Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РОСТА НА БИОСТОЙКОСТЬ И СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РОСТА НА БИОСТОЙКОСТЬ И СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ"



На правах рукописи

Гудаева Елизавета Анатольевна

ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГО-ГЕОГТАФИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РОСТА НА БИОСТОЙКОСТЬ И СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ

03 00 16-Экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Красноярск — 2004

Работа выполнена в Сибирском государственном технологическом университете

Научный руководитель: Доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Харук Елена Васильевна

Официальные оппоненты: Доктор биологических наук, профессор

Белен ков Дмитрий Андреевич

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Фуряев Валентин Васильевич

Ведущая организация:

Институт леса СО РАН им. В.Н. Сукачева

Защита состоится «_23_» декабря 2004 г. в 40 часов на заседании диссертационного совета Д 212.253.03 в Сибирском государственном технологическом университете.

Ваши отзывы обязательно в двух экземплярах с подписью, заверенной гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю совета по адресу СибГТУ: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82.

Факс: 8(3912) 660-390 E-mail: Lisavija@Rambler.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственно го технологического университета.

Автореферат разослан « гг » ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совет) Кандидат сельскохозяйственных наук, доц<

Павлов И.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Научпаи проблема: изучить естественную биостойкость древссииы лиственницы сибирской в зависимости от эколого-географических условий роста дерева и лесоводственно-биологических показателей; выявить возможность ее использования в экологически чистом виде с длительным сроком службы в конструкциях, сооружениях и других объектах, работающих в тяжелых условиях эксплуатации. Исследования подобного плана на древесине лиственницы не проводились.

В тоже время в практике работы с древесиной лиственницы установлена очень большая изменчивость срока службы ОТ 8-10 до 30 и более лет, что довольно четко проявляется на опорах линий связи и электропередач и других объектах.

Решение проблемы увеличения срока службы древесины лиственницы в экологически чистом виде связано с изучением особенностей ее строения и свойств в связи с условиями роста дерева.

Результаты исследований, полученные при решении этой проблемы, необходимы для проведения дальнейших фундаментальных исследований и использования древесины лиственницы в лесопромышленном, химико-лесном и деревообрабатывающем комплексах с учетом географического региона.

Цель и задачи исследований:

Цель работы - разработка научных основ, обеспечивающих возможность использования древесины лиственницы в экологически чистом виде без химической защиты с длительным сроком службы.

Задачи исследований:

1. Изучить биостойкость древесины лиственницы в зависимости от эколого-географических условий роста дерева.

2. Определить степень и характер разрушения древесины на клеточном уровне после микологических испытаний с учетом местоположения в стволе.

3.Определить существование связи между биостойкостью и особенностями ее строения и свойств.

4. Исследовать влияние лесоводственно-биологических показателей роста дерева (возраст, местоположение в стволе) на биостойкосгь, микростроение, структуру годичного слоя, плотность древесины.-

Научная но виз и а:

Впервые изучена биостойкость древесины лиственницы сибирской в связи с условиями роста. На большом экспериментальном материале доказано, что высокой стойкостью к разрушению грибом СоторЬога сегеЬеНа характеризуется древесина лиственницы сибирской, произрастающей в центральной части Средней и Восточной Сибири. Установлено, что древесина лиственницы, сформировавшаяся в различных эколого-географических условиях, значительно различается по микроскопическому строению, ^структуре—годичного—слоя, плотности. С ухудшением условий роста дерева эти важны4|ПйкйЗШХДи качест за древесины снижаются. фонд научной литературы

Прак-тическин значимость;

1. Выявлена изменчивость биостойкости, строения древесины лиственницы в зависимости от условий произрастания.

2. Древесина лиственницы сибирской из центральной части Средней и Восточной Сибири обладает высокой биостойкостью в сравнении лиственницей, произрастающей в других регионах.

3. Высокие качественные характеристики определяются разницей в показателях микроскопического строения, структуры годичного слоя и степени засмоленности древесины.

4. Определены критерии оценки биостойкости по морфологическим признакам дерева и макроскопическому строению древесины, что позволит дифференцировать лиственничные древостой но качеству.

5. Результаты исследований необходимы для разработки теоретических положений в области биологического древесиноведения.

Оокшные положения, выносимые на защиту:

1. Древесина лиственницы сибирской, произрастающая в центральной полосе Средней и Восточной Сибири, обладает высокой биостойкостью, и может использоваться в экологически чистом виде с длительным сроком службы в тяжелых условиях эксплуатации.

2. На биостойкость древесины лиственницы большое влияние оказывают эколо го-географ и ческис условия роста дерева и лссоводственно-биологические показатели.

3. Древесина лиственницы, выросшая в различных географических регионах, существенно отличается по микроскопическому строению, структуре ■ годичного слоя, плотности, стойкости к загниванию.

Апробация работы

Диссертационная работа выполнялась по федеральной теме 1.9/4 «Теоретические основы, обеспечивающие биостойкость древесины в экологически чистом виде». Основные результаты докладывались на 4-Й региональной научно-методической конференции «Непрерывное экологическое образование и проблемы региональной экологии» (Красноярск, 1999); peni опальной межвузовской экологической конференции «Эколого-экономические проблемы Красноярского края» (Красноярск, 1999); V-й юбилейной региональной конференции- «Непрерывное экологическое образование и эколо ni чес кие проблемы Красноярского края» (Красноярск, 2000); 6-й региональной научно-методической конференции «Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы Красноярского края» (Красноярск, 2001); «Химико-лесной комплекс; проблемы и решения» (Красноярск, 2002); международной конференции IBFRA «Средообразующая роль бореальных лесов: локальный, региональный и .глобальный уровни» (Красноярск, 2002); Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики» (Вологда, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Лесной и химический комплексы - проблемы и решения» (Красноярск, 2003);

международной конференции (Екатеринбург, 2003); научно-практической конференции «Лееной и химический комплексы — проблемы и решения» (Красноярск, 2004). Статья представлена на международном симпозиуме «Строение, свойства и качество древесины, 04» (Санкт-Петербург, 2004).

Личный вклад автора

Учитывая, что работа фундаментальная, многоплановая, выполняемая на стыке нескольких наук, автором самостоятельно проводилась подготовка материала по каждому разделу исследований:

• из! ото в лен и е образцов для микологических испытании и исследования плотности древесины;

■ приготовление питательных сред и выращивание чистой культуры гриба;

• изготовление препаратов для анатомических исследований;

• подготовка образцов древесины для изучения структуры годичного слоя.

Автор с 1999 года являлась непосредственным участником постановки опытов, доработки методик, проведения исследований, обработки и анализа экспериментального материала.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Объем н структура работы

Диссертация состоит из _4_ глав, выводов, списка литературы. Материал изложен на . 18g. страницах печатного текста, включая 27 таблиц, 41

рисунок. Список использованной литературы включает_225 наименований, в

том числе _76_ на иностранных языках.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

В главе приводится анализ литературных источников но теме исследований отечественных и зарубежных авторов.

