В РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГИ ПО СЕЧЕНИЮ СТВОЛА В ДРЕВЕСИНЕ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ

ПРОДУКЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС И СТРУКТУРА ДЕРЕВЬЕВ, ДРЕВЕСИН И ДРЕВОСТОЕВ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГИ ПО СЕЧЕНИЮ СТВОЛА
В ДРЕВЕСИНЕ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ
И.Б. АМОСОВА, асп. каф. экологии и защиты леса АГТУ,
П.А. ФЕКЛИСТОВ, проф. каф. экологии и защиты леса АГТУ, д-р с.-х. наук
В
одный режим древесных растений является важным условием их нормального
функционирования, от него во многом зависит продуктивность как отдельных деревьев
так и древостоев. Размеры общего поперечного сечения стволов деревьев, участвующих
в проведении воды, различны. У большинства
видов центральная часть ствола превращается в ядро и становится физиологически неактивной [3]. У лиственных пород в продвижении воды участвуют самые внешние сосуды,
часто последние годичные кольца [4]. К сожалению, сведений о водопроводящей зоне, о
распределении влаги по сечению ствола крайне мало. Изучение физиологических свойств
березы является актуальной проблемой, т.к.
береза стала одной из главных лесообразующих пород [1, 2]. Особенно важно это для
северной и средней подзон тайги, где таких
исследований не проводилось.
Исследования выполнялись на территории Архангельской области в 2007–2008 гг.
Заложено девять пробных площадей, из которых семь располагались в северной подзоне
(Архангельское лесничество), а две – в средней (Яренское лесничество). Пробные площади закладывались в березняках черничных. Отбирали по 25–30 учетных деревьев,
которые распределяли по ступеням толщины.
У каждого дерева определяли возраст, описывали внешнее состояние: h поднятия трещиноватой коры, % лишайников на стволе,
количество сухих веток в кроне, учитывали
механические повреждения, замеряли основные морфометрические показатели (высоту
дерева и диаметр на высоте 1,3 м).
Влажность березы повислой определяли по кернам, отобранным на высоте 1,3 м
возрастным буравом. Затем анализировали
распределение воды по керну (по сечению
ствола от камбия к сердцевине). Исходя из
того, что годичные кольца, участвующие в
проведении воды, должны резко отличаться
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
[email protected]
от остальных, мы рассмотрели изменение
влажности по поперечному сечению ствола березы от камбия к сердцевине. Каждый
керн разрезали на образцы по 5 мм длиной и
сразу же взвешивали на электронных весах с
точностью до 0,01г. После образцы высушивали до воздушно-сухого состояния и затем
взвешивали еще раз. Разность между этими
величинами показывала содержание воды на
определенном расстоянии от камбия, которое
выражали в процентах. Всего было извлечено
225 кернов, проанализировано 4080 образцов
древесины и выполнено 8160 взвешиваний.
При оценке результатов использовались методы вариационной статистики.
На всех девяти пробных площадях
представлен смешанный древостой. Под пологом березы проходит постепенное возобновление ели и сосны. Возраст березняков на всех
площадях в среднем равен 40 годам, что соответствует средневозрастному древостою.
Средние показатели высоты и диаметра деревьев соответствуют норме (h – 18 м;
d – 17 см). Серьезных механических повреждений не обнаружено. Чаще всего встречается
ободранная береста, следы от затесов для сбора
березового сока. Встречается частичное оголение корней, примерно у 7 % деревьев. Усыхающих крон не обнаружено. У подавляющего
большинства берез в нижней части кроны отмечено 2–3 сухих ветки. Высота кроны в среднем равна 8 м. Трещиноватая кора встречается
достаточно часто, у 40 % деревьев. Но глубина
трещин небольшая и высота поднятия трещиноватой коры в среднем 50 см от основания
ствола. Определили процент покрытия лишайниками стволов березы – 42 %. Отмечено, что
в березняках черничных свежих процент лишайников на стволе и печеночных мхов выше
на 15 %, чем в березняках черничных.
Анализ внешнего описания березы
на пробных площадях показал, что развитие
древостоя соответствует норме.
97
ПРОДУКЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС И СТРУКТУРА ДЕРЕВЬЕВ, ДРЕВЕСИН И ДРЕВОСТОЕВ
Таблица 1
Характеристика древостоя на пробных площадях
№
пр/пл
Тип леса
Состав
1
Березняк
черничный
свежий
5Б3Е1Ос
ед С; Ол
2
Березняк
черничный
8Б1Е+Ос
3
Березняк
черничный
5Б3С2Ос
+Е
Березняк
5Б4Ос+Ол
черничный
ед. Е
свежий
Сосняк
5С4Б1Ос
черничный
ед. Е
свежий
4
5
6
Березняк
черничный
5Б2Ос2С
+Е
7
Березняк
черничный
3Б3С2Е
2Ос
Березняк
6Б3Е1С
черничный
ед. Е
свежий
Березняк
10Б+Ос+Е
черничный
8
Б
Е
Ос
Б
Е
Ос
Б
С
Ос
Б
Ос
Ол
С
Б
Ос
Б
Ос
С
Б
С
Е
Ос
Б
Е
С
Б
19
0,9–1,0
0,7–0,8
0,5–0,6
0,3–0,4
–0,4–0,3
–0,6–0,5
–0,8–0,7
80
70
60
50
40
30
20
10
0
–1,0–0,9
Количество деревьев,%
9
Среднее значение
D, см
H, м
22
17
17
17
20
18
24
23
20
21
18
23
15
18
20
19
18
18
14
18
21
19
19
17
27
19
17
15
21
18
13
18
23
19
25
17
13
18
22
21
17
17
19
17,5
17
18
20
20
25
20
Порода
Значения коэффициента корреляции
и корреляционного отношения
Рис. 1. Теснота связи между расстоянием от камбия и
влажностью древесины у разных деревьев
При заборе кернов для определения
влажности древесины было установлено, что
50 % деревьев березы гнилые или имеют признаки поражения дереворазрушающими грибами.
