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

по своему строению приближается к ядровой древесине. Этот вывод подтверждается данными определения водопоглощения (табл. 11) и водопроницаемости, показатели которых у опыт­ ной древесины значительно снижены против контрольных де­ ревьев.

Рассмотренные с практической точки зрения изменения физических свойств обработанной древесины могут оценивать­ ся как положительные, поскольку они снижают разнокачественность исходной древесины и изменчивость ее свойств.

Ускорение ядрообразовательного процесса у осины уста­ новлено также в опытах с обработкой насаждений почвенным арборицидом тордоном.

Другим аспектом химической модификации древесины на корню является снижение смолистости древесного сырья, вы­ ращиваемого с целью получения балансов для сульфитной целлюлозы.

Известно, что одной из основных причин, ограничивающих использование лиственной и, прежде всего, осиновой и березо­ вой древесины в целлюлозно-бумажной промышленности, яв­ ляются так называемые смоляные затруднения, возникающие при переработке древесины в целлюлозу, бумагу и картон [28]. Предложенные до последнего времени способы устранения смоляных затруднений не были достаточно эффективными.

80

Вопытах с использованием арборицидной обработки на­ саждений осины и березы {66] была доказана возможность снижения смолистости древесины этих пород перед их рубкой. Приводимые в табл. 12 данные свидетельствуют, что сниже­ ние смолистости может быть получено также на сосне и ели.

Вперспективе представляется возможным совместить обычные цели арборицидной обработки насаждений с хими­ ческой модификацией древесины, в результате которой снижа­ ется смолистость балансов и в последующем устраняются смоляные затруднения при переработке целлюлозы.

(июль)

П р и м е ч а н и е . В таблице приведены средние и крайние значения смоли­ стости

5.9. ГЕНЕТИКА И СЕЛЕКЦИЯ

Хотя лесная генетика и селекция представляют собой со­ вершенно особые направления по улучшению продуктивности

■лесов, селекционные приемы с каждым годом занимают все большее место в обычной производственной деятельности ле­ сохозяйственных предприятий. В связи с этим необходимо дать хотя бы краткую оценку возможностей современной на­ уки и практики в деле генетического улучшения качества дре­ весины. К сожалению, отечественная литература по данному вопросу весьма ограничена, хотя в ряде монографий и работ содержатся полезные сведения по селекционной практике, на­ правленной на улучшение качества древесины [32, 68, 71]. Много полезной информации по этому вопросу можно найти в недавно опубликованных обзорах зарубежных авторов [105, 181].

Внастоящее время во многих странах осуществляются программы по всестороннему улучшению древесных пород, связанные со всевозрастающими трудностями в обеспечении промышленности древесным сырьем. В результате осуществ­ ления этих программ можно будет достичь значительного уве­ личения скорости роста древесных пород, улучшения свойств их древесины, повысить устойчивость насаждений против вредителей и значительно улучшить такие характеристики, как прямоствольность, скорость очищения от сучьев и разме­ ры кроны [105].

Внастоящее время- в распоряжении лесной генетики име­ ются следующие способы улучшения древесных пород: 1) се­ лекция перспективных форм в природе; 2) селекция плюсо­

вых деревьев; 3) гибридизация; 4) мутагенез; 5) полиплодия [68, 105]. Для улучшения качества древесины наибольшее значение имеют первые два приема.

Считается, что наиболее важными критериями при селек­ ции древесных пород с лучшими качествами древесины явля­ ются размеры волокон (длина, ширина и толщина клеточной стенки), их прочность, влияние на свойства конечного продук­ та и плотность древесины. Особое значение имеет сучкова­ тость деревьев. Ниже приводятся краткие сведения о возмож­ ностях генетического улучшения этих показателей.

Среднее значение наследуемости плотности древесины (т. е. удельного веса наследственных факторов в наблюдае­ мой общей изменчивости) по данным большинства исследо­ вателей составляет 0,5. Считают, что саженцы, полученные от специального селекционного материала, могут иметь плот­ ность древесины на 4—6% превосходящую показатели несе­ лекционного материала. Такая величина генетического эф­ фекта в селекционной практике признается удовлетворитель­ ной или даже хорошей.

