Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние обрезки ветвей на рост культур и качество древесины ели

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Влияние обрезки ветвей на рост культур и качество древесины ели"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТ^у. ^

1 8 ДЕК 2000

На правах рукописи

АНТОНОВ Олег Иванович

ВЛИЯНИЕ ОБРЕЗКИ ВЕТВЕЙ НА РОСТ КУЛЬТУР И КАЧЕСТВО ДРЕВЕСИНЫ ЕЛИ

06.03.01 - Леспые культуры, селекция, ссмепозодсгво.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

АНТОНОВ Олег Иванович

ВЛИЯНИЕ ОБРЕЗКИ ВЕТВЕЙ НА РОСТ КУЛЬТУР И КАЧЕСТВО ... ■ ДРЕВЕСИНЫ ЕЛИ

06.03.01 - Лесные культуры, селекция, ссменоаодсгво.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Работа выполнена в Санкт-Петербургском научно-исследовательском институте лесного хозяйства.

Научные руководители - доктор биологических наук, профессор |~Е.Л.Маслаков I

доктор сельскохозяйственных наук, профессор О.И.Полубояринов

Официальные оппрненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор С.Н.Сеннов

кандидат сельскохозяйственных наук А.Ф.Игпатьсв Ведущее предприятие - Комитет по лесу Ленинградской области

Зашита состоится ^¿г/^-ДуЛ&ООО Г. в !/ часов на заседании Диссертационного совета К 028. 05. 01 в Санкт-Петербургском научно-исследовательском институте лесного хозяйства (Институтский пр., 21, зал Ученого Совета).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан Л 2000

г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

доктор сельскохозяйственных наук В.К.Константюгов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одна из проблем лесовырагцивания в условиях рыночной экономики заключается в получении максимальной прибыли при наименьшем вложении средств. При искусственном лесовосстановлепии снижение затрат может быть достигнуто за счет регулирования и оптимизации густоты лесных культур целевого типа. Создание таких культур обходится дешевле в результате экономии на стоимости посадочного материала, посадке леса, агрохимических и лесоводственных уходах. Но с другой стороны, качество древесины, предназначенной в основном для производства пиломатериалов, целлюлозы и фанеры снижается вследствие увеличения сучковатости стволов и ухудшения их формы.

В настоящее время в лесном хозяйстве существует довольно ограниченный перечень средств, ведущих к улучшению качества выращиваемой древесины на корню. Наиболее эффективным способом является обрезка ветвей, которая пока не имеет широкого распространения в отечественной лесоводственной практике.

При своевременной обрезке ветвей, проводимой в комплексе с рубками ухода, увеличивается содержание высококачественной, бессучковой древесины, при распиловке которой повышается выход лучших сортов пиломатериалов (в том числе резонансных), а в результате лущения - фанерного шпона. Увеличивается также производительность труда, что снижает себестоимость продукции. Считается, что обрезка ветвей является классическим примером выгодности капиталовложений.

Цель исследований. Целью данной работы было установление.влияния обрезки ветвей разной интенсивности на рост и структуру культур ели различного возраста и густоты, а также качество формирующейся древесины.

Наушая новизна. При изучении строения кроны ели выделена зона средней продуктивности. Определено влияние обрезки ветвей различной интенсивности, в том числе очень сильной степени (с оставлением минимально допустимого количества мутовок), на показатели роста и различные свойства выращиваемой древесины; изучен опыт по обрезке ветвей 58-летней давности у ели; составлена прогнозная модель прироста бессучковой древесины; исследована социальная (ранговая) структура древостоев разной густоты с обрезанными ветвями.

Обоснованность и достоверность выводов подтверждается значительным экспериментальным материалом, собранным на 14 постоянных пробных площадях. Общее количество изученных деревьев ели с различной интенсивностью обрезки ветвей составило 2286. Исследованы морфопараметры 1427 ветвей. Весь полевой материал обработан методами математической статистики.

Практическая значимость работы. Определены оптимальная высота, диаметр обрабатываемых деревьев и их возраст при одно- и двухприемпой обрезке ветвей. Установлен предельный возраст для проведения этих работ. Доказано, что проводя через определенные периоды времени обрезку ветвей и выдерживая необходимое соотношение в количестве оставляемых и обрезаемых мутовок, можно выращивать древесину повышенной плотности и прочности, а также обладающую резонансными свойствами.

. Личное участие автора в исследованиях. Закладка опытов по обрезке ветвей в культурах ели (н том числе механизированной), взятие модельных деревьев и образцов древесины, сбор и обработка экспериментального материала проводилась автором или при его непосредственном участии.

Апробация и публикация работы. Основные результаты исследований доложены на Всесоюзной научно-практической конференции в г. Пушкино (Московской обл.,1988), на конференции молодых ученых Западного отделения ВЛСХНИЛ в г. Гомеле (1990), на заседаниях лаборатории лесовосстановления СПбНИИЛХ в 1988-1991. По результатам исследований опубликовано б работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, б глав, выводов и практических рекомендаций, списка использованной литературы из 127 наименований, в том числе 53 иностранных, приложений. Работа содержит 95 страниц машинописного текста, иллюстрирована 26 таблицами, 13 рисунками и фотографиями. Общий объем 106 страниц.

Исследования выполнялись под руководством доктора биологических наук, профессора Е.Л.Маслакова и доктора сельскохозяйственных наук, профессора О.И.Полубояринова на стационарных объектах лаборатории лесовосстановления СПбНИИЛХ в ходе проработки научных тем, при непосредственном участии сотрудников лаборатории. Я.М.Величко, А.Н.Кузнецова, В.А.Старостина, Н.В.Гирбасова, Л.М.Оболевича. Всем им автор выражает глубокую признательность и благодарность.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЙ

Обрезка ветвей как радикальное средство борьбы с сучковатостью упоминалась еще Теофрастом, жившим в 4 веке до н.э. В России первые опыты

проводились в корабельных дубовых лесах в 18 веке, но дальнейшего распространения не получили. В настоящее время обрезка ветвей применяется в основном в промышленно развитых странах. Несмотря на давнюю историю, до сих пор еще оспаривается целесообразность обрезки живых ветвей. К числу противников относились: М.К.Турский (1929), Д.И.Товстолес (1929), Г.Р.Эйтин-ген (1953). Проф. Г.Ф.Морозов (1930) считал, что "обрезка живых сучьев безусловно вредна и бесполезна". За обрезку части живой кроны высказывались многие как отечественные ученые: Н.С.Нестеров (1933,1909), В.Г.Нестеров (1949), М.Е.Ткаченко (1952), П.Г.Кроткевич (1955), С.А.Карчаускас (1958), ГШ. Изюмский (1978,1969,1949), О.И.Полубояринов (1970) и др., так и зарубежные: Келлер (1968), Митшерлих (1968), Вуокила (1968) и др.

Исследованиями С.А.Дыренкова (1976) установлен эффект концентрации элементов питания (NPK) у ели Picea abies (L) Karst, после частичной потери хвои в повообразующсйся. Это явление трактуется как механизм устойчивости вечнозеленых голосеменных растений.

Технологическими аспектами этой проблемы (время года, возраст насаждений, количество обрезаемых деревьев, повторноегь и количество приемов, интенсивность и др.) занимались такие ученые как: В.И.Гуман (1929), Л.И.Яшнов (1931), Т.К.Кригуль (1955), С.В.Велов (1977), В.А.Старостин (1988); Шульц (1961), Мюррей (1977), Поуэлл (1982), Кэрлмэн (1985), Хорнфельт (1985), Арвид-сон (1986), Эберт (1989) и др.

Влияние сучковатости, а также обрезки ветвей и разреживания на качество древесного сырья и физико-механические свойства древесины изучали: Б.В.Абутков (1957), А-И.Питикин (1972), А.Розен (1972), О.И.Иолубояринов (1974), С.Н.Сеннов (1977), М.С.Цинцадзе (1988), А.П.Рябоконь (1981,1990); Уле-берг (1976), Паздровски (1981), Грант (1984), Эриксон (1985), Вуршел (1994) и др.

Исследованиями хвои, архитектоники кроны и структуры древостоев занимались: С.АКарчаускас (1958), А.Ф.т1мыр (1977), Дж.Фрей (1978), А.Н.Кузнецов и др. (1986), Е.Л.Маслаков (1984), Л.Н.Товкач и др. (1986); Грейс, Келломяки (1981), Арвидсон (1985), Мадгвик.Тамм (1986), Вуршел (1994), Полларшутц (1994) и др.

