Экология подсочки леса

Смолопродуктивность сосновых насаждений и ее оценка

Смолопродуктивность – это наследственно обусловленная способность деревьев хвойных пород синтезировать и выделять в сравнимых условиях в единицу времени определенную массу живицы

Следует различать:

– биологическую смолопродуктивность, обусловленную только физиологическими способностями растительного организма;

– производственную или техническую смолопродуктивность, определяемую технологией добычи живицы.

Есть смолопродуктивность отдельного дерева, смолопродуктивность насаждения в целом (слагается из смолопродуктивности отдельных дере-вьев), средняя смолопродуктивность для насаждения. Этот показатель очень важен, т.к. определяет пригодность того или иного насаждения для подсочки. Однако он не совсем точен. Для оценки выхода живицы в насаждениях разного диаметра предложен другой показатель биологической смолопродуктивности – коэффициент смолопродуктивности. Другими словами коэффициент смолопродуктивности показывает количество выделившейся живицы на 1 см диаметра ствола.

 (4.1)

где А – количество живицы, выделившееся с карроподновки при ширине карры 10 см, г или см3; D – диаметр ствола на высоте 1,3 м, см; Нср – средняя для насаждения нагрузка дерева, %; Нфакт – фактическая нагрузка дерева, %.

В насаждениях смолопродуктивность сосны меняется в довольно широких пределах. Индивидуальная изменчивость по этому признаку типична для каждого подвида сосны, в разных природных зонах почти не изменяется и подчиняется закону нормального распределения с некоторой положительной асимметрией. Все деревья в насаждении, вовлекаемом в подсочку, подразделяются на 3 категории по смолопродуктивности (табл. 4.1). Как видно из таблицы, преобладают среднесмолопродуктивные деревья.

Таблица 4.1

Распределение деревьев по смолопродуктивности в насаждении

Категории

смолопродуктивности

Выход живицы по сравнению со средним в насаждении Кол-во деревьев в насаждении, %
I низкосмолопродуктивные менее 0,5 7–13
II среднесмолопродуктивные 0,6–1,5 70–89
III высокосмолопродуктивные 1,6 и более 7–11

Практическое и теоретическое значение имеет также вопрос о стабильности сохранения исходного уровня смолопродуктивности как отдельными деревьями сосны, так и целыми насаждениями. По этому вопросу существует довольно распространенное мнение, что индивидуальные различия по смолопродуктивности у сосны довольно устойчивы, а ранг смолопродуктивности у отдельных деревьев из года год, как правило, остается неизменным. Это не так. Исследования, проведенные В Негорельском уч.-оп. лесхозе показали, что только сравнительно небольшая часть деревьев сосны (24,2%) длительное время стабильно сохраняет исходный уровень смолопродуктивности, а большая часть способна переходить из одной категории смолопродуктивности в другую. Полученная закономерность позволяет предложить классификацию деревьев сосны по степени сохранения исходной смолопродуктивности, состоящую из трех групп деревьев:

1. Абсолютно сохраняющие исходную смолопродуктивность.

2. Устойчиво сохраняющие исходную смолопродуктивность.

3. Неустойчиво сохраняющие исходную смолопродуктивность.

Именно деревья первой группы, абсолютно сохраняющие ранг смолопродуктивности, должны быть объектом отбора для целей селекции, а также заготовки материала для семенного и вегетативного их размножения.

Смолопродуктивность – это фенотипический признак организма. Он является результатом взаимодействия генетической информации, закодированной в хромосомах, с факторами окружающей среды. Если влияние генетической варианты по отношению к общей фенотипической велико (например, 80%), то это сильная наследуемость. Сильная наследуемость выявлены для прямизны ствола, удельной массы стволовой древесины, состава монотерпенов. Признаки, на которые сильное влияние оказывает среда (высота дерева, диаметр), подвержены слабому генетическому контролю и обладают слабой наследуемостью.

По различным данным показатель наследуемости смолопродуктивности по прямому признаку (выходу живицы) составляет от 37 до 51%. Т.е. смолопродуктивность во многом зависит от метеофакторов, почвенно-грунтовых условий, таксационных и лесоводственных показателей.

Влияние на смолопродуктивность и выход живицы климатических и метеорологических факторов.

Секреция у хвойных пород является частью общего обмена веществ и представляет собой результат взаимодействия всего сложного комплекса как внутренних, так и внешних факторов.

Раздел подсочки, изучающий сложные и многосторонние зависимости процессов смолообразования и смоловыделения от условий внешней среды, называется экологией подсочки.

