Влияние рубок ухода и комплексного ухода на товарную структуру и качество древесины хвойных насаждений

Первые исследования взаимосвязи технических свойств и качества древесины хвойных пород и ее анатомического строения были проведены в Германии в XIX веке. Тогда было установлено, что строение трахеид полностью объясняет колебания объемного веса древесины хвойных пород.

В 1960­-е годы во многих европейских странах (Швеции, Финляндии, Дании, Чехословакии) были заложены опыты с рубками ухода и внесением удобрений по программе JUFRO (Международного союза лесных исследовательских организаций). В 1964 году такие опыты были заложены в Брянской области, несколько позднее - в Сиверском лесхозе и в Карелии (Петрозаводская ЛОС). Эти опыты закладывались с целью выявления целесообразности и перспективности применения комплексного ухода, особенностей и возможности его применения в разных лесорастительных условиях.

Опыты с рубками ухода и внесением удобрений были заложены в Сиверском лесхозе в 1970­-х годах Ленинградским НИИЛХ. На основании этих опытов были получены данные о положительном воздействии комплексного ухода на прирост древесины, ее качество, форму и полнодревесность ствола в сосновых и еловых насаждениях.

В настоящее время Санкт­-Петербургским лесотехническим университетом совместно с ГНУ Ленинградский НИИСХ «Белогорка» ведутся исследования структурных изменений в строении древесины (годичных колец) хвойных пород, изучаются показатели плотности и анатомического строения древесины хвойных пород на объектах рубок ухода и комплексного ухода за лесом.

Выяснилось, что применение удобрений в лесу требует не менее четкой регламентации, чем проведение рубок ухода, эффективность которых обусловлена правильностью выбора объекта, режима ухода за лесом и дозы вносимого удобрения.

Совместное выращивание сосны и ели и формирование высокопродуктивных смешанных сосново­-еловых древостоев оказывает положительное влияние на макростроение и плотность выращиваемых деревьев, обеспечивает высокую балансовую продуктивность этих насаждений.

Соотношение степени и характера разреживания древостоев и плотности образующейся древесины представляет собой важный, но малоизученный аспект, поскольку с плотностью древесины связаны производительность насаждения и качество древесины.

Для изучения влияния комплексного ухода на качественные показатели древесины (ширину годичных слоев и соотношение слоев поздней и ранней древесины) авторами этой публикации были отобраны образцы древесины, которые были взяты почти от 40 деревьев, росших на пробных площадях леса, заложенных в разных районах Ленинградской области в 2010-2014 годах. Образцы брались с помощью приростного бурава образцов древесины на высоте груди в пределах всей пробной площади - по 6-8 кернов с деревьев каждой ступени толщины древостоя.

Исходным материалом для изучения послужили 216 кернов древесины со стволов деревьев на пробной площади № 10, 180 кернов древесины, взятых со стволов деревьев на пробной площади № 6 и 190 кернов со стволов деревьев на пробной площади № 18. Образцы исследовались на микрофотометрическом анализаторе слоистых структур с выводом рефлектограммы на диаграммную ленту самописца. Дальнейшие измерения осуществлялись с помощью электронного штангенциркуля с точностью 0,01 мм. Измерялись размеры ранней и поздней древесины.

Базисная плотность древесины измерялась методом определения абсолютной влажности на тех же образцах и пересчитывалась с помощью уравнений регрессии на всю высоту ствола на образцах древесины, взятых из древостоев каждой ступени толщины и отобранных на опытных объектах по всем секциям. Полученные данные статистически обрабатывались при 5%­-ном уровне значимости достоверности по t­-критерию Стьюдента. Полученные данные по показателям качества древесины приводились к средним показателям по секциям пробных площадей.

Исследования показали, что комплексный уход изменяет структуру древостоя, но не снижает при этом качество древесины, а даже повышает его. Количественные и качественные трансформации в структуре древостоя имеют положительную направленность: улучшение товарной структуры древостоя сопровождается улучшением качественных характеристик древесины.