Однако, как среди зарубежных, так и отечественных авторов, наблюдается противоречивость мнений и недостаточная изученность последствий обрезки ветвей у ели. Поскольку технология обрезки ветвей в еловых древостоях не разработана, существует проблема внедрения этого метода выращивания вы-

сококачественной бессучковой древесины в отечественную лесоводственнуто практику.

ГЛАВА 2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА, ОБЪЕКТЫ И ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЙ

... Программа работ. Исследованиями предусматривалось изучение следующих программных вопросов:

1. Изучение строения кроны ели в культурах у деревьев разных классов роста с выделением зон различной продуктивности.

2. Определение макроструктуры, а также физико-механических и акустических свойств древесины, формируемой под влиянием обрезки ветвей.

3. Изучение опыта по обрезке ветвей у деревьев ели, проведенного в 1929 году. Составление прогнозной модели прироста бессучковой дрсвссины.

4. Исследование социальной (ранговой) структуры и динамики таксационных показателей древостоев с обрезанными ветвями разной хустоты и интенсивности обрезки.

5. Разработка технологии обрезки ветвей в насаждениях ели.

Методика исследований. Все исследования проводились на постоянных пробных площадях лаборатории лесных культур ЛенНИИЛХ. Для отработай технологии одно- и двухприемной обрезки подбирались культуры 1-2 бонитетов 20-30-летнего возраст;!. При одноприемной обрезке удаление ветвей проводилось на высоту до 6,5-7,5 м у деревьев всех категорий крупности в одной группе пробных площадей и на высоту до 6,5 м у 750-1000 лучших деревьев на 1 га в другой группе. Интенсивность обрезки в первом случае составила 35-41 % у средних и мелких (высокая степень) и 28 % у крупных деревьев от общей протяженности кроны (умеренная степень), а во втором 40-47 % от общего числа живых мутовок (высокая степень). При первом приеме двухприемной обрезки ветви удалялись у крупных и средних деревьев с учетом оставления минимально допустимого числа верхних мутовок (5-6 шт. или 40-45 % - очень высокая интенсивность), поскольку известно, что оставление меньшего количества вызывает глубокую депрессию и гибель растения (Хшпег, 1966 - цит. по ЬЧеЬе^, 1975). Высота обрезки при этом была различной и составляла 4 - 5 м. Второй прием до высоты 6,5 м предполагалось осуществить через 5 лет.

Повторные перечеты нэ. пробных площадях делались через 4-5 лет. Лучшие 750-1000 деревьев отбирались после сплошного перечета и вычисления среднего диаметра на пробной площади. Обрезке ветвей подвергались деревья с диаметром на высоте 1,3 м не ниже среднего.

Обрезка ветвей производилась ножовками (до высоты 2,0 м), а выше вилкой конструкции ЛепНИИЛХ. Время обрезки - с мая по ноябрь. Срезы делались без повреждения коры, заподлицо с поверхностью ствола. Также был проведен опыт механизированной обрезки ветвей на высоту 13 м с использованием сучкорезной машины КЭ - 31.

С целью изучения строения кроны в культурах ели была заложена пробная площадь в насаждении 42-летнего возраста и спилено по три модельных дерева на каждый класс роста по Крафту: 1,3 и 4, у которых изучались морфопара-метры кроны. На основании биометрических показателей средних ветвей были построены таблицы и графики и произведено разделение крон на зоны продуктивности.

Для исследования качества древесины ели, сформировавшейся в результате обрезки ветвей, спилено 12 модельных деревьев из числа обрезанных (8 шт.) и оставленных для контроля (4 шт.) в 1929 году в Карташевском лесничестве Си-верского лесхоза (опыт А.В.Давыдова и З.Я.Солнцева). Определение базисной плотности как инте1рального показателя качества производилось согласно ГОСТ 16483.1-84. Мехапические свойства изучаемой древесины (прочность при сжатии вдоль волокон и ударная вязкость) определялись по ГОСТ 11483.0-78. Резонансные свойства бессучковой древесины (акустическая константа и динамический модуль упругости) изучались при помощи установки для звуковых испытаний. Составление прогнозной модели прироста бессучковой древесины, определение объема сучковой древесины и содержания сухого вещества модельных деревьев и всего насаждения в целом на га производилось также па основе данных исторического опыта и анализа роста 80-летних кулыур ели. Для определения влияния обрезки ветвей различной интенсивности на плотность формирующейся древесины бралось по 15 кернов на каждый вариант густоты у крупных и средних деревьев.

С целью исследования динамики ранговой структуры и таксационных показателей изучались следующие данные: рост и прирост по высоте, диаметру, сумме площадей сечения, массе стволовой древесины, как в целом по древостою, так и в расчете на 750-1000 лучших деревьев на 1 га по методам принятым в таксации (Захаров, 1961; Анучин,1971 и др.). Были составлены матрицы переходов деревьев по ступеням толщины, а также по категориям крупности. Эффект от проведения обрезки ветвей и разреживания, как по отдельности, так и в совокупности оценивался согласно данным анализа редукционных чисел по диаметру.

Все полевые материалы обработаиы методами математической статистики (Плохинский, 1970; Свалов, 1977; Зайцев, 1984). Выли рассчитаны средние величины, стандартные отклонения, коэффициенты вариации и корреляции, ошибки средних, точность опыта, дисперсионное и корреляционное отношения, коэффициент детерминации, соответствующие регрессионные уравнения.

Объекты и объемы исследований. Все опытные работы выполнялись на территории Ленинградской области в Гатчинском, Вырицком, Сиверском лесхозах и Лисипском лесхозе-техникуме в культурах ели европейской от 20 до 42 лет. Заложено 12 постоянных пробных площадей на общей площади 1,75 га и 2 временные площадью 0,35 га. Обрезаны ветви у 1447 деревьев на высоту до 6,5-7,5 м и у 737 деревьев на высоту 4-5 м. В опыте по механизированной обрезке машиной KS-31 было обрезано на высоту от 7 м до 13 м - 102 дерева. Проведены подготовительные работы (обрезка до 2 м) в культурах ели 18 лет на площади 7,7 га. Изучены морфопараметры у 1427 ветвей и 180 средних ветвей. Для исследования качества древесины ели, сформировавшейся в результате обрезки ветвей, было спилено 12 модельных деревьев и взято 120 кернов.

ГЛАВА 3. СТРОЕНИЕ КРОНЫ ЕЛИ В КУЛЬТУРАХ

, Известно, что у хвойных пород крона дерева является физиологическим центром, который управляет процессом формирования древесины внутри ствола. Объектом для исследований были выбраны культуры ели 42-летнего возраста.

Распределение количества ветвей в зависимости от их диаметра и класса роста дерева. При изучении структуры кроны установлено, что наибольшее количество живых мутовок, число ветвей в них и между ними, а также число сухих ветвей (в мутовках и межмутовочных) наблюдается у деревьев 1-3 классов роста, т.е. тех, у которых предполагается выращивание высококачественной древесины. Распределение ветвей по толщине зависит от класса роста деревьев (табл. 1).

Распределение сухих ветвей аналогично распределению живых. В более низких классах роста соотношение количества живых и сухих петвей соответствующего диаметра складывается в пользу сухих. С увеличением угнетения происходит и снижение среднего диаметра живых ветвей. Практическую значимость имеют толстые ветви, которые не Moiyr быть срезаны с одного удара (в случае обрезки вилкой ЛенНИИЛХ). Они расположены в нижней и средней час тях кроны и подлежат обрезке в первую очередь. С помощью динамометра установлено усилие, требуемое для срезания ветвей (живых и сухих) разного диаметра, а также максимальное усилие, равное 2200-2700 Н. Сделан вывод, что

Таблица 1.

Распределение количества ветвей в зависимости от диаметра и класса роста дерева

Классы роста Количество ветвей, шт. (живых/сухих) с диаметром, мм Итого

до 5 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 >30

1 - 9.8 16.5 36.5 31.0 7.7 1.0 102.5

- 9.8 25.0 22.7 7.0 0.5 - 65.0

III - 8.2 27.2 25.8 6.8 0.8 - 68.8

- 7.5 35.2 24.2 3.6 - - - 70.5

IV 6.5 30.0 19.0 0.5 - - - 56.0

3.0 34.5 24.5 1.0 - - - 63.0

обрезка ветвей у ели диаметром больше 22-25 мм с одного удара невозможна. Это в 2-3 раза и более снижает производительность труда.