Колоссальное значение на распространение древесных растений, их рост, продуктивность, а у хвойных – смолопродуктивность оказывает климат. С улучшением климатических условий при прочих равных условиях смолопродуктивность сосны увеличивается. Наиболее существенное влияние на процессы смолообразования и смоловыделения оказывает температура и количество выпадающих осадков – эти два показателя в основном используются при экологической характеристике климата. При температуре заболони ниже + 4–5оС живица на поверхности среза не выделяется.

Установлено, что с продвижением с севера на юг на каждый градус широты выход живицы увеличивается примерно на 100 г. От климатических условий зависит продолжительность вегетационного и подсочного периода. В условиях Беларуси и подсочный сезон длится 127 дней. Климат оказывает влияние на технологию подсочного производства. Так на севере при достаточной влажности применяются более интенсивные способы подсочки, на юге при недостатке влаги – щадящие способы.

Температура воздуха и почвы. Температура воздуха и почвы - важнейший метеорологический фактор, так как именно он в основном определяет интенсивность протекания биохимических процессов, влияющих на образование и выделение живицы при подсочке. Как правило, начало и конец подсочки определяется среднесуточной температурой +70С.

При раннем нанесении подновок целесообразно использовать закономерности нагревания стволов на разных высотах в различные сезоны года. Температура заболонной части зависит от температуры воздуха и нагревания ствола солнечными лучами, а также от температуры почвы, определяющей температуру восходящего водного тока. Весной температура почвы ниже температуры окружающего воздуха, и восходящий водный ток охлаждает нижнюю часть ствола, к тому же изолированную более толстой и медленно прогреваемой корой. Осенью почва теплее окружающего воздуха, поэтому нижняя часть ствола оказывается более прогретой. Основываясь на указанных закономерностях, нанесение подновок весной целесообразно начинать на высокорасположенных каррах, а заканчивать осенью на низкорасположенных каррах.

С повышением температуры воздуха и почвы усиливается обмен веществ растительного организма и соответственно интенсифицируются процессы как смолообразования, так и смоловыделения. Поэтому летом живица выделяется более интенсивно, хотя продолжительность ее истечения из-за испарения скипидара и образования смоляной пробки не велика и составляет 1-2 суток. Вероятной причиной увеличения срока истечения живицы при относительно низких температурах весной и осенью до 3-6 суток является слабое испарение терпенов, в результате чего живица долго не густеет. Кроме того, при пониженных температурах происходит более медленное поглощение воды выстилающими клетками и смоляные ходы дольше остаются открытыми.

Наиболее благоприятная температура воздуха для ведения подсочки и выделения живицы составляет +15–200 С.

На выход живицы при подсочке определенное влияние оказывает степень увлажнения окружающей среды. Чем благоприятнее водный режим, тем легче вода поглощается выделительными клетками и быстрее повышается давление в смоляных ходах, необходимое для передвижения живицы к подсочным ранениям. Достаточная, но не избыточная влажность почвы, высокая относительная влажность воздуха в сочетании с благоприятным температурным режимом положительно влияют на смолообразование и выделение живицы при подсочке. Поэтому после дождей в теплую и влажную погоду выход живицы возрастает.

Свет оказывает косвенное положительное влияние на смолопродуктивность, усиливая развитие и работу ассимиляционного аппарата. Кроме того, солнечные лучи повышают температуру дерева, в результате чего ускоряются процессы смолообразования и смоловыделения. Однако свет, усиливая испарение терпенов и окисление живицы, вызывает сокращение продолжительности смоловыделения.

Ветер оказывает некоторое влияние только на процессы выделения живицы, но не на смолообразование. Он раскачивает деревья, что приводит к сдавливанию стволов по направлению наклона и способствует выжиманию живицы из смоляных ходов. Однако в нижней части ствола в высокополнотных насаждениях действие этого фактора незначительное или вовсе отсутствует. Можно привести и отрицательные стороны влияния ветра. Теплый и сухой ветер усиливает испарение терпенов, ускоряет процесс баррасирования живицы, и ее меньше стекает в приемник. Кроме того, он повышает засоренность живицы механическими примесями (хвоя, песок, кусочки коры и др.), снижая ее сортность.

Из других факторов, оказывающих влияние на смоловыделение, отмечают барометрическое давление. Повышение его должно несколько затруднять выделение живицы, а уменьшение, наоборот, ускорять. Однако колебания барометрического давления настолько незначительны, а возникающие перепады его столь несущественны, что практически этот фактор при подсочке не учитывается.

Суточная и сезонная периодичность смоловыделения

Существует определенная динамика сезонного и суточного выделения живицы при подсочке. Основным фактором, определяющим эти процессы, как указывалось выше, является температура воздуха. В Беларуси подсочка начинается в мае и заканчивается в сентябре (длится в среднем 127 дней).

