книги из ГПНТБ / Полубояринов, О. И. Влияние лесохозяйственных мероприятий на качество древесины учебное пособие для лесотехнических вузов

з нижней части ствола. Переход от образования ювенильной древесины к зрелой происходит рано. Вслед за отступающей кроной в стволе возрастает процент образующейся поздней древесины. В целом в стволах деревьев, произрастающих в густых древостоях, наблюдается более резкое падение плотно­ сти древесины в направлении от комля к вершине. Значи­ тельное увеличение ширины годичных колец в этом же на­ правлении способствует образованию ствола цилиндрической

формы.

Растущие в насаждении деревья в зависимости от их раз­ меров и развития подразделяются на классы. Изложенные вы­ ше закономерности относительно влияния кроны дерева на формирование древесины могут быть также применены для объяснения особенностей качества древесины деревьев в за­

висимости от их класса.

Господствующие деревья обычно обладают большими и сильными кронами, образующими в стволах широкие кольца ранней древесины. Это особенно очевидно у деревьев типа «волк», приближающихся по строению кроны к открыто ра­ стущим деревьям. Если же сильная крона господствующих деревьев комбинируется с относительно длинным свободным от ветвей стволом, подобно типичному дереву, растущему в насаждении, то в стволах господствующих деревьев образу­ ются годичные кольца с значительным процентом поздней древесины.

Качественные отличия древесины угнетенных деревьев со­ гласуются с особенностями развития их кроны и формы ство­ ла. Как правило, угнетенные (но не отмирающие) деревья об­ ладают большим процентом поздней древесины, что опреде­ ляет большую ее плотность по сравнению с господствующими или согосподствующими деревьями в том же самом насажде­ нии. Так как развитие кроны угнетенных деревьев ограничено, значительный объем древесины, образованной такими деревь­ ями, заключен в верхней части ствола. Годичные кольца здесь содержат большой процент ранней древесины, в то вре­ мя как комлевая часть ствола в основном представлена позд­ ней древесиной.

В очень густых древостоях отдельные угнетенные деревья могут образовывать очень легкую древесину. Это явление ча­ сто сопровождается выпадением годичных слоев в комлевой части ствола и объясняется, по-видимому, режимом питания таких деревьев, сидящих на особо «голодном пайке».

До сих пор в настоящем разделе качество древесины ана­ лизировалось с точки зрения формирования годичного слоя, соотношения зон ранней и поздней древесины, ее плотности и частично формы ствола. Однако структура древостоев оказы­ вает весьма существенное влияние и на сучковатость древеси-

50

ны. Это влияние более очевидно, чем скрытые от глаз лесово­ дов и таксаторов процессы формирования древесины, и более изучено.

Вопрос о связи структуры древостоев с процессом естест­ венного очищения ствола от сучьев освещен в ряде публика­ ций [36, 61, 131, 137]. В последние годы по этому вопросу по­ лучены новые интересные данные.

При исследовании процесса естественного очищения от сучьев ели и пихты в Канаде [174] было установлено, что вы­ сота до мертвых и живых сучьев этих пород в высокополнотных древостоях тесно связана,с возрастом и общей высотой деревьев (коэффициент множественной корреляции 0,820 для пихты и 0,837 для ели), а протяженность живой кроны силь­ но связана с диаметром на высоте груди и общей высотой де­ рева (коэффициент множественной корреляции 0,849 для пих­ ты и 0,833 для ели). На основании полученных данных авто­ рами были составлены таблицы протяженности живой кроны у ели и пихты в зависимости от диаметра на высоте груди и высоты деревьев.

По результатам исследований процесса очищения от сучь­ ев смешанных березово-еловых насаждений Ленинградской области было установлено [1], что интенсивность очищения от сучьев березы зависит от сомкнутости древостоя. В насажде­ ниях со вторым ярусом ели очищение от сучьев березы про­ исходит успешно при условии, если ель одновозрастна с бере­ зой и обе породы образуют однородный сомкнутый полог.