У ели, кроме ветвей, расположенных в мутовке, имеется большое количество межмутовочных ветвей, которые также снижают эффективность работ. Количество их определяется классом роста деревьев, а процесс отмирания идет более интенсивно, чем нарастания, даже у деревьев 1 класса роста.

Строение кроны ели по зонам продуктивности. Первоначальное выделение зон продуктивности сделано на основании графиков распределения количества живых и сухих ветвей в кроне в зависимости от класса роста модельных деревьев. Продуктивно-ростовая зона кроны у деревьев 1 и 3 классов состоит из 12-14 мутовок, а у деревьев 4 класса из 6, что говорит о сильпом угнетении таких деревьев. Ниже продуктивной расположена малопродуктивная зона, которая у деревьев 1 класса состоит из трех мутовок, 3 класса - четырех, а у 4 является самой протяженной и составляет 9 мутовок, что свидетельствует о бесперспективности проведения на таких деревьях обрезки ветвей. Самой нижней зоной кроны является компенсационная. Она состоит соответственно из 7; 7 и 1 мутовок. Таким образом, можно считать, что у деревьев ели в лесных культурах с понижением класса роста с 1 по 5 наблюдается уменьшение как в абсолютных, так и в относительных величинах параметров продуктивно-ростовой и компенсационной зон кроны и увеличение размеров малопродуктивной. Окончательное разделение крои ели на зоны продуктивности сделано ття основании анализа графиков распределения массы хвои и ветвей (воздушно-сухих), 100 хвоинок последнего года, длины ветвей и их приростов. У деревьев 1-3 классов роста было выделено уже не четыре, а пять зон продуктивности: 1 -ростовая зона с 1 по 4 мутовку, содержащая всего 4,0-4,5 % от общей массы хвои кроны; 2 - высокопродуктивная (5-11-я) - 56,0-58,0 %; 3 - средней продуктивности (12-15-я) - 28,5-33,0 %; 4 - малопродуктивная (16-18-я) - 4,5-10,0 %; 5 - компенсационная (19-24-я) - 0,5-1,5 % хвои. У деревьев 4 класса роста несколько другие границы между зонами. Но поскольку доказано, что проводить

обрезку у таких деревьев не целесообразно, то этот факт не имеет практического значения.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ОБРЕЗКИ ВЕТВЕЙ НА КАЧЕСТВО ДРЕВЕСИНЫ ЕЛИ

Макроскопическое строение древесины. Ширина годичного слоя. В опытах по обрезке ветвей в кв. 28 Таицкого л-ва Гатчинского л-за ширина годичного слоя (II1 ГС) рассматривалась как по отдельным категориям крупности, так и всего древостоя в целом. Время обрезки - 1985, 1986 годы. Данные представлены в табл. 2.

Таблица 2

Изменение ширины годичных слоев но категориям крупности деревьев под влиянием обрезки ветвей

№п.п. (густота) Категории крупности деревьев До обрезки После обрезки

1982 1983 1984 1985 1986 Ср. 1987 1988 1989 Ср.

157 (2,3 тыс.шт/га) мелкие 2,6 2,3 2,0 1,7 1,7 2,1 1,6 1,5 1,3 1,5

средние 3,2 2,7 2,6 1,8 2,3 2,5 2,2 2,2 2,2 2,2

крупные 3,8 3,4 3,3 2,8 2,8 3,2 3,1 3,3 3,2 3,2

среднее 3,2 2,8 2,6 2,1 2,3 2,6 2,3 2,3 2,2 2,3

158 (1.7 тыс.игг/га) мелкие 2,4 2,1 1,9 1,5 1,7 1,9 1,6 1,5 1,6 1,6

средние 2,6 2,7 2,6 2,0 2,6 2,5 2,4 2,6 2,8 2,6

крупные 4,2 3,2 3,3 2,8 3,6 3,4 4,4 5,1 4,4 4,6

среднее 3,1 2,7 2,6 2,1 2,6 2,6 2,8 3,0 2~1П 2,9

159 (1,2 тыс.шт/га) мелкие 2,1 1,9 1,8 1,4 1,5 1,7 1,2 1,0 1,1 1,1

средние 3,1 2,6 2,3 2,0 2,3 2,5 2,2 2,0 2,0 2,1

крупные 4,7 3,8 4,0 3,6 3,8 4,0 3,6 3,6 3,9 3,7

среднее 3,3 2,8 2,7 2,3 2,5 2,7 2,3 2,2 2,3 2,3

160 (2,2 тыаия/га) (контроль) мелкие 1,8 1,7 1,5 1,4 1,4 1,6 1,2 1,0 1,1 1,1

средние 3,2 3,1 2,6 2,2 2,8 2,8 2,8 2,5 2,4 2,6

крупные 3,9 3,9 3,7 3,3 4,3 3,8 4,4 4,0 4,0 4,1

среднее 3,0 2,9 2,6 2,3 2,8 2,7 2,8 2,5 2,5 2,6

Установлено, что обрезка ветвей за один прием на высоту до 6,5-7,5 м в культурах ели 34-летнего возраста разной густоты интенсивностью 35-41 % у средних и мелких и 28 % у крупных деревьев от общей протяженности кроны за 3 года не оказала заметного влияния на ширину годичного слоя на всех вариантах 1устоты у деревьев всех категорий крупности. Дисперсионный анализ, проведенный между тремя категориями крупности деревьев по однофакторной схеме, показал что между этими группами различия по ШГС постоянно возрастают. Возрастает оценка дисперсий внутри и между группами, а вследствие этого и дисперсионное отношение. Коэффициент детерминации, который характеризует устойчивость рангового положения деревьев, также увеличивается.

С точки зрения качества древесины (принимая величину ШГС в 3 мм за максимально допустимую) следует отметить, что на всех вариантах густоты, включая контроль, у мелких и средних деревьев за 8 лет наблюдаются значения, которые практически не превышают данного уровня. У всех крупных деревьев, как до обрезки ветвей, так и после нее, качество древесины уступает нормативному.

Определение содержания бессучковой древесины в результате обрезки ветвей производилось в 120-летнем ельнике естественного происхождения, в котором 58 лет назад (1929 г.) была осуществлена обрезка ветвей на высоту до 7 м. В контрольной секции очшцаемость стволов от сучьев очень слабая (сохраняются практически до самой земли). Исследованиями установлено, что обрезка ветвей, выполненная в 60-летнем ельнике, обусловила за 58 лет прирост бессучковой древесины в комлевом бревне, составившем в среднем 66 % его объема (минимальный процент для получения положительного эффекта), а в объеме всего ствола - 27 %. Если предположит!,, что первый прием обрезки ветвей был бы проведен в рекомендуемые сроки (25-30 лет), т.е. в 1905 г., то прирост бессучковой древесины достиг бы в среднем 88-95 % объема комлевого бревна или 35-40 % объема всего ствола. При проведении обрезки ветвей до высоты 14 м (в случае использования машины К3-31), прирост высококачественной древесины составил бы 52-63 % объема ствола.

На основании анализа хода роста модельных деревьев в 80-летних культурах ели (класс бонитета - 1а), был сделан расчет возможного прироста объема бессучковой древесины на 1 га. Опыт проведения работ показал, что за норму удобнее принять обрезку ветвей у 1000 самых крупных деревьев на 1 га. К возрасту рубки из них сохранится: в 50 лет - 800 шт/га, в 65 - 750 шт/га (Эйтин-ген,1962). В этом случае запасы древостоев будут: в 50 лет - 290 м3/га, в 65 -410 м3/га; в том числе бессучковой древесины: в 50 лет - 119...122 м3/га, в 65 лет - 144...148 м3/'га. Поскольку такая древесина оценивается в 4 - 10 раз выше, чем обычная (Полубояринов,1970), то обрезка ветвей при лесовыращива-нии должна стать обязательным мероприятием на основе целевых программ, как средство перспективного капиталовложения.

Определение объема сучковой древесины. Этот показатель важен для ЦБП, поскольку древесина сучков образует непровар, снижающий выход целлюлозы па варку. Исследования, проведенные на 4 контрольных деревьях, показали, что объем скрытых (заросших) сучков составляет 7,8-14,1 % объема открытых, поскольку заросшие сучки представляют в основном межмутовочные ветви, гораздо меньшего диаметра. Содержание древесины сучков в комлевом бревне

составляет в среднем 0,2 % от его объема, но и это количество значительно ухудшает его качество.

