Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ОЦЕНКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ ДЕКОРАТИВНОЙ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

ВАК РФ 03.00.32, Биологические ресурсы

Автореферат диссертации по теме "ОЦЕНКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ ДЕКОРАТИВНОЙ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ"



На правах рукописи

ХАКИМОВА ЗУЛЬФИЯ ГАЗЬЯНОВНА

ОЦЕНКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ ДЕКОРАТИВНОЙ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 03.00.32 - «Биологические ресурсы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Йошкар-Ола - 2004

Работа выполнена в Марийском государственной техническом университете

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук.

профессор Котов Михаил Михайлович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Денисов Сергей Александрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Пчелин Виктор Ильич

Защита состоится «10» марта 2004 г. в 13 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.115.01 в Марийском государственном техническом университете по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3, Факс (8362) 410872.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Марийского государственного технического университета

Автореферат разослан « 0 >: 2004 г.

кандидат сельскохозяйственных наук Краснобаева Клавдия Владимировна

Ведущая организация: Главное управление природных ресурсов

и охраны окружающей среды МПР России по Ульяновской области

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

Поздеев А.Г.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы обусловлена необходимостью рационального использования биологических ресурсов, в том числе и ресурсов аномальной декоративной древесины, В настоящее время лесное хозяйство ориентировано на выращивание однородного, равнослойного по текстуре, сырья. Все отклонения в строении древесины от видовой нормы относят к разным видам «пороков». Декоративная древесина наростов, несмотря на длительную историю применения её в сувенирном производстве, при рубках леса идет в отходы сразу на лесосеке, либо выбраковывается на нижнем складе, хотя она может быть использована в производстве особо ценного облицовочного материала. Оценка естественных ресурсов наростов и применение их в деревообрабатывающей промышленности позволит рационально использовать данный ресурс и разнообразить ассортимент декоративного облицовочного материала.

Цель и задачи исследования. Целью исследования являлась оценка ресурсов декоративной древесины наростов в Среднем Поволжье, анализ распределения деревьев березы карельской по категориям узорчатости в культурах, получение шпона из декоративной древесины и выявление закономерностей изменения его толщины и качества.

Для реализации этой цели был поставлен следующий ряд задач:

1. изучить закономерности встречаемости деревьев с наростами в разных типах лесорастительных условий;

2. провести количественную оценку деревьев с наростами;

3. проанализировать распределение деревьев березы карельской по категориям узорчатости в культурах Республики Марий Эл и Ульяновской области;

4. провеста эксперимент по получению шпона из декоративной древесины и оценить его качество.

Научная новизна полученных результатов работы заключается в виде закономерностей встречаемости деревьев с наростами; регрессионных зависимостей размеров наростов от диаметра ствола дерева; закономерностей роста деревьев березы карельской разных категорий узорчатости в культурах Республики Марий Эл и Ульяновской области; множественных регрессионных моделей для толщины и шероховатости шпона из аномальной декоративной древесины.

Практическое значение работы. На основе полученных научных результатов рекомендованы производству:

- методика поискатгаростов (капов и сувелеи ; ЦНБ МСХА

ISwamr

- технология формирования культур березы карельской с целью повышения в них выхода узорчатой древесины;

- режимы прогревания древесины калових наростов для получения шпона.

Обоснованность и достоверность результатов работы обеспечиваются стандартными методами исследования; повторностью экспериментов, позволившей обеспечить воспроизводимость данных; массовостью экспериментальных данных; математической обработкой полевых материалов с разработкой математических моделей и критериев достоверности различий между сравниваемыми вариантами.

Личное участие автора. Автор лично участвовала в составлении программы и методики исследований, изучении литературы по теме, сборе и обработке экспериментального материала, формулировании выводов и предложений, подготовке публикаций.

Положения, выносимые на защиту.

1. Оценка' ресурсов декоративной древесины наростов в Среднем Поволжье,

2. Анализ распределения деревьев березы карельской по категориям узорчатости в культурах Республики Марий Эл и Ульяновской области.

3. Технологические аспекты повышения качества шпона из декоративной древесины.

Апробация работы. Основные положения к результаты исследований доложены на Международной конференции молодых ученых «Леса Евразии в третьем тысячелетии» (Москва, 2001), Международной конференции «Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений» (Красноярск, 2001, 2002), Международной конференции «Растительные ресурсы для здоровья человека (возделывание, переработка, маркетинг)» (Москва - Сергиев-Посад, 2002), Всероссийской конференции «Таксация леса на рубеже веков: состояние и перспективы развития» (Санкг Петербург, 2001), П1 Всероссийской научно-практической конференции Экология и ресурсо - и энергосберегающие технологии на предприятиях народного хозяйства (промышленность, транспорт, сельское хозяйство) (Пенза, 2003), ежегодных научных конференций профессорско-преподавательского состава Марийского государственного технического университета (Йошкар-Ола, 2001,2002,2003).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 7 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 193 страницах машинописного текста н состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 169 названий, из них 14 на иностранных языках, включает 19 таблиц, 28 рисунков, 10 приложении.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Наросты лиственных видов и береза карельская, как источник декоративной древесины, давно привлекают внимание ученых всего мира.