Установлено, что наибольший выход живицы наблюдается в том случае, если после нанесения подновки древостой находится в благоприятных температурных условиях не менее 8 часов. Весной и осенью максимальный выход живицы будет при нанесении утренних подновок, минимальный при нанесении вечерних подновок. Летом максимальный выход живицы будет наблюдаться при нанесении вечерних и ночных подновок, минимальный – при нанесении дневных подновок.

Если средний выход живицы за сезон принять за 100%, то в мае ее выделяется 9%, июне – 23%, июле – 28%, августе – 27%, сентябре – 13%.

Зависимость смолопродуктивности от лесоводственно-таксационных показателей насаждений

Процессы смолообразования и смоловыделения находятся в сложной и многосторонней взаимосвязи не только с метеорологическими показателями, но и с условиями произрастания, лесоводственными факторами и таксационными элементами древостоев.

К основным лесоводственным и таксационным факторам, оказывающим определенное влияние на смолопродуктивность насаждений, следует отнести тип леса, бонитет, возраст древостоя, полноту, размеры среднего диаметра, степень развития кроны.

Тип леса. Как комплексный показатель условий произрастания тип леса оказывает определенное влияние на смолопродуктивность древостоев. Чем лучше условия произрастания сосновых древостоев, тем выше их смолопродуктивность. Во всех районах наиболее высокосмолопродуктивны сосняки кисличные, далее идут брусничники, черничники и мшистые. Гораздо ниже смолопродуктивность у заболоченных сосняков – сфагновых, а также у сосняков на бедных и сухих почвах – лишайниковых. Однако в разных климатических зонах и в различные по условиям увлажнения годы один и тот же тип леса может существенно отличаться по выходу живицы. Поэтому разница по смолопродуктивности может быть прослежена только при сравнении крайних типологических единиц (например сосняк кисличный и сосняк сфагновый), а в смежных типах в выходах живицы она обычно невелика

Бонитет. Между типами леса и классами бонитета, являющимися показателями продуктивности древостоев, существует тесная связь, поэтому высокобонитетные сосняки кисличные I класса бонитета характеризуются высокой смолопродуктивностью. Низкобонитетные сосняки, произрастающие на болоте (IV—V классы бонитета) имеют низкую смолопродуктивность и, как правило, в подсочку не вовлекаются. Существенная разница по смолопродуктивности наблюдается только в крайних классах бонитета (например, в I и IV), а в смежных классах таковой не отмечается.

Возраст. Смолопродуктивность древостоев и отдельных деревьев сосны в разном возрасте неодинакова: увеличиваясь до определенного возраста, затем она значительно снижается. Выход живицы на карроподновку так же зависит от возраста насаждения Так для условий Беларуси в 65 лет он составляет– 6,4 г, в 100 лет – 9,6 г, в 150 лет – 8,4 г.

Усиление смолопродуктивности с возрастом объясняется прежде всего увеличением диаметра и объема дерева, а следовательно, и объема смолоносной системы. Кроме того, с увеличением возраста и ослаблением ростовых процессов, очевидно, повышается способность дерева вырабатывать живицу. Возраст вовлечение в подсочку насаждений для Европы не ранее 80 лет, для Сибири не ранее 100-110 лет.

Предельный возраст, при котором смолопродуктивность не увеличивается, а даже несколько снижается, неодинаков и зависит от климатического района, условий произрастания и индивидуальных особенностей дерева. В Европы он составляет не более 150 лет, в Сибири в пределах 200-250 лет

Смолопродуктивность снижается тогда, когда ухудшается общая жизнедеятельность деревьев вследствие старения или по каким-либо неблагоприятным причинам патологического характера.

Состав насаждений. Чистые сосновые древостой обычно произрастают на бедных песчаных или избыточно увлажненных почвах, поэтому их смолопродуктивность ниже смолопродуктивности смешанных насаждений. Наличие в составе, кроме сосны, других лесообразующих пород, кустарникового яруса, а в напочвенном покрове широкотравья почти всегда свидетельствует о лучших условиях произрастания, а следовательно, и повышенной смолопродуктивности. По некоторым данным в лесном массиве сосны с примесью 0,3 единицы осины и березы выход живицы на 8% больше, чем у сосны в чистом древостое.

Однако при уменьшении доли сосны в общем составе насаждений увеличивается число переходов от дерева к дереву при подсочке, что может свести на нет весь эффект от повышенного выхода живицы в смешанных насаждениях. Поэтому на практике смешанные древостои назначаются в подсочку в том случае, если участие сосны в них составляет не менее 4 единиц общего состава насаждений.

Полнота.

