Смолопродуктивность и технические свойства древесины Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ISSN 2542-1468, Лесной вестник /Forestry Bulletin, 2017. Т. 21. № 4. С. 31-35. © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017 Смолопродуктивность и технические свойства... Строение, свойства и качество древесины...

УДК 674.038 DOI: 10.18698/2542-1468-2017-4-31-35

СМОЛОПРОДУКТИВНОСТЬ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

И.Н. Вариводина, А.А. Высоцкий, В.А. Вариводин

ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики, селекции и биотехнологии» («ВНИИЛ-ГИСбиотех»), 394087, Россия, г. Воронеж, ул. Ломоносова, д. 105

[email protected]

Исследование связи смолопродуктивной способности деревьев с техническими свойствами древесины представляет научный интерес и имеет прикладное значение для диагностирования признака. Авторами установлено, что гистологический состав древесины у деревьев высокой и низкой смолопродуктивности одинаков. Различий в толщине стенок ранних и поздних трахеид, их длине у контрастных по смолопродуктивности деревьев также не отмечено. В результате исследований плотности древесины различных селекционных категорий связь между смолопродуктивностью и плотностью древесины не выявлена. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что отбор плюсовых по смолопродуктивности деревьев следует проводить только по прямому признаку, то есть по количеству выделившейся живицы. Ключевые слова: смолопродуктивность, селекционная категория, гистологический состав, трахеиды, смоляные ходы, плотность

Ссылка для цитирования: Вариводина И.Н., Высоцкий А.А., Вариводин В.А. Смолопродуктивность и технические свойства древесины // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2017. Т. 21. № 4. С. 31-35. DOI: 10.18698/2542-1468-2017-4-31-35

Смолопродуктивная способность деревьев сосны — важный в хозяйственном отношении признак. Создание и использование высокосмоло-продуктивных насаждений целевого назначения позволяет повысить доходность и устойчивость их к корневой рубке, снизить себестоимость и при достаточных объемах внедрения освободиться от импорта канифольно-скипидарных продуктов. В связи с низкой биологической смолопродуктивностью сосны обыкновенной по сравнению с другими видами сосен, используемыми в мировой практике подсочки, проблема селекции сосны на смолопродуктивность для нашей страны особенно актуальна.

Исследование связи смолопродуктивной способности деревьев с анатомическим строением и показателями физических свойств древесины представляет научный интерес с точки зрения выяснения феномена этого признака и имеет прикладное значение для диагностирования признака.

Объектами исследований служили:

- естественные насаждения сосны обыкновенной 1-У классов бонитета 8-130-летнего возраста в Воронежской, Тамбовской и Кировской областях;

- производственные лесные культуры, постоянные лесосеменные участки, корнесобствен-ные и прививочные лесосеменные плантации и коллекционно-маточные участки сосны обыкновенной в Воронежской, Тамбовской, Курской, Липецкой, Брянской, Ленинградской и Кировской областях;

- географические культуры М.М. Вересина;

- специально созданные испытательные культуры гибридов от контролируемых скрещиваний и потомств от само- и свободного опыления де-

ревьев сосны обыкновенной разных по смолопро-дуктивности селекционных категорий, а также архивы клонов, созданных прививкой черенков на неотселектированных подвоях 6-23-летнего возраста, и опытные лесные культуры 13-летнего возраста, созданные укорененными черенковыми саженцами деревьев разных по смолопродуктив-ности селекционных категорий [1].

Количество выделившейся живицы в подсачиваемых насаждениях определялось модифицированным нами методом микроранений по прямому признаку [2]. Приемники живицы устанавливались на высоте 1,3 м от поверхности почвы. При определении смолопродуктивности деревьев в низковозрастных объектах (до 10 лет) в связи с возрастными их особенностями — на расстоянии 10...15 см от поверхности почвы.