Значение генетического эффекта при селекции длины во­ локна колеблется в пределах 7—12%. Считают [96], что мож-

;82

но обеспечить 10%-ное увеличение длины волокна у первого поколения саженцев тополя и что у последующих поколений можно получить еще большее увеличение.

Большое значение, по-видимому, имеет использование для увеличения длины волокон полиплодии осины. Были описаны встречающиеся в естественных условиях триплоиды осины, ко­ торые имеют волокна на 26% длиннее и на 10% шире, чем у обычных диплоидных деревьев осины [98].

Имеющиеся данные [105] говорят о том, что процент позд­ ней древесины характеризуется той же степенью генетического регулирования, как и плотность древесины.

Естественная изменчивость содержания целлюлозы у дре­ весных растений очень низкая. Поэтому считают, что,по-види­ мому, нельзя ожидать слишком большого генетического эф­

наследуемости этих признаков показывают, что они являются генетически умеренно регулируемыми. Полезную информацию по вопросу селекции формы ствола можно найти в недавно опубликованном обзоре Эренберга [104].

Оценивая достигнутые результаты селекции древесных по­ род, можно с уверенностью сказать, что наибольший экономи­ ческий эффект пока был достигнут не за счет селекции, непо­ средственно направленной на улучшение качества древесины, а селекционными приемами, которые обеспечили ускорение роста.

Улучшение качества древесины в этом случае происходило, так сказать, косвенным путем: через улучшение формы кро­ ны и формы ствола более крупных деревьев, полученных се­ лекционным путем. Суммируя выигрыш за счет ускорения прироста отдельных деревьев и увеличение запаса вследствие увеличения количества деревьев на единицу площади, амери­ канские специалисты определяют экономический эффект на плантациях южных сосен в 40—50%. Вместе с тем нельзя не отметить наличие отрицательной корреляции между ско­ ростью роста и плотностью древесины. Это обстоятельство за­ ставляет искать такие селекционные решения, при которых обеспечивалось бы получение деревьев с быстрым ростом и незначительно уменьшенной, а возможно даже увеличенной плотностью древесины.

В заключение нужно подчеркнуть, что максимальный се­ лекционный эффект может быть достигнут только путем соче­ тания селекции с интенсивными формами ведения лесного хо­ зяйства, направленными на повышение продуктивности лесов.

5.10. ВОЗРАСТ РУБКИ

Общие черты изменений структуры и качества насажде­ ний с возрастом известны каждому лесоводу. Определяя по техническим, экономическим или другим соображениям те или иные периоды оборота рубки, лесоводы могут влиять на ка­ чество выращиваемой древесины, поскольку оно находится в большой зависимости от фактора времени.

Необходимо различать возрастные изменения в древесине как следствие старения камбия от изменений, возникших в древесине за период со времени ее образования в данном де­ реве. Каждый из двух названных видов возрастных измене­ ний имеет большое практическое значение, поэтому процессы естественного старения древесины в настоящее время усилен­ но изучаются.

Возрастные изменения в древесине на ранней стадии ее возникновения в дереве связывают прежде всего с формирова­ нием ювенильной древесины (см. раздел 5.3), к которой отно­ сят 10—25 годичных слоев, непосредственно располагающих­ ся вокруг сердцевины. Определенных границ между ювениль­ ной и зрелой древесиной, по-видимому, нет. Структурные ха­ рактеристики и механические свойства ювенильной древесины менее стабильны и качество в целом ниже, чем у зрелой дре­ весины. В связи со значительным градиентом показателей свойств ювенильной древесины за границу между зоной юве­ нильной и зрелой древесины можно принять зону, за предела­ ми которой в направлении к коре свойства древесины изме­ няются очень плавно.

