Особливості формування об'ємної маси та макроструктури деревини ялини звичайної в українських Карпатах Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 630 *[161+811.2] Здобувач I.I. Харитон1;

доц. 1.М. Сопушинський, д-р с.-г. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв

ОСОБЛИВОСТ1 ФОРМУВАННЯ ОБ'€МНО1 МАСИ ТА МАКРОСТРУКТУРИ ДЕРЕВИНИ ЯЛИНИ ЗВИЧАЙНО1 В УКРАШСЬКИХ КАРПАТАХ

Дослщжено показники об'емно! маси та макроструктури деревини ялини зви-чайно! на абсолютних висотах 630-1190 м н.р.м. Украшських Карпат. Визначено дiапа-зон змiни кшькост рiчних кшець в 1 см у ювеншьнш деревинi вiд 1 до 2 шт.- см-1. Про-анапзовано змшу об'емно! маси деревини 3Í збшьшенням висотного градieнта вщ 630 м до 1190 м н.р.м. Встановлено, що найбiльшi середш значення щiльностi (р0 %=413-м-3 та р10 %=446 кг- м-3) характерш для волого! високопрно! сусмеречини на абсолютнш висотi 1190 м н.р.м., а найменша кiлькiсть рiчних кшець в 1 см - для висоти 630-650 м н.р.м. у межах вщ 5 до 14 шт.- см-1.

Ключовi слова: ялина звичайна, об'емна маса деревини, ширина рiчного кшьця, кiлькiсть рiчних кшець в 1 см, абсолютна висота.

Вступ. До важливих промислових порщ Украшських Карпат належить ялина звичайна (Picea abies Karst.), яка займае площу близько 426,2 тис. га (станом на 01.01.13 р.). Нижня межа чистих ялиннитв проходить на висотi орiентовно 700 м н.р.м., а верхня - 1670 м н.р.м. [1, 2, 5]. У висотному пояс 700-1200 м н.р.м. деревостани ялини звичайно!' поширеш здебшьшого у воло-гих ялицево-буково-смерекових типах лiсу i вiдрiзняються високою продуктив-нiстю. Ялинники поширеш вище 1200 м н.р.м., характеризуеться уповшьненим ростом i нижчою продуктивнктю [1-3]. Природний ареал ялини звичайно!' охоплюе 31 ° широти ввд Балканського пiвострова (41°27' пн. ш.) до рiчки Хатанга, Сибiру (72°15' пн. ш.). Поздовжнiй дiапазон змiнюеться вiд 5°27' сх. д. у французьких Альпах до 154° сх. д. в Охотському морi у Схвдному Сибiру (рис. 1). Поза природним поширенням виду, широко створюють плантацп ялини звичайно1 в Центральшй £вро-m i в Скандинави [10]. Основною метою плантацшного ви-рощування ялини звичайно!' е зменшення юлькосп сучк1в, вщсотка шзньо1 деревини та збiжистостi стовбура, що шд-вищуе вiдсоток виходу висо-кояшсно!' деревини.

1нтегральним показ-ником якостi деревини е ü об'емна маса, яка залежить вiд багатьох чинникiв, гру-пування яких мае прикладне лк1вниче значення [5-8, 10,

11]. Рис. 1. Ареал ялини звичайноi

1 Наук. кергвник: доц. 1.М. Сопушинський, д-р с.-г. наук

Науковий вкник НЛТУ Укра'Гни. - 2015. - Вип. 25.2

До першо! групи доцiльно в1днести залежшсть ф1зичних 1 мехатчних властивостей деревини в1д показникв макроструктури. Друга група охоплюе лкгвнич особливост вирощування дерев - способи ведения лсового господар-ства, лкорослинт умови, генотип тощо, що визначають властивост деревини. До останньо! в1дносять р1зноманггт вимоги до класш якосп лкоматер1ал1в круглих та пилопродукци [6, 7, 9]. Так, в1дб1р високояккних стовбургв прово-дять за зовшштми ознаками дерева, прикладом яких е прямизна, зб1жисткть, протяжнкть безсучково! зони, висота та д1аметр стовбура [10, 11]. Однак особ-ливосп формування ф1зичних властивостей деревини ялини звичайно! в розр1з1 змши абсолютно! висоти Укра!нських Карпат е малодосл1джеш.

