CC BY
32
СНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 582.475:630*181.65:630*237(470.22)
В.А. Козлов1, М.В. Кистерная2, Я.А. Неронова1
Институт леса Карельского НЦ РАН
2ФГУК «Государственный историко-архитектурный и этнографический музей-заповедник «Кижи»
Козлов Валерий Александрович родился в 1941 г., окончил в 1963 г. Петрозаводский государственный университет, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории лесоведения и лесоводства Института леса Карельского НЦ РАН. Имеет более 160 печатных работ в области древесиноведения. E-mail: [email protected]
Кистерная Маргарита Васильевна родилась в 1967 г., окончила в 1990 г. Ленинградский государственный университет, кандидат технических наук, старший научный сотрудник ФГУК «Государственный историко-архитектурный и этнографический музей-заповедник «Кижи». Имеет более 50 печатных работ в области древесиноведения.
E-mail: [email protected]
Неронова Яна Анатольевна родилась в 1980 г., окончила в 2002 г. Петрозаводский государственный университет, сотрудник лаборатории лесоведения и лесоводства Института леса Карельского НЦ РАН. Имеет 4 печатные работы в области древесиноведения.
E-mail: [email protected]
ВЛИЯНИЕ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА ПЛОТНОСТЬ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДРЕВЕСИНЫ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ
Приведены данные долговременных наблюдений за плотностью и химическим составом древесины сосны обыкновенной в сосняках травяно-сфагновых на осушенной мезоевтрофной торфяной почве после рубок ухода и внесения удобрений.
Ключевые слова: сосна обыкновенная, плотность древесины, химический состав, минеральные удобрения, осушение, рубки ухода.
Сочетание высокой биологической продуктивности и качества древесины хвойных пород остается нерешенной проблемой. Лесохозяйствен-ные мероприятия (рубки ухода, мелиорация, внесение удобрений) способствуют повышению прироста сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), однако их влияние на качество древесины не столь однозначно. Благодаря более интенсивному росту деревьев на мелиорированных площадях во второй половине вегетации увеличивается доля поздней древесины в годичном слое [3]. Плотность как интегральный показатель качества древесины может
Л
Ш-
изменяться по-разному [4, 6]. Проведение комплекса лесохозяйственных мероприятий вызывает синергетическое воздействие на биомассу древесных фракций и рост дерева, при этом уменьшается отрицательное влияние на качество древесины.
Внесение дополнительных питательных веществ на минеральных почвах в целом приводит к снижению плотности, так как изменяется соотношение ранней и поздней древесины и уменьшается толщина клеточных оболочек [10]. В насаждениях на торфяно-болотных почвах, которые до гидромелиорации отличались замедленным ростом, это мероприятие способствует более полному использованию элементов питания на формирование прироста древостоя [2]. При этом плотность повышается за счет увеличения толщины клеточных оболочек, а соотношение поздней и ранней древесины сохраняется [1].
Разреживание древостоев на осушенных землях активизирует камбиальную деятельность дерева, однако не приводит к существенному снижению плотности древесины. Отмечается увеличение плотности поздней древесины на 25...30 %, однако ее доля несколько снижается [4].
Ранее нами были описаны изменения в годичном кольце, происходящие под влиянием рубок ухода и внесения удобрений в осушенных сосняках [3]. В данной работе мы приводим результаты долговременного влияния комплекса лесохозяйственных мероприятий на плотность и химический состав древесины.
Исследования проводили на опытных участках Института леса Карельского НЦ РАН, заложенных на территории стационара «Киндасово» (Пряжинский район Республики Карелия), в одном из наиболее распространенных типов осушенных лесов - сосняке травяно-сфагновом на мезоевтроф-ной торфяной почве. Изучали пять вариантов древостоев: I - осушенный; II -осушенный, пройденный проходной рубкой; III - осушенный, удобренный; IV - осушенный, пройденный проходной рубкой, удобренный; V - контроль -неосушенный 90-120-летний. Осушение выполнено в 1972 г., проходные рубки с полной выборкой березы на варианте II - в 1982 г., на IV - в 1984 г., минеральные удобрения (^зР^К^) вносили в 1984 г. Подробное описание опытных участков приведено в работе [9].
Физико-химические свойства древесины сосны изучали на кернах, отобранных с модельных деревьев на высоте 1,3 м возрастным буравом Пресслера, и на спилах. Диаметр и высота моделей близки к средним значениям диаметра (18,7 см) и высоты (15,8 м) конкретного древостоя, т. е. их можно отнести к средней по толщине категории деревьев.
