гармоничен.
Изотермы капиллярного испарения древесины лиственных, хвойных и кустарниковых пород отличаются друг от друга. В таблице 3 представлена связь потенциала влагопереноса и влажности древесины в долях от полной влашемкости хвойных и лиственных пород в сравнении.
Если потенциал влагопереноса в точке перегиба полинома шестой степени древесины хвойных составляет в среднем для 9 пород -15.6 МПа (заболонь) и -15.5 МПа (ядро), то для 15 видов лиственных пород -27.4 МПа (заболонь) и -29.3 МПа (ядро). Различия между лиственными и хвойными породами в заболони составляют 7.9% равновесной влажности воздуха и -11.8 МПа потенциала влагопереноса, а в ядре соответственно 8.7% и -13.8 МПа.
Изучение гидрофизических свойств древесины включало также измерение окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) и водородного показателя (рН) древесины, корней, листьев (хвои). Они играют важную роль в различных физиологических процессах (дыхание, фотосинтез). Измерение ОВП и рН свежесрубленной древесины проводились по тем же принципам, что и при изучении данных показателей почвы с помощью электронного иономера И-500 (табл. 4).
Таблица 3. Связь потенциала влагопереноса и влажности древесины. Table 3. Connection of potential of carry of a moisture and humidity of wood.
Древесные породы пв, % Потенциал влагопереноса (МПа) в абсолютных величинах при влажности древесины в долях от ПВ
0.9 0.8 0.6 0.5 Точка перегиба графика полинома
Равновесная влажность, % Относительная влажность, % Потенциал влагопереноса, МПа
СРЕДНЕЕ ПО 9 хвойным породам 165 112 1.4 ±0.3 1.1 ±0.2 2.7±0 2 2.5 ±02 5.4±02 5.1±0.4 6.8Ш2 6.6Ш.4 31.5±1.5 28.8 ±2.4 88.9+0.7 89.0+0.7 15.6+1.1 15.5+1.0
Среднее по главным лиственным породам 147 130 1.1±0.4 1.0Ш.З 22±0.7 2.1±0.6 6.0±1.5 6.3+2.5 8.8t2.0 8.3+2.1 23.1*32 22.5±3.9 0.&Ш.1 0MU 27.4+1.6 29.3 + 2.1
Среднее по кустарникам 103 85 0.5±0.1 0.9Ш.З 1.6Ю.2 1.6Ш.1 4.0+0.9 2.9+0.8 8.3±2.7 6.5±2.3 35.3+4.1 35.814.9 0.9+0.0 0.9+0.1 17.0+1.3 15.8 + 0.9
Древесина исследованных хвойных пород имеет рН < 7. Ядро сосен, лиственницы, ели имеют более кислую реакцию, чем заболонь; а дуглассия, можжевельник наоборот. рН хвои с возрастом становится менее кислым (например, у сосны обыкновенной водородный показатель снижается с 4.9 до 5.4). рН корта также находится в кислом диапазоне (4.9 - 5.5). Разброс значений ОВП достаточно большой от 25 до 160 мВ. Так у корней всех видов сосен он примерно одинаков и находится в пределах 100 мВ, что указывает на большую подвижность электронов. У дуглассии, лиственницы, ели, можжевельника он более низкий. Активность электронов в хвое снижается с возрастом примерно на 20 - 30 мВ. ОВП и рН ели и можжевельника виргинского примерно соотносятся с таковыми показателями лиственницы сибирской, только ОВП ядра можжевельника составляет 118 мВ, камбия ствола ели колючей 84 мВ. рН ядра можжевельника 5.7, ели 4.9. Можно предположить, что у пород с довольно влажным ядром, как, например лиственница, сосна крымская, ель, дуглассия, ядро довольно активно участвует в водообмене. Так как ОВП ближе к той системе, окисленные или восстановленные формы содержатся в большем количестве, а значения, полученные в результате исследования, находятся в пределах (+100 - -100 мВ) можно сделать вывод о том, что потенциалопределяющая система в древесине исследуемых хвойных и лиственных пород восстановительная.