В работах, представленных на V-м мировом лесном конгрессе (В.Л.Баженов и др., 1962), приводятся убедительные данные о существенных различиях в строении и своИс1вах древесины одной И тон же породы, выросшей в различных эколого-геогрзфических условиях и на разных континентах.

Этот вопрос достаточно полно изучен отечественными исследователями на хвойных и лиственных породах, произрастающих на европейской части страны (О.И. Полубояринов, 1976; U.C. Мелехов, 1980).

О строении и свойствах этой древесины лиственницы в литературных источниках (В.Е. Вихров, 1949; В.Е. Москалева, 1957; И,Д. Пахомов, 1965; Л.К. Поздняков, 1975, 1983) имеются отрывочные данные, полученные с разными целями, по разным методикам без учета конкретных условий произрастания. Путем микологических испытаний на различных насыпных почвах (И.А.Петренко, 1966) изучалась биостойкость пропитанной и непропнтанной древесины лиственницы сибирской. Стойкость древесины

лиственницы и других хвойных пород к загниванию по радиусу ствола исследовалась В.Н. Потри и П.В. Мельниковым (1963).

Согласно данным Е.И. Лопухина (ВСНТОЛеспрома), срок службы лиственничных опор, установленных в различных регионах, варьирует от 10 до 30 н более лет. Причины столь большого варьирования биостойкости не изучены. Аналогичные данные приводятся при использовании древесины лиственницы в градирнях, гидротехнических сооружениях и других объектах, работающих в тяжелых условиях эксплуатации.

Глава 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объект исследования: лиственница сибирская (Ixirix sibirica) и Гмелина (l.arix gmelinii), произрастающие в различных эколого-географических условиях роста.

Основные результаты и сделанные на их основе выводы получены на древесине лиственницы сибирской, выросшей в центральной части Средней и Восточной Сибири: учебно-опытный лесхоз, Бирюсинское лесничество (Красноярский край); ШестаковскиЙ лесхоз (Иркутская область).

Данные о строении и. свойствах древесины лиственницы сибирской, сформировавшейся в других условиях произрастания, нами использовались в качестве дополнительного материала при анализе и обсуждении результатов.

Модельные деревья отбирались в лиственничных дрсвостоях, однородных по составу (типу леса), и близкие но иоч вен но-гидрологическим условиям по методике индивидуального отбора, которая широко используется в области селекции, ботаники, анатомии (A.C. »блоков, 1962; Л.И. Ирошников, 1963 и др.). В каждом насаждении выбирались средние модельные деревья (Н.В. Третьяков, 1927; Л.Ф. Правдин, 1936), таблица 1.

Образцы для исследований высекались из прнзаболонной части ядровой древесины, которая характеризуется высокими показателями качества и степенью засмоленности. Кроме того, такой выбор образцов позволяет уменьшить большое варьирование свойств древесины ло радиусу ствола.

Ввиду многоплановости исследований, выполненных по теме диссертации, в данной главе приводятся основные общепринятые методики, частные методики с более подробным описанием и доработкой отражены в соответствующих главах.

Анализ и основные выводы получены на спелой древесине лиственницы, в возрасте 120-200 дет. Для сравнительного анализа и исследованиях участвовала древесина в возрасте 60-120 и 200-240 лет.

Исследование биостойкости проводилось с учетом особенностей микроскопического строения, структуры годичного слоя, плотности древесины, сформировавшейся в различных эк ол о го-географических условиях и разные периоды роста дерева:

группа /; низко расположенная, густоо хвоенная крона является показателем широкослойной древесины с малым процентом поздней зоны годичного слоя. Заболонь широкая. Ядровая древесина красновато-бурой

окраски слабой интенсивности. Биостойкость низкая. К этой труппе относятся деревья приспевающего возраста.

группа II: у деревьев » возрасте спелости (120-200 лет) протяженность живой кроны уменьшается до % длины ствола дерева. Образуется сильная, аысоко расположенная крона. Ствол дерева прямой, малосбежистый, достигает в высоту 34-40 м. Такие деревья характеризуются высоким качеством: узкие годичные слои с четкой границей между ранней и поздней древесиной и высоким процентом поздней зоны. Заболонь узкая, 14-17 мм. Интенсивность окраски ядровой древесины изменяется до темно- или красно-бурого цвета. Древесина засмоленная, тяжелая с повышенной плотностью и стойкостью.

группа Ш; деревья в возрасте 200 лет и более характеризуются узкой, высоко поднятой кроной небольшой протяженности, с толстыми ветвями. Годичные слои узкие, равномерные с высоким процентным содержанием поздней древесины (свыше 30%). Ядровая часть стволовой древесины красно-бурой окраски с повышенной степенью засмоленности и плотностью древесины (более 700 кг/м3). Устойчива к загниванию.

Б постои кость определялась по стандартной методике на культуре домоного гриба СоЫорЬога сегеЬеИа ЛгАгб*. В качестве питательной среды использовалась овеян о-опилоч1гая смесь. В соответствии с методикой Д.А. Беленкова (1999) размер образцов составлял 5*5*5 мм. Критерий оценки биосшйкосш - потеря веса древесины после испытаний.

Таблица 1 - Характеристика модельных деревьев

Район Крона

произрастания Модель Возраст, лет Ю^без коры, см Высота, м протяженность. м диаметр, м Ширина заболони, см

11 60 22 17.7 10.4 7.5 2.4

12 90 24 16,2 10.0 6.7 2

13 100 28 18.4 9.8 6.2 1.8

£ 5 ' 3 2 Н "8 23 139 46 20.7 9.0 5.5 1.5

24 144 44 24,5 8.5 5.4 1.7

26 174 42 28.0 9.3 5.0 1.4 *

30 212 44 29.8 8.9 5.8 0.8

25 218 46 29.6 9.5 4.2 0.9

27 222 48 30.0 9.0 6.0 1.6

22 238 46 31.6 8.0 4.9 1.2

21 96 24 20.8 10.0 6.3 1.7

19 97 22 23,0 9.2 6.1 1.5

2 чч 24 22.8 9.0 5.9 1.6

£ 1 3 14 102 24 22.9 8.6 . ., 6.0 1.5

4 116 42 25.3 8.2 5.6 1.5

е 8 л> 20 126 44 24.5 8.0 5.8 14

3 181 46 23.4 7.5 6.1 1.4

В 29 213 46 29.5 9.0 4.5 , и

5 218 48 8.8 4.8 1.4

1 230 44 32.8 8.3 4.3 1.9

Структура годичного слоя изучалась на полуавтоматическом комплексе

1ЛЭТАВ-3, с использованием компьютерной программы ТБАР 3.5 (С.Г. Шиятов и др., 2000).

Базисная платность определялась согласно рекомендациям (ШПЮ)-Международного союза лесных исследовательских организаций (О.И. Полу бояр инов, 1976).

Путем микроскопических исследований изучались диаметр, толщина клеточных стенок трахеид. Измерение длины трах ей д проводилось на препаратах мацерированной древесины.

Степень и характер разрушения образцов после микологических испытаний определялись на поперечных срезах древесины, предварительно заключенных в парафин (М.Н. Прозина, 1960; Г.Г. Фурст, 1977).