Ряд исследователей считает, что декоративная древесина - это явление патологическое (Hmtikka, 1922; Vailíonis, 1935; Яковлев, 1949; Сакс, Бандер, 1973, 1975; Артамонов, 1975; Перелыгин, 1971; Петерсон, Вито-ла, 1971; Дрейман, 1974; Вакин, Полубояринов, Соловьев, 1980). Другие утверждают, что декоративная древесина - биологически полезное свойство, сформировавшееся в процессе эволюции (Соколов, 1939, 1948; Heikinheimo, 1951; Vaclav, 1961; Я блоков, 1962; Багаев, 1965; Махнев, 1966; Козьм нн, 1970; Любавская, 1978; Евдокимов, 1989; Курносо в. 1997; Коровин, Новицкая, Курносов, 2000; Коновалов, 2000, 2003).

В отдельных регионах России и за рубежом накоплен экспериментальный и производственный опыт воспроизводства карельской березы семейным и вегетативным путем. Встречаются материалы о размножении каповой березы (Соколов, 1950; Heikinheimo, 1951; Багаев, 1965; Любавская, 1978; Ермаков; 1986;Сакс, Бандер, 1970; Коз ьмин, 1965,1970; Яскина, 1969; Аблэев, 1985; Погиба, 1986; Лаур, 1987,1989; Пархоменко, 1988; Евдокимов, 1989; Курсонов, 1991, 1998; Савельев, 1992; Машкина, Табаикая, Исаков, 2000).

Шпон из декоративной древесины иноземных пород, не имеющей отклонений в строении от видовой нормы, применяется при изготовлении мебели в качестве облицовочного материала. Аномальная декоративная древесина в лучшем случае используется в сувенирном производстве, в худшем - остается на лесосеке или отправляется на нижнем складе в дрова (Соколов, 1939; Онищенко, Борисюк, 1976; Пермнкова, 1984; Барадулин, 1986; Любавская 1989,1996),

Применительно к условиям Среднего Поволжья данных об изучении наростов, как источника декоративной древесины, и их количественной характеристики нет. Не найдены материалы и об анализе на декоративность древесины культур карельской березы в Республике Марий Эл. Отсутствуют сведения о производстве шпона из каповой древесины, его качестве и использовании.

2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА, ОБЪЕКТЫ И ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЙ

В программу исследований вошли следующие вопросы: 1. Оценка ресурсов декоративной древесины наростов в Среднем Поволжье.

2. Анализ распределения деревьев березы карельской по категориям узорчатости в культурах Республики Марий Эл иУльяновской области.

3. Технологические аспекты повышения качества щпона из декоративной древесины.

Для оценки ресурсов декоративной древесины был проведен учет деревьев с наростами, во время которого отмечали таксационные и лесово-дственные показатели насаждений, тип наростов, их количество, размеры и расположение на стволе.

Типы лесораегительных условий приняты по П.С, Погребняку (1955), тип леса - по В.Н. Сукачеву (1972).

Согласно ГОСТ 2140-S1 «Пороки древесины. Классификация, термины и определения, способы измерения» у наростов измеряли длину, толщину, дополнительно ширину. Если на дереве было несколько наростов, то размеры замеряли у среднего экземпляра, выбранного на высоте до 2 м от поверхности земли.

Исследование частоты встречаемости деревьев с наростами проведено на маршрутных ходах протяженностью 90,2 км, проложенных по территории Учебно-опытного лесхоза МарГТУ, Деревья с наростами изучали также и в других лесхозах Республик Марий Эл, Чувашии и Ульяновской области, в зеленых насаждениях Среднего Поволжья.

Объектом исследования являлись четыре вида древесных растений: береза повислая (Вetula pendula Roth.), липа мелколистная (Tilia cordata Mill.), ольха черная (Alnus glutinosa Gaertn.), клен ясенелистный (Aser negundo L,). Данный круг пород обусловлен наибольшей частотой встречаемости на них наростов. Всего было обследовано 663 дерева с наростами.

Изучение распределения деревьев березы карельской по категориям узорчатости проведено летом 2001 года на пяти участках с культурами в лесхозах Республики Марий Эл и Ульяновской области.

На участках проведен сплошной перечет деревьев, у которых оценивали неровности на поверхности ствола методом «пальпации» (Евдокимов, 1989). По внешнему проявлению неровностей на поверхности ствола в культурах было выделено 6 категорий деревьев. У деревьев каждой категории были взяты модели на ход роста и оценен объем декоративной древесины ксилометрическим методом. Всего было изучено 1945 деревьев березы карельской.