По исследованиям ВНИИЛМ [41], проведенным с по­ мощью множественного регрессионного анализа, было установ­ лено, что примесь березы способствует увеличению сучкова­ тости сосны. Был сделан вывод о том, что если ставится за­ дача выращивать сосну для получения древесины высокого качества (например, на экспорт), то примесь березы в сред­ невозрастных и приспевающих насаждениях нежелательна.

В последние годы были получены новые данные, подтвер­ ждающие уже ранее известное положение о более высоком качестве древесины насаждений, произрастающих 'при высо­ кой сомкнутости полога. Было показано, что более густые на­ саждения отличаются меньшей сучковатостью (определяемой по среднему диаметру сучков), лучшими коэффициентами формы стволов. Вместе с тем было получены и новые аргу­ менты в пользу создания бодее редких древостоев, которые по экономическим показателям часто превосходят густые насаж­ дения. Этот сложный вопрос подвергнут специальному рас­ смотрению в разделе 5.3 настоящей работы.

Вполне понятно, что сложная проблема взаимосвязи струк­ туры насаждений и качества древесины не может быть ре­

шена без учета вопроса о количественной продуктивности древостоев.

Важно отметить, что в данном случае верно и обратное по­ ложение: вполне очевидна ограниченная ценность тех иссле­ дований, в которых преимущества топ или мной структуры насаждений оцениваются только по количественной продук­ тивности.

4.1.5. Условия местопроизрастания

Условия местопроизрастания, определяемые в отечест­ венной лесоводственной литературе понятиями «тип леса» п «тип местообитания» *, характеризуются наиболее сложным комплексом как первичных, так и вторичных экологических факторов. Большая теоретическая и практическая значимость вопроса о связи условий местопроизрастания с качеством дре­ весины определила наблюдаемый уже в течение более столе­ тия интерес к изучению этой проблемы. В настоящее время, к сожалению, приходится констатировать, что ни один вопрос биологического древесиноведения не оказался настолько за­ путанным и противоречивым в многочисленных по нему пу­ бликациях, как данная проблема. Так, в ранних европейских (зарубежных) публикациях [112, 118] считалось установлен­ ным, что лучшие условия местопроизрастания дают более плот­ ную и лучшего качества древесину. Более поздние европей­ ские и американские авторы [109, 119, 121, 153] оспаривали это положение. Имеется столь же большое количество публи­ каций [111, 168], авторы которых не нашли существенной за­ висимости между качеством древесины (в частности, ее плот­ ностью) и условиями местопроизрастания.

Столь же противоречивая картина прослеживается и в оте­ чественной древесиноведческой литературе [87]. Подводя ито­ ги обстоятельного обзора литературы (в основном отечест­ венной) по вопросу о связи условий местопроизрастания с ка­ чеством древесины, А. А. Чеведаев [87] справедливо указыва­ ет. что несогласованность выводов многих авторов по этому вопросу вызвана в основном несовершенством методики ис­ следований, большой сложностью разрешаемого вопроса, не­ ясностью влияния отдельных факторов, составляющих «усло­ вия произрастания». Несовершенство методик исследований обусловлено не только малым числом исследованных типов леса и взятых модельных деревьев и их разнородностью, но также отсутствием общепризнанных эталонов для оценки на­

* В литературе на немецком языке используется термин «Standort» в английской — термин «site».

52

Среди прежних исследований можно найти много ценного ма­ териала. Кроме того, в данном случае особенно хорошо под­ ходит старое правило о том, что «на ошибках учатся».

В последние годы, однако, намечаются принципиально но­ вые пути для решения проблемы влияния условий местопро­ израстания на качество древесины. Они характеризуются сле­ дующими моментами;

1) более глубоким пройикновением в биологическую сущ­ ность изучаемых явлений, основанном на применении коли­ чественных методов в оценке экологических факторов;

2) использованием современных методов математической

мента и последующей строгой оценкой достоверности наблю­ даемых различий.