По количеству выделяемой живицы различаются не столько насаждения, произрастающие в неодинаковых экологических условиях, сколько формы деревьев в пределах насаждений. При одинаковых таксационных показателях деревья разной смоло-продуктивности за вегетационный период выделяют от 150...200 г до 8...10 кг живицы, что в 3-5 раз выше среднего для насаждения выхода живицы с карры и в 50-60 раз выше в сравнении с выходом живицы у низкосмолопродуктивных деревьев.

Коэффициент варьирования смолопродуктив-ности деревьев в насаждениях составляет 70-80 %. Селекционный же дифференциал, то есть разница между величиной селектируемого признака у наиболее смолопродуктивных деревьев и средним его значением для насаждения, составляет 250...300 % и более.

Основное количество деревьев (45...50 %) как в естественных, так и в искусственных насажде-

Таблица 1

Структура естественных насаждений сосны обыкновенной по смолопродуктивности деревьев Structure of natural plantations of Scots pine according to the resin productivity of trees

Возраст насаждений, лет Исследовано деревьев, шт. Распределение деревьев по категориям смолопродуктивности, % от общего количества

до 40 41-80 81-120 121-160 161 и более

130 110 20 23 27 13 17

90 244 28 23 30 15 12

95 250 26 22 24 16 12

95 214 25 21 30 12 12

Итого 814

Среднее значение 24 21 24 13 16

Таблица 2

Гистологический состав древесины у деревьев разной смолопродуктивности Histological composition of wood in trees of differentresin productivity

№ Диаметр, см Смолопродуктивность, Содержание, %

дерева г/см3 Д трахеид сердцевинных лучей смоляных ходов

Высокосмолопродуктивные

10 38 0,20 93,0 4,2 2,8

67 26 0,30 90,5 8,2 1,3

103 30 0,20 91,0 5,6 3,4

Среднее значение 31 0,23 91,5 6,0 2,5

Низкосмолопродуктивные

17 17 0,04 91,6 5,8 2,6

39 22 0,02 89,2 8,8 2,2

58 30 0,02 90,0 8,6 1,4

Среднее значение 23 0,03 90,3 7,7 2,1

Таблица 3

Количественная характеристика элементов древесины у деревьев сосны обыкновенной разной смолопродуктивности Quantitative characteristics of wood elements in pine trees of different resin productivity

№ дерева Диаметр трахеид в радиальном направлении, мкм Толщина стенок трахеид в радиальном направлении, мкм Количество трахеид по лучу Длина трахеид поздней древесины, мм

ранних поздних ранних поздних

Высокосмолопродуктивные

10 52 ± 2,4 20 ± 0,7 4,8 ± 0,07 12,0 ± 0,30 41 ± 0,4 4,0 ± 0,07

67 55 ± 2,6 18 ± 0,7 5,0 ± 0,08 9,7 ± 0,25 34 ± 0,3 4,0 ± 0,07

103 49 ± 2,7 24 ± 0,6 4,9 ± 0,09 10,2 ± 0,23 80 ± 0,8 4,0 ± 0,09

Среднее значение 52 ± 2,6 20 ± 0,7 4,9 ± 0,08 10,6 ± 0,26 52 ± 0,5 4,0 ± 0,08

Низкосмолопродуктивные

17 45 ±2,2 17 ± 0,5 4,9 ± 0,07 9,5 ± 0,27 16 ± 0,2 3,9 ± 0,05

39 49 ± 2,3 20 ± 0,4 5,1 ± 0,07 8,6 ± 0,26 49 ± 0,5 4,0 ± 0,06

58 37 ± 2,1 20 ± 0,6 4,9 ± 0,07 1,5 ± 0,28 30 ± 0,3 4,0 ± 0,05

Среднее значение 44 ± 2,2 19 ± 0,5 5,0 ± 0,07 9,9 ± 0,27 32 ± 0,4 3,9 ± 0,05

ниях сосны обыкновенной характеризуется низкой и пониженной смолопродуктивностью (не выше соответственно 40 и 80 % от среднего значения смолопродуктивности для насаждения), деревья средней смолопродуктивности (81...120 % от среднего значения) составляют 20...25 %, примерно такое же количество относится к категориям повышенной (121...160 %), высокой (181...200 %) и очень высокой (201 % и более) смолопродук-тивности (табл. 1).