В основу решения третьего вопроса программы заложен трехфактор-ный управляемый эксперимент, целью которого было выявление закономерностей изменения толщины и качества шпона полученного из каповой древесины.

Был изготовлен суппорт, несущий нож и прижимную линейку, и установлен на действующий строгальный станок в лаборатории кафедры машиностроения и материаловедения Марийского государственного технического университета.

Образцы древесины капов липы мелколистной, ольхи черной, клена ясенелистного и березы карельской, размером 50 х 50 х 40 мм, подвергали различным режимам гидротермической обработки, а затем строгали при разной скорости резания. У полученного шпоиа оценивали толщину, шероховатость, цельность.

Методику измерений и аппаратуру выбирали согласно действующим ГОСТам 6507 - 90 «Микрометры, Технические условия» и 15612 - 85 «Изделия из древесины и древесных материалов. Методы определения параметров шероховатости поверхности». Толщину шпона измеряли микрометром МКО - 25, в трех точках по диагонали образца, с погрешностью измерения - 0,01 мм. Шероховатость шпона (RnlJ определяли индикаторным глубиномером И 405. На каждом образце проводили десять измерений. Цельность шпона оценивали визуально с помощью подсвечивающей установки. Изучено 336 образцов шпона.

Весь экспериментальный материал обработан на ПК стандартными методами математической статистики с использованием пакетов прикладных программ Excel и Statistics,

3. РЕСУРСЫ ДЕКОРАТИВНОЙ ДРЕВЕСИНЫ НАРОСТОВ

Наросты делятся на две группы-, сувели и капы. Сувели - наросты с гладкой поверхностью и более или менее правильным строением древесины. Капы - наросты с неровной поверхностью, покрытые выступами и впадинами, свилеватым строением древесины. Образование капов связано с развитием многочисленных спящих почек (Козьмин, 1962; Перелы-гин Уголев, 1971; Коровин, Новицкая, Курносов, 2002)

Одним из факторов, влияющих на частоту встречаемости деревьев с наростами, является тип лесорастительных условий. Исследования показали, что количество деревьев с наростами в суборях составляет в среднем 0,18 шт/га, а В сураменях 0,53 шт/га.

В суборях число деревьев с наростами меняется от 0,13 шт/га до 0,24 шт/га. На стволах деревьев встречаются чаще сувели, чем капы. Однако, в заболоченных ТЛУ (B5i и Cf) деревьев с капами больше в два с лишним раза, чем с сувелями.

Больше всего деревьев с капами и с сувелями наблюдается в ТЛУ С; - 1,19 шт/га, С нарастачием влажности в сураменях наросты на по-

верхности ствола встречаются реже, в С) их 0,07 шт/га. Эта тенденция одинакова для деревьев с капами и с сувелями (табл. 1).

Дисперсионный анализ показал, что частота встречаемости деревьев с наростами на территории Учебно-опытного лесхоза МарГТУ на 25,0% обусловлена богатством почвы и на 57,2% взаимодействием плодородия и влажности почвы (типом лесорастительных условий).

Таблица 1 - Члггот» встречаемости деревьев с варостамв в разных те пах лесорастительных условий

Обследован- Количество деревьев с наростами

ная плошадь капы, суве- всего, капы. суаели, всего,

древостоя,га 1ЫТ ли, ют шт шт/га Цгт/га игт/га

В* 52.4 1 9 10 0,02 0,17 0,19

в3 49,0 2 10 12 0,04 0,20 0,24

а. 38,7 г 3 5 0,05 0,03 0,13

в* 27,5 3 1 4 0,11 0,04 0,15

Сг 73,5 53 54 87 0,45 0,74 1,19

С, 44,7 14 14 28 0,31 031 0,62

с, 34,3 4 4 0,12 0,12 0,24

С, 40,7 2 1 3 0,05 0,02 0,07

Итого 360,8 61 96 157 - - -

Наличие наростов у древесных пород с возрастом увеличивается. Распределение типов наростов по древесным породам показано в табл. 2.

Таблица 2 * Встречаемость наростов у деревьев разных ендов

Тип нароста (штУ %)

Вид калы капокорни сувели капы н капокорень капы и сувелк всего

Береза повислая 62 29,5 3 1,4 142 67,6 - А 1,4 210 100

Лила 73 36 6 115

мелколистная 63,5 зу 5,2 100

Ольха черная 27 34,6 46 59,0 _5_ 64 - - 78 100

Клеи 100 128 3 29 260

ясенелистиый 38,5 49,2 и 11,2 100

На деревьях березы повислой встречаются единичные капы и сувели или капы по поверхности ствола и на ветвях. Обнаружено дерево березы повислой с диаметром ствола 70 см, на его поверхности было 110 капов, со средним размером 20 х 15 х 7 см. Единичные капы расположены, как правило, в нижней части ствола на высоте от 0 до 1 м. Вверх по стволу размеры капов уменьшаются. У сувелей такой закономерности не наблюдается.