Плотность древесины образцов до и после лесохозяйственных мероприятий определяли по выталкивающей силе [7]. Для изучения годичной динамики внутрикольцевой плотности использовали рентгеновский плотномер [5]. В статье приведены данные о базисной плотности. Статистическую достоверность полученных результатов рассчитывали по коэффициенту корреляции Пирсона (р - вероятность ошибки).
Элементный состав древесины исследовали методом классического термического сжигания и последующего анализа продуктов разложения на CHNS-анализаторе Perkin-Elmer в аналитической лаборатории Института биологии Коми НЦ РАН. После сухого озоления образцов находили зольность, содержание общего азота - по Кьельдалю, фосфора - по Труоргу, калия - пламеннофотометрическим методом. Смолистые вещества определяли гравиметрическим методом после экстракции этиловым спиртом [8]. Анализы выполнены в аналитической лаборатории Института леса КарНЦ РАН.
До проведения лесохозяйственных мероприятий плотность древесины на всех участках была примерно одинаковой: для деревьев возраста до 90 лет - 497+6; 90.120 лет - 523+3; более 120 лет - 503+5 кгм-3. Изменение плотности древесины под влиянием осушения, внесения удобрений и рубок представлено на рисунке.
Влияние осушения (а), рубок ухода (б), внесения минеральных удобрения (в), рубок ухода и внесения удобрениий (г) на плотность древесины сосны в сосняках травяно-сфагновых на мезоевтрофной почве
Наиболее резко плотность древесины снизилась в первое пятилетие после мелиорации: у деревьев моложе 120 лет в среднем на 20 % (р = 0,003), старше 120 лет - на 8 % (р = 0,002). Однако через 13.. .18 лет плотность древесины на осушенной торфяной почве превысила контроль (вариант I). Эта тенденция сохранялась в течение всего периода наблюдений.
Полученные данные о снижении плотности древесины в первое пятилетие после гидролесомелиорации за счет образования менее толстостенных трахеид [3] согласуются с результатами С.П. Ефремова [1] для хорошо осушенного мелкозалежного болота и В.А. Ипатьева [2], изучавшего сосняки осоково-сфагновые на торфяно-болотных почвах. Некоторое снижение плотности древесины молодых деревьев сосны, когда осушение сопровождается значительным увеличением прироста, отмечал и О.И. Полубояринов [6].
После гидролесомелиорации возрастает биомасса ассимиляционного аппарата [9], что способствует лучшему снабжению зон роста ассимилянта-ми, интенсивной работе камбия, активным процессам роста клеток и синтеза их вторичных стенок. Плотность древесины после адаптационного периода повышается благодаря увеличению доли поздней и плотности ранней древесины [3].
Изреживание осушенного древостоя (вариант II) практически не влияет на плотность древесины 90-120-летних деревьев, через 3.8 лет после рубки она снижается на 2 % (р = 0,25), а через 14.18 лет увеличивается на 4 % (р = 0,19). В возрасте до 90 лет в первые 8 лет плотность повышается на 16 % (р < 0,005), в последующие годы еще на 7 % (р = 0,10). Реакция деревьев старше 120 лет на изменение светового режима проявляется значительно позже, через 14.18 лет плотность возросла на 16 % (р = 0,08).
Комплекс лесохозяйственных мероприятий (проходная рубка + удобрение) вызвал наиболее значительное увеличение прироста (в 2 раза), в результате плотность древесины уменьшилась на 12 %.
По данным О.И. Полубояринова [8], для сохранения выработки волокнистых полуфабрикатов при снижении плотности древесины необходимо приблизительно в той же мере увеличить объем ее заготовки и переработки. Наши исследования показали, что в результате проведения комплекса лесохозяйственных мероприятий уменьшается плотность древесины, но поскольку при этом существенно повышается прирост (в 2 раза), то общий запас также возрастает, что особенно важно для химической переработки древесины (использование такого сырья в ЦБП).
При интенсивном росте деревьев изменяются не только анатомическое строение и плотность, но и химический состав древесины, что влияет на качество изготавливаемой из нее продукции. Результаты анализа химического состава древесины сосны, сформировавшейся под влиянием различных лесохозяйственных мероприятий, приведены в таблице.
Как видим, лесохозяйственные мероприятия не привели к изменению количества основных структурообразующих элементов древесины — водорода и углерода. Возрос процент азота и незначительно снизилось содержание фосфора, сохранившееся на весь период исследований (до 2003 г.).
