Повышение качественной продуктивности насаждений на лесоводственной основе (12.07.2010)

Автор: Корчагов Сергей Анатольевич

Для древесины сосны и ели в культурфитоценозах таежной зоны северной части Русской равнины определены показатели макростроения, плотности, прочности, параметры сучковатости и формы стволов, установлены функциональные зависимости между качественными характеристиками. На основе генетико-статистического анализа определена степень наследуемости показателей качества древесины в потомстве. Для культур сосны составлены товарно-сортиментные таблицы древостоев на лесотипологической основе, установлен возраст технической спелости леса по целевому диаметру балансов.

Впервые предложено и обосновано понятие «балансовая продуктивность» насаждений, разработана методика ее расчета на основе экономико-квалиметрического анализа. Определен потенциальный запас сульфатной целлюлозы на единице площади лесных культур с учетом разнообразия приемов лесовыращивания.

Основываясь на результатах авторских исследований, разработаны практические рекомендации по повышению качественной продуктивности насаждений с учетом лесоводственных факторов.

Практическая значимость работы. Предложенная классификация показателей качества древесины в рамках логически обоснованной номенклатуры позволяет объективно судить о степени их значимости (весомости) при качественной оценке хвойных пиловочных бревен и балансов. Расчет комплексного показателя на основе предложенных методических подходов дает возможность оценивать качественную продуктивность насаждений в онтоценогенезе и своевременно принимать управленческие решения по целенаправленному повышению качественной продуктивности насаждений.

Применение экономико-квалиметрического подхода при оценке выращиваемого древесного сырья позволяет определять балансовую продуктивность насаждений и тем самым оценивать потенциальный выход сульфатной целлюлозы с единицы лесной площади.

Определение физико-механических свойств древесины сосны обыкновенной и ели европейской, культивируемых в условиях таежной зоны Европейской части России, позволяет внести уточнения и дополнения в таблицы стандартных справочных данных (РТМ, 1962; ГСССД 69-84). Установленные математические зависимости между показателями качества дают возможность технически упростить процедуру качественной оценки древесины, что является особенно значимым при учете больших объемов древесного сырья.

Применение разработанных товарно-сортиментных таблиц позволяет оценивать выход сортиментов при таксации культур сосны с учетом лесорастительных условий.

Использование при разработке и внедрении программ целевого выращивания древесины научно-обоснованных практических рекомендаций позволит повысить качественную продуктивность насаждений.

Предмет защиты. На защиту выносится научное обоснование разработанной системы оценки качества древесины в процессе лесовыращивания, результаты исследований качественной продуктивности насаждений сосны и ели и практические рекомендации по ее повышению с учетом лесоводственных факторов.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований представлены на Всероссийских научно-технических конференциях (Архангельск, 1999-2001 г.г., Вологда, 2002-2008 г.г., Брянск, 2006 г., Москва, 2009 г.), международных конференциях (Сыктывкар, 1998 г., Петрозаводск, 2000 г., Йошкар-Ола, 2005 г., Вологда, 2008 г., Нижневартовск, 2009 г.). Материалы исследований отражены в 42 публикациях, в том числе в 2 монографиях, учебном пособии, одобренном УМО по образованию в области лесного дела, 10 статьях в реферируемых журналах по перечню ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 537 наименований, в том числе 42 иностранных источников, приложений. Работа изложена на 337 страницах, содержит 137 таблиц и 23 рисунка.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ КАЧЕСТВА

ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ЛЕСОВЫРАЩИВАНИИ

История зарождения и развития исследований качества древесины в нашей стране связана с именами В.В. Петрова, А.Е. Теплоухова, А.В. Гадолина, Н.М. Бурого, Н.А. Филиппова, В.А. Петровского, И.А. Яхонтова, А.И. Кондратьева, Н.И. Абрамова, А.И. Терлецкого, А.Н. Шатерниковой, А.И. Калниньш, А.Г. Третьякова, Т.П. Хухрянской, А.Б. Жукова, Б.Д. Жилкина, М.И. Сахарова, П.Г. Кроткевич, Н.Л. Леонтьева, С.И. Ванина, Л.М. Перелыгина, А.А. Яценко-Хмелевского, О.И. Полубояринова, Р.Б. Федорова, В.Н. Крылова, Е.С. Чавчавадзе, В.И. Пчелина, В.Е. Вихрова, А.А. Солнцева, А.Т. Вакина, В.Д. Надуткина, В.С. Мирошникова, Н.И. Федорова, А.К. Петруши, Е.А. Пугач, Е.И. Савкова, Л.В. Коротяева, Б.Н. Уголева, А.П. Рябоконь, В.П. Рябчук, В.В. Шутова, В.К. Ширнина, А.А. Колесниковой, П.М. Мазуркина, Н.Е. Косиченко и многих других.