Расчет содержания сухого вещества древесины. При оценке эффективности лесохозяйствснных работ требуется проведение весовой таксации, основанной на показателях базисной плотности. Исследования, проведенные на модельных деревьях ели 120-летнего возраста, показали, что их базисная плотность соответствует стандартной плотности, приводимой в РТЫ (1962) и равной 360 кг/м3. Принимая общий запас насаждения равный 450 м3/га и среднюю базисную плотность 365 кг/м3, получаем содержание сухого вещества 164,25 тонны на 1 га. Это довольно высокий показатель для ельников данного района.

Физико-механические свойства древесины. Плотность. Как интегральный показатель качества древесины, плотность определяет большинство ее физико-механических свойств. В культурах ели 23-летнего возраста на контрольном участке наблюдалось уменьшение базисной плотности древесины от сердцевины к коре как у средних, так и у крупных деревьев. На варианте с интенсивной обрезкой ветвей (оставлено 5-6 мутовок или около 40-45 % от общего числа) средние деревья до момента обрезки также уменьшили свою плотность, но после удаления ветвей она увеличилась на 3,2 %. У крупных деревьев обрезка вызвала увеличение плотности на 15,6 %. Различия достоверны у крупных деревьев и несущественны для средних (при Р=0,95). Это различие у крупных деревьев объясняется тем, что на контроле произошло снижение плотности до 89,8 % от предшествующего обрезке периода, а на варианте опыта плотность возросла на 5,4 %.

В культурах ели 34-летнего возраста обрезка ветвей за один прием до высоты 6,5 - 7,5 м (интенсивностью 35 % у средних и 28 % у крупных деревьев от протяженности кроны) вызвала увеличение плотности у средних деревьев на 2,1 %, а у крупных - на 1,7 %. Разница не достоверна (при Р=0,95). Влияние различной густоты на плотность древесины средних и крупных деревьев также не существенны.

Исследования в древостое, в котором обрезка ветвей производилась в 60-летнем возрасте, показали, что позднее удаление ветвей (в основном сухих) не оказало существенного влиянии на плотность древесины, как по длине, так и по диаметру ствола. Тем не менее качество древесины улучшилось, вследствие придания ей более однородной бессучковой структуры. Рассчитанная средняя плотность древесины каждого дерева находится в тесной связи с плотностью на высоте ствола и аппроксимируется уравнением: Рср = 90,833 + 0,763 рг,з. Коэффициент корреляции составляет: R = 0,838 ± 0,193.

Прочность древесины при сжатии вдоль подокон. Представленные в табл. 3 показатели прочности, свидетельствуют о том, что за 60-летний после обрезки период, сформировалась древесина довольно высокого, с точки зрения механических свойств, качества. Так, предел прочности при сжатии вдоль волокон составляет 51,6 ± 1,02 МПа, при стандартном значении для ели 44,5 МПа. Удельная характеристика, или коэффициент качества, практически равен стандартному (1,00).

Таблица 3

Прочность древесины при сжатии вдоль волокон, МПа = 12 %)

Плотпость, кг/м3 Предел прочности, 5', МПа Удельная характеристика, К=812/Р12

Среднее значение Статистики

±5 V, % Р, %

539,6 51,6 ± 1,02 5,21 10,1 2,0 0,96

Как известно, с плотностью древесины хорошо коррелируют ее механические свойства. Это подтверждается и нашими данными. Коэффициент корреляции равен:

1? = 0,730 ±0,140.

Связь аппроксимируется уравнением прямой линии: О = - 17,663 + 0,131 р.

Ударная вязкость. Результаты представленные в табл. 4, указывают на то, что ударная вязкость характеризуется гораздо большим значением, чем табличное (А табл = 0,40). Наблюдается также значительная связь с плотностью древесины, которая подтверждается коэффициентом корреляции:

К = 0,680 ±0,173

и аппроксимируется уравнением прямой линии: А12 = - 1,444 + 0,004 р.

Таблица 4

Ударная вязкость древесины, кгсм/см2 (ЧУ = 12 %)

Плотность, кг/м3 Ударная вязкость, А12 Удельная характеристика, К=Л12/Р12

Среднее значение Статистики

±5 V, % Р °/о

552,6 0,68 ± 0,045 0,20 29,4 6,6 123,0*10-5

Удельная характеристика превышает стандартное значение (Ктабл=90*10"5), что также подтверждает вывод о том, что данная древесина довольно высокого качества.

Резонансные свойства. Одним из направлений использования высококачественной еловой древесины, которая обладает резонансными свойствами, является музыкальная промышленность. В настоящее время резонансная древесина является дорогим (стоимость 1 м3 за рубежом составляет более 1 тыс. долларов

США) и остродефицитным материалом, поэтому существует проблема ее воспроизводства.

Данные табл. 5 свидетельствуют, что среднее значение акустической константы составляет 11,4 м4/кгс, в то время как оптимальное значение этого показателя равняется 12 м4/кгс и выше (Уголев,1986). Кроме того, у некоторых образцов древесины значения акустической константы даже превышали этот уровень или составляли его.

Таблица 5

Резонансные и связанные с ними свойства древесины, сформированной под влиянием обрезки ветвей

Показатели Среднее зпачение ±8 V, % Р,%

Плотность, (кг/м3) 543,53 ± 6,88 32,979 6,07 1,26

Динамический модуль упругости Е, Гпа 20,82 ±0,41 19,648 9,44 1,97

Акустическая константа К, м4/ (кгс) 11,40 ±0,120 0,577 5,06 1,05

Таким образом, резонансную древесину возможно целенаправленно выращивать с молодого возраста путем сочетания обрезки ветвей оптимальной интенсивности с рациональной густотой древостоя.

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ОБРЕЗКИ ВЕТВЕЙ НА ДИНАМИКУ СОЦИАЛЬНОЙ (РАНГОВОЙ) СТРУКТУРЫ И ТАКСАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДРЕВОСТОЯ В КУЛЬТУРАХ ЕЛИ РАЗНОГО ВОЗРАСТА И ГУСТОТЫ

Динамика таксационных показателей. В культурах ели 23-х летнего возраста (густота 5,3 тыс.шт/га) обрезка ветвей на высоту 4 - 5 м с оставлением минимально допустимого количества мутовок [5-6 шт.) вызвала снижение прироста по диаметру у деревьев всех категорий крупности: от 12 % у мелких, до 31 % у средних и 35 % у крупных. На более редком варианте (3,8 тыс.шт/га) с анало-гишюй степенью обрезки прирост по диаметру у средних и крупных деревьев значительно выше (на 27 % и 35 % соответственно) прироста деревьев на более густом. Таким образом, более низкая густота нивелирует влияние интенсивной степени обрезки на прирост по диаметру. На прирост по высоте обрезка ветвей оказала меньшее влияние у деревьев всех категорий крушюсти и всего древостоя в целом.

В культурах ели 34 лет, в которых производились разреживание и обрезка ветвей у 750 лучших деревьев на 1 га за один прием иа высоту до 6,5 м интен-

сивпостъю 40-47 % от общего числа живых мутовок, не отмечено за 3 года влияния на прирост по диаметру как обрезки ветвей, так и разреживания. Приросты по высоте у обрезанных деревьев па вариантах с разреживанием и без него схожи с приростом на контроле.

В культурах 39 лет обрезка ветвей на высоту до 6,5 м - 7,5 м за один прием не вызвала как за первое, так и за второе пятилетия снижения приростов в высоту и по диаметру у деревьев всех категорий крупности.

Динамика социальной (ранговой) структуры древостоев. В культурах ели 23-летнего возраста (густота 5,3 тыс.шт/га) обрезка ветвей высокой интенсивности (оставлено 5-6 мутовок) до высоты 4 - 5 м привела за 4 года к некоторому снижению энергии роста по сравнению с контролем (на 16,7 %). Обрезка способствовала увеличению дифференциации дреностоя, в то время как на контроле наблюдалось се снижение. Количество крупных деревьев (в отличие от контроля) возросло на 6,6 %.

Более редкая 1устота (3,8 тыс.шт/га) привела, с одной стороны, к увеличению темпов роста по сравнению с более густым вариантом (на 12,5 %), а с другой - вызвала некоторое перераспределение в структуре древостоя. Произошло увеличение количества деревьев средней категории (на 13,2 %) и некоторое снижение числа крупных (на 6,6 %).