На дереве липы мелколистной встречается до 4 капов, которые расположены на высоте опт 0 до 1,5 м. Максимальное число капов, найденное нами на одном дереве, составило 23 шт.

На деревьях ольхи черной обычно бывает по одному капу у корневой шейки на высоте от 0 до 0,5 м. Около 30% особей с капокорнями - деревья двойчатки.

Часто наросты образуются на клене ясенелистном - интрсдуценте, используемом в озеленении. На поверхности его ствола в среднем бывает 7-8 капов, но их может быть и больше, до 50 штук. Расположены стволовые капы, как правило, на высоте от 0 до 1,5 м. Они часто окольцовывают ствол, создают муфты, а иногда срастаются с капокорнем, образуя монолит вокруг ствола.

Размеры наростов варьируют в широких пределах (табл. 3).

Таблица 3 • Варьирование типов иаростов во размерам (см)

Капы Капокорни Су вел и

411П тах <Ч' тт | ¿1) | тал тт ldi.il пих

_______Береза повислая_

12 | 3x2x1 ¡80(20Г|8х12 | 34 |38х20х15| 54 | 100x30x201Г 3x3x2 | 80'{ 94x80x50

____ Липа мелколистная_1_1____,_

20 | 3x3x1 | 40 ( 50x42x13 | 20 | 40x10x5 | 50 | 110x50x25 | 30 | 3x4x2 | 40 | 19x24x6

________Ольха черну__ _ _ _

10 ) 10x7x2 1 22 1 36x18x7 | 26 | 48x10x2 | 28 | 148x61x40 ] 18 | 10x7x4 | 22 ) 32x20x7

_______ Клен ясенелистныЙ_1_1_ | _

14 | 3x3x2 |6Р| 45x22x7 | 8 | 12x6x2 | 36 | 150x40x40 \ 28 | 3x3x3 | 40 | 24х2бх2|Г

___ Клен ясенелистныЙ (капы и капокорень одновременно) _

18) 5x5x3 160 [ ЕбкЗЗхП | 20 | 38x24x8 | 60 | 180x40x401 | | |.....

Примечание (9 и диаметр дерева на котором обнаружен нарост (см)

Самые большие стволовые капы обнаружены у липы мелколистной и клена ясенелистного, который имел одновременно капы и капокорень.

Наибольший капокорень найден у клена ясенелистного при росте на нем капов и капокорня одновременно, а наиболее крупный сувель имело дерево березы повислой.

Диаграммы частот встречаемости наростов с разным объемом (рис. 1) свидетельствуют о выраженной положительной асимметрии.

0,1-3,5 3.6-17,0 гт. 1-45, о

Объем капов, дм ®

4

Объем капокорней, дм

0.1-3,5 3.6^27,0 27,1-«5.0 125,1-362 Объем сувелей, дм 3

Рис. I, Частота встречаешхти наростов с разным объемом' а) для калов; 6) для капокорней; в) для сувелей

20 ЭО 40 60 60 70 диаметр ствола дерева, см

>=0,08005 х0'™; ^=0,7518; Lim [12-88]; у-0,4601 R1=0,7435; Lim [12-88]; >-0,1702 хад5:5; R:=0,6S92; Lim [12-88

20 30 40 50 60 Диаметр ствола дерева, см

у=3,9513 xMlDI; R4),9433; Lim[!8-64]; уЮ,9732 x0J™; R}-0,8635; Lim [18-64]; y=0,5572 R!=0,7106; Lim (18-64]

3>

20 30 40 so eo 70 диаметр ствола дерева, см

y=0,0G02 х'-0,0293 хЧ1,3689 х; R;=Ö,519, Lim [18-80]; у=0,0004х3-0,0404 х2+1,5155 х; R4>,700; Lim [18-80]; у=0,0001 х'-0,0154 *:+0,5815 х; RM),668; Lim [18-80]

1'ис,2, Математические модели размеров наростов в связи с диаметром деревьев:

1) для капов на березе повислой; 2) для капокорней на липе мелколистной; 3) для сувелей на березе повислой; а - ширина; в - длина; с-толщина наростов; х - диаметр ствола дсрсаа, у - размеры наростов

У деревьев березы повислой более 90% капов имеют объем от 0,1 дм5 до 3,5 дм*, оставшаяся часть - от 3,6 дм3 до 8,0 дм3. Можно предположить, что капы у березы повислой либо возникают в более позднем возрасте, либо медленнее растут, чем у других видов. У липы мелколистной капы с объёмом от 0,1 дм* до 3,5 дм3 составляют 76,7 %, а 23,3% капов имеют объем от 3,6 дм5 до 27,0 дм3. У ольхи черной объемы капов варьируют в тех же пределах, их доля в обеих группах практически одинаковая. Самые большие стволовые капы (45 дм3) найдены на деревьях клена ясенелистного.