Установлено, что гистологический состав древесины у деревьев высокой и низкой смоло-продуктивности одинаков (табл. 2). Количество трахеид в годичном слое по лучу у высокосмоло-продуктивных деревьев в 1,6 раза больше, чем у деревьев низкой смолопродуктивности (табл. 3).

Несколько больший (в среднем на 18 %) у исследованных деревьев высокой смолопродуктив-ности диаметр трахеид. Однако и среди низкос-молопродуктивных деревьев встречаются такие, у которых эти показатели не ниже, чем у некоторых деревьев высокой смолопродуктивности. Различий в толщине стенок ранних и поздних трахеид, их длине у контрастных по смолопродуктивности деревьев также не установлено [3].

На следующем этапе работы авторам показалась весьма заманчивой идея выявления связи между смолопродуктивностью деревьев различных селекционных категорий и техническими свойствами древесины. Универсальным показателем технических свойств и качества древесины является плотность. В этом отношении плотность превосходит такие показатели, как ширина годичного слоя и процент поздней древесины. Плотность как показатель качества древесины имеет много преимуществ перед остальными показателями, так как плотность дает весовую характеристику древесины, которая сама по себе уже является критерием качества древесных материалов [4-8].

Плотность древесины определялась на образцах в виде цилиндриков изъятых из растущих деревьев на корню с помощью возрастного бурава. Для определения базисной плотности древесины был использован способ максимальной влажности. Плотность древесины в абсолютно сухом состоянии определялась стереометрическим методом.

Результаты исследования показателей плотности древесины сосны у деревьев различных селекционных категорий приведены в табл. 4 [9, 10].

Выводы

В насаждениях сосны поддерживается динамическое равновесие деревьев по смолопродук-тивности: независимо от вида сосны, возраста и условий произрастания насаждений основное

Таблица 4 Показатели плотности древесины у деревьев сосны обыкновенной разной смолопродуктивности Indicators of the density of wood in pine trees of ordinary resin productivity

№ дерева Смолопродуктивность, г/см3 Д Плотность, кг/м3

базисная в абсолютно сухом состоянии при нормализован-ной влажности

Высокосмолопродуктивные

15 0,21 320 389 408

38 0,29 389 456 479

96 0,20 378 436 450

97 0,30 398 476 493

99 0,20 345 413 432

111 0,30 438 508 529

201 0,20 387 449 467

263 0,30 356 417 439

291 0,30 341 405 422

323 0,21 387 456 476

337 0,30 289 359 376

344 0,30 393 467 480

392 0,30 397 458 476

418 0,23 369 423 443

419 0,30 378 445 466

436 0,29 398 476 496

465 0,25 368 438 457

468 0,30 358 423 443

478 0,22 378 414 433

Среднее значение 0,23 372 437 456

Низкосмолопродуктивные

7 0,04 335 404 423

84 0,02 345 419 439

91 0,02 341 414 435

105 0,04 368 429 450

147 0,02 428 500 521

157 0,04 337 389 409

190 0,02 345 412 434

197 0,03 405 476 499

211 0,04 345 408 425

215 0,03 342 403 421

373 0,04 384 456 479

384 0,02 301 362 383

452 0,02 356 422 441

474 0,04 301 367 389

475 0,03 440 515 537

482 0,02 409 476 493

Среднее значение 0,03 361 428 448

количество (45...50 %) характеризуется пониженной и низкой смолопродуктивностью, 25...30 % — средней и примерно такое же количество — повышенной и высокой смолопродуктивностью.

Установлено, что гистологический состав древесины у деревьев высокой и низкой смоло-продуктивности одинаков. Различий в толщине стенок ранних и поздних трахеид, их длине у контрастных по смолопродуктивности деревьев также не отмечается. В результате исследований плотности древесины различных селекционных категорий связь между смолопродуктивностью и плотностью древесины не выявлена. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что отбор плюсовых по смолопродуктивности деревьев следует проводить только по прямому признаку, то есть по количеству выделившейся живицы.

