CC BY
83
УДК 630*232.11:630*81
БЕЛЯЕВ Владимир Васильевич, 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 Российской академии наук, член-корреспондент Петровской академии наук и искусств. Автор 115 научных публикаций
НЕВЕРОВ Николай Александрович, младший научный сотрудник лаборатории глубинного геологического строения и динамики литосферы Института экологических проблем Севера Уральского отделения Российской академии наук. Автор
5 научных публикаций
СТРОЕНИЕ И КАЧЕСТВО ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ СУКАЧЕВА (LARIX SUKACZEWII DYLIS) В АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
Установлено, что показатели качества и физических свойств древесины лиственницы в северной и средней подзонах тайги Архангельской области незначительно различаются между собой. Полученные материалы позволяют судить о том, что азональные факторы нивелируют влияние климата между подзонами и приводят к формированию «однотипных» древостоев, как по физико-механическим характеристикам, так и по продуктивности.
Лиственница, ранняя древесина, поздняя древесина, плотность древесины.
Введение. Лиственница (Larix Mill.) является представителем семейства Pinaceae. В составе рода Larix насчитывается около 20 видов, распространенных в Северном полушарии (Европа, Азия, Северная Америка). В России произрастает семь видов лиственниц -Larix sukatschevii Dylis., Larix dahurica Laws., Larix olgensis A., Larix sibirica Ledeb., Larix decidua Mill., Larix kurilensis glabra Dylis, Larix maritima Sukacz., а также несколько гибридных форм [1].
Систематическое положение лиственницы Сукачёва на протяжении длительной истории ее изучения неоднократно менялось. Ее называли
© Беляев В.В., Неверов Н.А., 2011
долгое время лиственница Сукачёва (Larix sukatschevii Dyl). В качестве самостоятельного вида в роде Larix она была выделена Н.В. Дылисом [2]. В дальнейшем широкое распространение в литературе она получила как Larix rossica Sabine [3,4]. Впоследствии В. Шафер предложил лиственницу, распространенную на территории европейской части, назвать Larix sibirica f . rossica, а лиственницу, произрастающую в Сибири, просто Larix sibirica, сохранив описание предложенное Ле-дебургом. По мнению Н.В. Дылиса [2], на основе морфологического анализа Larix sibirica следует разделить на два самостоятельных
вида. В связи с этим лиственницу, произраста- Полта, Лака и в средней подзоне тайги (Ем-
ющую на севере России, он предложил назвать цовский УОЛ АГТУ, Березниковское лесни-
Larix Sukaczewii Dylis., второе название - чество) (рис. 1).
Larix sibirica - сохраняется за лиственницей, распространенной в Сибири.
Большинство насаждений с участием лиственницы на Европейском Севере России при-
Рис. 1. Карта-схема района исследований на Европейском Севере России (Архангельская область): 1 - пробные площади в северной подзоне тайги (р. Лака, оз. Ковальское, р. Полта), 2 - пробные площади в средней подзоне тайги (п/п Звоз, р. Емца).
Физико-механические свойства древесины являются основными показателями качества, определяющими область ее применения. Встречающиеся в литературе данные противоречивы и не дают однозначного ответа на вопрос о влиянии природных и антропогенных факторов на изменения качественных показателей древесины [5]. На Европейском Севере леса с участием лиственницы относятся к редким экосистемам и имеют высокую природоохранную ценность [6].
В настоящее время наибольшие по площади массивы лиственничников на Европейском Севере сконцентрированы на Беломор-ско-Кулойском плато и в бассейне р. Мезень [7]. На этих территориях были заложены пробные площади общепринятыми методами: на Беломорско-Кулойском плато в северной подзоне тайги в районах оз. Ковальское, рек
урочено к близкому залеганию или выходу на дневную поверхность карстующихся пород ка-меноугольного и пермского периода, а также красноцветных огипсованых алевролитов верхней перми, на которых формируется спектр необычных почв на древних породах - сульфо-рендзины на плотных гипсах, буроземы на красноцветных породах и рендзины на известняках. В районах р. Емца, оз. Ковальское и р. Полта почвы формируются на известняках, на п/п Звоз - на гипсах и на п/п Лака - на элювии красноцветных отложений нижней перми.
Изучение физико-механических свойств древесины лиственницы в контексте с другими показателями представляет научный интерес, позволяет получить новые данные по качеству древесины одной из ценных лесообразующих пород Европейского Севера России и может быть практически использовано для определе-
ния высокопродуктивных древостоев и создания генетических резерватов на их основе.
Плотность древесины как показатель качества древесного сырья имеет многие неоспоримые преимущества перед всеми другими характеристиками. Она дает весовую характеристику древесины, которая сама по себе уже является фактором качества древесных материалов. С помощью показателей плотности древесины можно дать объективную оценку эффективности лесохозяйственных мероприятий, направленных на повышение производительности насаждений [8]. Так поздняя древесина ели примерно в 2,5 раза плотнее ранней, ее прочность на растяжение вдоль волокон в 2,7 раза выше [9]. По данным В.Е. Вихрова прочность поздней древесины лиственницы в 3,4 раза превосходит прочность ранней [10]. Таким образом, количество поздней древесины является важным показателем, характеризующим качество древесины в целом.