05ъем капокорней изученных древесных пород меняется от 0,1 дмэ до 362,0 дм3. Наибольшую часть составляют капокорни с объёмом от 3,6 дм3 до 27,0 дм3. Чаще всего крупные капокорни встречаются у клена ясенелистного.

Объем сувелей менялся от 0,1 дм3 до 226 дм3, с его ростом частота встречаемости сувелей падает.

На рис. 2. представлены кривые зависимости размеров наростов от диаметра ствола дерева и аппроксимирующие их уравнения.

На всех графиках видно, что размеры наростов связаны, в первую очередь, с диаметром деревьев. Наросты растут быстрее в ширину, чем в длину, и медленнее всего в - толщину.

4. АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕРЕВЬЕВ БЕРЕЗЫ КАРЕЛЬСКОЙ В КУЛЬТУРАХ ПО КАТЕГОРИЯМ УЗОРЧАТОСТИ

При анализе неровностей на поверхности ствола у деревьев березы карельской в культурах, в отличие от существующих классификаций у R. Saamio (1976) и АЛ. Евдокимова (1989), выделивших по четыре типа деревьев, нами все разнообразие растений объединено п шесть категорий (рис. 3).

0-типнчные деревья березы повислой. Поверхность ствола без бугров. Древесина безузорчатая,

1-деревья, у которых на поверхности ствола имеются отдельные мелкие бугорки. Древесина слабоузорчатая;

2-деревья, у которых по всей поверхности ствола имеются впадины и бугорки, постепенно переходящие друг в друга. Древесина узорчатая;

3-деревья, имеющие на поверхности ствола тяжи и отдельные бугорки. Древесина слабоузорчатая;

4-деревья, имеющие рельефно выраженные муфтообразные, опухолевидные вздутия. Древесина узорчатая в местах формирования вздутий;

5-деревья, имеющие грубую, трещиноватую черную кору в нижней части ствола. Древесина в районе грубой коры - с вкраплениями коричневых линий, выше по стволу - безузорчатая.

Рис. 3. Категории растений березы карельской по внешнему проявлению неровностей ствола: 0 категория; 1 категория; 2 категория, 3 категория; 4 категория; 5 категория

Учбяо* беиМутнуичрай ЯГЪЧЧЧ*0«

«мин* Опт, сад. М|рГТУ (чпоымии, Л*ОМ*К1*4,

(Шн. Уллч. С-в-1 РМЭ РМЭ

МпрГТУ

Рис. А. Распределение деревьев березы карельской по категориям в культурах

Распределение деревьев в культурах по категориям не одинаково (рис.4). В культурах Ульяновской области и в Ботаническом саду отсутствует пятая категория растений, а в культурах Мушмаринского питомника - вторая. Процент деревьев разных категорий в культурах также не одинаков. Но можно заметить, что наибольшее количество узорчатых растений в культурах представлено третьей категорией, лишь на пятом участке её превышает количество деревьев четвертой категории.

В целом доля узорчатых растений 1...4 категорий составляет в среднем 46,0%, варьируя по участкам культур от 37,4 до 68,2%.

Растения 1...4 категорий выделяются своими размерами. Средняя высота узорчатых растений составляет 73,2%, а средний диаметр 58,4% от аналогичных показателей деревьев нулевой категории. Чем сильнее выражены неровности, тем меньше средние диаметр и высота деревьев. Растения 5 категории превышали типичные безузорчатые растения (категория 0) по высоте на 5,5%, а по диаметру на 13,2% (табл. 4).

Таблица 4 - Средняя высота н диаметр деревьев березы карельской разных категорий узорчатости

Категория дерева Высота Диаметр

Участок м дол* от «0» категории. % см доля от «0» категории,%

о Ё у ^ га О 0 1 2 3 4 5 9,7-Ю, 11 7,3+0,21 7,2+0,11 7,2+0,11 6,4+0,18 10,2+0,46 100,0 75,3 74,2 74,2 66,0 105,2 7,5+0,17 4,2+0,17 4,6+0, ¡4 4,5+0,12 4,0+0,23 8,6+0,18 100,0 56,0 61,3 60,0 53,3 114,6

М « да я: о ж к г к л 0 1 2 3 4 5 8,0+0,10 6,7+0,50 4,5+0,63 6,8+0,26 4,8+0,34 100,0 83,8 56,4 85,3 60,0 12,7+0,40 12,6+3,00 6,6+1,46 10,5+0,73 5,7+0,62 100,0 99,2 52,0 82,7 44,9

!Ё 11 ч Я 0 1 2 3 4 5 19,0+0,74 9,3+1,34 9,8+1,01 14,2+1,15 6,8+0,80 100,0 48,9 51.6 74.7 35.8 16,3+0,91 8,3+2,15 10,8+1,29 11,4+0,90 8,4+1,72 100,0 50,9 66,2 69,9 51,5