Мета дослiдження - вивчення особливостей формування об'емно! маси та показникв макроструктури стовбурно! деревини ялини звичайно! в Укра-!нських Карпатах.

Об'екти та методичш особливость Об'емну масу стовбурно! деревини ялини звичайно! досл1джено в стиглих деревостанах Людвиквського лкництва ДП "Вигодське лкове господарство". Пробш дiлянки площею 0,5 га закладено на твденно-зах1днш та твтчно-сх1днш експозици г. Довшка, як охопили абсолюты висоти 630-1190 м н.р.м. (рис. 2). Для визначення ф1зичних властивостей деревини ввдбрано по три модельш дерева на пробнш площ1 (ПП) 1з трьох клас!в товщини з найбiльшою кiлькiстю дерев, а всього зрубано 1 опрацьовано 21 модель [4, 9]. Лк1вничо-таксацшну характеристику досл1джуваних деревос-тан1в ялини звичайно! подано в табл. 1.

Рис. 2. Висотний граЫент розм1щення ялинових деревосташв

Табл. 1. ЛШвничо-таксацшна характеристика деревостатв ялини звичайно!

ПП Кв. / вид. Склад насадження 1ндекс типу лiсу Висота н.р.м., м Вк, рок1в Клас бо-нiтеIу Вщносна повнота Середш Запас, м3та

Н, м В, см

1 16/27 10Ял Ээ бк-яцСм 630 103 I 0,70 30 34 380

2 16/29 7Ял3Яц Ээ бк-яцСм 820 100 I 0,73 30 34 290

3 16/24 9Ял1Яц С3 бк-яцСм 975 110 I 0,70 31 34 270

4 16/2 10Ял С3 яцСм 1190 95 I 0,75 26 28 340

5 13/19 10Ял С3 См 1000 116 I 0,80 28 32 300

6 13/14 8Ял2Яц Э3 бк-яцСм 800 120 I 0,60 30 36 270

7 13/13 6Ял4Яц Э3 бк-яцСм 650 100 I 0,80 30 34 310

Примтка: Н - висота; В - дiаметр.

З модельного дерева ви-пиляли серцевинну дошку тов-щиною 25 мм. B3ip^ деревини для вивчення фiзичних власти-востей виготовляли i3 стигло'' деревини вщповщно до схеми выбору, яку наведено на рис. 3. Треба зазначити, що дослщжен-нями охоплено стиглу деревину. Ювеншьну деревину ялини зви-чайно' визначено показником кiлькiсть piчних кiлець в 1 см в межах вщ 1 до 2 шт.-см"1 (див. рис. 3). Рис. 3. Eid6ip вырщв деревини

Дослщницью взipцi виготовлено вщповщно до вимог вiтчизняних та мiжнаpодних стандаpтiв [4, 6, 9]. Результати дослщження опрацьовано за допо-могою програмних пакетiв Excel, SPSS 13.0 та Statistica 10.0.

Виклад основного матерiалу. Особливостi формування об'емно'' маси (р при Wa6c=0 % та Wa6c=10 %) деревини ялини звичайно'' залежно вiд абсолютно'' висоти та типу люорослинних умов наведено в табл. 2.

Табл. 2. Л1с1впич1 особливости формування об'смногмаси деревини (р, кг-м'3)

SL | 1ндекс типу люу | Показник | N | min | M±m | max | V \ P

П1вденно-зах1дна експозищя

;±т-9г

630

D3 бк-яцСм

Р10 -

171

180

308

336

359

398

.±1,6 7

412

447

7,1

6,1

0,5

0,5

820

D3 бк-яцСм

255

320

380

431

7,0

0,4

Р10 -

255

353

416

464

±2,41

6,0

0,4

975

C3 бк-яцСм

250

327

386

473

Р10 -

250

350

419

>±2,48

9,9

0,6

512

9,3

0,6

±2,66

1190

C3 яцСм

Р0

183

337

413

478

8,7

0,6

Рж

183

360

44b

515

8,5

0,6

Швшчно-схщна експозишя

■±166

650

D3 бк-яцСм

Р0

Р10 -

337

337

287

330

356

395

±1,98

422

457

86 0,5

7,0

0 4

800

D3 бк-яцСм

Av

260

322

375

442

8,5

0,5

Р10

260

345

406

±2,0/

467

±2,39

8,2

0,5

1000

C3 См

Av

177

328

389

475

82

06

Р10 -

177

341

12^ 178^

499

8,2

0,6

Узагальнене

Av

1633

287

478

9,6

0,2

Р1

1642

330

413±

515

8,6 0,2

Примiтка: SL - абсолютна висота, м н. р. редне арифметичне значення та його помилка; щент варiацГi, %; P - показник точность %.