Все древостой в которых проводилась обрезка ветвей независимо от возраста, густоты, интенсивности обрезки сохраняют свои социальные (рапгояые) структуры, т.е. крупные деревья остаются крупными, а мелкие - мелкими, что подтверждается высокими коэффициентами корреляции (0,9 и выше) между размерами деревьев по диаметру в начале и конце исследуемого периода. Это свидетельствует о практически функциональной зависимости между этими параметрами деревьев. Приросты по диаметру во всех исследуемых вариантах с обрезкой ветвей и разреживанием прямо пропорциональны исходным размерам деревьев, что подтверждает действие в древостоях рангового закона роста (Маслаков, 1984).

ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГИЯ ОБРЕЗКИ ВЕТВЕЙ

Обоснование оптимального возраста насаждений и интенсивности обрезки ветвей. Проведенными исследованиями установлено, что удаление ветвей ком-иенсациоттой и малопродуктивной зон не влияет отрицательно на рост культур ели, обрезка в зоне средней продуктивности может вызвать небольшую депрессию роста, в высокопродуктивной и ростовой - глубокую. Поэтому ветви нужно удалять в двух нижних зонах кроны (2/5 - 1/2 ее протяженности). При необхо-

димости можно обработать и зону средней продуктивности, оставив на дереве не менее 1 /3 живой кроны или 8-10 мутовок. При высоте обрезки 6,0-6,5 м за один прием, минимальная высота дерева должна бьтгь не ниже 11м, средний диаметр - 10-11 см. Это соответствует (в насаждениях 1а-2 бонитетов) возрасту 25-30 лет. При двухприемной обрезке допустимо проведение первого приема в 15-20 лет (на высоту 3-4 м), второго в 25-30 (до 6,0-6,5 м). Подготовительные работы (до 2 м) М01уг осуществляться в еще более молодом возрасте. При двухприемной обрезке больше объем бессучковой древесины. Для экономического эффекта работы следует завершить не позднее 25-30-летнего возраста.

Существующие инструменты и механизмы для обрезки ветвей. Обрезку ветвей производят ручным, полумеханизированным и механизированным способами. Ручной инструмент разделяют на пилящий (ножевые и лучковые пилы) и режущий - ножи, ударный инструмент, ножницы, топоры и секаторы. В отечественной практике применялась вилка Косоурова и Игнатенко, выполненная в форме пластины с У-образным вырезом. Для обрезки на высоту более 2 м применяют вспомогательные приспособления для доставки рабочего в крону: лестницы, велосипед для древолазания и др.

В качестве механизированного инструмента за рубежом широкое применение нашли ранцевые агрегаты типа "А^ота К 12" фирмы ЧопзегесГ и "Ниэ-фгагпа ШйЬсиИег РЭ 50" фирмы "Нивдуагпа" (Швеция), а также всевозможные гидравлические и пневматические секаторы. В нашей стране был создан обрезчик ветвей ОВ-1, а также разработаны электроинструмент к агрегату АРУМ, пневматические секаторы СП-25 и СПГ-40.

Для подъема рабочего в крону дерева использовались как у нас в стране, так и за рубежом передвижные платформы, однако широкого распространения они не получили, также как и переносные древолазные многооперационные механизмы, типа мотоветверезки САКС - КБ - 31.

Любой инструмент для обрезки ветвей должен быть легким, компактным и безопасным, производить обрезку ветвей любого диаметра на заданную высоту и обеспечивать высокое качество среза.

Опыт механизированной обрезки ветвей был поставлен с целыо отработки технологии по выращиванию высококачественной древесины и получения двух полномерных бревен (длиной до 6,5 м) в культурах ели 42-летнего возраста. Применялась машина КБ - 31 фирмы "Фихтель и Сакс" (Германия), которая может производить обрезку до высоты 15 м. В данном опыте высота одноприем-ной обрезки составила 13 м. Установлено, что время рабочего цикла линейно зависит от высоты подъема, в отличие от ручных механизмов. Скорость подъе-

ма и спуска практически одинаковы, но при спуске наблюдается сильное раскачивание ствола. Зафиксированы поранения ствола на 20,4 % деревьев, площадью от 150 до 700 см2, главным образом из-за искривлений и наплывов ствола. Количество обрезаемых деревьев в день составляет 45; на уход за 1 га насаждений (600-800 шт.) потребуется 18 машиносмен при работе одной машиной и 9 - при работе двумя.

Существующая опасность повреждении колесами камбия, особенно у тонкокорых пород, в т.ч. у ели, а также моральный износ данных механизмов (в настоящее время они не производятся), делает проблематичным использование КЗ - 31 в отечественной практике лесного хозяйства.

Влияние обрезки ветвей на фитопатологическое состояние культур ели. Обследование насаждений 23-летнего возраста, в которых была произведена обрезка живых ветвей на высоту 2,5 м (Лисинский лесхоз-техникум) показало следующее. Все пеньки от обрезанных ветвей за 4 года засмолились и зарастают, патогенное поражение отсутствует. Поранения на стволах также большей частью залиты смолой и зарастают, однако отдельные из них поражены бурой гнилью, вызванной 1рибом Э1егеит .чап£шпо)еп(.ит (АЬЬ. й 8с1пу) Рг. Поэтому ветви на ели следует удалять пилой или вилкой для обрезки и нельзя обрубать топором, так как это вызывает частые повреждения коры и ведет к возникновению патогенных поражений.

Фитопатологическое и энтомологическое обследование культур ели, в которых производились опыты по выращиванию цешшй древесины (п.п.157-160, кв.28, Таицкого л-вя; п.п. 18, 19, 20-А, 20-Б, кв.11, Красноборского л-ва; п.п. 102, 103, 105, кв.68 Сусанинского л-ва) показало, что насаждения находятся в хорошем состоянии, повреждений нет. Отпад за 4-5 лет на всех пробных площадях не превышал контрольный.

ВЫВОДЫ

1. В средневозрастных культурах ели кроны деревьев 1-3 классов роста состоят в среднем из 70-100 живых и 65-70 сухих ветвей в мутовках, а также 110-160 живых и 160-180 сухих межмутовочных ветвей.

2. Проведенными исследованиями у деревьев 1-3 классов роста выделена зона средней продуктивности (12-15 мутовки), содержащая 28,5-33,0 % от общей массы хвои кроны. Наиболее толстые ветви, диаметром 20 мм и выше, находятся в малопродуктивной и компенсационной зонах, которые подлежат обрезке в первую очередь.

3. В культурах ели 23-летнего возраста с густотой 5,3 тыс.шт/га обрезка ветвей высокой интенсивности (оставлено 5-6 мутовок или 40-45 % от общего числа) вызвала снижение прироста по диаметру за 4 года на 25 %. В насаждении с более низкой густотой - 3,8 тыс.шт/га (обрезка такой же интенсивности) прирост по диаметру равнялся контрольному. На прирост в высоту обрезка оказала меньшее влияние, чем на прирост по диаметру.

В культурах ели 34 лет, в которых производились разреживание и обрезка ветвей у 750 лучших деревьев па 1 га на высоту за один прием до 6,5 м интенсивностью 40-47 % от общего числа живых мутовок, практически не отмечено за 3 года влияния на приросты по диаметру и высоте, как обрезки ветвей, так и разреживания.

В культурах ели 39 лет обрезка ветвей на высоту до 6,5-7,5 м за один прием интенсивностью 28 % у крупных деревьев и 35 - 41 % у средних и мелких от общей протяженности кроны, практически не вызвала снижения в приростах в высоту и по диаметру, как за первое, так и за второе пятилетия на всех вариантах густоты.

4. Обрезка ветвей на высоту 4 - 5 м в культурах ели 23-летнего возраста высокой интенсивности не вызвала изменения плотности древесины у средних деревьев, а у крупных - плотность увеличилась по сравнению с контролем на 15,6 %.

5. Обрезка ветвей за один прием на высоту до 6,5 - 7,5 м в культурах ели 34-легнего возраста разной густоты интенсивностью 35 - 41 % у средних и мелких и 28 % у крупных деревьев от общей протяженности кроны за 3 года гге оказала заметного влияния на ширину годичного слоя на всех вариантах густоты у деревьев всех категорий крупности. Изменеггия плотности древесины у средних и крупных деревьев в результате обрезки ветвей не произошло. Не отмечено и влияние различной густоты на плотность формирующейся древесины.

6. В древостое ели 120 - летнего возраста обрезка ветвей, проведенная п 1929 г. на высоту до 7 м не оказала существенного влияния на плотность, тем не менее качество древесины улучшилось вследствие придания ей более однородной бессучковой структуры. Такая древесина, сформировавшаяся в результате 60 - летнего выращивания, обладает довольно высокими пределом прочности при сжатии вдоль волокон и ударной вязкостью, значения которых превосходят табличные.