= | II «2 г с «у 5 46 л у 0 1 2 3 4 5 7,6+0,25 б,0±0,30 5,6+0,39 5,1+0,48 7,3+0,99 100,0 73,9 73,7 67,1 96,0 6,3+0,45 3,0+0,4 [ 4,9+0,56 6,1+1,43 6,8+1,41 100,0 47,6 77,8 96,8 107,9

$ з ш = 0 1 2 3 4 5 8,5+0,17 5,6+0,72 4,5+0,89 5,3+0,18 5,5+0,15 9,1+0,43 100,0 64.7 52,3 61.8 63,5 105,8 10,0+0,35 5,5+1,04 2,8+0,94 4,7+0,34 4,6+0,28 11,7+0,92 100,0 54,9 28,0 47,2 46,5 иго

В культурах Учебно-опытного лесхоза МарГТУ, у деревьев каждой категории были взяты модели на ход роста. Аппроксимирующие ура&не-

ния хода роста в высоту для деревьев березы карельской каждой категории являются параболами второго порядка (рис.5).

Дифференциация деревьев разных категорий по скорости роста начинается уже с трехлетнего возраста. Лидирующее положение занимают деревья 5 категории. Самыми низкорослыми оказываются деревья 4 категории, Остальные занимают промежуточное положение.

Различия по высоте между растениями 5 и 4 категорий нарастают с возрастом в 3 года-60 см, к 10 годам -2,6 м, а к 18-6,5 м. Различия между деревьями 5 категории и деревьями 1 и 2 категорий меньше, но с возрастом также динамично нарастают.

В связи с этим в изученных культурах необходимо рекомендовать удаление всех деревьев 0 и 5 категорий. Это составит на разных участках от 31,8% до 62,6%

у=0,0299х:+0,2338х

К5-0,9987; у=0,СП36х1+0,2025х 10-0,9947;

уО,0359^+0,23Э8х

КМ),9973; >■=0,0! 18хг+0,3079х

у=0,0182x40,1246х

10=0,9991; у=0,01 б7х1+0,0979ч 10=0,9983

Рис. 5, Ход роста по высоте модельных деревьев разных категорий березы карельской в культурах (ТЛУ С5)

Первый прием ухода целесообразно проводить в возрасте 5-6 лет, удаляя все особи, заметно превышающие по высота основную массу растений. Второй прием целесообразен в возрасте 9-11 лет, когда растения можно четко дифференцировать по категориям узорчатости.

Определение экономической эффективности воспроизводства карельской березы, выполненное с учетом фактора времени показало, что создание плантационных культур карельской березы экономически оправдано к возрасту рубки даже при их небольшой густоте (270-300 шт/га).

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ШПОНА ИЗ КАПОВОЙ ДРЕВЕСИНЫ И ОЦЕНКА ЕГО КАЧЕСТВА

Древесина сувелей и капов имеет разную структуру к свойства (Козь-мин, 1963). У сувелей она характеризуется обычным рисунком, но с более широкими годичными слоями в виде замкнутых кривых линий. У древесины капов красивая пятнисто-узорчатая текстура, но она имеет путаную свилеватость, для которой характерно беспорядочное расположение волокон. Путанная свилеватость затрудняет обработку древесины, связанную с раскалыванием или строганием вследствие возникающих выдиров и отщепов (Вакнн, Полубояринов, Соловьев 19S0)l

В результате анализа публикаций остался не ясным вопрос о возможности получения шпона из каповой древесины и его качестве.

Был проведен планируемый управляемый многофакторный эксперимент. Управляемые факторы: температура воды при прогревании образцов древесины (Т) - 40,60 градусов; продолжительность прогревания образцов древесины (В)-24,48,72 часа; скорость резания {V)-0,22; 0,87; 1,23 м/с.

Координаты прижимной линейки при проведении эксперимента оставались постоянными, обеспечивающими степень обжима 10%.

До проведения основного эксперимента была поставлена отдельная серия опытов, по которой проводилась проверка нормальности распределения выходной величины по критерию %2 Пирсона.

Вычисленные значения позволили принять гипотезу о нормальном распределении выходной величины эксперимента.

На основании эксперимента получены зависимости толщины (С) и шероховатости (S) шпона от управляемых факторов. Эти зависимости оформлены в виде регрессионных моделей вида

C=f(T,B,V), S=f(T,B,V).

Для березы карельской:

С= 0,688056 + 0,000379 х Т+0,001188 х В - 0,009177 х V,

S= 80,71614+ 0,868583 х Т+ 1,167014 х В - 49,4713 х V.

Для липы мелколистной:

С= 0,642404 + 0,000806 х Т+0,001347 х В - 0,019488 х V,

S= 98,69245+ 2,047278 х Т-0,822326 х В - 28,6921 х V.

Для ольхи черной:

С= 0,638439 + 0,001539 х Т+0,001292 х В - 0,018814 х V,

S= 163,1563+ 2,073667 х Т-0,884375 х В - 36,8602 х V.