м; min - мЫмальне значення max - максимальне значення;

; M±m - се-V - коефь

Цифpовi данi табл. 2 свщчать про змшу об'емно'' маси деревини ялини в абсолютно сухому сташ та за абсолютно'' вологосл 10 % залежно вщ абсолютно' висоти. Збтьшення щiльностi деревини пов'язане зi змiною висотного гра-

Наукрвий вкник НЛТУ Укра1'ни. - 2015. - Вип. 25.2

дieнтa ввд 630 до 1190 м н^.м. i тишв лicopocлинниx умов вщ вoлoгиx гpyдiв до вoлoгиx cyipy^je. Нaйбiльшi cеpеднi зшчення щiльнocтi (р0 %=413 кг-м-3 тa р10 %=446 кг-м-3) xapa^epm для волого!' виcoкoгipнoï cycмepeчини. Рiзниця мiж cеpеднiми зшченнями ш^льнот дepeвини ялини звичaйнoï мiж мaкcимaльни-ми тa мiнiмaльними зшченнями aбcoлютниx виcoт cтaнoвить 10-12 %. ^и цьому icтoтнa piзниця oб'eмниx мac дepeвини ялини звичaйнoï зaлeжить ввд по-кaзникiв мaкpocтpyктypи - кшькот piчниx кшець в 1 cм (Npi4H. кл) тa cepe^^o!' шиpини piчнoгo кiльця (Spi4H. ил). Оcтaннi визнaчaють клac якот лicoмaтepiaлiв кpyглиx "A" тa "B" згiднo з EN 1927-1:2008 [6, 9]. ^aracran^ xapa^eprora^ пoкaзникiв мaкpocтpyктypи дepeвини зaлежнo вiд виcoтниx поя^в i типiв лко-pocлинниx умов нaвeдeнo в тaбл. 3.

Табл. 3. Лiciвничi ocoбливocmi фoрмування ¡юказнимв MdKpocmpyKmypu дeрeвини

SL I 1ндекс типу люу | Показник

N

V

P

Швденно-захщна експозицiя

!±0Г16-

630

D3 бк-яцСм

N„¡

180

180

5,0

1,7

7,8

2,8±

12,0

4,2

2l,4

2б,7

2,0

2,0

820

D3 бк-яцСм

N„¡

255

б,0

12,3±

20,0

39,8

2,5

255

1,0

1,9±

3,5

3l,8

2,4

9l5

C3 бк-яцСм

N„¡

250

6,0

14,0±

35,0

4б,2

2,9

250

0,б

1,Г

3,4

37,б

2,4

1190

C3яцСм

N„¡

183

8,0

17,1±

39,0

41,5

3,1

Sm

183

0,5

1,4±

2,5

38,8

2,9

Пiвнiчно-схiдна експозиц1я

650

D3 бк-яцСм

N„¡

33l

33l

5,0

1,9

Т,Т±

2,8±

11,0

4,3

23,8

24,l

1,3

1,3

800

D3 бк-яцСм

N„¡

2б0

7,0

12,1±

25,0

43,9

2,7

2б0

0,8

2,0±

3,0

3б,б

2,3

1000

C3 См

N„¡

177

8,0

15,9±

32,0

48,0

3,б

->Р1чн.