7. Среднее значение акустической константы бессучковой древесины, сформировавшейся после обрезки ветвей, составляет 11,4 м4/кг*с (оптимальное -

12 м4/кг*с и выше). У части образцов значения акустической константы соответствовали оптимальному и даже превышали его. Таким образом, резонансную древесину возможно выращивать путем сочетания обрезки ветвей умеренной интенсивности с рациональной густотой древостоя.

8. При своевременном осуществлении первого приема обрезки на высоту до 7 м возможно получение прироста высококачественной древесины, равного 35-40 % объема ствола и 52-63 % при проведении второго приема на высоту до 14 м. При одноприемной обрезке ветвей на высоту 6,5 м,у 1000 самых крупных деревьев на 1 га запасы бессучковой древесины составят, к 50 годам: 119...122 м3/га, в 65 лет - 144...148 м3/га.

9. Содержание сучковой древесины в комлевом бревне контрольных деревьев 120-летнего возраста составляет 0,2 % от его объема, но и это количество значительно ухудшает качество. Содержание сухого вещества древесины в древостое, в котором в 1929 году проводилась обрезка ветвей, составляет 164,25 тонны на 1 га.

10. Все древостой, в которых производилась обрезка ветвей, независимо от возраста, густоты, интенсивности обрезки сохраняют свои социальные (ранговые) структуры, что подтверждается высокими коэффициентами корреляции (0,9 и более) между размерами деревьев по диаметру в начале и конце исследуемого периода. Это свидетельствует о практически функциональной зависимости между этими параметрами деревьев и действии в древостоях рангового закона роста.

11. Обрезку ветвей следует рассматривать как одну из составляющих комплексного ухода за лесом для формирования качественной древесины за счет получения, с одной стороны, более однородной бессучковой, а с другой - более прочной структуры. Проводя через определенные периоды времени обрезку и выдерживая необходимое соотношение в количестве оставляемых и обрезаемых мутовок, можно выращивать древесину повышенной плотности и прочности.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

При выборе насаждений для выращивания высококачественной древесины следует ориентироваться на их продуктивность и санитарное состояние. Обрезка ветвей должна производиться в древостоях высших бонитетов, обеспе'ш-ваюгцих максимальную рентабельность. В насаждении должно быть достаточное количество деревьев хорошего роста, обладающих высокими показателями

технических свойств древесины для получения крупного пиловочника, фанерных кряжей, а также для выращивания резонансной древесины.

Деревья, выбираемые для обрезки ветвей, должны быть прямые, здоровые, с хорошей формой ствола и равномерной всесторонне развитой здоровой кроной. Обрезке подлежат те деревья, которые войдут в состав древостоя рубки главного пользования, а также те, которые выращиваются на спецсортимепты. Эти . деревья должны располагаться равномерно по площади и не иметь крупных ветвей и сучьев.

При проведении работ следует ограничиться удалением ветвей в компенсационной и малопродуктивной зонах (2/5 - 1/2 протяженности кроны). При необходимости можно обработать и зону средней продуктивности, оставив на дереве не менее 1 /3 живой кроны или 8-10 мутовок.

При одноприемыой обрезке в насаждениях 1» - 2 классов бонитета минимальная высота дерева должна быть не ниже 11м, средний диаметр не менее 10 см. Этим показателям соответствует возраст - 25-30 лет. При двухприемной обрезке допустимо проведение первого приема в 15-20 лет (на высоту 3-4 м), второго в 25-30 (до 6,0-6,5 м). Подготовительные работы (до 2 м) могут осуществляться в еще более ранние строки.

Обрезку ветвей следует проводить параллельно стволу и заподлицо с корой, без повреждения последней, острым, хорошо отточенным инструментом.

При закладке плантационных культур ели 1а - 2 классов бонитета, ориентированных на выращивание пиловочника и баланса, предполагаемое количество оставшихся к возрасту рубки деревьев составляет от 700-800 до 1000 - 1100 шт/га. В связи с этим оптимальное число обрезаемых деревьев должно составлять примерно 1000 шт/га.

Относительно времени обрезки ветвей следует рекомендовать,, как наиболее безопасный в патогенном отношении, летне-осенний период (июль - ноябрь), а также весенний до начала интенсивного сокодвижения (конец февраля - середина мая). Проведение обрезки с середины мая по конец июня недопустимо, т.к. во время интенсивного сокодвижения это ведет к обильному соко- и смолотечению, а также легкому и частому обдиру коры,'что может вызвать опасность патогенного заражения . Нельзя проводить обрезку ветвей в зимнее время, чтобы не вызвать иссушения древесины через срезы.

Обрезку ветвей в насаждениях ели рекомендуется проводить совместно с регулированием густоты. В качестве ручного инструмента можно использовать вилку ЛенНИИЛХ или механизированный агрегат типа "Нивсртагпа В^Ьсийег Рв 50" фирмы "Нивфгата" (Швеция).

Список очубдяковавныж работ;

1. Товкач Д.Н., Смоляницкая Л.Б., Толчеева Г.Б., Антонов О.И. Рост, дифференциация и форма ствола деревьев в разреженных культурах сосны / / Сб. науч. труд. ЛенНИИЛХ «Посадоч. матер, для созд. плантац. культур» Л., 1986. С. 102-108.

2. Старостин В.А., Кузнецов А.Н., Антонов О.И., Оболевич A.A. Обоснование интенсивности обрезки крон ели в культурах // Научн. труды ЛеиНИКЛХ. Л., 1988. С. 65-71.

3. Антонов О.И. Влияние обрезки ветвей на плотность древесины ели// Тезисы докладов конфер. молодых учен. Запад, отд. ВАСХНИЛ. Гомель. 1990. С. 54-55.

4. Старостин В.А., Антонов О.И. Влияние обрезки ветвей на строение крон культур ели // «Лесное хозяйство». 1991. № 2. С. 28-30.

5. Старостин В.А., Гирбасов Н.В., Антонов О.И. Обрезка ветвей в культурах ели машиной KS - 31 // «Лесное хозяйство». 1991. № 11. С. 24-25.

6. Антонов О.И., Старостин В.А. Влияние обрезки ветвей на качество древесины ели // Технолог, создания и экол. аспекты выращивания высоко-продуктив. лесн. культур. СШНИИЛХ. СПб. 1992. С. 143-146.

Отпечатано с готового оригинал-макета.

Лицензия ЛР № 020578 от 04.07.97.

Подписано в печать с оригинал-макета 08.11.2000. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 1,0. Печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ №316. С 21а.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издательско-полиграфическнй отдел СПбЛТА 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 3

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Антонов, Олег Иванович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПЮСА ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Исторические сведения по обрезке ветвей

1.2. Обрезка ветвей как необходимая мера ухода за лесом

1.3. Биологические предпосылки обрезки ветвей

1.4. Технологические условия обрезки ветвей

1.4.1. Время года для проведения обрезки ветвей

1.4.2. Возраст насавдений для проведения обрезки ветвей

1.4.3. Количество отбираемых деревьев

1.4.4. Интенсивность обрезки ветвей у ели

1.4.5. Повторность и количество приемов

1.4.6. Высота обрезки

1.4.7. Требования к древостою и отбираемым деревьям

1.4.8. Правила обрезки ветвей

1.4.9. Скорость зарастания срезов

1.5. Фитопатологические последствия обрезки ветвей

1.6. Экономическая целесообразность обрезки ветвей

1.7. Влияние сучковатости на качество древесного сырья и физико-механические свойства древесины

1.8. Влияние лесохозяйственных работ на качество древесины

1.9. Некоторые особенности использования бессучковой древесины

1.10. Архитектоника кроны и структура древостоев в связи с обрезкой ветвей

ГЛАВА 2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА, ОБЪЕКТЫ И ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Программа исследований

2.2. Методика исследований

2.3. Объекты и объемы исследований 36 2.3.1. Характеристика объектов исследований

ГЛАВА 3. СТРОЕНИЕ КРОНЫ ЕЛИ В КУЛЬТУРАХ

3.1. Распределение количества ветвей в зависимости от их диаметра и класса роста дерева

3.2. Строение кроны ели по зонам продуктивности

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ОБРЕЗКИ ВЕТВЕЙ НА КАЧЕСТВО ДРЕВЕСИНЫ ЕЛИ

4.1. Макроскопическое строение древесины. Ширина годичного слоя

4.2. Определение содержания бессучковой и сучковой древесины в древостое ели в результате обрезки ветвей

4.2.1. Определение объема бессучковой древесины

4.2.2. Определение объема сучковой древесины

4.2.3. Расчет содержания сухого вещества древесины

4.3. Физико - механические свойства древесины

4.3.1. Плотность

4.3.2. Прочность древесины при сжатии вдоль волокон

4.3.3. Ударная вязкость

4.3.4. Резонансные свойства

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ОБРЕЗКИ ВЕТВЕЙ НА ДИНАМИКУ СОЦИАЛЬНОЙ (РАНГОВОЙ) СТРУКТУРЫ И ТАКСАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДРЕВОСТОЯ В КУЛЬТУРАХ ЕЛИ РАЗНОГО

ВОЗРАСТА И ГУСТОТЫ

5.1. Динамика таксационных показателей древостоев

5.2. Динамика социальной (ранговой) структуры древостоев

ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГИЯ ОБРЕЗКИ ВЕТВЕЙ

6.1. Обоснование оптимального возраста насаждений и интенсивности обрезки ветвей

6.2. Существующие инструменты и механизмы для обрезки ветвей.