Степень плотности стояния древостоя на единице площади оценивается полнотой. Придержкой для определения полноты древостоя служит степень сомкнутости крон. Чем меньше полнота древостоя, тем лучше развиты кроны, а, следовательно, и ассимиляционный аппарат.

Поэтому низкополнотные древостой, имея хорошо развитую крону, отличаются более высокой, смолопродуктивностью по сравнению с высокополнотными. Однако подсочка низкополнотных древостоев связана с дополнительным расходом времени на непроизводительные переходы от дерева к дереву. Высокополнотные, сильно сомкнутые древостой также малоблагоприятны для подсочки из-за сравнительно слабой их смолопродуктивности и недостаточной устойчивости к подсочным ранениям.

Как показала практика, в отношении смолопродуктивности деревьев и производительности труда рабочих наиболее целесообразна подсочка древостоев с полнотой в пределах 0,5—0,8.

Диаметр и протяженность кроны. Диаметр наиболее полно отражает условия произрастания сосновых древостоев и является одним из основных показателей, характеризующих смолопродуктивность. С увеличением диаметра обычно повышается и выход живицы. Связь выхода живицы с диаметром отдельного ствола и средним диаметром древостоев объясняется тем, что диаметр отражает ряд важных таксационных показателей (возраст, полнота, бонитет и др.), а также степень развития кроны и корневой системы. Кроме того, с увеличением диаметра повышается общий объем деятельной части древесины – заболони, а следовательно, количество и емкость смоляных ходов, участвующих в образовании живицы.

Однако связь между диаметром и выходом живицы более или менее закономерно проявляется лишь при сравнении смолопродуктивности у групп деревьев или целых древостоев сосны. Если же сравнивать смолопродуктивность отдельных деревьев с учетом их диаметра, то из-за сильной индивидуальной изменчивости четкой зависимости можно не получить. Нередко рядом стоящие деревья сосны одинакового диаметра дают различный выход живицы. Причинами разной смолопродуктивности здесь могут быть различия в густоте смоляных ходов, степени развития кроны, генетические различия и другие факторы.

Влияние подсочки на рост, плодоношение и технические качества древесины

При подсочке из дерева сосны ежегодно извлекается до 2–3 кг живицы, что составляет около половины органического вещества, вырабатываемого деревом в нормальных условиях за год. Такой большой расход органического вещества в какой-то мере должен отразиться на приросте вегетативных органов и на процессах жизнедеятельности дерева, поскольку процессы роста и смолообразования имеют один и тот же источник пластических веществ. Поэтому активизация процессов синтеза новых партий живицы, которая возникает при подсочке, может тормозить другие физиологические процессы в дереве, прежде всего его прирост. Кроме того, подсочные ранения нарушают водопроводящую систему дерева, ток питательных веществ. Тем не менее сосна довольно быстро приспосабливается к подсочке и относительно хорошо ее переносит.

Подсочка снижает текущий прирост по диаметру и объему. Степень снижения зависит от лесорастительных и климатических условий произрастания древостоя, интенсивности и длительности подсочки, от количества забранной живицы. Общие потери древесины при этом не превышают 4–5 м3/га (при использовании серной кислоты – до 50%). Для условий Беларуси текущий прирост по объему снижается на 36% или примерно на 0,7–1,0 м3/га.

На плодоношение подсочка существенного влияния не оказывает (плодоношение регулярное в те же семенные годы). Не меняются (или очень не значительно снижаются) размеры и количество шишек, масса семян и их всхожесть. Несколько снижается средняя масса шишек, качество семян (уменьшается содержание жира и сахаров).

Установлено, что подсочка существенно не ухудшает состояния насаждений, она только ускоряет процесс отпада уже ослабленных деревьев, но не является первопричиной отпада. В связи с эти, согласно правилам, в подсочку нельзя вовлекать ослабленные деревья и деревья, имеющие диаметр ниже 20 см.

Подсочка оказывает определенное влияние на состояние фотосинтетического аппарата сосны: уменьшается длина и масса хвоинок, в хвое снижается содержание углеводов, наблюдается их отток в зону смолообразования, что ведет к повышению интенсивности фотосинтеза и компенсации потери пластических веществ, расходуемых на образование живицы.

Подсочка влияет на технические качества древесины. Наблюдается деформация ствола над ранением, уменьшается ширина заболони, увеличивается ядрообразование, повышается смолистость древесины в области карр (до 18-30%). Карра – это порок, снижающий сорт заготовленной древесины (не допускается при заготовке лущеного шпона). Наблюдается увеличивается плотность древесины, снижается предел прочности при сжатии вдоль волокон в области карр. Но в целом, древесина не теряет своих качеств и может быть использована без ограничения.