Таблица 5 - Характеристика шпона

Вид Т с* Вид порока и его величина {

Р Р

Липа мелколистная 40 0,70*0,006 0,80*0,0! 1 0,70±0,008 200*5,39 90*3,55 120*4,80 площадь отверстия от сердцевин спящих почек,% 0,03 площадь вросшей коры, % 0,80 1,00 0,11

60 0,70*0,005 0,80*0,006 0,70*0,007 200*5,63 130*4,73 160*4,59 площадь отверстий от сердцевин спящих почек,% 0,04 площадь вросшей коры, % 0,17 0,98 0,08

Ольха черная 40 0,70±0,005 0,80*0,003 0,74*0,005 220*1,76 100*5,37 180*4,94 площадь отверстий от сердцевин спящих почек,% 0,06 площадь вросшей коры, % 0,15 длина трещин по краям листа, мм 4,7 0,94 0,06 0,28

60 0,70*0,009 0,80*0,010 0,80*0,008 300±10,6 190*3,85 200*7^0 площадь отверстий от сердцевин спящих почек,% 0,08 площадь вросшей коры,% 0,11 длина трещин по краям листа, мм И ,5 площадь трещин внутри листа, % 0,33 0,67 0,39 0,64 0,33

Берем карельская 40 0,72*0,004 0,80*0,005 0,75*0,005 100*6,88 200*5,86 130*4,90 нет

60 0,73*0,005 0,80±0,00б 0,77*0,005 100*5,69 200*2,83 150*5,00 площадь отверстий от сердцевин спящих почек,% 0,02 длина трещин по краям листа, мм 9,9 плошаль трещин внутри листа, % 0,01 0,58 0,28 0,08

Клен ясене-листный 40 0,70±0,008 0,77*0,005 0,70*0,006 200*6,45 100*5,97 200*5,33 площадь отверстий от сердцевин спящих почек,% 0,01 площадь вросшей коры,% 0,03 1,00 0,11

60 0,80*0,008 0,90*0,008 0,90*0,007 200*5,53 140*3,87 200*5,20 площадь отверстий от сердцевин спящих почек,% 0,01 длина трещин по краям листа, мм 2,0 площадь трещин внутри листа, % 0,03 1,00 1,00 0,31

Примечание: Т-температура прогревания, ®С; С - интервал варьирования толщины шпона, мм; - средняя толщина шпона, мм; 8 - интервал

варьирования шероховатости шпона, мкм; Б,- средняя шероховатость шпона; Г- частота встречаемости порока на образцах;_стрелка

показывает направление увеличения продолжительности прогревания образцов древесины

Для клена ясенелистного:

С- 0,362316 + 0,00685 х Т+0,001904 х В - 0,011723 х V,

Б= 186,5620+- 0,220542 х Т-0,455049 х В - 21,7283 х V.

где С и Э -толщина, (мм) н шероховатость шпона, (мкм); Т - температура прогревания

образцов древесины, °С, В - продолжительность прогревания образцов лревесины, час;

V - скорость резания, м/с.

Проверка полученных регрессионных уравнении по критерию Фишера (Р'рап < показала, что все они адекватны.

Толщина шпона увеличивается с ростом температуры прогревания (табл. 5). Самые заметные изменения в толщине шпона происходят у клена ясенелистного, а самые незначительные - у березы карельской и липы мелколистной. Увеличение продолжительности прогревания древесины ведет к повышению толщины шпона у всех видов, а изменение скорости незначительно отражается на её величине.

С увеличением температуры прогревания шероховатость шпона возрастает у ольхи черной и липы мелколистной, а у березы карельской и клена ясенелистного существенно не изменяется. Увеличение продолжительности прогревания и скорости резания у всех видов, кроме березы карельской, ведет к снижению шероховатости шпона.

На образцах шпона выявлены четыре типа пороков: точкообразные отверстия на месте сердцевин спящих почек, участки вросшей коры, трещины внутри образцов шпона, трещины по краям листа шпона. После прогревания при температуре 60°С на образцах появляются или увеличиваются трещины по краям и внутри листа.

ВЫВОДЫ

1. У деревьев с наростами лиственных порсд в Среднем Поволжье четко выражена приуроченность к типам леса С; и С!. Ресурсы декоративной древесины наростов сосредоточены в спелых и приспевающих насаждениях. Наибольшая частота встречаемости деревье в с наростами в ТЛУ Сг -1,19 шт /га.

2. Размеры наростов варьируют в широких пределах, но в целом увеличиваются с ростом диаметра дерева. Наросты быстрее увеличиваются в ширину, чем в длину и медленнее всего в толщину.

3. Для организации стабильного получения декоративной древесины представляет интерес изучение и создание сырьевой базы в виде культур березы карельской.