Для лиственных пород в летний сезон высокие показатели редоксипотенциала имеют смородина золотая, тамарикс, скумпия кожевенная, груша лесная, тополь белый, что говорит о недостатке влаги в древесине этих пород, а низкие и отрицательные - бузина черная, жимолость татарская, дуб черешчатый, липа мелколистная, что свидетельствует о повышении влажности. В весенний период значения ОВП (груши лесной, тополя белого) высокие и находятся в диапазоне 58 - 80 мВ. Низкие имеют скумпия кожевенная, береза повислая, вяз мелколистный. рН лиственных пород в летнее время, в отличие от хвойных, изменяется от кислой реакции среды (жимолость татарская, дуб черешчатый, тополь белый) до щелочной (тамарикс, смородина, липа, скумпия). Полученные значения ОВП могут служить показателем поражения древесины дереворазрушающими грибковыми заболеваниями, так как большая часть ОВ реакций имеет биохимическую природу и самым тесным образом связана с микробиологическими процессами. (Федоров, 1984). По ИКИ можно рассчитать лимиты функциональной влажности древесины и листьев (хвои). Мы предположили, что границы качественного изменения влажности почв будут совпадать с таковыми древесины, поэтому методы изучения свойств древесины будут подобны методам,
используемым при изучении почв. При изучении диапазонов доступной влаги в выборе методик мы руководствовались высказыванием Эдлефсена (Козловский, 1969, с. 128), где он утверждал, что почву, растение и атмосферу следует рассматривать как комбинированную систему, для оценки которой можно использовать общие понятия и методы. Мы взяли в основу обобщенные критерии влажности почвы по E.H. Романовой (1977) и Т.Ф. Рыбкиной (1977): оптимальная влажность 0.9-0.8 ПВ - в этом случае потенциал влагопереноса не выходит за пределы 3 МПа; достаточная 0.8-0.6 ПВ; напряженно-достаточная 0.6-0.5 ПВ; критическая, или порог необратимых изменений, 0.3-0.5 ПВ.
Таблица 4. Редоксипотенциал и водородный показатель органов некоторых древесных пород в период вегетации: в числителе - ОВП, в знаменателе - рН. Table 4. The oxidation-reduction and hydrogen parameter of parts of some tree species during vegetation.
Древесная порода Ствол Корень Листья, хвоя
камбий заболонь ядро камбий древесина Хвоя 1-летняя Хвоя 2-летняя
Larix sibirica Ledeb. 58.6±3.4 74.4±2.3 87.8±3.4 90.9±3.1 64±3.8 162.0±9.3 -
5.8±0.0 5.9±0.1 5.3±0.1 5.2±0.1 4.8±0.1 3.4±0.0
Pseudotsuga menzi-esii 40.Ш.7 36.3±2.2 63.4±5.3 42.2±5.2 59.6±2.5 96.3±6.5 71.9±8.1
ßdirb) Franco 6.1±0.1 5.4±0.2 5.8±0.1 5.5±0.2 4.9±0.1 5.1±0.1 5.3±0.1
Pinus sibirica Du 76.6±1.3 111.0±10.6 160.2±9.6 104.Ш.9 92.6±9.6 131.4±8.5 110.8±7.2
Tour 5.6±0.1 5.2±0.1 4.7±0.1 5.4±0.1 5.2±0.1 4.3±0.0 4.6±0.1
Pinus pallasiana D. 63.5±1.9 64.1±6.3 78.7±6.8 86.5±3.6 90.5±2.1 130.8±7.0 99±4.8
Don 6.3±0.1 5.7±0.1 4.9±0.1 5.4±0.1 5.2±0.0 5.0±0.1 5.3±0.1
Pinus ponderosa 59.3±3.1 95±4.6 139.3±8.7 67±2.6 91.7±3.9 114.2±8.1 82.5±4.3
Dougl. et Laws. 5.8±0.1 4.8±0.2 3.9±0.2 5.7±0.1 5.4±0.1 4.6±0.1 5.1±0.1
Pinus sylvestris L. 75.3±2.9 75.5±3.0 94.5±4.8 71.3±3.1 96.8±4.0 113.7±6.4 92.1±5.6
5.7±0.1 5.4±0.1 5.1±0.2 5.6±0.1 5.3±0.1 4.9±0.1 5.4±0.1
Robinia Pseudoacacia 85.5±4.4 60.6±1.3 40.8±1.0 49.0±5.1 39.3±0.6 31.7±2.6
5.7±0.1 5.4±0.2 5.7±0.2 5.3±0.1 5.2±0.1 7.2±0.1