Гляш» 3. МИКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОСТОЙКОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ

3.1 Биостоп кость древесины лиственницы сибирской из центральной части Средней и Восточной Сибири

Наряду с достоинствами древесина имеет недостатки. В отличие от других материалов она имеет клеточное строение. Клеточная стенка состоит из целлюлозных компонентов и лигнина, которые являются органическими соединениями и могут использоваться в качестве питательной среды для дереворазру I ноющих грибов,

Дереворазрушающие грибы, поселяясь на древесине, выделяют комплекс энзим, с помощью которых разлагают одревесневшие клеточные стснки. Постепенно разрушая структуру клеточных оболочек, изменяют химический состав древесины, ее физические и прочностные свойства (А.И. Калниньш, 1962; И.Л.Петренко, 1966). Естественная стойкость древесины по отношению к биоразрушителям является одним из важнейших факторов, определяющих ее качественные характеристики.

Согласно стандартной методике, в качестве дереворазрушаюшего гриба использовался штамм СопюрНога сегеЬсИа. Продолжительность опыта 45 дней.

Контроль — заболонь сосны. Питательная среда - овсяно-оп ил очная смесь, увлажненная до 300 %. По мерс се обрастания проводилась инокуляция чистой культуры гриба. После образования иоадушного мицелия, в колбу устанавливались опытные образцы древесины на специальный помост из брусочков ели н заболонных пластинок, рисунок 1.

Критерием оценки стойкости является степень обрастания образцов древесины образцов древесины на помост мицел„см ^„ба. Неравномерность обрастания

зависит от местоположения образцов в стволе дерева. Интенсивный рост грибницы наблюдался на образцах, расположенных на расстоянии 20-25 мм от периферийной части ядра. Древесина образцов приобретала на начальной стадии

* — * «V ^ *

Рисунок 1 - Установка

гниения светло-бурую окраску. К концу испытаний обрастали остальные образцы. Биостойкость определялась по потере веса абсолютно-сухого вещества.

Анализ результатов (таблица 2), полученных на большом экспериментальном материале (439 образцов), позволяет отметить следующее: в целом древесина лиственницы, произрастающая в различных регионах Средней и Восточной Сибири, характеризуется довольно высоким показателем биостойкости. Величина стойкости варьирует ог 3 до 10 %, что объясняется целым комплексом факторов, к числу которых относятся условия роста (неодинаковая структура годичного слоя; плотность; воздействие температуры при низовых пожарах), неравномерная локализация экстрактивных веществ. Вывод также основан на неоднородном разрушении рядом расположенных образцов по радиусу ствола, рисунок 2.

Таблица 2 — Биостойкость древесины лиственницы

Модель Возраст, лет п, шт м\ % диапазон колебаний, % V, % Р,%

23 1 139 86 73,10 0,776 1 74,73*91,08 9,84 1,06 0,73

24 1 144 1 80 75,76 0.551 1 75^5^88,40 6,51

26 1 174 | 46 1 78,53 0,788 1 86,25-88,23 1 3,40 0,50

4 \ 116 1 98 \ 86,43 0.532 | 76,59-94,71 ] 6.11 0,62

20 \ 126 1 62 1 87,93 1,084 | 71.62-96.32 ( 9.71 из

3 [ 181 | 67 | 80.96 | 0.629 | 77,22-95,97 | 5,79 0,71

Примечание: контрольная древесина- заСолонь сосны, 52,02» 1,59 %

Меньше разрушаются образцы, непосредственно прилегающие к заболони. По направлению к сердцевине стойкость опытных образцов снижается.

Изменчивость биостойкости древесины лиственницы, произрастающей на Урале, доказана Е.В. Мельниковым, В.Н. Петри (1963). Такую закономерность можно объяснить неравномерной локализацией экстрактивных веществ как в пределах групп клеток, так и в соседних клетках древесины (Е.В. Харук, 1976; РХ. ЕгЛшап, 1953).

Также имеют значение лесовод-ственно-био логические факторы,

подтвержденные нашими исследованиями: меньшая стойкость - в возрасте 60-120 лет у древеенны с низкой степенью засмоленности, плотностью, широкими годичными слоями и пониженным содержанием нронента поздней древесины. Свыше 200 лет биостойкость несколько выше: более узкие годичные слои, высокий процент потлней древесины, плотность, степень засмоленности (глава 4 диссертации).

0 ГО 40 60 И) 100 р»сгэло«ние образцов по нарриленлю

Рисунок 2 — Изменчивость биостойкости по радиусу ствола

3.2 Степень н характер разрушения образцов древесины лиственницы 3.2.1 Внешние признаки разрушения

При визуальной оценке опытных образцов древесины лиственницы после уикологическнх испытаний видны четкие структурные изменения: нарушение целостности поверхности некоторых образцов древесины, неравномерное изменение окраски. ■

В основе различий биостойкости лежит комплекс факторов, из числа которых важная роль принадлежит особенностям - анатомического строения древесины,

3.2.2 Разрушение образце к на микроскопическом уровне

Разная степень разрушения анатомических элементов древесины лиственницы отчетливо просматривается на микроскопическом уровне (рисунок 3). В качестве контроля использовалась здоровая , древесина лиственницы, рисунок Зг.

При сравнении микрофотарафий становится очевидным, что клеточные стенки ранних и поздних трахеид разрушены неодинаково.

Первыми заселяются спорами гриба ранние трахеиды (рисунок За), и они с большей интенсивностью разрушаются в сравнении с поздними. Наблюдается отслоение клеточной оболочки. Клетки приобретают более округлую форму.

Клеточные стенки имеют характер зубчатого разрушения, что свидетельствует о неравномерности ее липшфикации, а также локализации февольных компонентов в субмикрокапиллярах клеточной стенки. В целом структура древесины сохраняется. .

- ^-г-Ч ~яг ■ > {.. -V

Г;'-

в

Рисунок 3 - Разрушение древесины после микологических испытаний:, а-ранние трахеиды (х350); поздние трахеиды (х500); в-серд невинный луч (х500); г-контроль, здоровая древесина лиственницы (х90)

В ранние и поздние трахеиды гифы гриба проникают из сердцевинных лучей, в которых они больше всего разрастаются (рисунок Зв), поскольку в клетках сердцевинных лучей содержится большое количество азотных соединений, необходимых для питания грибов.

Соприкасаясь с клеточной оболочкой, отростки гиф, обладая ферментативной активностью, отходят от сердцевинных лучей, внедряются в клеточную стенку и образуют в ней отверстие.

Оболочка клетки перед гифой растворяется. В поздних трахендах (рисунок 36) появляются трещины клеточных оболочек, что объясняется действием ферментов дереворазрушающего гриба. В целом структура древесины сохраняется.

Полученные результаты показали очень резкое варьирование биостойкости древесины лиственницы, что объясняется особенностями ее строения и свойств.

3.3 Б постой кость древесины лиственницы из различных экол о го-reo графических условий роста

Согласно работам V-ro мирового лесного конгресса, рядом отечественных и зарубежных исследователей доказано на древесине хвойных пород, качество древесины изменяется в зависимости от условий роста дерева.