6.3. Опыт механизированной обрезки ветвей

6.4. Влияние обрезки ветвей на фитопатологическое состояние культур ели. 89 ВЫВОДЫ 91 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 94 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 96 ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Влияние обрезки ветвей на рост культур и качество древесины ели"

Одна из проблем лесовыращивания в условиях рыночной экономики заключается в получении максимальной прибыли при наименьшем вложении средств. При искусственном лесовосстановлении снижение затрат может быть достигнуто за счет регулирования и оптимизации густоты лесных культур целевого типа. Создание таких культур обходится дешевле в результате экономии на стоимости посадочного материала, посадке леса, агрохимических и лесово-дственных уходах. Но с другой стороны, качество древесины, предназначенной в основном для производства пиломатериалов, целлюлозы и фанеры снижается вследствие увеличения сучковатости стволов и ухудшения их формы.

В настоящее время в лесном хозяйстве существует довольно ограниченный перечень средств, ведущих к улучшению качества выращиваемой древесины на корню. Наиболее радикальным средством является обрезка ветвей.

При своевременной обрезке ветвей, проводимой в комплексе с рубками ухода в рамках выполнения целевых программ (Сеннов и др., 1985), увеличивается содержание высококачественной, бессучковой древесины, при распиловке которой повышается выход лучших сортов пиломатериалов (в том числе резонансных), а в результате лущения - фанерного шпона. Увеличивается также производительность труда, что снижает себестоимость продукции. Считается, что обрезка ветвей является почти классическим примером капиталовложений (Ахе1,1989).

Актуальность темы. Качество сырья является одним из главных критериев успешной работы различных отраслей экономики, включая деревообрабатывающую промышленность и ЦБП. Такие показатели, как сучковатость, плотность древесины, длина волокна и другие, влияют на качество конечной продукции и ее себестоимость. В настоящее время существует и ожидается еще больший рост дефицита высококачественной и крупномерной древесины хвойных пород. Наиболее эффективным способом улучшения качества выращиваемой древесины на корню является обрезка ветвей, которая не имеет широкого распространения в отечественной лесоводственной практике.

Цель исследований. Целью данной работы было установление влияния обрезки ветвей на рост и структуру культур ели различного возраста и густоты, а также качество формирующейся древесины.

Задачи исследований. 1. Изучение строения кроны ели в культурах у деревьев разных классов роста, выделение зон различной продуктивности; 2. Определение макростроения, а также физико-механических и акустических свойств древесины, получаемой в результате обрезки ветвей; 3. Изучение опыта по обрезке ветвей у ели, проведенного в 1929 году. Составление прогнозной модели прироста бессучковой древесины; 4. Исследование социальной (ранговой) структуры, а также динамики таксационных показателей древостоев с обрезанными ветвями разной густоты и интенсивности обрезки; 5. Разработка технологии обрезки ветвей в насаждениях ели.

Научная новизна работы заключается в том, что при изучении строения кроны ели в культурах, впервые выделена зона средней продуктивности. Установлено влияние обрезки ветвей различной интенсивности, в том числе сильной степени (с оставлением минимально допустимого количества мутовок) на показатели роста и различные свойства выращиваемой древесины. Изучен исторический опыт по обрезке ветвей в 1929 г. у ели и качество полученной древесины. Составлена прогнозная модель прироста бессучковой древесины. Исследована социальная (ранговая) структура древостоев разной густоты с обрезанными ветвями.

Обоснованность и достоверность выводов подтверждается значительным экспериментальным материалом, собранным на 14 пробных площадях. Общее количество изученных деревьев ели с различной интенсивностью обрезки ветвей составило 2286. Исследованы морфопараметры у 1427 ветвей и 180 средних ветвей. Весь полевой материал обработан методами математической статистики.

Практическая значимость работы. Определены оптимальная высота, примерный диаметр обрабатываемых деревьев на высоте 1,3 м и их возраст при одно- и двухприемной обрезке ветвей. Установлен предельный возраст для проведения этих работ. Проводя через определенные периоды времени обрезку ветвей и выдерживая необходимое соотношение в количестве оставляемых и обрезаемых мутовок можно выращивать древесину повышенной плотности и прочности, а также обладающую резонансными свойствами.

Личное участие автора в исследованиях. Вся закладка опытов по обрезке ветвей в культурах ели (в том числе механизированной), взятие модельных деревьев и образцов древесины, сбор и обработка экспериментального материала проводилась автором лично или при его непосредственном участии.

Апробация и публикация работы. Основные результаты исследований доложены на Всесоюзной научно-практической конференции в г. Пушкино (Московской обл. ,1988), на конференции молодых ученых Западного отделения ВАСХНИЛ в г. Гомеле (1990), на заседаниях лаборатории лесовосстановления СПбНИИЛХ в 1988-1991. По результатам исследований опубликовано 6 работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, б глав, выводов и практических рекомендаций, списка использованной литературы из 127 названий, в

Заключение Диссертация по теме "Лесные культуры, селекция, семеноводство", Антонов, Олег Иванович

ВЫВОДЫ

1. При изучении строения крон ели в культурах дополнительно выделена зона средней продуктивности, которая у деревьев 1-3 классов роста содержит 28,5 - 33,0 % общей массы хвои.

2. Обрезка ветвей компенсационной и малопродуктивной зон не влияет отрицательно на рост культур ели, обрезка в зоне средней продуктивности может вызвать небольшую депрессию роста, в продуктивной - глубокую. При проведении работ следует ограничиться удалением ветвей в двух нижних зонах кроны ( 2/5 - 1/2 ее протяженности ). Минимально допустимое количество оставляемых мутовок 8-10 (или 1/3 протяженности живой кроны).

3. Обрезка ветвей на высоту 4 - 5 м в культурах ели 23-летнего возраста высокой интенсивности (оставлено 5-6 мутовок или около 40-45 % от общего числа) не вызвала изменения плотности древесины у средних деревьев, а у крупных - плотность увеличилась по сравнению с контролем на 15,6 %.

4. Обрезка ветвей за один прием на высоту до 6,5 - 7,5 м в культурах ели 34-летнего возраста разной густоты интенсивностью 35-41 % у средних и мелких и 28 % у крупных деревьев от общей протяженности кроны за 3 года не оказала заметного влияния на ширину годичного слоя на всех вариантах густоты у деревьев всех категорий крупности. Изменения плотности древесины у средних и крупных деревьев в результате обрезки ветвей не произошло. Не отмечено и влияние различной густоты на плотность формирующейся древесины.

5. В древостое ели 120 - летнего возраста обрезка ветвей на высоту до 7 м не оказала существенного влияния на плотность, тем не менее качество древесины улучшилось вследствие придания ей более однородной бессучковой структуры. Такая древесина, сформировавшаяся в результате 60 - летнего выращивания, обладает довольно высокими пределом прочности при сжатии вдоль волокон и ударной вязкостью, значения которых превосходят табличные.

6. Среднее значение акустической константы бессучковой древесины, сформировавшейся после обрезки ветвей, составляет 11,4 м4/кг*с, в то время как оптимальное равняется 12 м4/кг*с и выше. Кроме того, у некоторых образцов значения акустической константы соответствовали оптимальному и даже превышали его. Резонансную древесину возможно выращивать путем сочетания обрезки ветвей умеренной интенсивности с рациональной густотой древостоя.

