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

Имеется довольно обширная западноевропейская литера­ тура, посвященная обоснованию выбора древесных пород при создании лесных культур [120]. Большое внимание при обсуж­ дении этого вопроса уделяется культурам перспективных эк­ зотов, таких, как ель ситкинская, дуглассия, японская лист­ венница. В настоящее время получено много доказательств того, что только путем выбора пород во многих лесорасти­ тельных условиях можно достичь повышения продуктивности насаждений до 100%, а в исключительных случаях даже,до 150% при сохранении или даже повышении качественных по­ казателей выращиваемого древесного сырья.

Обосновывая выбор древесной породы, при планировании лесных культур нужно каждый раз четко представлять, какие целевые сортименты будут получены при нормальных услови­ ях развития вновь создаваемых культур, каковы будут свой­ ства выращиваемой древесины, а также условия ее использо­ вания.

5.3. ГУСТОТА И РАЗМЕЩЕНИЕ КУЛЬТУР

Вопрос об оптимальной густоте культур и способах раз­ мещения высаживаемых на лесокультурные площади расте­ ний является одним из наиболее обсуждаемых вопросов сов­ ременной лесоводственной литературы. Важность данного во­ проса вполне очевидна. От первоначальной густоты культур зависят стоимость их создания, последующая потребность в проведении рубок ухода, ход прироста по массе и процесс ес­ тественного очищения от сучьев, время начала использования вырубаемой при рубках ухода древесины и, наконец, общее качество насаждений и выращенной древесины. К этому мож­ но добавить, что схема размещения культур в значительной степени определяет возможности механизации рубок ухода и других мероприятий по уходу за насаждениями. Таким обра­ зом, первоначальная густота и способ размещения культур тесно связаны со всем последующим процессом выращивания древесины и в значительной степени определяют его экономи­ ческие показатели.

Из сказанного следует, что интересующий нас вопрос о влиянии густоты культур на качество древесины должен рас­ сматриваться как часть комплексной проблемы создания наи­ более продуктивных лесонасаждений.

Последующий анализ обсуждаемого вопроса целесообраз­ но построить таким' образом, чтобы в начале рассмотреть ас­ пекты непосредственного влияния густоты насаждений на ка­ чество древесины, а затем это влияние связать с другими фак­ торами, определяемыми густотой лесных культур.

60

Густота насаждений оказывает непосредственное влияние на'скорость роста деревьев по диаметру. Особенностью свободнорастущих молодых деревьев является формирование значительной по объему зоны так называемой ювенильной (молодой) древесины. По плотности и многим другим свой­ ствам ювенильная древесина значительно уступает зрелой древесине (см. раздел 5.10). В связи с этим сортименты за­ данного диаметра (но разного возраста) из быстро- и мед­ леннорастущих деревьев существенно отличаются по средней плотности древесины вследствие наличия в них разных коли­ честв легкой ювенильной древесины. Вследствие того, что у более свободнорастущих деревьев наблюдается более значи­ тельная протяженность кроны, при редком размещении плот­ ность зрелой древесины также ниже, чем у деревьев в густом насаждении.

Густота насаждения оказывает влияние на качество обра­ зующейся древесины через воздействие на общее состояние дерева. Было установлено, что в местах, подверженных засу­ хе, сильно ограниченное пространство роста деревьев приво­ дит к резкому ухудшению формы стволов, их ветвлению и крючковатое™. Описаны болезни коры [113], вызываемые перегущенностыо насаждений. С другой стороны, приводятся данные о том, что в тех условиях местопроизрастания, где хвойные породы подвержены сердцевинной гнили, вызывае­ мой корневой губкой, целесообразнее смолоду выращивать насаждения в густом стоянии, чтобы уменьшить количество ранней древесины и увеличить смолистость центральной ча­ сти ствола.

Редкие насаждения склонны к образованию чрезмерно сбежистых стволов, из которых получаются пиломатериалы со значительным косослоем. Широко размещенные и очень * быстро растущие деревья Pinus radiata Don. часто имеют утолщения в зоне мутовок, вызывающие в пиломатериалах ис­ кривления волокон, которые резко снижают качество продук­ ции [107]. Известно, что как косослой, так и различные ис-. кривления волокон оказывают отрицательное влияние на прочность пиломатериалов.