Полученные данные указывают на тесную связь сгроения древесины с почвенно-климатическими и э коло го-reo графическим и условиями.

В данной главе приводятся результаты исследования динамики изменчивости биостойкости древесины лиственницы сибирской, выросшей в различных эколого-географнческих регионах произрастания: Заполярье, Тыва.

Кроме того, изучалась биостойкость древесины Larix gmelinii: Читинская область (Верхне-Читинский лесхоз) и Туринский округ Красноярского края (63°45 СШ 103С42ВД). Эти исследования являются дополнительным материалом, необходимым при анализе, обсуждении результатов и сделанных на их основе выводов о изменчивости величины биостойкости древесины лиственницы.

Полученные данные оценивались путем сравнения с древесиной, сформировавшейся в центральной полосе Средней и Восточной Сибири (глава 3 диссертации). Из их анализа следует: древесина лиственницы сибирской, выросшей в различных эколого-географнческих регионах, значительно ниже (таблица 3). Различия объясняются условиями роста дерева.

Наименьшая биостойкость - из Заполярья, что связано с суровыми условиями роста дерева. Формируются низкорослые деревья неболмнот диаметра, часто изогнутой, полустелющейся формы. Крона узкая с тонкими ветвями. В результате образуется узкослойная древесина с невысоким содержанием поздней части годичного слоя. Ядро светло-бурой окраски, ширина заболони 10 мм,

Тыва - исследования проводились на двух видах деревьев: из полупустыни и горной местности. Более высокой стойкостью характеризуется древесина, сформировавшаяся в горном районе.

В условиях засушливого климата с небольшим количеством осадков, на песчаных, слаборазвитых, маломощных почвах лиственница способна образовывать нысокобонитетные древостой (Н-Ш бонитет).

Таблица 3 — Биостойкость древесины лиственницы из различных районов произрастания*___

Район произрастания П, 11ГГ М,% +т, % Диапазон колебаний,%

Заполярье 422 206 80,4$ 55.51 М04 0,856 77.06-91.79 49.07-66,38 11,15 1,96

Ты ва-полу иустьш я 432 67 64,76 ММ 0.923 77,06*-91,79 52,03-74,07 4,70 1.96

Тыва-горные районы 439 122 70,64 ]ДШ 1.056 77.06-91.79 61,64-76.05 8,68 1,96

Чигннекая область 439 275 80.46 67,66 1.104 0,749 77.06-91,79 66,54-83,04 13,54 1,96

Тура 439 73 80.46 60.52 0,895 77,06*91.79 51,44-69,02 25,23 1,96-

* Примечание: различия установлены в сравнении с лиственницей из центральной части Средней и Восточной Сибири (в числителе)

Деревья малосбежисты, достигают в высоту 25-28 м, диаметр в среднем 30см. Ядро окрашено в бурый цвет, заболонь широкая, крона занимает примерно половину ствола. Годичные кольца умеренной ширины.

Сравнительный анализ разных биологических видов лиственницы показал: более низкой стойкостью по отношению к дереворазрушающему грибу Сопюркога сегсЬеНа характеризуется древесина лиственницы Гмелина из разных географических регионов. В пределах вида Ьагас ктеИпи наблюдаются существенные различия в зависимости от условий роста: более высокие качественные характеристики - у древесины лиственницы, сформировавшейся на территории Читинской области, низкие - из лесотундры.

На территории таежных лесов Читинской области формируются достаточно высокопроизводительные лиственничники. Деревья крупные (24-28 см), высотой до 24 м, малосбежисты. Крона высоко поднята, занимает около трети длины ствола. Ядро бурое, заболонь 16-19 мм. Биостойкость древесины лиственницы из лесотундровой зоны низкая, что связано с ухудшением условий роста дерева, уменьшением плодородия почв и периодом вегетации. Деревья имеют небольшую высоту. Производительность лиственничных редколесий оценивается 1У-У, \'а бонитетами. Ядровая часть древесины бурая, заболонь узкая.

На основании большого экспериментального материала можно сделать вывод: лиственница из центральной полосы Средней и Восточной Сибири по биостойкости превышает оба вида древесины из Тывы и Гмелина, произрастающих в других эколого-географических условиях. Достоверность различий подтверждается с помощью критерия Стьюдента. Четко просматривается тенденция уменьшения биостойкости древесины с ухудшением условий роста (рисунок 4).

&

о ££

О |

>5

1 2 3 4 5 6

Рисунок 4 — Изменение биостойкости в зависимости от условий произрастания лиственницы

3.4 Влияние на биостойкость лесоводственно-0пологических показателей

Приводятся результаты исследований биостойкости древесины лиственницы сибирской различных возрастных трупп (60-120 и 200-240 лет), выросшей в центральной полосе Средней и Восточной Сибири (таблица 4). Существенность различий оценивалась в сравнении с лиственницей в возрасте 120-200 лет (глава 3) с помощью ^критерия Стьюдента на 5%-м уровне значимости.

Анализ полученных результатов показал следующее: до возраста спелостн, 60-120 лет, биостойкость значительно ниже но сравнению со спелой; максимальная Сиостойкость в возрасте более 200 дет, таблица 4.

Таблица 4 - Изменчивость биостойкости в зависимости от возраста

60-120 лет 200-240 лет

Модель М. % диапазон колебаний,% Модель М, % диапазон колебаний.%

11 55.43 50.71*66.08 30 78,50 77,73-* 79,27

12 61.22 61.60-97,39 25 77,91 64,78+90,00

13 70.35 61,60*78,78 27 89,13 75,76+93,16

21 71.14 59.91+88,85 22 83,31 72,39+93,14

19 73.02 50.05*97,75 29 82,99 77,85+89,67

2 73,61 56.45-90,97 5 89.07 75,97+98,28

14 83,9 68.66*94.81 1

По данным В. Рипачек (1967) «... стойкость древесины молодых деревьев ниже, чем стойкость древесины взрослых деревьев», что определяется влиянием

1 - Центральная часть

2 • Тыва, горние районы

3 - Читинская область

4 - Тыва, полупустыня 5-Тура

6 - Заполярье

токсически действующих веществ, которые откладываются в процессе роста дерева. Таким образом, биостойкость древесины в некоторой степени зависит от лесоводственно-биологических показателей роста дерева.

На микроскопическом уровне отмечены очень сильные разрушения в ранней древесине лиственницы возраста 60-120 лет, значительные и локальные -в поздней зоне годичного слоя. В ранних трах ей д ах древесины лиственницы происходит разрушение внутреннего слоя вторичной оболочки, клетки становятся более округлыми, растворяется срединная пластинка. В поздних трахеидах наблюдается появление трещинок в клеточных стенках; в отдельных трахеидах полностью разрушается клеточная оболочка. В возрасте 200-240 лет древесина лиственницы практически не имеет структурных изменений.