Armeniaca vulgaris -8.2±1.8 -29.6±3.2 -21.2±1.3 21.0±0.2 22.3±1.5 39.4±3.3
4.5±0.1 5.2±0.1 4.9±0.2 5.1±0.1 4.8±0.7 6.4±0.1
Ribes Aureun Pursh 35.0±3.7 83.0±1.6 64.5±4.0 0.8±1.7 -61.8±5.3
7.3±0.1 7.5±0.2 7.7±0.1 7.7±0.1 5.3±0.1
Caragana 17.4±3.5 33.8±3.6 50.1±1.7 -43.7±3.8 19.8±0.7 50.1±1.7
arborescenses Lam. 6.8±0.1 6.3±0.1 6.1±0.2 5.9±0.1 5.5±0.1 6.1±0.2
Quercus robur L. 42.Ш.9 20.1±0.7 52.0±2.4 36±3.3 20.6±1.1 13.0±2.8
5.7±0.1 5.1±0.2 5.2±0.1 5.4±0.2 5.5±0.1 7.1±0.2
Tamarix gracilis L. 58.4±4.7 7.6±0.1 75.2±4.9 7.5±0.1 82.7±4.8 7.5±0.1 56.8±1.9 6.1±0.2 56.2±4.1 5.7±0.1 34.0±4.2 4.9±0.2 -
Alnus glutinosa (L.) 21.2±1.9 -24.2±4.8 -25.4±2.9 34.7±1.3 -44.2±11.8
Gaertn 6.2±0.1 6.8±0.1 6.4±0.1 6.7±0.7 6.5±0.1
Наши данные подтверждают, что недостаток влаги в первую очередь сказывается на влажности древесины и в последнюю очередь на влажности листьев (хвои).
Динамика влажности древесины и хвои показывает, что наибольшая влажность наблюдается в весенний период, наименьшая в конце лета, причем разница довольно существенная, например, у сосны желтой по заболони она достигает 40%, а у сосны черной почти 60%, у других пород колебания также значительны и находятся в пределах 20-40%.
У хвойных в весенний период, когда влагозапас в почве достаточно высокий влажность заболони находится - в достаточном и оптимальном диапазоне, хвои - в оптимальном, корня колеблется от 0.8 ПВ до 0.4 ПВ, ядра - в критическом диапазоне. В летний период картина
влажности довольно резко ухудшается. Заболонь находится в диапазоне напряженно-достаточного увлажнения (0.6-0.8 ПВ) у сосен, только у лиственницы 0.9 ПВ; ядро - у всех пород в критическом диапазоне; корень - от напряженно-достаточной (сосны), достаточной (ель, пихта) до критической (кедр, дуглассия, лиственница, можжевельник); хвоя - в диапазоне достаточного увлажнения. Это алгоритм экспресс анализа состояния лиственных древесных пород
Заболонь имеет, как правило, лучшие воднофизические свойства и потому лучше выполняет функции не только резервуара, но и водного насоса. Это подтверждает необходимость проведения интенсивных мер ухода за древостоем, позволяющих сохранить структуру древесины близкую к ювенильной - с минимальным содержанием ядровой ее части.
Все предложения по улучшению ведения лесного хозяйства не выходят за пределы «своевременного обновления» лесов и ЗЛН. Основное отличие климаксовых лесов состоит в эффективной профилактике этиолированности древостоев, в стабилизации водного режима ассимиляционного аппарата для обеспечения фотосинтеза (Берри, 1997), в увеличении запасов доступной влаги в почве и в древесине деревьев будущего, в существенном увеличении размера крон и количестве запасных питательных веществ для получения катаболической влаги (Новицкая, 1971), в определении интенсивности рубки по числу оставшихся, а не вырубленных деревьев и формировании заданного (сбежистого) морфологического типа средних деревьев. Целью является создание резервных (многоцелевых) климаксовых старовозрастных лесов. Под заведомо устойчивыми, по формулировке К.Ф. Тюрмера (Берри, 1997, с.63), или климаксовыми древостоями мы понимаем древостой, находящиеся в устойчивом равновесии с условиями окружающей среды, что близко к высказываниям Р. Риклефса (1979), В.Н. Сукачева (1975).