В условиях Европейского Севера исследования свойств древесины начаты в 1931 г. под руководством И.С. Мелехова. Первые результаты (Мелехов, 1932) показали, что в условиях Севера может произрастать сосна высокого качества и убедительно опровергли попытки некоторых зарубежных ученых «опорочить» северную древесину.

Результаты исследований, проведенных в различных регионах страны (Малаха, 1939; Левченко, 1956; Степанов 1961; Зайков, 1969; Родин, 1978; Полубояринов, Алексеев, 1979; Полубояринов, Федоров, 1982; Ростовцев, 1980; Рябоконь, Литаш, 1981; Гриб, 1987; Мерзленко, 1987; Козлов, Матюшин, Макарова, 1987; Ломов, 1987; Агафонова, 1998; Антонов, 2000; Тарасова, Беньков, Милютин и др., 2002; Савва, Ваганов, Милютин, 2003; Пронина, 2008 и др.), в том числе, и в условиях Европейского Севера (Минин, 1982, 1984; Минин, Москалева, 1986; Нилов, Павлова, Стафеев, 1987; Минин, Крыжановская, 2001; Минин, 2005; Грибов, 2007; Антонов, 2007; Коновалов, 2007 и др.), позволяют судить о качестве древесины в культурфитоценозах.

Материалы феногенетического анализа являются свидетельством различной степени наследуемости свойств древесины в потомстве (Wettstein, 1898; Кернер, 1899; Schott, 1907; Cieslar, 1907; Hegi, 1908; Турский, 1912; Kienitz, 1922; Munch, 1925; Стачинский, 1927; Самофал, 1928; Филипченко, 1929; Larsen, 1937, 1956; Сукачев, 1938; Комаров, 1940; Тольский, 1950; Обновленский, 1951; Svoboda, 1955; Майр, Линеки, Юзингер, 1956; Терентьев, 1957; Rohmeder, Schonbach, 1959; Альбенский, 1959; Яблоков, 1962, 1965; Лукин, 1962; Правдин, 1964; Мамаев, 1972, 1974; Этверк, 1973; Воропанов, 1973; Загреев, 1978; Роне, 1980; Спурр, Барнесс, 1984 и др.).

Изучение внутривидовых форм сосны и ели, отличающихся типом ветвления (Войчаль, 1955; Вишнякова, 1955; Картель, Маицевич, 1970; Фукарек, 1970; Маслаков, Голиков, Толстопятенко, 1980; Тарханов, Щекалев, 2004 и др.), морфологическими признаками шишек (Пчелин, 1958; Коренев, 2008 и др.), а также деревьев с различной скоростью роста (Перелыгин, 1953, 1956; Воропанов, 1973; Полубояринов, 1976 и др.), позволило установить взаимосвязь фенотипических признаков с качеством древесины.

Исследования качества древесины в созданных на Европейском Севере географических культурах немногочисленны (Тарханов, 1998). Для ряда других регионов страны имеются сведения о качестве древесины сосны (Патлай, 1965, 1984; Полубояринов, Редько, 1977; Астратова, Пчелин, 1981; Исаева, Черепнин, 1982 и др.) и ели (Веверис, 1978; Пальцев, 1986; Тишечкин, 1987 и др.) различного географического происхождения.

Связь качества древесины с условиями местопроизрастания, подмеченная северными крестьянами, находит отражение в трудах классиков отечественного лесоводства А.Е. Теплоухова (1850), Г.Ф. Морозова (1917), М.Е. Ткаченко (1926), В.Н. Сукачева (1934) и служит основанием для проведения научных исследований на лесотипологической основе. В работах И.С. Мелехова (1934, 1949), А.А. Качалова, И.С. Мелехова (1936), Ф.И. Коперина (1955), В.Д. Надуткина (1955) указывается на повышение физико-механических свойств древесины сосны при улучшении лесорастительных условий. В тоже время результаты исследований Н.Е. Ивановой и Б.И. Иваненко (1934), Н.И. Стрекаловского (1949) свидетельствуют об отсутствии достоверной связи лесорастительных условий с качеством древесины сосны и ели. Следует учитывать выводы для других регионов страны И.А. Яхонтова (1913), М.И. Сахарова (1936), А.И. Калниньша (1949), А.К. Петруша (1959) и др., указывающие на формирование древесины высокого качества в средних по производительности типах леса. Результаты исследований географической изменчивости качественных показателей древесины в условиях Севера (Мелехов, 1949; Коперин, 1955; Антонов, 2007; Коновалов, 2007) и в других регионах страны (Пугач, 1966; Федоров, 1981, 1983, 1986; Полубояринов, Федоров, 1982, 1990; Исаев, Черепнин, 1988; Полубояринов, Сорокин, Федоров, 2000 и др.), как правило, свидетельствуют об улучшении качества древесины при продвижении с севера на юг. Причинно-следственные связи лесорастительных условий с качеством древесины отражены в трудах Т.А. Мелеховой (1952, 1954).