При внесении удобрений содержание зольных элементов увеличивается за счет уменьшения толщины клеточных стенок поздних трахеид и более интенсивного образования ранней древесины, в которой больше золы, лигнина, пентозанов и экстрактивных веществ [3]. Дополнительное минеральное питание направлено в первую очередь на создание ассимиляционного аппарата [9], что приводит к снижению содержания азота в древесине (см. таблицу), особенно заметному в первые 5 лет после внесения удобрений, и влияет на размеры формирующихся трахеид [3]. В образцах, отобранных на участке комплексного ухода, количество азота остается постоянным с некоторым повышением через 15 лет после проведения мероприятий, а фосфора становится больше.
Достоверное влияние на содержание смолистых компонентов оказывает лишь осушение (р < 0,05). Последующие рубка и внесение удобрений приводят к некоторому увеличению смолопродуктивности древостоев, однако на участке комплексного ухода (вариант IV) оно наблюдается только в течение 5 лет после проведения мероприятий.
Выводы
1. Лесомелиорация в долговременной перспективе положительно влияет на плотность древесины сосны, произрастающей в сосняках травяно-сфагновых на мезоевтрофной торфяной почве.
2. При изреживании (проходной рубке), а также внесении минеральных удобрений в осушенных древостоях не происходит достоверного снижения плотности древесины.
3. Комплексный уход на мелиорированных почвах (проходная рубка в сочетании с дополнительным минеральным питанием) негативно влияет на плотность древесины.
4. В целях формирования древесины с высокой плотностью более эффективны лесохозяйственные мероприятия на осушенных землях в дре-востоях Ш-^ классов возраста.
5. Лесохозяйственные мероприятия не вызывают заметного изменения химического состава древесины, что является положительным фактором при использовании ее в качестве сырья для химической переработки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ефремов, С.П. Пионерные древостои осушенных болот [Текст] / С.П. Ефремов. - Новосибирск, 1987. - 249 с.
2. Ипатьев, В.А. Гидролесомелиорация и качество древесины [Текст] / В.А. Ипатьев // Современные проблемы гидролесомелиорации: тез. докл. Третьего советско-финского симпозиума, г. Псков, 9-10 сент. 1982. - Л., 1982. - С. 116-119.
3. Кистерная, М.В. Изменение анатомического строения древесины сосны под влиянием лесохозяйственных мероприятий [Текст] / М.В. Кистерная, Я.А. Ак-сененкова // Лесн. журн. - 2007. - № 4. - С. 19-24. - (Изв. высш. учеб. заведений).
4. Козлов, В.А. Изменение свойств древесины при внесении удобрений на осушенных землях [Текст] / В.А. Козлов, В.А. Матюшкин // Информ. матер. -СПб,1992. - С. 55-56.
5. Козлов, В.А. Информационный листок № 218-79 [Текст] / В.А. Козлов, М.М. Филлипов. - Петрозаводск: ЦНТИ, 1979. - 2 с.
6. Оболенская, А.В. Практические работы по химии древесины и целлюлозы [Текст] / А.В. Оболенская [и др.]. - М., 1965. - 412 с.
7. Полубояринов, О.И. Исследование качества болотных и осушенных хвойных насаждений [Текст] / О.И. Полубояринов // Влияние условий произрастания и лесохозяйственных мероприятий на свойства древесины и целлюлозы: сб. - Петрозаводск, 1980. - С. 33-55.
8. Полубояринов, О.И. Плотность древесины [Текст] / О.И. Полубояринов. -М.,1976. - 160 с.
9. Саковец, В.И. Экологические аспекты гидролесомелиорации в Карелии [Текст] / В.И. Саковец, Н.И. Германова, В.А. Матюшкин. - Петрозаводск, 2000. - 155 с.
10. Morling, T. Effects of fertilization and thinning on heartwood area, sapwood area, and growth in Scots pine [Text] / T. Morling . - Scand. J. For. Res. - 1999. -Vol. 14. - P. 279.
Поступила 29.05.08
V.A. Kozlov1, M.V. Kisternaya2, Ya.A. Neronova1
1 Forest Institute of Karelian Research Centre, RAS
2 FSUK State Historical-architectural and Ethnographic Culture Preserve «Kizhi»
Influence of Forestry Measures on Density and Chemical Wood Composition of Scotch Pine
The data of long-term observations over wood density and chemical composition of Scotch pine are provided for grass-sphagnous pine stands on drained meso-eutrophic peat soil after thinning and fertilization.
Keywords: Scotch Pine, wood, density, chemical composition, mineral fertilizers, drainage, thinning.