Список литературы

[1] Высоцкий А.А. Селекция сосны на смолопродуктивность и создание насаждений целевого назначения повышенной устойчивости к корневой губке: монография. Воронеж: Наука-Юнипресс, 2015. 217 с.

[2] Высоцкий А.А. К методике отбора плюсовых по смоло-продуктивности деревьев сосны: сб. науч. тр. Воронеж: ЦНИИЛГиС, 1978. С. 26-29.

[3] Ширнин В.К., Высоцкий А.А., Прокофьев В.И. Особенности анатомической структуры древесины сосен различной смолопродуктивности // Тез. Всесоюз. на-

уч.-техн. конф., 3-4 июня 1981. Воронеж: ЦНИИЛГиС., 1981. С. 78-80.

[4] Высоцкий А.А., Ширнин В.К. Характеристика смолоносной системы у различных по смолопродуктивности форм сосны обыкновенной // Сб. науч. тр. ВГУ Воронеж: ВГУ, 1985. С. 30-41.

[5] Шеверножук Р.Г., Высоцкий А.А. Некоторые итоги, проблемы и перспективы плюсовой селекции // Тез. докл. науч-практич. конф. Лесная генетика и селекция на рубеже тысячелетий, НИИЛГиС. Воронеж: НИИЛГиС, 2001. 32 с.

[6] Высоцкий А.А., Мезин В.М. Индивидуальная изменчивость по смолопродуктивности у сосны обыкновенной в Воронежской области // Сб. науч. тр. ВГУ Воронеж: ВГУ, 1989. С. 87-93.

[7] Высоцкий А.А., Лавриненко Н.Н. Структура насаждений сосны по смолопродуктивности деревьев // Лесной журнал, 1990. № 3. C. 28-32.

[8] Ефимов Ю.П. Семенные плантации в селекции и семеноводстве сосны. Воронеж: Истоки, 2000. 252 с.

[9] Высоцкий А.А. Настоящее и будущее лесной селекции в России: сб. науч. тр. Воронеж: Всероссийский НИИ лесной генетики, селекции и биотехнологии, 2011. С. 89-96.

[10] Косиченко Н.Е., Вариводина И.Н., Неделина Н.Ю., Вариводин В.А. Ширина годичного слоя, пористость и водопоглощение древесины сосны обыкновенной // Сб. науч. тр. конф. ВГЛТА, 17-21 мая 2010 г. Воронеж, 2010. С. 273-276.

Сведения об авторах

Вариводина Инна Николаевна — канд. техн. наук, доцент, заведующая отделом лесной генетики и биотехнологии (Центр лесных биотехнологий) ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех», [email protected]

Высоцкий Анатолий Алексеевич — д-р с.-х. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории селекции ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех», [email protected]

Вариводин Вячеслав Александрович — канд. техн. наук, научный сотрудник лаборатории селекции ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех», [email protected]

Статья поступила в редакцию 16.06.2017 г.

RESIN PRODUCTIVITY AND TECHNICAL PROPERTIES OF WOOD

I.N. Varivodina, A.A. Vysotsky, V.A. Varivodin

All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Breeding and Biotechnology, Lomonosov st., 105, Voronezh, Russia, 394087 [email protected]

The study of the interconnection between the trees resinous ability and the wood technical properties is both a scientific interest and its applied significance for diagnosing a trait. The authors found that the histological composition of the wood in trees of high and low tar yields is the same. Differences in the thickness of the walls of early and late tracheids, their length in contrast to the resinous yield of trees are also not established. As a result of investigations of the density of wood of different breeding categories, the relationship between tar yield and density of wood was not revealed. The carried out researches allow to draw a conclusion, that selection of plus on pitch-yielding trees should be made only on a direct sign, that is on quantity of the allocated gum. Keywords: resin productivity, selection category, histological composition, tracheids, resin courses, density

Suggested citation: Varivodina I.N., Vysotsky A.A., Varivodin V.A. Smoloproduktivnost'i tekhnicheskie svoystva drevesiny [Resin productivity and technical properties of wood]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2017, vol. 21, no. 4, pp. 31-35. DOI: 10.18698/2542-1468-2017-4-31-35

References

[1] Vysotskiy A.A. Selektsiya sosny na smoloproduktivnost' i sozdanie nasazhdeniy tselevogo naznacheniya povyshennoy ustoychivo-sti k kornevoy gubke [Selection of pine for resin productivity and creation of plantations of special purpose for increased resistance to the root sponge]. Voronezh: Nauka-Yunipress publ., 2015, 217 p.