В ряде проведенных в последние годы исследований, осно­ ванных на методах отбора образцов с учетом вариаций, не за­ висящих от условий местопроизрастания (прежде всего, с уче­ том возраста), было установлено [111, 182], что условия место­ произрастания тесно не коррелируются с плотностью древеси­ ны. Вместе с тем были получены неоспоримые доказательства того, чтр если сравниваются места с резко различающимися экологическими условиями, то обнаруживаются значительные различия в плотности древесины, причем более низкие значе­ ния плотности связаны (у хвойных) с местными условиями, которые ограничивают развитие поздней древесины. Среди этих условий наиболее важными являются водный режим почв, высота места над уровнем моря и недостаток питатель­ ных веществ в почве [154, 175, 179].

Разработка новых методов определения качества древеси­ ны (прежде всего, ее плотности) позволяет резко сократить затраты труда на взятие образцов и последующий их анализ. Создаются возможности использовать при проведении одной серии исследований данные, полученные с сотен деревьев. В результате получаются данные с большой степенью надеж­ ности и выявляются различия, которые не могли быть уста­ новленными на основе прежних методов исследования с огра­ ниченным числом опытных модельных деревьев [63].

В течение 1968—1973 гг. в насаждениях Лисинского учеб­ ноопытного лесхоза — типичных для северо-западной зоны ев­ ропейской, части СССР — проводились исследования по опре­ делению плотности древесины в различных типах леса основ­ ных лесообразующих пород — сосны, ели, березы и осины.

53

Плотность определялась преимущественно в одновозрастных насаждениях по методу, описанному в работе «Плотность дре­

В дальнейшем необходимо проведение на лесотипологиче­ ской основе столь же подробных исследований других качест­ венных характеристик древесины, прежде всего, ее сучкова­ тости, пораженности гнилыо и другими пороками. Из других показателей качества (по типам леса и бонитетам) в настоя­ щее время достаточно подробно изучена, пожалуй, лишь из­ менчивость размерных характеристик древесины, включая форму ствола.

4.1.6. Географическое положение

Исследование географической изменчивости качества древесины в пределах ареала распространения отдельных по­ род занимает в современной древесиноведческой литературе заметное место, что видно, в частности, по обзорам работ по плотности древесины, выполненным в Северной Америке [126, 139]. Главный вывод из этих рйбот состоит в том, что в север­ ном полушарии среднее значение плотности для конкретных

54

пород увеличивается с севера на юг. Это заключение согласу­ ется с данными более ранних европейских публикаций и под­ тверждается работами, выполненными на материалах, полу­ ченных со сравнительно ограниченных в географическом от­ ношении территорий [93, 99].

Наряду с этой общей тенденцией в изменении качества древесины не меньшее значение имеют региональные вариа­ ции качественных показателей древесного сырья. В этом от­ ношении безусловный интерес представляет недавнее иссле­ дование географической изменчивости качества балансовой древесины ели и сосны в Финляндии [ПО]. Данное исследова­ ние показало, что имеются существенные статистически зна­ чимые колебания размерных характеристик, ширины годич­ ного слоя, содержания экстрактивных веществ и плотности древесины между различными районами Финляндии. Был сде­ лан вывод о том, что целлюлозно-бумажная промышленность северных районов Финляндии, использующая сосновые ба­ лансы, в сырьевом отношении находится в худших условиях по сравнению с целлюлозно-бумажной промышленностью юга страны, потребляющей балансы этой же породы.

Исследования географически обусловленных различий в качестве древесины не менее сложны, чем изучение влияния региональных условий местопроизрастания. Как уже указы­ валось ранее [63], фактор широты и долготы может влиять на качество древесины и, в частности, на ее плотность лишь в той степени, в какой он отражает разницу в почвенных усло­ виях, количестве осадков, продолжительности сезона веге­ тации. К этому можно добавить, что в условиях значитель­ ной широтной удаленности на формирование древесины, повидимому, может оказывать влияние и разница светового пе­ риода (фотопериодический эффект). Окончательный резуль­ тат может выразиться в заметном изменении соотношения зон ранней и поздней древесины годичного слоя.

Следует согласиться с утверждением Л. М. Перелыгина [53], подтвержденным более поздними исследованиями [42] о том, что древесные породы с более широким ареалом прояв­ ляют значительно большую географическую изменчивость по сравнению с видами, имеющими ограниченный ареал.