Глава 4. ВЛИЯНИЕ Э КО ЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ЛЕСОВОДСТВЕННО-БНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РОСТА ДЕРЕКА НА СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ

4.1 Микроскопическое строение

Микростроение древесины - определяющий фактор структуры годичного слоя, биостойкости (различная степень разрушения: первоначально разрушаются ранние трахеиды в отличие от поздних, как показано в главе 3). Кроме того, такие важные характеристики как ширина годичного слоя, процент поздней древесины, плотность также зависят от особенностей строения ранних и поздних трахеид в годичном слое, главным образом, толщины клеточной стенки.

Согласно имеющимся литературным данным, эти показатели варьируют от комплеекз факторов: эколого-гео графических условий произрастания, лссоводственно-биологических и других факторов.

Для решенйя проблемы определения биостойкости и других качественных характеристик необходимы данные о размерах' клеток при формировании годичного слоя {толщина клеточной оболочки, диаметр и длина трахеид) и соотношении ранних и поздних трахеид в годичном слое.

Эти исследования целесообразно проводить на древесине лиственницы, произрастающей на одинаковой широте в разных географических зонах (Красноярский край, учебно-опытный лесхоз; Иркутская область -Шестаковскпй лесхоз).

Результаты исследований анатомических элементов древесины приведены в таблице 5, из анализа которой следует: диаметр ранних и поздних трахеид, сформировавшихся в различных регионах произрастания лиственницы сибирской, существенных различий не имеет.

По толщине клеточной стенки и длине трахеиды,в пределах определенных насаждений существенно не различаются, но четко проявляется незначительная изменчивость этих показателей в разных насаждениях, что очевидно связано с некоторыми различиями в условиях росы дерева: температура воздуха, почвы, количество осадков.

Таблица 5 — Микроскопическое строение древесины лиственницы сибирской

Ранние трахещы Поздние трахеилы

5 £ толщина клеточной длина, мм толщина клеточной ллина, мм

с Ь ? стенки, мкм С я стенки, мкм

X 6 £ М диапазон колебаний М диапазон колебаний Я 5 Е» М диапазон колебаний М диапаюн колебаний

4 47,92 5,24 2,63-6,43 2,14 1,82-2,88 23,67 8,67 3,50-10,50 2,78 2,62-2,92

20 44,56 5,33 3,25-6,38 2,18 1,85-2,37 21,55 8.79 7,00-10,50 2,83 2,15-3,16

24 48,57 3,25 2,85-3,88 1,32 1,48-3,21 24,15 7,41 3,50-8,75 1.72 1,49-1,98

26 46,12 3,56 3,44-3,75 1.43 1,20-1,64 22,74 7,48 4,90-8,75 1,86 1,64-1,95

Однако, несмотря на различия строения ранних и поздних трахсид, разрушение начинается с ранней древесины (глава 3). Вероятно, кроме особенностей строения, на качество древесины оказывают влияние другие факторы: большое содержание смолистых веществ, которые в древесине лиственницы представлены двумя видами — обычные, растворимые в органических растворителях, и камеди, растворимые в воде.

При • определении качественных характеристик установлено влияние эколо1х>-географических условий роста дерева на анатомическое строение древесины лиственницы. Анализируя данные, пред став ленные в таблице б, отмечается о существенных различиях мнкростроеиия древесины лиственницы из различных условий произрастания в сравнении с древесиной, выросшей в центральной части Средней и Восточной Сибири. Для определения достоверности результатов рассчитывался коэффициент Стьюдента.

Таблица 6~ Оценка различий микроскопического строения лиственницы

Сравниваемые районы Ранние трахеиды Пошше трачеилм

мкм * ^Тр , мкм мм (;»сч мкм ^тр , мкм мм

Заполярье 27,89 9,84 3,30 5.19 1Л 1.27 10,9 2Х.60 22,26 4,11 5,75 р.оч АН 8,09 6.51 5,08 2,10 1,65 18,0

Тыва-пол > пустыня 46,7? 32.14 8.45 4.35 3,35 4,26 Ш 1,30 6,56 2&Й1 30,18 3,26 5,11 12,3

Ты ва горные районы 46,70 30,98 8,24 3,86 1,88 Ы1 1,32 6 32 ' 6.32 | 2$ 59 2,94 4,99 2.30 1,71 16,0

Читинская область 60,43 9,64 1Л1 4.03 1,36 171 1,45 5,48 ЯШ. 29,31 2,47 7,44 1,74 1,90 9,90

Т>ра 46,79 2 Я,34 9,72 4.35 3,39 4,38 1,71 1.29 12,3 28.60 23,55 3,19 5.99 6,90 гдо 1,69 17,0

Примечание: коэффициент Стьюдента рассчитан но сравнению с лиственницей сибирской, произрастающей в центральна районах Средней к Восточной Сибири (числитель)

Наименьшая длина волокон образуется у древесины лиственницы, произрастающей за Полярным кругом. Как указывалось ранее, условия роста в зоне вечной мерзлоты неблагоприятные, где определяющими факторами служат низкая температура и очень сокращенный вегетационный период. Влияние угнетения на длину анатомических элементов изучалось зарубежными учеными

I.W. Bailey, W.W. Tupper, исследования которых показали: угнетенный рост и неблагоприятные условия роста способствуют образованию более коротких элементов. Древесина лиственницы Крайнего Севера очень узкослойная из-за недостатка воды в почве и сурового климата, что вызывает образование укороченных волокон.

В горных условиях Тывы формируется древесина с более длинными волокнами по сравнению с древесиной северной лиственницы, что объясняется повышенным освещением, высоким температурным режимом. Исследования особенностей строения, проведенные A.B. Савиной (1955) на древесине осины, произрастающей в условиях сильного освещения, показали: высокая освещенность, теплый климат приводят к увеличению длины поздних трахеид.

Сравнивая древесину лиственницы различного видового состава, следует отметить: древесина лиственницы из Читинской области и Туры характеризуется несколько меньшими размерами трахеид по сравнению с центральным Fi регионами произрастания лиственницы сибирской.

Полученные данные о варьировании размеров трахеид древесины лиственницы, произрастающей в различных эколого-географических районах, и сделанные на их основе выводы о большом влиянии микростроения на структуру годичного слоя, плотность и другие свойства, могут быть использованы для объяснения причин изменчивости ее биостойкостн.

4.2 Структура годичного слоя

Одним из основных качественных характеристик древесины является структура годичного слоя и процентное содержание поздней древесины в нем.

Формирование годичного слоя определяется особенностями микроскопического строения древесины, в частности размерами клеток, которые в свою очередь зависят от условий роста дерева: плодородие и температурно-влажностный режим почвы, продолжительность светового дня, дневные и сезонные колебания температуры воздуха.

В древесине лиственницы сибирской образуются узкие и равномерные годичные слои с высоким содержанием поздней зоны, что определяет се высокое качество по сравнению с другими хвойными породами. Наиболее характерной чертой се макроскопического строения является четкий и резкий переход от ранней к поздней зоне годичного слоя.

Учитывая особенности строения древесины лиственницы, большое внимание уделялось методике определения ширины годичного слоя и процента поздней древесины. Замеры проводились на компьютере с использованием измерительного комплекса. Кроме того, точность измерений контролировалась путем подсчета рядов трахеид в годичном слое, что позволяло повысить достоверность результатов.