Однако наиболее сильное влияние густота насаждений ока­ зывает на сучк'оватость древесины. Низкое качество пилома­ териалов, полученных из быстрорастущих молодых насажде­ ний, в большей мере вызывалось сучковатостью, вызванной широким размещением деревьев в культурах, по сравнению со значительно лучшим качеством древесины, полученной из естественных (и более густых) древостоев. Убедительные дан­ ные в этом отношении получены Г. Г. Клемом [122], который установил, что качество пиломатериалов, выпиленных из ство­ лов, растущих при размещении от 1,25X1,40 до 3,50X3,50 м

61

уменьшилось при возрастании ростового пространства, причем все снижения сортности вызывались сучками. Исследования ряда американских ученых показали, что параллельно с уве­ личением сучковатости редких посадок в древесине увеличи­ вается количество крени, развивающейся в стволах у основа­ ния ветвей.

Однако имеется ряд исследований, доказывающих, что суч­ коватость древесины почти не зависит от размещения куль­ тур. Речь идет об исследованиях, выполненных в последние годы по ели.

При исследовании культур ели в Швеции было показано [152], что разница в средних диаметрах сучьев на высоте гру­ ди густых и редких посадок резко снижалась на высоте 5 м. Так, средний диаметр сучьев при размещении деревьев 2X2 м на высоте 1,3 м был на 3,9 мм больше, чем при размещении деревьев 1,5X1,5 м. На высоте 5 м эта разница была почти полностью сглажена и составляла только 0,6 мм. Таким об­ разом, при исследовании качества древесины в культурах ели среднего и страшего возраста нельзя ограничиваться измере­ нием диаметров'на высоте груди, но нужно прежде всего учи­ тывать сучья и в более высоких областях ствола.

Согласно исследованиям Мрачека [143] в Чехословакии, условия местопроизрастания и генетические особенности на­ саждений, по-видимому, оказывают большее влияние на суч­ коватость древесины, чем первоначальное размещение и гу­ стота. Другие важные выводы из этого исследования: 1) от­ сутствие четкой зависимости общей производительности на­ саждений от первоначальной гусоты древостоя; 2) увеличение выхода крупной древесины с уменьшением густоты культур.

Фундаментальные исследования качества деревьев в ред­ ких еловых культурах, проведенные в ФРГ [130], позволили обосновать рекомендации по первоначальной густоте культур, которые при удовлетворительном качестве выращиваемой древесины являются наиболее рациональными с учетом и дру­ гих факторов. По мнению исследователей, размещение с рас­ стоянием между рядами до 3,50 м и при условии, что деревья в ряду располагаются на расстоянии не менее 1 м, не долж­ но вызвать серьезного ухудшения качества древесины куль­ тур ели. Самым редким допустимым размещением можно счи­ тать размещение 3,50X1,0 м с 2857 растениями на 1 га.

Если для обоснования редких культур ели имеются до­ вольно веские аргументы, базирующиеся на биологических особенностях этой породы, то в пользу редких культур сосны приводятся в основном экономические соображения. Много­ численные данные показывают, что у сосны имеется довольно четкая зависимость между сучковатостью древесины и густо­ той насаждений. Поэтому для получения высококачественной

62

древесины сосны следовало бы закладывать культуры с коли­ чеством посадочных мест от 10 до 15 тыс. шт. на 1 га. Массо­ вые обследования культур сосны разной густоты [30] показа­ ли, что первоначальная густота культур больше 5,1 тыс. экз/га значительно повышает качество культур. Среди куль­ тур, заложенных с первоначальной густотой до 5 тыс. экз/га не оказалось молодняков хорошего качества.

Качество древесины (прежде всего, ее сучковатость) — важный, но не единственный фактор в пользу той или иной первоначальной густоты. Существенное влияние на определе­ ние густоты культур в настоящее время играет их весовая производительность в тех случаях, когда выращивается ба­ лансовая древесина.

В табл. 5 приведены таксационная характеристика, дан­ ные о плотности и весовой продуктивности двух насаждений ели разной густоты 65-летнего возраста.

Полученные данные свидетельствуют о том, что редкое и густое насаждения различаются (в пользу редкого) по объ­ емной продуктивности на 9%, а по весовой — всего на 4%.

В табл. 6 представлены данные о плотности древесины сосновых культур разной густоты, созданных, в Боярском учебно-опытном лесхозе (Киевская обл.). Данные показы­ вают, что плотность древесины существенно отличалась как в зависимости от густоты культур, так и по категориям де­ ревьев.

Несмотря на целый ряд других исследований, посвящен­ ных установлению зависимости плотности древесины и весо­ вой продуктивности древостоя от их густоты, вопрос об опти­ мальной (с точки зрения массовой продуктивности) густоте насаждений является еще далеко не ясным. Следует подчерк-

63

нуть, что его надежное решение немыслимо без применения современных методов расчета содержания сухого вещества в древесном сырье.