Как правило, ювенильная древесина характеризуется низ­ ким процентом поздней древесины, невысокой плотностью, значительным углом наклона микрофибрилл, большой про­ дольной усушкой и короткими трахеидами. Косослой в юве­ нильной древесине выражен сильнее, чем в зрелой. Процент поздней древесины, плотность и длина трахеид обычно резко увеличиваются от кольца к кольцу. Имеются данные, свиде­ тельствующие о том, что ювенильная древесина содержит меньше целлюлозы, чем зрелая.

Другим типично возрастным феноменом в древесине ство­ ла является изменение плотности в поперечном и, в известной степени, продольном направлении [63].

Возрастные изменения плотности древесины отличаются нерегулярностью, в отличие от довольно четких тенденций в изменении длины клеток. У большинства видов древесных по­ род длина трахеид, волокон и сосудов увеличивается в на­ правлении от сердцевины к коре. Это увеличение, как прави­ ло, больше у хвойных, чем у лиственных пород. После перехо­ да из ювенильной древесины в зрелую длина клеток дости­

84

гает некоторой более или менее постоянной средней величины. В наружных слоях старых деревьев часто наблюдается неко­ торое уменьшение длины клеток.

Прослеживается относительно постоянная картина измене­ ния длины трахеид (волокон) в продольном направлении ствола. Как правило, длина трахеид в одном и том же кольце возрастает с высотой до максимума, а затем постепенно уменьшается, хотя имеют место и отклонения от этой общей схемы [166, 167].

У многих древесных пород с возрастом наблюдается изме­ нение угла наклона волокон. Закономерности возрастных изменений косослоя более четко проявляются у хвойных по­ род [5].

По мере увеличения возраста дерева в центральной части ствола происходят существенные изменения. Наиболее ярко они проявляются в образовании ядровой древесины. Разли­ чия в свойствах ядровой и заболонной древесины изучены уже достаточно подробно; современные исследования показывают, что в пределах ядра свойства древесины также существенно зависят от возраста ее возникновения.

По-видимому, общей тенденцией является повышенная биостойкость наружных слоев ядровой древесины, что опре­ деляется неоднородностью химического состава древесины яд­ ра. В этой связи большой интерес представляет сообщение Дадсвэлла [101] о явном слабом гидролизе центральных слоев очень старых (более 300 лет) стволов эвкалипта. К сожале­ нию, возрастные изменения химического состава древесины, в отличие от изменений анатомического строения, в целом ис­ следованы еще недостаточно [11].

С возрастом в центре ствола происходят заметные измене­ ния механических свойств древесины. Описано {95] образова­ ние так называемого «ломкого ядра» у эвкалипта и других лиственных пород, которое, как предполагается, возникает вследствие ростовых напряжений, увеличивающихся по мере старения древесины.

Таковы, в общих чертах, возрастные изменения строения и некоторых свойстр древесины. Практическое значение этих изменений подтверждается существенными различиями в свойствах заболонной и ядровой древесины, возникновением ядровых гнилей или таким чисто возрастным феноменом, как мягкость (и соответственно, большая пригодность для произ­ водства отделочных материалов) древесины наружных слоев старых дубовых деревьев [165].

Однако не менее важные для практики возрастные изме­ нения в качестве древесины происходят в связи с перестрой­ кой структуры насаждений.

85

С увеличением продолжительности оборота рубки снижа­ ется число стволов в конкретном насаждении, причем падает прежде всего количество мелких стволов. Увеличение сред­ него диаметра насаждения при прочих равных условиях повы­ шает качество древесины. Изменяется соотношение выхода сортиментов: возрастает процент делового долготья, уменьша­ ется доля коротья и дровяной древесины. При более тщатель­ ном анализе становится ясно, что с увеличением оборота руб­ ки растет и число сортов заготовляемых сортиментов.

Немаловажным обстоятельством является то, что более толстые стволы спелых насаждений дают повышенный выход бессучковой древесины и поэтому имеют более широкое при­ менение.

Все вместе взятое свидетельствует о том, что при более продолжительных оборотах рубки в рамках обычных форм хозяйства качество древесины не только отдельных стволов, но и насаждения в целом повышается.