Ретроспективный анализ исследовательских работ свидетельствует о различной степени влияния на формирование древесины минеральных удобрений (Следнев, 1971; Смирнов, Яценко-Хмелевский, 1974; Паршевников, Серый, Бахвалов, 1974; Казимиров, Куликова, Морозова, 1974; Паршевников, Серый, Хабарова, 1976; Бахвалов, 1978; Коржицкая, Матюшкина, 1980; Серый, 1980; Казимиров, Горбунова, 1986; Паршевников, Бахвалов, 1986; Гелес, Шубин, Коржицкая, 1986; Степаненко, 1993; Синькевич, Коржицкая, Синькевич; 1997), рубок ухода (Мелехов, 1960; Мелехова, 1961; Чибисов, 1968, 1992; Москалева, Чибисов, 1976; Москалева, Тисова, 1978; Савина, Журавлева, 1978; Полубояринов, Полончук, 1980; Чибисов, Поротов, Москалева, 1980, 1982; Синькевич, 1981; Москалева, Поротов, 1982; Минин, 1982; Чибисов, Москалева, 1984; Минин, Москалева, 1984; Москалева, Чибисов, Крыжановская, Белова, 1988; Москалева, Крыжановская, 1990; Москалева, Чибисов, 1999; Минин, Крыжановская, 2001, 2004 и др.) и их совместного применения (Москалева, Крыжановская, 1984; Минин, 1984; Чибисов, Москалева, Крыжановская, 1994; Мельников, Смирнов, 2006; Кистерная, Аксененкова, 2007 и др.). Авторский поиск не позволил дать однозначного ответа на вопрос о влиянии рубок ухода, внесения удобрения и их совместного использования на качество древесины. Степень их проявления связана с естественной дифференциацией деревьев, видом и дозой вносимых удобрений, интенсивностью и сроком разреживания древостоев, типом лесорастительных условий и других факторов. Результаты исследований влияния рубок ухода, удобрений и их совместного применения на качество культивируемой сосны вошли в подготовленную в соавторстве монографию (Мелехов, Бабич, Корчагов, 2003).

Е.А. Кравцовым, Ю.В. Бестемянниковым (1969) отмечено снижение механических свойств древесины сосны в результате проводимой подсочки. Противоположные выводы сделаны Ю.С. Быченко (1935) и Ю.А. Фроловым (2001). Результаты наших исследований также свидетельствуют о некотором повышении физико-механических свойств древесины сосны в прикарровой зоне подсоченных деревьев. Кроме того, в диссертационной работе нами указывается на увеличение плотности и прочности древесины сосны послепожарного происхождения в зоне ствола, примыкающей к пожарной ране, что согласуется с результатами исследований И.С. Мелехова (1940, 1948) и Е.Г. Кривицких (1994).

Выполненный анализ позволяет сделать заключение о значительных масштабах научных исследований качества древесины. Накопленный опыт, несомненно, должен быть учтен при разработке концепции выращивания насаждений высокой качественной продуктивности. Однако, некоторые противоречия в оценках и выводах предшественников, а также немногочисленность или отсутствие научных изысканий по вопросам влияния способа восстановления леса, приемов обработки почвы, метода создания культур, выбора древесных пород и их смешения при лесовыращивании на качественную продуктивность насаждений, вызывают необходимость проведения специальных исследований и научного обоснованного решения проблемы.

2. МЕТОДИКА И ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЙ

Значимая часть исследовательской работы посвящена научному обоснованию методологических подходов к проведению оценки качества выращиваемой древесины, в связи с чем, ее результаты излагаются достаточно подробно.

Сложившаяся мировая тенденция в лесной промышленности в 80-х годах была ориентирована на производство пиловочника и балансов (Лосицкий, Чуенков, 1980). В настоящее время эти виды сортиментов продолжают занимать ведущее место на рынке лесоматериалов, что предопределило их приоритетное рассмотрение при планировании эксперимента и выполнении исследований.

Анализ современных требований, основанный на изучении соответствующей справочно-нормативной литературы и материалах опроса представителей компаний - потребителей древесного сырья, позволил определить актуальную номенклатуру и степень весомости (значимости) показателей качества древесины хвойных пиловочных бревен (далее пиловочник) и балансов для производства сульфатной целлюлозы (далее балансы), (табл. 1).

Таблица 1 – Номенклатура и коэффициенты весомости показателей качества древесины хвойного пиловочника и балансов

№ Показатель качества Коэффициенты

весомости, аi,

пиловочник балансы

1 Размеры древесного сырья 0,083 0,051

2 Толщина сучков 0,055 0,069

3 Число сучков на 1 п./м ствола 0,044 0,070

4 Протяженность бессучковой зоны 0,038 0,085

5 Плотность древесины 0,047 0,125

6 Обугленность - 0,165

7 Гнили 0,097 0,180

8 Кривизна 0,087 0,107

9 Рак 0,086 0,148


загрузка...