Анализ результатов исследований (таблица 7) показал: древесина лиственницы сибирской, выросшая в различных регионах, существенно не отличается по ширине годичного слоя и процентному содержанию поздней древесины. Достоверность результатов подтверждена путем подсчета рядов

трахеид, при увеличении которых ширина годичного слоя увеличивается ^-=0,889). Формирование структуры древесины лиственницы тесным образом связано с размерами и количеством ранних н поздних трахеид в годичном слое -с увеличением рядов ранних трахеид снижается биостойкость древесины.

Наблюдается существенное варьирование показателей макроструктуры по радиусу ствола, рисунок 5.

Таблица 7 - Показатели макростроения древесины лиственницы сибирской

Модель Возраст, лет Ширина годичного слоя, мм Процент поздней древесины, % Количество рядов трахеид и шличном слое

ранние I ноглние

4 0,85*0,04 40,12 26 53

- 20 120-200 0,75*0,03 41,77 28 1 58

23 0,89±0,06 39,87 44 1 47

24 1,11 ±0,04 39,96 41 1 51

среднее 0,90±0,04 40,43 35 1 52

Наиболее широкие годичные слои (1,65 мм) с малым содержанием поздней древесины (17,10-23,82 %) отмечаются в сердцевинной трубке н присердцовой части ствола. По направлению к коре ширина годичного слоя уменьшается (1,06 мм), процент поздней древесины увеличивается (32*44 %). К 120-200 годам соотношение ранней и поздней древесины стабилизируется. В заболонной части образуются узкие годичные слои, содержание поздней древесины в некоторых годичных слоях достигает 42,73 %. Тенденция изменчивости ширины годичного слоя и процентного содержания поздней части в нем характерна для всех исследованных моделей лиственницы.

аГ 2

3' 2

64 85 106 127

1 22 43 (Л 81 106 137

номеп годичного слоя по наставлению от сепди евины Рисунок 5 - Изменение ширины годичного слоя по радиусу

Следует отметить, изменяется не только структура годичного слоя, но и цвет древесины. В центральной части цвет ядра более светлый, в периферической - темный, что связано с локализацией экстрактивных веществ. Ропросы, связанные с изучением неоднородного содержания экстрактивных веществ в древесине наиболее полно рассмотрены в научных работах лесоводов-биологов Д.А, Беленкова (1962), В.Н. Петри, Н.В. Мельникова (1963), зарубежных исследователей: Н Егсктап В.Э. Хиллис (1965) и др. Таким образом,

различия макростросния являются одним из основных факторов, влияющих на биостойкость древесины лиственницы.

Многочисленными исследованиями древесины хвойных и лиственных пород доказано, что величина прироста тесным образом связана с внешними условиями. Как показала практика, в более благоприятных условиях, на богатых пойменных почвах с повышенной увлажненностью, формируется широкослойная древесина (В.Е. Вихров, 1949; НС. Мелехов, 1980; И.Т. Кишенко, И.В. Грудинин, 1985), малосмолистая со слабовыраженным ядром. Древесина отличается пониженной стойкостью к загниванию и прочностью древесины.

На песчаных, заболоченных почвах формируется древесина с узкими годичными слоями и малым процентом поздней древесины. Качество низкое. На хорошо дренированных почвах - древесина с умеренными годичными слоями, плотная, смолистая, с хорошо выраженным красно-бурым ядром и узкой заболонью. Характеризуется высокой стойкостью к загниванию и качеством древесины в целом (М.Е. Ткаченко, 1952; В.Н. Сукачев, 1964 и др.).

Исследования изменчивости показателей макроструктуры древесины лиственницы (таблица 8) показали: что различия макроскопического строения древесины лиственницы сибирской обусловливаются внутренними изменениями в ходе роста дерева, а также влиянием возрастного параметра.

Таблица 8 - Статистические показатели макростроения лиственницы из различных условий произрастания___

Сравниваемые районы Ширпнз годичного слоя, мм tf.cn При („а,=1,96 Пронснг поздней древесины, % V, п£>и

Заполярье ид 0.62 6,57 56,91 26.67 8,67

Тыва-полупустиня 1.11 1,26 2,63 2&21 27,80 0,91

Тыва-горные районы 1Л1 1.21 3,69 36.91 31,40 3,80

Читинская область 111 1,02 0,48 35,91 27.89 6,74

Тура 1.11 0,67 6,57 46,91 27.27 10,55

* Примечание: достоверность различий рассчитала в сравнении с центральными районами Средней и Восточной Сибири (числитель)

Анализ макроскопического строения древесины лиственницы исследуемых районов позволил установить: в области Крайнего Севера (Заполярье) формируется узкослойная древесина с пониженным содержанием поздней древесины. В условиях вечной мерзлоты, на мерзлотных, слабоподзолистых почвах высококачественная древесина сформироваться не успевает.

Сочетание неблагоприятных внешних условий с метеорологическими факторами и влияние угнетения ухудшает внешний облик деревьев и приводит к

образованию узких годичных колеи. Древостой лиственницы у северной границы ее ареала представлены редколесьями из чахлых деревьев высотой до 6 м. Ствол имеет, чаше всего, искривленную, полустелющуюся форму со слаборазвитой кроной, протяженность которой составляет 1,3-2,7 м.

В Читинской области образуются умеренно широкие годичные слои с пониженным содержанием процента поздней древесины. В лесотундровой зоне формируется узкослойная древесина с небольшим процентом поздней зоны годичного слоя.

По сравнению с древесиной лиственницы из центральной полосы Средней и Восточной Сибири в крайних точках произрастания древесина лиственницы имеет пониженные качественные характеристики, что обусловливается суровыми климатическими условиями, близким залеганием мерзлоты, сухими почвами. Важно подчеркнуть, что древесина из различных экологических условий значительно отличается по внешнему виду; интенсивности окраски ядра, ширине заболони.

Таким образом, изменчивость б постой кости, прочностных и других свойств древесины может быть объяснена с позиций макроскопического строения. В этом плане важное значение приобретает выявленная закономерность различий ширины годичного слоя, процентного содержания поздней древесины в нем, причинами которых являются эколого-географические условия произрастания.

4.3 Плотность древесины

Особенности микростроения и содержание поздней древесины в годичном мое оказывают большое влияние на плотность. Кроме того, плотность древесины находится в прямой зависимости от содержания смолистых веществ, что доказано исследованиями О.И. Полубояринова (1976) на древесине других хвойных порол: с увеличением засмоленности плотность повышается, а следовательно увеличивается биостойкость.