Это, однако, вовсе не означает, что от любого увеличения возраста рубки в принципе можно ожидать улучшения ка­ чества древесины. С возрастом рубки увеличивается то, что можно назвать производственным риском: растет поражаемость древостоев пороками (ложным ядром, гнилями, внут­ ренними трещинами), снижается их стойкость против небла­ гоприятных экологических факторов.

К чисто древесиноведческим критериям при определении оптимального возраста рубки прибавляются экономические и иные соображения обсуждение которых выходит за рамки данной работы.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ современного развития лесного хозяйства пока­ зывает, что истощение лесосырьевых ресурсов и экономиче­ ские стимулы определяют во многих странах переход к более интенсивным формам лесохозяйственного производства. Интенсивнбе лесоводство включает проведение таких мероприя­ тий, как выбор пород и оптимальных лесорастительных ус­ ловий, установление наиболее рациональной первоначальной густоты и размещения культур, систематическое проведение рубок ухода, обрезка сучьев, применение удобрений, осушений и ирригаций.

Каждое из названных лесохозяйственных мероприятий оказывает влияние на строение, химический состав, физико­ механические свойства древесины и ее пороки, иными слова­ ми, влияет на то, что может быть определено комплексным понятием «качество древесины». Сложность понятия качества

86

древесины становится еще более очевидным, если учесть, что оно должно оцениваться в непосредственной зависимости от тех потребностей, которые это качество удовлетворяют.

Из сказанного следует, что нельзя делать оценку влияния тех или иных природных факторов или лесохозяйственных ме­ роприятий, особенно в условиях интенсивного лесоводства, только по одному или нескольким показателям качества дре­ весины. Тем не менее, когда возможности в проведении ком­ плексной оценки влияния различных факторов на качество древесины ограничены, необходимо выделить наиболее важ­ ные показатели и по ним произвести требуемую оценку.

Материалы настоящей работы показывают особое значе­ ние для современной лесоперерабатывающей промышленно­ сти таких показателей качества древесного сырья, как его од­ нородность, сучковатость и плотность.

Важность однородности древесного сырья определяется все усиливающейся индустриализацией и автоматизацией ле­ соперерабатывающих производств, а также стандартизацией выпускаемой продукции. Отсюда следует, что требование к качественной однородности сырья не является специфической особенностью современной лесоперерабатывающей промыш­ ленности, поскольку аналогичные тенденции прослеживаются и в других отраслях промышленного производства. Однако в сравнении с другими сырьевыми материалами древесина от­ личается повышенной неоднородностью. Поэтому особенно необходимы настойчивые поиски для преодоления этого при­ родного недостатка древесного сырья.

Анализ различных лесохозяйственных мероприятий с точ­ ки зрения их влияния на качественную однородность древеси­ ны показал, что при правильном проведении большинство мероприятий снижает неоднородность древесины в пределах насаждения в целом. Однако при этом интенсивные формы воздействия на древостой могут быть причиной формирования неоднородной древесины внутри стволов. При целевом выра­ щивании древесины могут быть избраны такие формы веде­ ния хозяйства, при которых формирующаяся древесина будет наилучшим образом отвечать ее назначению по своей одно­ родности.

В перспективе особенно важно стремиться к разработке системы мероприятий, которые бы снизили неоднородность выращиваемой древесины в пределах значительных террито­ рий, являющихся, например, базами целлюлозно-бумажных комбинатов.

О сучковатости древесного сырья можно сказать, что эта качественная традиционно важная его характеристика попрежнему сохраняет свое значение. Сучковатость — пробный

87

камень любого лесохозяйственного мероприятия еще на дол­ гую перспективу.

Значение плотности древесины особенно возросло в период перехода к интенсивным формам ведения хозяйства. Опреде­ ляя количественную продуктивность насаждений, плотность хорошо коррелируется со многими, качественно важными ха­ рактеристиками древесины так, что с высокой плотностью свя­ зана столь же высокая прочность, большая длина волокна, низкая продольная усушка и т. д.