Объектом исследования служили северо- и среднетаежные леса с участием лиственницы сибирской в возрасте от 150 до 230 лет (табл. 1).
Закладка пробных площадей проводились общепринятыми методами. Отбор кернов проводился буром Haglof, высота определялась высотомером Silva. Для определения качества древесины взяты по 20 кернов на каждой ПП на высоте 1,3 м. Процент поздней древесины,
ширина годичных колец определялись с помощью резистографа и программы Izmeritel 2.2.0.3 (авторы А.М. Антонов, А.Л. Моисеев), условная плотность - методом максимальной влажности по О.И. Полубояринову [5]. Определение основных параметров макроструктуры осуществляется в соответствии с ГОСТ 16483.18-72. До начала проведения измерений необходимо, чтобы влажность всех образцов была одинакова, для этого рассчитывали влажность древесины.
Влажность древесины - количество влаги, содержащееся в ней. Влажность в момент испытаний (W, %) вычисляют как отношение массы воды, находящейся в древесине образца, к массе древесины того же образца в абсолютно сухом состоянии с точностью до 1%:
W = Щ - m2100,
m2 - m
где m1 - масса бюксы с образцом до высушивания, г;
m2 - масса бюксы с образцом после высушивания, г;
m - масса бюксы, г.
Влажность образцов на момент исследования была в пределах 8,9-9,3%.
Средняя ширина годичного слоя (а) рассчитывается по формуле:
Таблица 1
ХАРАКТЕРИСТИКА ДРЕВОСТОЯ НА ПРОБНЫХ ПЛОЩАДЯХ В СЕВЕРНОЙ И СРЕДНЕЙ ПОДЗОНАХ ТАЙГИ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
Пробная площадь (ПП) Состав древостоя* Средний возраст, лет Средний диаметр, см Полнота древостоя Средняя высота, м
^вальское 6Е3Л1Б 220 45 0,7 24
Полта 6Е3Л1Б 200 48 0,6 23
Лака 6Е3Л1Б 230 55 0,6 28
Емца 5Л3Е2С 230 40 0,6 25
Звоз 5С1Л4Б 150 40 0,6 24
Примечание: Е - ель, Л - лиственница, С - сосна, Б - береза
а = —,
1 N
где 1 - протяженность годичных слоев по радиальному направлению, см;
N - общее количество целых годичных слоев. Содержание поздней древесины (т) в процентах вычисляют с точность до 1% по формуле:
I
где Еб - общая ширина поздней древесины, см.
Число годичных слоев (п) в 1 см вычисляют с точностью до 0,5 по формуле
п =
N
I
Множество полученных при исследовании значений того или иного показателя (генеральная совокупность) подвергается обработке методами вариационной статистики и последующему анализу. В настоящее время статистические расчеты могут быть выполнены на компьютере с использованием пакета базовых и прикладных программ.
Как легко наблюдаемый признак, средняя ширина годичных колец часто используется в практике для предварительного ориентировочного суждения о качестве древесины: в стандартах на высококачественную древесину требуется, чтобы число годичных слоев в 1 см для древесины лиственницы сибирской было не менее 3 и не более 30 [8]. В нашем случае на всех пробных площадях, независимо от их географического положения, было отмечено от 4 до 23 годичных слоев в 1 см, т.е. изучаемая древесина лиственницы всех пробных площадей имеет высокое качество (рис. 2б).
Результаты. В ходе исследования выявлено, что наибольший процент поздней древесины наблюдается в насаждениях в районе р. Полта (35%) и р. Емца (34%), наименьший - в районе р. Лака (30,7%) (рис. 2а). Таким образом, независимо от географической широты произрастания насаждений процент поздней древесины значительный, причем наибольший - в северной
подзоне тайги (р. Полта). Самая большая ширина годичного кольца отмечена здесь же (р. Пол-та) (1,4 мм), наименьшая - в районе оз. Ковальского (0,67мм) (рис. 2г). Количество годичных колец в 1 см в пробах колеблется от 15,3 на п/п Ковальское до 9 на п/п Звоз (рис. 2б).
Установлено, что на п/п Емца и Полта формируется наиболее плотная древесина, плотность которой составляет 468 и 483 кг/м3 (рис. 2в). Полученные показатели плотности древесины хорошо согласуются с результатами изучения ее макроструктуры: увеличение процента поздней древесины и ширины годичного слоя приводит к росту плотности (рис. 3, 4), и аппроксимируются уравнением прямой.
При увеличении ширины годичного слоя в большинстве случаев плотность древесины снижается (рис. 5).