177

0,6

1,б±

2,б

45,9

3,5

Т0ГГТ

Узагальнене

N„¡

1642

5,0

12,0

39,0

51,6

1,3

1642

0,5

2,1±

4,3

41,6

1,0

S

Р!чн. к!Л

л

S

к

л

л

S

р1чн. к

л

л

S

л

S

Р1чн. к

л

л

к

л

S

Як видно з тaбл. 3, cepe^^ шиpинa piчнoгo юльця змeншyeтьcя в двa pa-зи зi збшьшенням aбcoлютнoï вишти вiд 630 до 1190 м н^.м. 3a величиною piч-ного np^oCTy мoдeльнi дepeвa нa aбcoлютниx виcoтax 800-1190 м н^.м. нaлe-жaть до лicoмaтepiaлiв ^yranx клacy якocтi "A" [6, 9]. Baжливo зaзнaчити, що нaймeншa кшьккть piчниx кiлeць в 1 cм xapaктepнa для виcoти 630-650 м н^.м. i знaxoдитьcя у мeжax вiд 5 до 14 шт.- cм-1, a шиpинa piчнoгo юльця змiнюeтьcя вiд 1,7 до 4,3 мм. У poзpiзi дiaгнocтyвaння ви^^ятет^ cтoвбypiв дepeв зa фь зичними влacтивocтями дepeвини нa ocoбливy yвaгy зacлyгoвye визнaчeння ко-peляцiï мiж дocлiджyвaними xapaктepиcтикaми aбcoлютнoï виcoти, об'емно!' мa-cи тa мaкpocтpyктypи ^бл. 4).

Як видно iз тaбл. 4, aбcoлютнi знaчeння кoeфiцieнтiв кopeляцiï Пipcoнa cвiдчaть пpo пoмipний (0,5<R<0,7) xapaктep зв'язку зa тicнoтoю мiж по^нита-ми мaкpocтpyктypи тa об'емно!' мacи дepeвини ялини звичaйнoï. Пoмipний xa-paктep зв'язку пpитaмaнний тaкoж мiж пoкaзникaми мaкpocтpyктypи тa вишт-ним гpaдieнтoм. Пpямoлiнiйний зв'язок мiж дocлiджyвaними xapaктepиcтикaми

пiдтверджено ктотнктю ршня значущостi р=0,01, що мае лiсiвниче значения в розрiзi вирощуваиня дерев ялини звичайно!' iз заданими властивостями дереви-ии. Отримаш результати дослiдження дають змогу розробити дiагностичнi мо-делi ввдбору високоякiсних лiсоматерiалiв круглих та спещального призначення (резонансно!' деревини).

Табл. 4. Кореляцшний зв'язок мiж досйджсуваними характеристиками

Характе]

SL

р10 %

р0 %

N

рчнJ

s„,

я

SL

0,47(**)

0,000

0,42(**)

0,000

0,52(**)

0,000

N

1642

1633

1642

1642

-0,57(*

0,000

я

0,47(**)

Р0 %

0,000

0,87(**)

0,000

0,63(**)

0,000

N

1633

1633

1633

1633

-0,59(**)

0,000

я

0,42(**)

Р10 %

0,000

0,87(**)

0,000

0,64(**)

0,000

N

1642

1633

1642

1642

-0,60(**)

0,000

я

N„,

0,52(**)

0,000

0,63(**)

0,000

0,64(**)

0,000

N

1642

1633

1642

1642

-0,89(*

0,000

я

-0,57(**)

N

0,000 1642

-0,59(**)

0,000 1633

-0,60(**)

0,000 1642

-0,89(**)

0,000 1642

1

Р

1

Р

1

1

Р

1

S

Примiтка: Я - коефщент лшшно! кореляци Пiрсона, **Значущють кореляци при Р=0,01.

Висновки. Кшьккть рiчних кiлець в 1 см у ювешльнш деревинi ялини звичайно!' знаходиться в межах ввд 1 до 2 шт.- см-1. Збшьшення об'емно!' маси деревини ялини звичайно! пов'язане зi змшою висотного градаента вiд 630 до 1190 м н.р.м. i тишв лiсорослинних умов вiд вологих грудш до вологих сугру-д1в. Найбiльшi середнi значення щiльностi (р0о%=413 кг-м-3 та р10 %=446 кг-м-3) характерш для волого! високогiрноí сусмеречини на абсолютнш висотi 1190 м н.р.м. Найменша кiлькiсть рiчних кшець в 1 см характерна для висоти 630650 м н.р.м. i знаходиться в межах вiд 5 до 14 шт.-см-1, а ширина рiчного кшьця змiиюеться вiд 1,7 до 4,3 мм. Характер зв'язку за ткнотою мiж висотним гра-дiентом, показниками об'емно!' маси та макроструктури деревини е помiрний (0,5<Я<0,7).

Лiтература

1. Генсiрук С.А. Леи Украши / С.А. Генсрук. - Льв1в : Вид-во НТШ, УкрДЛТУ. - 2002. -

495 с.