Для проверки этого тезиса проводились исследования плотности древесины лиственницы сибирской в связи с б постой костью. Результаты представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Плотность древесины лиственницы, произрастающей в Центральной полосе Средней и Восточной Сибири___

модель ¡возраст лет} п, шг [ М, кг/м3 дилпамж колебали ¡1, кг/м' 1\ %

23 1 139 70 661 ; 621-683 3.13 0.37

24 1 144 70 680 1 669-687 0,82 0,1

26 1 174 75 685 670-710 1.62 0,19

4 116 53 676 655-700 2.32 0,32

20 126 60 691 662 - 704 1,75 0.23

3 181 51 705 698 - 710 0,70 0.09

Для всех моделей характерна высокая плотность древесины лиственницы сибирской. Определена тесная связь с процентом поздней зоны годичного слоя

(r~0,949). Кроме того, установлена высокая корреляция с биостойкостъю древесины (г—0,847), что подтверждается внешне и на микроскопическом уровне.

Наряду с колебаниями плотности между деревьями в насаждении, прослеживается значительная изменчивость плотности в связи с условиями произрастания. Этот вопрос изучался многими специалистами лесного профиля: В.Е. Вихров, А.И. Калниньш, И.О. Мелехов, JI.K. Поздняков, G. Janka, В.Н. Paul и др., в результате решения которого были получены несколько противоречивые данные. В ряде проведенных исследований подчеркивается о тесной связи между плотностью и условиями произрастания, если изучаются места с резко отличающимися экологическими условиями. Низкие значения плотности обнаруживаются у деревьев, растущих в условиях, ограничивающих развитие поздней зоны годичного слоя. К основным показателям, определяющим изменчивость плотности древесины, авторы относят: различия почвенных условий, количество осадков, продолжительность вегетационного периода, световой период.

Ш анализа данных по определению плотности древесины лиственницы из различных условий произрастания, таблица 10, следует: плотность древесины, выросшей в этих районах, значительно уступает лиственнице сибирской, из центральной части Средней и Восточной Сибири.

За полярным кругом и лесотундровой зоне формируется древесина низкого качества. Плотность древесины лиственницы, сформировавшейся в районах Тывы и Забайкалья (Читинская область) выше, что объясняется хорошим ростом дерева, более благоприятными условиями роста.

Таблица 10 - Влияние условий произрастания на плотность древесины в

Сравниваемые районы п, шт М, кг/м3 Диапазон колебаний, кг/м1 при W,=l,96

Заполярье 222 40 683 606 §55^22 564-661 16,09

Тыва-полупустыня 379 95 683 630 655-642 601-661 4.57

Тыва-горн ыг районы 122 63 681 648 егм« 620-644 16,91

Читиская область т 239 £82. 627 655-692 606-699 9,74

Тура 379 129 683 617 655-692 607-665 23,08

Причиной резких отличий плотности является разница в ширине годичных слоев и процентном содержании поздней древесины; особенности внутреннего строения, на величину которых большое влияние оказывают эколого-географические условия роста дерева.

4.4 Влияние л есоводствешю-Пн (»логических показателей

Приводятся результаты исследований особенностей строения и свойств древесины лиственницы сибирской различных возрастных групп (60-120 и 200-240 лет), выросшей в центральной полосе Средней и Восточной Сибири (таблица 11). Существенность различий оценивалась в сравнении с лиственницей в возрасте 120-200 лет с помощью ^критерия Стыодента на 5%-м уровне значимости.

Анализ полученных результатов показал следующее: с возрастом дерева повышаются качественные характеристики древесины. Происходит постепенное уменьшение ширины годичного слоя и увеличение процентного содержания поздней части в нем.

Сравнительный анализ показателей макростроения древесины лиственницы сибирской, сформировавшейся в разные периоды роста дерева показывает существенные различия, что наглядно изображено на рисунке 6. Установлено, до возраста спелости формируется широкослойная древесина с низким процентом поздней древесины, в возрасте более 200 лет — узкослойная.

Также установлены закономерности изменчивости микростроения, и плотности древесины. В приспевающем образуются клетки по размеру больше, стенки слабо утолщены, полости большие.

В возрасте более 200 лет увеличиваются толщина клеточных оболочек и длина трахеид, что подтверждается корреляционным анализом г-0,632.

Таблица 11 - Оценка различий показателей древесины лиственницы в зависимости от возраста (приведена сводная таблица)__

Показатели 120-200 лет 1 60-120лет 200-240 лет

диаметр трахеид, мкм ранние 1101лнне 46,79 28.60 §2ß7 22,26 32,14 30,18

толщина клеточной стенки, мкм ранние поэднне 8.09 Ш 8.02 7,80 8.20

длина трахенл, мм цэннне поздние Ш 2,30 1.4К 1,92 2J21 2.82

ширина годичною слоя, ям 1,11 1,48 0,82

процент поздней древесины, % 36,91 30,03 37,44

плотность, кг/см3 683 643 724

Строение трахеид, главным образом размеры клеточной стенки н длина клеток оказывают прямое действие на плотность древесины, величина которой с возрастом лиственницы повышается.

Кроме того, косвенным показателем, влияющим на плотность древесины, является содержание смолистых веществ, что подтверждено финскими исследователями (Р. Hakkila, 1979; О. Hoch at al., 1995), и проверено нашими исследованиями на древесине лиственницы сибирской. Степень засмоленностн оценивалась по цвету древесины. Менее интенсивная окраска - а приспевающем

возрасте; в спелом - красно-бурая, что связано с повышенным содержанием смолистых веществ.

ж

№ |

1

«ШИНиидаи I - 1 ля

о,4 ав и 1,6

ширина годичного слог, мм □ юом ш

30,03

37,44

гтоцснт псатией древесины, % П ноомлег □ от

Рисунок б - Влияние возраста на макростроение древесины лиственницы

Изменчивость особенностей строения и свойств древесины лиственницы разного возраста тесным образом связана с биостойкостью (рисунок 7). Высокая стойкость установлена в возрасте спелости, низкая — в приспеваюшем.

Кроме того, этот вывод подтвержден микологическими исследованиями разрушенной древесины на клеточном уровне (отслоение внутреннего слоя вторичной оболочки, разрушение срединной пластинки), и визуально (древесина опытных образцов распадается на волокна и призмочкн, приобретает бурую окраску).

о

й о

& I I

а ? г ё | 5

зг

а

100

100

60 70 80 90 бмосгоНкость,

60 70 80 90 биостойкость, % б

760 -

1 720

л

§ 680

5 640

600 -

60 70 30 90

биостоПкость.%

50 60 70 80 40 биостойкость. %

100

Рисунок 7 — Связь биостойкости с особенностями строения и свойств древесины лиственницы сибирской а - с шириной годичного слоя (г=0,063); б — процентом поздней древесины (г-0,678); в —длиной трахеид (г=0,842), толщиной клеточной стенки (г=0,954);

г — плотностью {г=0.847)

На основании результатов, полученных в этой серии исследований, доказано, что особенности строения (структура годичного слоя, микростроенне, засмолениость) и плотность оказывают прямое и косвенное влияние на биостойкость древесины лиственницы сибирской.

4.5 Оценка качественных характеристик древесины но морфологическим показателям дерева

Анализ полученных данных об особенностях строения и свойств древесины лиственницы показал, что биостойкость, строение и свойства тесным образом связаны с условиями роста дерева, что в свою очередь проявляется на морфологических показателях дерева: диаметре и высоте ствола, форме и размерах кроны, степени ее охвоення. Последняя является определяющим фактором не только на древесине сосны и ели (И.С. Мелехов, 1980; О.И. Полубояринов, 1976), но и полностью соответствуют лиственнице, выросшей в различных регионах.