Плотность древесины в исследуемых пробных площадях в северной подзоне тайги меньше не более чем на 15% относительно показателей плотности средней подзоны тайги.
Прослеживается прямая зависимость показателей плотности от показателей процента поздней древесины, ширины годичного кольца и количества годичных колец, что связано, в первую очередь, с произрастанием этих древосто-ев в карстовых ландшафтах. Данные биотопы характеризуются обильным содержанием элементов минерального питания в почве, и хорошим дренажем.
Выводы. Параметры качества и физические свойства древесины лиственницы сибирской на пробных площадях в северной и средней подзоне тайги Европейского Севера России незначительно различаются между собой, что связано, в первую очередь, с произрастанием этих древостоев в карстовых ландшафтах. Данные биотопы характеризуются высоким содержанием элементов минерального питания в почве и хорошим дренажем. Показатели качества древесины лиственницы уменьшаются при движении с юга на север.
Статистически доказана прямая зависимость показателей плотности от процента поздней древесины. Наши данные согласуются с показателями плотности древесины
I
Рис. 2. Показатели качества древесины лиственницы сибирской на территории Архангельской области: а - процент поздней древесины, б - количество годичных колец в 1 см, в - условная плотность, г - ширина годичного кольца
лиственницы, характерными для высокопродуктивных лиственничных древостоев Архангельской области, опубликованными в работе [11].
Ранее нами было показано [12], что проявление комплекса азональных факторов ланд-шафтообразования приводит к формированию почв, которые обладают высокими лесорастительными свойствами, обеспечивающими про-
израстание высокопродуктивных древостоев в бореальной зоне.
Полученные материалы позволяют судить
о том, что азональные факторы нивелируют влияние климатических условий между подзонами и приводят к формированию «однотипных» древостоев как по физико-механическим характеристикам древесины лиственницы сибирской, так и по продуктивности.
£■ 550 -
400 -
250
* * % *, ¥ •л
* У = 7.ОО0Х+ 214,59 Я3= 0,535
18
28
38
48
Процент ГЕИдннй древ е сины
Рис. 3. Зависимость условной плотности от процента поздней древесины
550
450
350
^ 250
♦ —
♦ ♦ * ♦ ♦
у = В ,017 к +361,51 ^ = 0,6025 1
О
10
15
20
25
Количество годичных слоев в 1 см Рис. 4. Зависимость условной плотности от количества годичных слоев в 1 см
І'
550
£ 450
350
250
*♦%
♦ +♦ ♦
у = -77,575х + 528,93 R2 = 0,541 і
0
0,5
Шкри
1
1,5
2,5
1 ГОДИЧНОГО слоя, мм
Рис. 5. Зависимость условной плотности от ширины годичного слоя
Список литературы
1. Ирошников А.И. Лиственницы России. Биоразнообразие и селекция. М., 2004.
2. Дылис Н. В. Сибирская лиственница. Материалы к систематике, географии и истории. М., 1947.
3. БобровЕ.Г. История и систематика лиственниц // Комаровские чтения. Л., 1972. С. 25-35.
4. Он же. Лесообразующие хвойные СССР. Л., 1978.
5. Полубояринов О.И. Плотность древесины. М., 1976.
6. Кашин В.И., Козобродов А.С. Лиственничные леса Европейского севера России. Архангельск, 1994.
7. Торхов С.В., Трубин Д.В. Лиственница в лесах Архангельской области: состояние, динамика, использование // Материалы регионального рабочего совещания «Лиственничные леса Архангельской области, их использование и воспроизводство». Архангельск, 2002.
8. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения: учебник для вузов. М., 1986.
9. Мелехов И. С. Древесина северной ели. Л., 1934.
10. Вихров В.Е. Строение и физико-механические свойства ранней и поздней древесины сибирской лиственницы // Тр. Ин-та леса АН СССР Т. 4. 1949. С. 174-193.
11. Martinsson O., Lesinski J. Siberian larch. Forestry and timber in a Scandinavian perspective, 2007.
12. Азональные факторы продуктивности бореальных хвойных древостоев Европейского Севера / В.В. Беляев, П.С. Бурлаков, К.А. Хмара, М.Ю. Гофаров // Вестн. Помор. ун-та. 2010. N° 2. С. 33-40.
Belyaev Vladimir, Neverov Nikolay
WOOD STRUCTURE AND QUALITY OF THE SUKACHEV’S LARCH (Larix Sukaczewii Dylis) IN THE ARCHANGELSK REGION
The quality factors and physical characteristics of the larch wood are established not to differ greatly in the northern and middle taiga subzones of the Arkhangelsk region. The materials obtained show that azonal factors neutralize climatic influence of the subzones and cause the formation of “one-type” forest stands both in physical and mechanical characteristics and in productivity.
Контактная информация: Беляев Владимир Васильевич e-mail: [email protected] Неверов Николай Александрович e-mail: [email protected]
Рецензент - Феклистов П.А., доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой экологии и защиты леса Северного (Арктического) федерального университета