[2] Vysotskiy A.A. K metodike otbora plyusovykh po smoloproduktivnosti derev'ev sosny [To the technique of selection of pine trees positive for resin productivity] A collection of scientific papers. Voronezh: TsNIILGiS publ., 1978, pp. 26-29.

[3] Shirnin V.K., Vysotskiy A.A., Prokof'ev V.I. Osobennosti anatomicheskoy struktury drevesiny sosen razlichnoy smoloproduktivnosti [Peculiarities of the Anatomical Structure of Pine Woods of Different Smooproductivity] Thesis All-Union. scientific-techn. Conf., June 3-4, 1981. Voronezh: TsNIILGiS publ., 1981, pp. 78-80.

[4] Vysotskiy A.A., Shirnin V.K. Kharakteristika smolonosnoy sistemy u razlichnykh po smoloproduktivnosti form sosny obykno-vennoy [Characteristics of the resin-bearing system in various forms of Scotch pine according to the resin yield] A collection of scientific papers VGU. Voronezh: VGU publ., 1985, pp. 30-41.

[5] Shevernozhuk R.G., Vysotskiy A.A. Nekotorye itogi, problemy i perspektivy plyusovoy selektsii [Some results, problems and prospects for positive selection] Thesis scientific-praktic. konf. Conf. Forest Genetics and Selection at the Turn of the Millennium, NIILGiS. Voronezh: NIILGiS publ., 2001, p. 32.

[6] Vysotskiy A.A., Mezin V.M. Individual'naya izmenchivost' po smoloproduktivnosti u sosny obyknovennoy v Voronezhskoy oblasti [Individual variability in resin productivity in Scots pine in the Voronezh Region] A collection of scientific papers VGU. Voronezh: VGU publ., 1989, pp. 87-93.

[7] Vysotskiy A.A., Lavrinenko N.N. Struktura nasazhdeniy sosny po smoloproduktivnosti derev'ev [Structure of pine plantations according to the productivity of trees] Lesnoy zhurnal, 1990, no. 3, pp. 28-32.

[8] Efimov Yu.P. Semennye plantatsii v selektsii i semenovodstve sosny [Seed plantations in selection and seed production of pine]. Voronezh: Istoki publ., 2000, 252 p.

[9] Vysotskiy A.A. Nastoyashchee i budushchee lesnoy selektsii v Rossii [The present and future of forest breeding in Russia] A collection of scientific papers. Voronezh: All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Selection and Biotechnology publ., 2011, pp. 89-96.

[10] Kosichenko N.E., Varivodina I.N., Nedelina N.Yu., Varivodin V.A. Shirina godichnogo sloya, poristost' i vodopogloshchenie drevesiny sosny obyknovennoy [The width of the annual layer, porosity and water absorption of pine wood] A collection of scientific papers VGLTA, 17-21 May 2010. Voronezh, 2010, pp. 273-276.

Author's information

Varivodina Inna Nikolaevna — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor, Head of the Forest Genetics and Biotechnology Department (Forest Biotechnology Center) VNIILGISBIOTECH, [email protected]

Vysotsky Anatoly Alekseevich — Dr. Sci. (Agricultural), Leading Researcher of the Selection Laboratory of VNIILGISBIOTECH, [email protected]

Varivodin Vyacheslav Aleksandrovich — Cand. Sci. (Tech.), research of the selection laboratory of VNIILGISBIOTECH, [email protected]

Received 16.06.2017