Главным аргументом в пользу редких культур являются экономические показатели. Экономия в расходах на создание таких культур, сниженные в редких культурах затраты на уходы часто перекрывают значительные потери на качестве выращиваемой древесины.

Нужно предостеречь от шаблона в решении такого слож­ ного вопроса, как оптимальная густота насаждений. Поэтому безусловно прав Н. П. Георгиевский [12], который считает, что густоты, обеспечивающей во все возрасты наивысший теку­ щий прирост и самое высокое качество древесины, не сущест­ вует.

5.4. РУБКИ УХОДА

Если первоначальная густота, как было показано в пре­ дыдущем разделе, в значительной степени определяет харак­ тер развития насаждения и качество древесины преимущест­ венно в первые два десятилетия существования древостоя, то дальнейший ход изменений качественных показателей насаж­ дений, вплоть до возраста рубки, зависит от последующих мероприятий по-уходу. Главным элементом этих мероприятий по последнего времени остаются рубки ухода, ежегодно прово­ димые в лесах.СССР на площади более 3 млн. га.

Общая положительная роль рубок ухода в улучшении ка­ чественного состояния насаждений путем регулирования со­ става, повышения устойчивости древостоев против поврежде­ ний ветром и снегом, осуществления первоначальной селек­ ции удалением деревьев с явными признаками болезней и дру­ гих дефектов — не вызывает сомнений. Однако столь же важ-

64

ны и другие, менее явные и поэтому менее изученные послед­ ствия рубок ухода, сказывающиеся, в частности, на качестве формирующейся после рубок ухода древесины.

Экологические изменения, происходящие в разреженном древостое, исследованы еще далеко не полностью, хотя по этому вопросу и имеется богатая литература [19, 73, 106]. Значительно меньше данных относительно процессов форми­ рования древесины в измененной рубками ухода среде.

Согласно гипотезе американского исследователя Р. Цанера [180], решающим фактором модификаций ксилемы разре­ женных древостов является изменение водного режима де­ ревьев. Увеличение поступления воды приводит, по мнению автора, к значительному растяжению трахеид в радиальном направлении.

В многочисленных работах другого американского иссле­ дователя Ф. Ларсена главные изменения, происходящие в дре­ весине при разреживании древостоев, связываются с особен­ ностями формирования кроны.

Физиологические особенности формирования древесины в разреженных древостях освещены по литературным данным в монографии П. Крамера и Т. Козловского [34].

Действие разреживаний на анатомическое и субмикроско­ пическое строение древесины было предметом ряда исследо­ ваний. Показано [101], что вслед за сильными рубками ухода может происходить уменьшение длины трахеид, сопровождае­ мое увеличением угла наклона микрофибрилл в клеточной оболочке. Нормальная величина длины трахеид и угла накло­ на микрофибрилл восстанавливалась спустя ряд лет после разреживания древостоя. Аналогичные данные получены в другом исследовании [156]. Напротив, согласно исследовани­ ям А. В. Савиной [73], разреживание сосновых древостоев (с выборкой от 17 до 23% запаса) приводит к увеличению длины трахеид.

Влияние рубок ухода на качество древесины, выраженное в таких важных категориях, как ширина годичного слоя, про­ цент поздней древесины, ее плотность и другие свойства, сле­ дует рассматривать прежде всего в связи с глубокими изме­ нениями, происходящими в структуре древостоя и выражаю­ щимися в изменении при рубках ухода соотношения количест­ ва деревьев разных категорий.

Положение дерева в древостое определяет прирост древе­ сины и ее свойства. Сложные взаимосвязи между положением дерева и приростом, в особенности между размерами и фор­ мой кроны и приростом ствола в насаждении были тщатель­ но проанализированы Е. Ассманом [92]. Относительно одно­ возрастных насаждений он пришел к выводу, что в густых

древостоях прирост возрастает от угнетенных к господствую­ щим деревьям.

Однако внутри деревьев одного класса деревья с малыми и средними кронами обладают лучшей «экономикой» исполь­ зования пространства, чем деревья с крупными кронами. Поэ­ тому при сильных разреживаниях, хотя и улучшается произ­ водительность всех оставшихся деревьев, одновременно уда­ ляется много носителей прироста с лучшей «пространственной экономикой» в результате чего производительность, отнесен­ ная к площади, на значительную перспективу не повышается. Однако в густых, неразреженных древостоях прирост отдель­ ных стволов по диаметру замедлен и, как показывают прове­ денные до настоящего времени исследования, густота древостоев не влияет существенно на общую их объемную продук­ тивность.