7. При своевременном осуществлении первого приема обрезки на высоту до 7 м возможно получение прироста высококачественной древесины, равного 35-40 % объема ствола и 52-63 % при проведении второго приема на высоту до 14 м. При одноприемной обрезке ветвей на высоту 6,5 м у 1000 самых крупных деревьев на 1 га запасы бессучковой древесины составят к 50 годам: 119.122 мз/га, в 65 лет - 144.148 мз/га.

8. Содержание сучковой древесины в комлевом бревне контрольных деревьев 120-летнего возраста составляет 0,2 % от его объема, но и это количество значительно ухудшает качество. Содержание сухого вещества древесины в древостое, в котором в 1929 году проводилась обрезка ветвей, составляет 164,25 тонны на 1 га. Это довольно высокий показатель для ельников данного района.

9. Все древостой, в которых производилась обрезка ветвей, независимо от возраста, густоты, интенсивности обрезки сохраняют свои социальные (ранговые) структуры, что подтверждается высокими коэффициентами корреляции (0,9 и более) между размерами деревьев по диаметру в начале и конце исследуемого периода. Это свидетельствует о практически функциональной зависимости между этими параметрами деревьев и действии в древостоях рангового закона роста.

10. В культурах ели 23-х летнего возраста обрезка ветвей высокой интенсивности (оставлено 5-6 мутовок или 40-45 % от общего числа) вызвала некоторое снижение прироста по диаметру (с учетом отпада) как всего древостоя в целом, так и у деревьев всех категорий крупности. Однако более низкая густота нивелирует отрицательное влияние интенсивной обрезки. На прирост в высоту обрезка оказала меньшее влияние, чем на прирост по диаметру.

В культурах ели 34 лет, в которых производились разреживание и обрезка ветвей у 750 лучших деревьев на 1 га на высоту за один прием до 6,5 м интенсивностью 40-47 % от общего числа живых мутовок, практически не отмечено за 3 года влияния на приросты по диаметру и высоте, как обрезки ветвей, так и разреживания.

В культурах ели 39 лет обрезка ветвей на высоту до 6,5-7,5 м за один прием интенсивностью 28 % у крупных деревьев и 35 - 41 % у средних и мелких от общей протяженности кроны, практически не вызвала снижения в приростах по высоте и диаметру, как за первое, так и за второе пятилетия.

93

Относительно прироста в высоту обрезка вызвала некоторое снижение за первое пятилетие в более густом варианте. За второе пятилетие приросты в высоту на всех пробных площадях, включая контроль, практически равны.

11. Обрезку ветвей можно рассматривать как способ формирования особой древесины за счет получения, с одной стороны, более однородной бессучковой, а с другой - более прочной структуры. Проводя через определенные периоды времени обрезку и выдерживая необходимое соотношение в количестве оставляемых и обрезаемых мутовок, можно выращивать древесину повышенной плотности и прочности.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

При выборе насаждений для выращивания высококачественной древесины следует ориентироваться на их продуктивность и санитарное состояние. Обрезка ветвей должна производиться в древостоях высших бонитетов, обеспечивающих максимальную рентабельность. В насаждении должно быть достаточное количество деревьев хорошего роста, обладающих высокими показателями технических свойств древесины для получения крупного пиловочника, фанерных кряжей, а также для выращивания резонансной древесины.

Деревья, выбираемые для обрезки ветвей, должны быть прямые, здоровые, с хорошей формой ствола и равномерной всесторонне развитой здоровой кроной. Обрезке подлежат те деревья, которые войдут в состав древостоя рубки главного пользования, а также те, которые выращиваются на спецсортименты. Эти деревья должны располагаться равномерно по площади и не иметь крупных ветвей и сучьев.

При проведении работ следует ограничиться удалением ветвей в компенсационной и малопродуктивной зонах (2/5 - 1/2 протяженности кроны). При необходимости можно обработать и зону средней продуктивности, оставив на дереве не менее 1/3 живой кроны или 8-10 мутовок.

При одноприемной обрезке в насаждениях 1а - 2 классов бонитета минимальная высота дерева должна быть не ниже 11м, средний диаметр не менее 10 см. Этим показателям соответствует возраст - 25-30 лет. При двухприемной обрезке допустимо проведение первого приема в 15-20 лет (на высоту 3-4 м), второго в 25-30 (до 6,0-6,5 м). Подготовительные работы (до 2 м) могут осуществляться в еще более ранние строки.

Обрезку ветвей следует проводить параллельно и заподлицо к стволу, без повреждения коры, острым, хорошо отточенным инструментом. Для избежания сколов и обдиров коры крупные ветви могут быть срезаны на расстоянии 10-15 см. от ствола, а затем удаляется оставшаяся часть ветви.

При закладке плантационных культур ели 1а - 2 классов бонитета, ориентированных на выращивание пиловочника и баланса, предполагаемое количество оставшихся к возрасту рубки деревьев составляет от 700-800 до 1000 - 1100 шт/га. В связи с этим оптимальное число обрезаемых деревьев должно составлять 1000 шт/га .

Относительно времени обрезки ветвей следует рекомендовать, как наиболее безопасный в патогенном отношении, летне-осенний период (июль - ноябрь), а также весенний до начала интенсивного сокодвижения (конец февраля - сере

95 дина мая). Проведение обрезки с середины мая по конец июня недопустимо, т.к. во время интенсивного сокодвижения это ведет к обильному соко- и смолотечению, а также легкому и частому обдиру коры, что может вызвать опасность патогенного заражения . Нельзя проводить обрезку ветвей в зимнее время, чтобы не вызвать иссушения древесины через срезы.

Обрезку ветвей в насаждениях ели рекомендуется проводить совместно с регулированием густоты. В качестве ручного инструмента можно использовать вилку ЛенНИИДХ или механизированный агрегат типа "Нивсрагпа Н1§11си1±ег РЭ 50" фирмы "НиБср/агпа" (Швеция).

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Антонов, Олег Иванович, Санкт-Петербург

1. Абутков Б.В. Некоторые условия выращивания деловой березы // ATA, А., 1957. Вып.81.

2. Анучин Н.П. Лесная таксация. Изд. 3. М., "Лесная пром-ть". 1971. 512 с.

3. Белов C.B., Шишков И.И. Рубки в лесах 1 и 2 групп (горных). Рубки ухода за лесом // Учебное пособие для студентов ЛХФ. ЛТА, Л., 1977. 83 с.

4. Боярской И.В. и др. Статистический анализ связей акустических показателей с химическим составом древесины ели / / Тез. докл. Координац. со-вещ. и Междунар. науч.-техн. конф. по соврем, пробл. древесиновед. Брянск. 27-29 сент., 1995. С. 48.

5. Вороницын К.И., Гугелев С.М. Машинная обрезка сучьев на лесосеке. М., "Лесн. пром-ть". 1989. 168 с.

6. ГОСТ 11483.0-78. Древесина. Методы отбора образцов и общие требования при физико-механических испытаниях.

7. ГОСТ 16483.1-84. Древесина. Методы определения плотности.

8. Гуман В.И. Современные методы ухода за лесом // "Лесн. хоз-во и лесн. пром-ть". 1929. N7. С. 18-19.

9. Давлетшина Л.М. Обоснование типов культур при создании плантаций для целлюлозно-бумажной промышленности // Автореф. канд. дис. МЛТИ. М., 1990. 19 с.

10. Давыдов A.B. Влияние сомкнутости насаждения и рубок ухода за лесом на сучковатость и форму стволов // Сб. труд. "Рубки ухода за лесом". Нар-комлес ЦНИИЛХ. Гослестехиздат. Л., 1940. С. 5-49.

11. Давыдов A.B., Солнцев З.Я. Сиверский опытный леспромхоз Наркомлес СССР, ЦНИИЛХ. Гослестехиздат. Л., 1937. 266 с.

12. Дыренков С.А., Глатцель Г. Эффект концентрации элементов питания в хвое ели один из механизмов устойчивости растений / / Ботанический журнал. Л. 1976. т.61. N 5. С. 611-620.

13. Зайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М., "Наука". 1984. 424 с.

14. Захаров В.К. Лесная таксация. М., "Высшая школа". 1961. 359 с.

15. Зеленский H.H. Влияние обрезки кроны на рост еловых культур // Формирование эталонных насаждений 4.2. Тез. докл. Всес. конф. 19-22 июня, 1979. Каунас-Гирионис. 1979. С. 51-59.

16. Извекова И.М. Влияние обрезки кроны на рост сосны и ели // "Лесной журнал". 1972. N 4. С. 7-10.17