Практическое значение исследований географической из­ менчивости качества древесины вполне очевидно. К сожале­ нию, в Советском Союзе такие исследования в широком мас­ штабе до последнего времени не проводились. Однако нет ни­ каких оснований делать преждевременные выводы о якобы незначительной географической вариации многих качествен­ ных показателей древесины (например, ее плотности) по крайней мере для таких пород как сосна, лиственница и ель.

Географическая изменчивость основных качественных по­

55

казателей древесного сырья находит свое отражение в меж­ дународной торговле лесом. В частности, на английском рын­ ке сложилось мнение, что пиломатералы хвойных пород од­ ного и того же сорта по качеству древесины располагаются в следующем порядке: игарские, беломорские, шведские (се­ верные), финские (северные), ленинградские, финские (юж­ ные), шведские (южные), польские [33].

4.2. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

В предыдущих разделах настоящей работы было пока­ зано, какое большое влияние на качество древесины оказыва­ ет внешняя среда. Между тем совершенно очевидно, что ка­ чественные показатели древесины находятся также и под ге­ нетическим контролем.

О степени наследуемости различных показателей качества древесины в природной обстановке до последнего времени бы­ ло мало сведений. Однако успешно разрабатываемые методы генетики и селекции лесных пород в настоящее время позво­ ляют оценить генотип в известной степени «независимо» от его среды путем постановки соответствующих опытов и ста­ тистических исследований.

Краткий обзор исследований по оценке степени наследуе­ мости плотности древесины был сделан в ранее опубликован­ ной работе [63]. В ней была показана довольно высокая сте­ пень наследуемости этого важного свойства древесины.

В настоящее время получены убедительные данные о том, что такие важные для качества древесины показатели, как сучковатость, форма ствола, косослойность древесины, а так­ же ее анатомическое строение (прежде всего, длина волокон) являются в значительной степени наследуемыми свойствами

[5, 34, 108, 181].

Большое генетическое разнообразие качественных показа­ телей древесины, наблюдаемое в пределах любого вида дре­ весных пород, обеспечивает лесоводам и селекционерам не­ обходимые условия для осуществления селекционных про­ грамм, о содержании которых говорится в разделе 5.9.

5. ВЛИЯНИЕ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА КАЧЕСТВО ДРЕВЕСИНЫ

5.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В предыдущих разделах настоящей работы был освещен вопрос о влиянии экологических и наследственных факторов на качество древесины в неконтролируемых природных усло­ виях. Было показано, что изменяющаяся природная обстанов­

56

ка вызывает значительные колебания в строении и свойствах древесины. Общая изменчивость признаков и свойств древе­ сины вследствие этого воздействия проявляется в значитель­ но большей степени, чем у большинства конкурирующих с древесиной материалов.

При обсуждении путей использования древесного сырья (раздел 2) приводились примеры того, как современная инду­ стрия приноравливается в определенной степени к главному недостатку древесины — ее неоднородности, и стремится сни­ зить его неблагоприятные последствия. Вместе с тем и произ­ водителям древесины нужно отчетливо понимать, что неодно­ родность качественных показателей древесины, с одной сто­ роны, является важнейшей основой для все усиливающегося вытеснения древесного сырья даже из традиционных обла­ стей ее использования, и что всякое снижение неоднородности древесного сырья, с другой стороны, делает древесину более конкурентноспособной и обеспечивает ей лучшие возможности для использования.

Данные биологического древесиноведения показывают, что любая вариация свойств древесины не является результатом чистой случайности и поэтому может быть регулируемой. Из­ менчивость свойств древесины в значительной степени объяс­ няется индивидуальной наследуемостью, влиянием окружаю­ щей среды и, не в последнюю очередь, лесоводственными воз­ действиями. Это означает, что лесоводственные мероприятия отражаются на качестве древесины, и что перед лесоводами может быть поставлена задача по выращиванию древесины нужного качества. Решая эту задачу, лесоводы могут оказы­ вать предпочтение тем древесным породам, которые по своим характеристикам подходят для многостороннего и квалифи­ цированного применения древесины; лесоводы, далее, могут применять различные приемы, направленные как на улучше­ ние качества древесины целых насаждений, так и на вырав­ нивание качественных показателей древесины внутри отдель­ ных стволов.