Для получения высококачественного пиловочника сосны необходимо, чтобы в 1 см древесины было не менее трех и не более 25 годичных слоев. На опытных объектах древесина отвечала этим условиям: в 1 см насчитывалось 7-18 годичных слоев. После комплексного ухода увеличение средней ширины годичного слоя произошло в смешанном хвойном древостое - 0,97-0,86 мм по сравнению с контролем, в чистом сосняке после рубок ухода - 1,4 мм, что на 30-40% выше, чем на площади без ухода. Базисная плотность древесины возросла на объекте комплексного ухода в чистом сосняке, в смешанном древостое произошло ее снижение, но не ниже средних справочных показателей (409 кг/м³ для контрольных участков в лесах Ленинградской области). В целом исследуемые участки сосняков отличаются повышенными показателями базисной плотности древесины (табл. 1).

Таблица 1. Количественные и качественные показатели
исследуемых хвойных древостоев

При анализе данных, полученных на пробных площадях с преобладанием ели, обнаруживается, что увеличение запаса после комплексного ухода здесь также не привело к ухудшению качественных характеристик древесины. Средняя ширина годичного слоя после ухода увеличилась на всех исследуемых секциях лесопосадок.

Показатели базисной плотности древесины также повышаются, что подтверждает положительное влияние комплексного ухода на качество древесины.

В целом базисная плотность ели на исследуемых объектах выше средних табличных данных: 380 кг/м³ для ельников, растущих на наблюдаемых лесных участках лесов Ленинградской области.

Для целлюлозно­-бумажной промышленности одним из наиболее важных технико­-экономических показателей варки является удельный расход древесины на 1 т воздушно­сухой целлюлозы, получаемой из варочного котла. За условную воздушно­-сухую влажность целлюлозы принимают относительную влажность на уровне 12%. Следовательно, в 1 т воздушно­сухой целлюлозы содержится 880 кг абсолютно сухого волокна. Удельный расход плотной древесины на 1 т воздушно­-сухой целлюлозы составляет

P = 880 х 100/bγ,

где γ - плотность абсолютно сухой древесины (кг/м³); b - выход целлюлозы из древесины, %.

Исходя из формулы, отметим, что удельный расход плотной древесины на 1 т воздушно­-сухой целлюлозы обратно пропорционален ее плотности, т. е. чем меньше выход и плотность древесины, тем больше ее расход. Следовательно, при равном выходе целлюлозы из древесины для варки определенного объема щепы ели (плотность 380 кг/м³) потребуется больше древесины, чем для варки аналогичного объема щепы сосны (плотность 516 кг/м³). Так, для производства 1 т сульфатной целлюлозы из древесины сосны базисной плотностью 400 кг/м³ требуется 5,2 м³ сырья, в то время как при плотности древесины 350 кг/м³ потребность в сырье достигает 6 м³.

Для производства сульфатной целлюлозы из древесины ели при уменьшении плотности с 400 до 350 кг/м³ потребность в сырье возрастает с 4,8 до 5,5 м³/т.

Кроме того, даже если на предприятии используется древесина одной породы, нужно учитывать, что ее плотность может сильно колебаться в зависимости от места и условий произрастания, поэтому плотность древесины периодически нужно измерять. Для целлюлозно­-бумажной промышленности повышение базисной плотности хвойных балансов обеспечивает экономию, которая измеряется не только количеством используемого сырья, но и временем, необходимым для провара целлюлозы, что сказывается на конечной себестоимости получаемой продукции.

Таким образом, при определении экономической эффективности применения комплексного ухода, при выращивании балансовой древесины, следует учитывать повышение базисной плотности древесины хвойных пород.

В целом на опытных объектах базисная плотность древесины выше аналогичных средних показателей для района исследования. Отмечается тенденция увеличения базисной плотности древесины как у ели, так и у сосны в чистых древостоях после комплексного ухода. В смешанном древостое после комплексного ухода базисная плотность древесины ели повышается, а древесины сосны - несколько снижается. В целом комплексный уход позволяет получить пиловочные сортименты повышенного качества и балансовое сырье для целлюлозного производства, отличающееся повышенным выходом конечного продукта, что позволяет экономить время и расходные материалы технологического процесса по изготовлению разных видов бумаги.

Дмитрий ДАНИЛОВ, канд. с.-х. наук, зам. директора по науке
ГНУ Ленинградский НИИСХ
«Белогорка» Россельхозакадемии,
Наталия БЕЛЯЕВА, канд. с.-х. наук, доц. каф. лесоводства СПбГЛТУ,
Ольга Григорьева, канд. с.-х. наук, доц. каф. лесоводства СПбГЛТУ