2. Герушинський З.Ю. Типологш лiсiв Укралнських Карпат : навч. посiбн. [для студ. ВНЗ] / З.Ю. Герушинський. - Львiв : Вид-во "Шрамща", 1996. - 208 с.

3. Голубець М. А. Природа Укралнських Карпат / М. А. Голубець, А.Н. Гаврусевич, 1.К. За-гайкевич. - К. : Вид-во "Наук. думка", 1988. - 208 с.

4. ГОСТ-Информ 1.6.0: Экспекрт-Софт. - 80 Мш / 700 МВ. - К. : Изд-во "Экспекрт-Софт",

2007.

5. Гриник Г.Г. Змлни щiльностi деревини стовбур1в та надземна фiтомаса середньовiкових деревостанiв бука люового та ялини европейськол на територи державного шдприемства "Мiж-гiрське люове господарство" / Г.Г. Гриник, А.1. Задорожний // Науковий вiсник НЛТУ Укрални : зб. наук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Украши. - 2009. - Вип. 19.8. - С. 14-25.

Науковий вкппк II.ЛТ У Украши. - 2015. - Вип. 25.2

6. Сопушинський 1.М. Деревинознавство: практикум [дая студ. ВНЗ] / 1.М. Сопушинський, 1.С. Вштошв. - Львш : Вид-во "Лга-Прес", 2014. - 144 с.

7. Bendtsen B.A. Properties of wood from improved and intensively managed trees / B.A. Bendtsen // For. Prod. J. - 1978. - No. 28. - Pp. 61-71.

8. Macdonald E. A review of the effects of silviculture on timber quality of Sitka spruce / E. Macdonald, Ja. Hubert // Forestry. - 2002. - No. 75.2. - Pp. 107-138.

9. Normen für Holz: DIN-Taschenbuch 31. - [8te Aufl.]. - Berlin : Beuth, 2009. - 604 S.

10. Skrappa T. Norway spruce (Picea abies Karst.): Technical guidelines for genetic conservation and use / T. Skrappa. - Rome : EUFORGEN, 2003. - 6 p.

11. Zhang S.Y. Wood quality: its definition, impact and implications for value-added timber management and end uses / S.Y. Zhang // In Timber Management Toward Wood Quality and End-Product Value: Proceedings of the CTIA/IUFRO International Wood Quality Workshop. - Quebec City, 1997. -Part I. - Pp. 17-39.

Харытон И.И., Сопушинский ИМ. Особенности формирования объемной массы и макроструктуры древесины ели обыкновенной в Украинских Карпатах

Исследованы показатели плотности и макроструктуры древесины ели обыкновенной на абсолютных высотах 630-1190 м н. у. м. Украинских Карпат. Определен диапазон изменения количества годовых колец в 1 см в ювенильной древесине от 1 до 2 шт.-см-1. Проанализировано изменение объемной массы древесины с увеличением высотного градиента от 630 до 1190 м н. у. м. Установлено, что наибольшие средние значения плотности (р0 %=413 кг- м-3 и р10 % =446 кг-м-3) характерны для влажной высокогорной сусмеречины на абсолютной высоте 1190 м н. у. м., а наименьшее количество годовых колец в 1 см - для высоты 630-650 м н. у. м. в пределах от 5 до 14 шт.-см-1.

Ключевые слова: ель обыкновенная, плотность древесины, ширина годичного кольца, количество годовых колец в 1 см, абсолютная высота.

Kharyton I.I., Sopushynskyy I.M. The Peculiarities of Wood Density Formation and Macrostructure of Norway Spruce in the Ukrainian Carpathians

Some features of wood density and wood macrostructure of Norway spruce at altitudes of 630-1190 m asl in the Ukrainian Carpathians are researched. The number of annual rings in 1 cm of the juvenile wood ranges from 1 to 2 pcs.-cm-1. The change of wood density by increasing the altitude from 630 to 1190 m asl is analysed. The highest average values of wood density (p0 %=413 kg-m-3 and p10 % =446 kg-m-3) is characterized by wet Carpathian spruce stands at the altitude of 1190 m asl, and the lowest number of annual rings in 1 cm - at altitudes of 630-650 m asl in the range of from 5 to 14 pcs.-cm-1.

Key words: Norway spruce, wood density, annual ring width, the amount of annual rings 1 cm wide, absolute altitude.