Анализ более 90 таблиц хода роста шести главных лесообразующих пород России в нормальных насаждениях выявил достаточно строгое однообразие морфологического типа средних деревьев. Отношение высоты дерева к площади поперечного сечения на таксационном диаметре (величина комплексного оценочного показателя или КОП, или единичного среднего объема ствола дерева) практически одинаково для всех пород по классам возраста (табл. 5).
Это раскрывает алгоритм изменения внешнего вида средних деревьев в нормальных древостоях. По сравнению с заведомо устойчивыми (климаксовыми) лесами, которые в возрасте 20, 30...50, 70, 100 и 120 лет имеют небольшую густоту и величину КОП -соответственно 4.0; 3.5; 3.0; 2.0 и 1.5 см/см2, нормальные леса чрезмерно этилированны и потому неустойчивы. Заметим, что при указанном соотношении высоты и площади поперечного сечения стволов субклимаксовые молодняки нельзя назвать жердняками и потому метод создания заведомо устойчивых насаждений из молодняков мы назвали интенсивным безжердняковым, а принцип ведения хозяйства - лесопарковым, климаксовым.
Отсутствие в работе лесоводов опоры на фундаментальную математически доказанную зависимость эффективности фотосинтеза от стабильности оводненности ассимиляционных тканей является одним из основных недостатков современного степного лесоводства (Берри, 1997). Многочисленные исследователи зарегистрировали существенные колебания влажности листьев, побегов, древесины в течение суток, месяцев, сезонов года в степи, лесостепи и бореальной зоны. Уменьшить колебания влажности, снижающие эффективность фотосинтеза, можно лишь одним способом - увеличением площади питания до вполне определенных лимитов. Требуемая густота или площадь питания определяется по диаметру крон средних деревьев, равному в климаксовых насаждениях половине длины ствола. В ординарных же древостоях диаметр крон средних деревьев меньше 30...35% длины ствола. A.B. Гурский (1957) и В. Желявски (1980), В О. Казарян (1990), В.Д. Шульга (2004)
объясняют продолжительность жизни главной породы в степи временем достижения унифицированной высоты или «потолка», что не имеет отношения к "старению" или "долговечности" породы. Лимит роста в высоту исчерпан, когда ствол достигает предельной высоты капиллярного подъема влаги древесиной. Если же размер кроны в борах, дубравах и своевременно изреженных ЗЛН превышает половину высоты деревьев, то периодический дефицит влаги выльется не в суховершинность, а в безболезненный отпад мелких ветвей (ветвепад), так как оставшаяся большая часть кроны подпитывается капиллярами древесины. Здесь много запасных питательных веществ - резерва катаболической влаги. После достижения критической высоты дальнейший рост главных пород возможен только в толщину при облигатном снижении густоты древостоя. КОП деревьев I класса Крафта соответственно в 2 и 4 раза меньше, чем деревьев III и IV классов, что в первом приближении объясняет наблюдаемые различия во влажности древесины: по закону Пуазейля масса воды переносимая по трубке в единицу времени обратно пропорциональна расстоянию. В нашем случае длина трубки - это длина единичного объема ствола (КОП), о чем говорит его размерность.
Таблица 5. Морфологический тип средних деревьев основных лесообразующих пород в нормальных древостоях I класса бонитета. Table 5. Morphological type of average trees of the cores of species forest forming in normal forest stands I (first) of a bonitet class.
Главная порода Величина КОГ , см/см2 в возрасте, лет:
20 30 50 70 100
Сосна 20.6 12.3 6.8 4.8 3.4
Лиственница 22.9 12.6 7.3 5.0 3.8
Ель 19.9 11.5 6.5 4.4 3.0
Пихта 16.2 11.3 5.7 3.8 2.7
Дуб 22.7 12.6 6.2 3.9 2.5
Берёза 22.1 13.4 7.2 5.0 3.7
В среднем для нормальных лесов 20.7 12.3 6.6 4.5 3.2
Для заведомо устойчивых лесов 4.0 3.5 3.5 3.5 2.0
Климаксовые древостой состоят преимущественно из деревьев I и II классов Крафта, так как при интенсивных рубках в 1 - 2 приема выбираются деревья низших классов и в древостое остаются только деревья будущего в количестве 250 - 450 шт/га. Любой довод о преимуществах господствующих деревьев по сравнению с деревьями III - V классов Крафта свидетельствуют о преимуществах климаксовых древостоев. Это превосходство отмечено в литературе: по влажности древесины; массе, влажности и площади хвои; количеству шишек; объёму среднего дерева; размеру ядра; размеру и объёму крон; величине КОП; динамике рангов; смолопродуктивности; числу здоровых деревьев; отпаду; снижению прироста в засуху; отзывчивости на рубки ухода.
