Влияние обрезки ветвей на рост культур и качество древесины ели тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.03.01, кандидат сельскохозяйственных наук Антонов, Олег Иванович

• Антонов, Олег Иванович
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат 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 диссертации (часть автореферата) 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 диссертации 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).

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Антонов, Олег Иванович, 2000 год

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