В настоящее время всесторонне исследован вопрос о том, как различные лесохозяйственные мероприятия воздействуют на количественную производительность древостоев. Задачей биологического древесиноведения является ответ на анало­ гичный вопрос в отношении качественной продуктивности. Ос­ новное направление в решении этой проблемы намечено в трудах многих отечественных ученых, а также ряда зарубеж­

57'

5.2. ВЫБОР ПОРОДЫ

Несмотря на огромное, по сравнению со странами За­ падной Европы, разнообразие древесных пород, естественно произрастающих в лесах СССР *, количество пород, использу­ емых в нашем народном хозяйстве на промышленной основе едва ли достигает четырех десятков. Имеется несколько при­ чин этого явления, но пожалуй, основной из них является все расширяющаяся стандартизация нашей лесоперерабатываю­ щей промышленности. В последние годы усиливается тенден­ ция к замене использования менее распространенных древес­ ных пород (особенно твердых лиственных) хвойными поро­ дами с широким ареалом распространения.

Основные требования в подходе к выбору древесной по-, роды при переработке древесного сырья, о которых уже гово­ рилось в разделе 2.4.2, оказывают свое влияние и на лесохо­ зяйственную практику.

Старые критерии в выборе древесных пород при создании лесных культур, основывавшиеся на вековой лесохозяйствен­ ной практике с применением ручного труда, заменяются на новые, базирующиеся на более глубоких представлениях о биологии древесных пород, экономических расчетах рента­ бельности производства лесных культур, ускорении сроков выращивания деловой древесины.

Если с современных позиций оценить перспективы в под­ ходе к выбору древесных пород с учетом качества их древе­ сины, то можно выделить две группы древесных пород:

ЕПороды — производители «массы» древесины.

2.Породы — производители древесины высокого качества.

Древесные породы первой группы должны быть произво­ дителями древесины, отличающейся однородными свойства­ ми, обеспечивающими данным породам широкий спектр ис­ пользования. Такие древесные породы должны в сравнитель­ но короткие сроки давать максимум объема и сухого вещества древесины. К ним можно отнести ель, пихту, тополь, бук, бе­ резу. То, что среди названных пород в определенных экологи­ ческих условиях могут быть даны предпочтения с указанных позиций тем или иным видам, подтверждается данными, при­ веденными в табл. 4. Для расчетов, сделанных в этой табли­ це, использованы данные о запасах древесины нормальных насаждений [82] и сведения об условной плотности древесины, полученные на основе данных табл. 3.

* Дикорастущая арборифлора СССР насчитывает 2883 вида деревьев и кустарников [76].

58

Таблица 4

Сравнение объемной и весовой производительности нормальных еловых и березовых насаждений I бонитета

(Ленинградская область)

Из табл. 4 следует, что нормальные березовые насажде ния 20-летнего возраста превосходят по весовой продуктивно­ сти аналогичные еловые насаждения на 53%. С возрастом эта разница уменьшается, однако даже в 100 лет весовая про­ дуктивность березовых насаждений превосходит на 7% про­ дуктивность еловых древостоев.

Аналогичные расчеты можно сделать, используя данные о запасах модальных насаждений ели и березы [86], и в этом случае окажется, что по весовой продуктивности березовые насаждения превосходят еловые.

Вполне понятно, что при выборе конкретных пород первой группы необходимо учитывать не только весовую производи­ тельность, определяемую по изменяющимся с возрастом за­ пасам и условной плотности древесины, но и такие показате­ ли качества древесины, как сучковатость и другие пороки, размерные характеристики и многие другие переменные, учет которых очень трудно прогнозировать в связи с длитель­ ностью периода лесовыращивания.

Породы второй группы могут быть производителями бессучковой или малосучковой древесины высшего качества при условии выращивания деревьев до крупных размеров по диа­ метру. Сюда следует отнести сосну и лиственницу, йз дре­ весины которых могут быть получены высококачественные пи­ ломатериалы, а также дуб, ясень и ряд других твердых лист­ венных пород при выращивании их на фанерное сырье.

59