Новые знания позволяют отказаться от представлений о быстром старении главных древесных пород в аридной зоне и перейти к интенсивному ведению лесного хозяйства. Создание устойчивых (климаксовых) старовозрастных древостоев с помощью своевременных интенсивных рубок ухода, изменяющих морфологический облик и биологическую устойчивость деревьев и древостоев, может служить надежной альтернативой принятому лесоводству и лесопользованию. Это предполагает перевод лучших (по ассортименту, условиям роста и продуктивности) 15 - 20% лесного фонда леса в климаксовое состояние и сохранить их до 200 - 250-летнего возраста.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Берри Д.А. Зависимость фотосинтеза от факторов окружающей среды. Ред. О Д. Говинджи // Фотосинтез. М.: Мир, 1997. Т. 2. С. 273-364.
2. Гурский А.В. Основные итоги интродукции древесных растений в СССР. М.-Л.: АН СССР, 1957. 303 с.
3. Желявски В. Старение растительного организма // Физиология растений. Т. 27. Вып. 4. 1980. С. 869-879.
4. Казарян В.О. Физиологические аспекты эволюции от древесных к травам. Л.: Наука, 1990. 348 с.
5. Калиниченко Н.П. Дубравы России. М.: ВНИИЦЛесресурс, 2000. 536 с.
6. Козловский Т. Водный обмен растений. Ред. Н.С. Петинова. М.: Колос, 1969. 247с.
7. Новицкая Ю.Е. Особенности физико-биохимических процессов в хвое и побегах ели в условиях Севера. Л.: Наука, 1971. 117 с.
8. Перехоженцев А.Г. Вопросы теории и расчета влажностных соотношений неоднородных участков ограждающих конструкций зданий. Волгоград: Нижневолжское кн. изд-во, 1997. 273 с.
9. Риклефс Р. Основы общей экологии. М: Мир, 1979. 494 с.
10. Романова Е.Н. Микроклиматическая изменчивость основных элементов климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 280 с.
11. Рывкина Т.Ф. Анализ влияния суточного хода испарения на экстремальные значения влажности почв при грунтовом питании // Энерго- и массообмен в среде обитания растений. Л.: АФИ, 1977. С. 53-56.
12. Справочное руководство по древесине. М.: Лесная промышленность, 1979. 544 с.
13. Сукачев В.Н. Избранные труды // Проблемы фитоценологии. Т. 3. Л.: Наука АН СССР, 1975. Т. 3. 344 с.
14. Федоров Н.И. Корневые гнили хвойных пород. М.: Лесная промышленность, 1984. 160 с.
15. Чудинов Б.С. Влага в древесине. Новосибирск: Наука СО, 1984. 270 с.
16. Шулъга В.Д., Максимов А.Н. Влияние затопленных почв Волго-Ахтубинской поймы на состояние лесов//Почвоведение. 1991. № 1. С. 105-110.
17. Шулъга В.Д. Гидрофизическая мотивация приемов создания заведомо устойчивых древостоев в степи // Лесное хозяйство. 2004. № 2. С. 28-31.
SUBSTANTIATION OF NECESSITY INTENSIVE CARE OF FORESTRY IN RECREATIONAL FOREST STANDS OF THE ARID ZONE
© 2007. V.D. Shulga, A.I. Gustova, D.K. Terehina
The All-Russia scientific research agrosylviculture institute Russia, 400062, Volgograd, the Prospectus University, 97 E-mail:[email protected]
The physical properties of wood, moisture of wood and leaf (needles) some of coniferous and leaf-bearing kinds growing in territory of the Volgograd region are investigated, and on the basis of results the conclusions about a condition of wood stands are made. The recommendations for technology of formation of steady protective wood plantings are given.
Key words: isotherm of capillary evaporation; sap-wood; a heartwood; potential of carry of a moisture; oxidation-reduction potential; hydrogen parameter; the complex estimated parameter.