Материалы, приведенные в настоящей работе, свидетель­ ствуют о том, что при проведении интенсивных форм лесохо­ зяйственных мероприятий, характерных для современного пе­ риода развития лесного хозяйства, плотность древесины мо­ жет снижаться. При разреживаниях древостоев плотность древесины снижается в среднем на 5—10%, в отдельных слу­ чаях— на 15%. Удобрения лесов также содействуют форми­ рованию более рыхлой (на 5—8%) древесины. Хотя при ин­ тенсификации лесного хозяйства несомненно повышается ко­ личественная продуктивность лесных насаждений, потреби­ тельская ценность единицы объема древесного сырья, исходя из приведенных выше цифр, может снижаться.

В настоящее время мы не располагаем достаточными данными для оценки влияния указанного явления на показа­ тели работы отдельных отраслей лесоперерабатывающей про­ мышленности. Однако известно, что, например, при использо­ ваний древесного сырья с пониженной плотностью снижается выход целлюлозы на варку. Это отрицательно сказывается на работе целлюлозно-бумажного предприятия.

Несомненно одно: некоторое снижение качественных пока­ зателей древесины, выращиваемой при интенсивных формах ведения лесного хозяйства, необходимо учитывать при окон­ чательном определении эффективности тех или иных лесохо­ зяйственных мероприятий.

При анализе влияния различных лесохозяйственных меро­ приятий на качество древесины выяснился ряд общих зако­ номерностей, позволяющих классифицировать лесохозяйст­ венные воздействия в зависимости от вызываемых ими реак­ ций со стороны насаждений и отдельных деревьев.

В зависимости от влияния на качество древесины можно различать лесохозяйственные мероприятия кратковременного и долгосрочного действия. В первом случае реакция дерева и насаждения проявляется в течение 1—10 лет, после чего про­ цессы формирования качественных показателей древесины возвращаются к первоначальному их течению, заданному на­ следственным аппаратом дерева и экологическими условиями развития. Эта «восстановительная способность» дерева по­ разительно проявляется при таких воздействиях, как разре­

88

живания (даже интенсивного характера), внесение удобре­ ния, умеренная обрезка.

В случае применения лесохозяйственного мероприятия долгосрочного действия в дереве происходит коренная пере­ стройка всей структуры, изменения которой остаются под контролем только наследственного аппарата дерева. Приме­ ром такой реакции является действие осушения.

Выявилась и другая закономерность, связанная с реакцией деревьев на изменение экологической обстановки при осу­ ществлении лесохозяйственных мероприятий. Как правило, бо­ лее угнетенные (но не отмирающие) деревья в более силь­ ной степени реагируют на изменение среды и, следовательно, в большей степени изменяют качество своей древесины. В ре­ зультате проявления этой закономерности в древостое фор­ мируется более однородная древесина, так как отставшие в росте деревья как бы «подтягиваются» к своим более преус­ певшим партнерам.

Указанные закономерности и анализ отдельных лесохозяй­ ственных приемов свидетельствуют о том, что лесоводы могут в значительной степени управлять процессами формирования качества древесины путем изменения экологических факто­ ров.

Другим мощным инструментом воздействия на качество древесины являются селекционные приемы. Сочетание селек­ ции с интенсивными методами лесоводства обеспечивает ре­ шение главной задачи, стоящей перед лесным хозяйством,— повышение количественной и качественной продуктивности лесов.

В заключение следует отметить, что в данной работе не были затронуты многие важные вопросы, относящиеся к про­ блеме влияния лесохозяйственной деятельности на качество древесины. Не было проанализировано, в частности, влияние на качество древесины ряда экологических факторов, формо­ вого разнообразия древесных пород, способов рубки и форм хозяйства. Эти и многие другие вопросы еще ждут своих исследователей.

Несомненно и другое: динамичность понятия качества дре­ весины определяет отнесение обсуждаемой проблемы к чис­ лу тех вечных тем, которые существуют, пока существует на ука, их поставившая.

ФАР и прирост древесины в южнотаежных древостоях.—«Лесоведение», 1973, № 6.

83