На основании анализа данных но теме исследований нами разработана рабочая гипотеза, согласно которой макроскопическое строение древесины лиственницы связано с морфологическими показателями дерева.

Решение этой проблемы имеет важное практическое значение при оценке качества древесины растущего дерева. На большом экспериментальном материале

установлена тесная корреляционная связь между макроскопическим строением древесины и морфологическими показателями для трех возрастных групп: 60-120, 120-200, 200-240 лет (рисунок 8), с уменьшением которой ширина годичного слоя уменьшается.

Таким образом, размеры и физиологическое состояние кроны являются основными показателями при оценке биостойкости и качественных характеристик древесины. Для более высокой точности целесообразно использовать керны, полученные с помощью бурава Прсслера, по которым возможно определить основные качественные характеристики древесины.

Основные выводы:

Впервые изучена биостойкость древесины лиственницы сибирской и Гмелина и доказано ее варьирование в зависимости от эколого-' географических условий роста дерева, 2. Доказано, по биостойкостн древесина лиственницы сибирской, произрастающая в центральной полосе Средней и Восточной Сибири

11,0

10,0 •

9,0

8,0

•

7,0

6,0

0,5 1 1,5 2 ширина годичного слоя, мм

Рисунок 8 - Влияние кроны на Формирование ширины годичного слоя

превосходит лиственницу сибирскую и Гмслина, выросшую в других географических регионах.

3. Анализ микроскопических исследований показал: первоначально грибы осваивают тонкостенные малосмолистые ранние трахеиды (клеточная стенка расслаивается, клетки приобретают округлую форму, характер разрушения зубчатый, появляются обрывки). Поздние трахеиды разрушаются менее интенсивно.

4. Путем экспериментальных исследований установлена высокая степень варьирования биостойкости древесины лиственницы от ряда лесоводственно-биологических показателей: возраста дерева, местоположения образцов по радиусу и высоте ствола, структуры годичного слоя, ширины заболони, диаметра ядра, степени развития кроны,

5. Выявлена высокая корреляционная связь биостойкости древесины с микростроением, структурой годичного слоя, плотностью, величина которых изменяется в зависимости, от лссоводственно-бнологических показателей роста дерева.

6. Эколого-географические условия произрастания оказывают большое влияние на структуру годичного слоя. Высокие показатели — у древесины лиственницы из центральных районов Средней и Восточной Сибири.

7. Плотность древесины лиственницы находится в прямой зависимости от условий роста. Плотность лиственницы сибирской выше лиственницы Гмелина.

8. Анализ данных, полученных на большом экспериментальном материале, позволяет сделать вывод о возможности использования экологически чистой древесины лиственницы сибирской с длительным сроком службы в различных условиях эксплуатации, что позволит сократить объемы вырубки леса на замену загнившей древесины. А это вопросы не только экономики, но и экологии.

9. Результаты исследований необходимы при разработке ряда теоретических положений в области биологи чес кого древесиноведения; написании учебных и методических пособий; для накопления банка данных о особенностях строения и свойств древесины лиственницы в связи с условиями роста дерева.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах;

1. Харук Е.В., Бахтин С.Г., Грудинина H.A., Dm Е.А, Макроскопическое строение древесины лиственницы сибирской // Непрерывное экологическое образование и проблемы региональной экологии: материалы 4-й региональной научно-методической конференции 23-24.04.1999. Красноярск, СнбГГУ, 1999.-С. 161-163.

2. Харук Е.В„ Бахтин С.Г., Эм Е.Л., Грудинина H.A. Особенности строения древесины лиственницы // Эколого-экономичсские проблемы Красноярского

Края. Региональная межвузовская экологическая конференция 07,12.1999. Красноярск, СибГТУ, 1999. - С. 210-212.

3. Харук Е.В., Бахтин С.Г., Эм Е. А., Грудинина Н.Л. Биостойкость эколога чески чистой древесины лиственницы в эксплуатации // Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы Красноярского Края, материалы 5-й юбилейной региональной конференции 25.04,2000. Красноярск, СибГТУ, 2000. - С. 236-238.

4. Эм Е.Л., Бахтин С.Г., Харук Е.В. Экология и биостойкость древесины лиственницы // Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы Красноярского края, б-я региональная научно-методическая конференция 24.04.2001: Сборник статей. Красноярск, СибГТУ, 2001, С. 122-124.

5. Эм Е.Л., Харук Е.В., Ковригин Г.С. Экология и биостойкость древесины лиственницы // Лесоэксплуатация. Межвуз. сб. науч. тр., Красноярск, СибГТУ, Вып. 4,2002. - С. 194-196.

6. Харук Е.В., Эм Н.Л,, Ковригин Г.С., Некрасова Л.А. Биостойкость древесины лиственницы сибирской (Ьаг1х згЫпса) //X им и ко-лесной комплекс-проблемы и решения. Всероссийская научно-практическая конференция И-12.04.2002: Сборник статей. - Т. 2. Красноярск, СибГТУ, 2002. - С. 346-350.

7. Эм Е.Л., Харук Е.В. Биостойкость древесины лиственницы различных эколого-геофафических условий произрастания II Лесной и химический комплексы: проблемы и решения. Всероссийская научно-практическая конференция 24-25.04.2003: Сборник статей. - Т. 1. Красноярск, СибГГУ, 2003.-С. 286-289.

8. Эм Е.А., Харук Е.В., Коаригин Г.С. Естественная стойкость древесины лиственницы в связи с условиями роста дерева // Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса. Международная научно-техническая конференция: Сборник с гатей. — Екатеринбург, УГЛТУ, 2003. — С. 309-312.

9. Эм Е.А. Влияние временной выдержки на биостойкость древесины лиственницы // Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики. Всероссийская научно-техническая конференция З-б. 12.2002. Вологда, ВоГТУ, 2003. - С. 26-27.

Ю.Гудаева Е.А. Строение и свойства древесины лиственницы сибирской И Лесной и химический комплексы: проблемы и решения. Всероссийская научно-практическая конференция 13-14.05.2004. Красноярск, СибГТУ, 2004. -С. 173-177.

11. Харук Е.В., Гудасва Е.А. Структура годичных слоев древесины лиственницы сибирской Ьагис з^Ыпса // Строение, свойства и качество древесины, 04. Тр. 1У-го Межд. симпозиума 13-16.10.2004. - Т. I - С-Пб, ГЛТЛ, 2004. -С. 141-143.

Подписано в печать 12.11.2004. Формат 60x84 1/6 Уч.-изд. Л. 1,5. Заказ № <сг<

Сдано в производство 18.11.2004. Печать офсетная. Тираж 100 экз. Изд. -Ча 398. Лицензия ИД 06543.16.01.02.

660049, г. Красноярск, пр. Мира 82, тип. СибГТУ.

«24 3 58