Наиболее характерным и весьма наглядным последствием рубок ухода является увеличение ширины годичных слоев. С изменением ширины годичных слоев тесно связано измене­ ние процента механических тканей, т. е. содержание поздней древесины. Более тесное стояние отдельных стволов связано у хвойных с более высоким процентом поздней древесины.

Содержание поздней древесины оказывает значительное влияние на усушку (и разбухание) сортиментов и их плот­ ность. Таким образом, имеется зависимость между изменени­ ем структуры насаждений и плотностью их древесины.

В большинстве случаев широкослойная, с большим про­ центом ранних трахеид древесина редкорастущих хвойных де­ ревьев отличается большей продольной усушкой и поэтому склонна к сильному короблению. Одновременно такая древе­ сина и более рыхлая по сравнению с узкослойной, с большим процентом поздних трахеид древесиной, формирующейся в гу­ стых древостоях.

Соотношение между степенью и характером разреживания древостоев и плотностью формирующейся древесины пред­ ставляет собой существенный и малоизученный аспект всей проблемы рубок ухода, поскольку с плотностью древесины связана производительность насаждений, определяемая по содержанию сухого вещества.

Исследованиями ряда авторов получены данные, свиде­ тельствующие о том, что разреживания, проводимые в моло­ дом древостое после смыкания крон, оказывают значительное влияние на величину плотности древесины. Такие разрежива­ ния, если они сопровождаются значительным увеличением крон по отношению к объему ствола, приводят к увеличению процента ранней древесины и, как следствие, к уменьшению плотности в годы, непосредственно следующие за разрежива­ нием. В средневозрастных насаждениях ускоренный прирост,

обычно следующий за разреживанием, осуществляется на ос­ нове более равномерного баланса между ранней и поздней древесиной, что может привести к некоторому увеличению плотности древесины. Наконец, в спелых древостоях, разре­ живание, по-видимому, оказывает очень слабое влияние на плотность древесины, за исключением чрезмерно густых на­ саждений, где удаление части деревьев создает благоприят­ ные условия для образования поздней древесины у оставших­ ся деревьев.

По данным некоторых авторов, изменения плотности, про­ исходящие на разреживаемых участках, зависят не только от степени разреживания, но и определяются условиями место­ произрастания. В табл. 7 приведены данные Г. Гильдебранта [116], подтверждающие это положение.

Т а б л и ц а 7

Изменение плотности древесины ели в Гарце в зависимости от степени разреживания и условий местопроизрастания

ческих условиях, дали противоречивые результаты. По швед­ ским данным [106], плотность древесины в результате разре­ живаний снижается, причем плотность древесины ели снижа­ ется, как правило, в большей степени, чем плотность сосны.

В исследовании влияния рубок ухода на плотность запад­ ной лиственницы [134] было установлено, что через 15 лет пос­ ле разреживания 50-летнего насаждения плотность древесины больше возросла на разреженном участке, чем на неразрежен­ ном. В опытах с сильным разреживанием сосны ладанной, проведенных в штате Джорджия [94], не было установлено достоверных различий в плотности древесины разреженного и контрольного участка спустя 12 лет после проведения рубок ухода. Резко отличные результаты были получены Г. А. Чи­ бисовым, в опытах которого под влиянием коридорного ухода плотность древесины ели увеличилось на 20% [90].

На противоречивости описанных выше результатов сказа­ лись, по-видимому, не только различия лесорастительных ус-

ловий и техники рубок ухода, но и несовершенство методики

ряда опытных работ.

Для установления статистически достоверного влияния ру­ бок ухода на плотность древесины ели и сосны в 1972—1973 гг. были проведены исследования *, в которых проанализировано свыше 2500 образцов, взятых из 500 деревьев на разре­ женных и контрольных участках. Некоторые результаты этих исследований представлены в табл. 8—10.

В табл. 8 приведены результаты определения плотности древесины на двух пробных площадях, заложенных в еловых насаждениях III бонитета, где в 1930 г. были проведены рубки ухода. Возраст насаждений в момент проведения рубок ухо­ да был 48 лет (пробная площадь 8) и 44 года (пробная пло­

щадь 9).

Данные табл. 9 касаются пробных площадей, заложенных в еловых насаждениях 1а бонитета. Возраст насаждений в 1930 г. (в момент проведения рубок ухода) был 28 лет (проб­ ная площадь 44) и 21 год (пробная площадь 46).

На всех еловых пробных площадях были проведены интен­ сивные рубки с выборкой от 28 до 43% запаса древостоя.

Т а б л и ц а 8

Изменение плотности древесины ели

в насаждениях III бонитета под влиянием рубок ухода

С. Н. Сенновым.

68

69