4. В культурах березы карельской на территории Республики Марий Эл и Ульяновской области по декоративности древесины выделено шесть категорий растений, отличающихся визуально и методом «пальпации». Наиболее

ценной декоративной древесиной обладают деревья четвертой категории, затем второй, первой, третьей. Деревья нулевой и пятой категорий декоративной древесины не образуют. Доля растений с декоративной древесиной варьирует на разных участках от 37,4 до 68,2%, составляя в среднем 46,0%,

5. Каждая категория деревьев обладает особенностями роста, которые заметны уже с 3-лешего возраста. Лидирующее положение по высоте занимают деревья пятой категории. Самыми низкорослыми являются наиболее ценные деревья четвертой категории. Остальные занимают промежуточное положение.

6. Создание плантационных культур карельской березы экономически оправдано даже при небольшой их густоте (270-300 шт/га) к возрасту рубки,

7. Экспериментальные исследования показали, что получение шпона из каповой древесины липы мелколистной, ольхи черной, клена ясене листы ого и из древесины березы карельской вполне возможно,

8. У всех видов толщина шпона увеличивается с ростом температуры и продолжительности прогревания. Скорость резания незначительно отражается на толщине шпона.

9. Шероховатость шпона из древесины изученных видов возрастает с увеличением температуры прогревания. Увеличение времени прогревания ведет к снижению шероховатости шпона у всех видов, кроме березы карельской.

10. Цельность образцов шпона нарушают четыре типа пороков: точкооб-разные отверстия на месте сердцевин спящих почек, участки вросшей коры, трещины внутри образцов шпона, трещины по краям листа шпона. У образцов после мягкого режима гидрстермической обработки сохранялся цвет древесины, близкий к естественному, образовывалось меньше трещин.

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При изыскании ресурсов декоративной древесины в насаждениях естественного происхождения следует выбирать участки с богатыми ТЛУ, высокими классами возраста древостоев, используя при этом таксационные материалы лесхозов.

2. Для повышения доли декоративной древесины в культурах березы карельской следует первый прием ухода проводить в возрасте 5-6 лет, удаляя все особи, которые по высоте превышают основную массу растений. Второй прием целесообразен в возрасте 9-11 лет, когда растения можно четко дифференцировать по категориям узорчатости.

3. Для получения шпона из каповых наростов липы мелколистной, ольхи черной, клена ясенелистного и древесины березы карельской с низкой шероховатостью и наименьшим количеством пороков рекомендуется проводить прогрев древесины при температуре 40 "С,

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Хакимова, З.Г. Анализ фенотипов семенного потомства березы карельской по аномалиям ствола / З.Г. Хакимова, М.М. Котов // Леса Евразии в третьем тысячелетии: Материалы между нар. конф, молодых ученых: Т. 1. -М.: МГУЛ, 2001.-С. 110-111.

1. Хакимова, З.Г. Особенности учета культур карельской бсре!ы / З.Г. Хакимова, М.М. Котов I! Таксация леса на рубеже века; состояние и перспективы развития: Материалы коиф. 19-20 сент. 2001 г.- Санкт-Петербург, 2001. - С. 104-106.

3. Хакимова, З.Г. Ресурсы, пользование и воспроизводство декоративной древесины /З.Г, Хакимова// Тр. науч. конф. по итогам науч. - исслед. работ Марийск. гос. техн. ун - та,- Йошкар-Ола,2001.-5 е.- Деп. в ВИНИТИ, №254-В2002.

4. Хакимова, З.Г, Фен оптическая изменчивость березы карельской в культурах / З.Г, Хакимова, М.М. Котов // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений: Материалы 4 Междунар. науч. конф. - Красноярск: СибГТУ, 2001.-С. 116-119.

5. Хакимова, З.Г. К проблеме многофункционального использования березы карельской/ З.Г. Хакимова, М.М. Котов // Растительные ресурсы для здоровья человека (возделывание, переработка, маркетинг): Материалы 1 Междунар. науч,-лракт. конф. М.:Тип. «Apee», 2002.-С.415-418.

6. Хакимова, З.Г. Карельская береза в Республике Марий Эл и Ульяновской области / З.Г. Хакимова // Изв. вузов. Лесн. жури. - 2002, - Ш 4, - С. 40-46.

7. Хакимова, З.Г. Ресурсы декоративной древесины наростоп и свойства шпона полученного из этой древесины / З.Г. Хакимова !! Экология и ресурсо- и энергосберегающие технологаи на предприятиях народного хозяйства (промышленность, транспорт, сельское хозяйство): Материалы Ш Всерос. науч. - практ. коиф, 16-17 окт. 2003 г. - Пенза, Изд - во «Приволжский дом знаний», 2003. - С.41-43.

Ваш отзыв на автореферат просим прислать по ааресу; 424000, г, Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3, МарГГУ. Диссертационный совет Д 212,115,01. Факс (8362) 410872.

Подписано в печать 27,01.2004. Усл. п.л, 1,0. Печать офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № 2729.

Отпечатано в ООП МарГГУ 424006. г. Йошкар-Ола, ул, Панфилова, i 7