98
28
Возраст,
лет
43
51
43
37
45
30
41
40
36
Полнота
относит.
0,5
0,2
0,1
0,7
0,1
0,04
0,5
0,2
0,1
0,4
0,3
0,04
0,3
0,3
0,05
0,4
0,1
0,09
0,4
0,2
0,1
0,1
0,6
0,2
0,1
Запас на
гектар
96,3
64,2
11,7
106
23,3
8,5
97,5
64,2
23,3
78
76,2
8,5
96,3
44,4
11,7
78
25,4
24,8
78
75
26,8
23,3
117
70,4
34,7
0,8
294
Бонитет
I
Ia
II
I
II
I
I
I
Ia
Корреляционный анализ показал, что
влажность древесины по сечению ствола у
разных деревьев березы зависит от ее расположения по отношению к камбию (как далеко
вглубь ствола она распространяется). Достаточно высоки и преимущественно положительные коэффициенты корреляции, но особенно высоки корреляционные отношения
(рис.1). Из 225 деревьев 206 имеют достоверные показатели корреляционного отношения. Достоверность оценивали по критерию
Стьюдента. Пороговое значение критерия
Стьюдента 2,01 при вероятности PВ = 0,95.
Корреляционные отношения всегда
выше, чем коэффициенты корреляции. В связи
с этим надо полагать, что зависимость влажности древесины от расположения по сечению
ствола носит криволинейный характер. Косвенно на это указывает и тот факт, что у некоторых
деревьев корреляционные отношения отрицательные, хотя у большинства положительные.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
ПРОДУКЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС И СТРУКТУРА ДЕРЕВЬЕВ, ДРЕВЕСИН И ДРЕВОСТОЕВ
Таблица 2
Влажность древесины в зависимости от возраста
Среднее значение (влажность, %)
Основная ошибка
Среднее квадратическое отклонение
Коэффициент изменчивости
Точность опыта, %
Достоверность среднего значения
11–20
35,0
1,7
4,1
11,6
4,7
21,2
Такой разнобой, видимо, также свидетельствует о том, что связи криволинейные.
Преобладающие корреляционные отношения
η = 0,7–0,8 и η = 0,9–1,0.
Сравнение морфометрических показателей деревьев, имеющих корреляционную
зависимость с расстоянием от камбия и влажностью древесины, с теми, где она отсутствует, позволяет констатировать следующее. По
внешним признакам деревья отличались только по проективному покрытию лишайников
на стволе. У тех, где не было корреляционной
связи, процент лишайников на стволе ниже в
среднем на 15 %. Кроме этого практически все
деревья, у которых не установлена связь, здоровы или не имеют признаков гниения. У 80 %
деревьев, где характер связи установлен, имеются признаки гниения или они уже гнилые.
Рассмотрели изменения влажности
древесины березы повислой в зависимости
от возраста (табл. 2).
Из полученных данных следует, что в
среднем количество воды у деревьев разного
класса возраста практически не меняется и
равно 32 %, следовательно, уменьшение или
увеличение влажности в древесине березы не
зависит от возраста.
У деревьев 11–20 лет максимальная
влажность наблюдается в 5мм от камбия, а
также у 70 % деревьев этой возрастной группы зафиксирован второй максимум в области
сердцевины. У деревьев, принадлежащих к
21–30 и 31–40 возрастным группам, зафиксировано два максимума вблизи камбия и в
центре ствола. Первый максимум в 5–10 мм
от камбия, т.е. воду проводят большее число
колец, чем у предыдущей возрастной группы.
Последние три возрастные группы (41–50,
51–60, 61–70) имеют три максимума влажности и одинаковое их распределение: пер-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010
Возраст модельных деревьев, лет
21–30
31–40
41–50
51–60
31,9
30,3
33,3
30,8
1,4
1,1
1,4
1,0
4,8
4,7
5,7
4,6
15,1
15,5
17,2
14,9
4,4
3,8
4,2
3,4
22,9
26,6
23,9
30,8
61–70
34,8
2,2
6,3
17,9
6,4
15,7
вый максимум в 5–10 мм от камбия, второй
– в 25–30мм, третий – в области сердцевины.
Расстояние в 25–30 мм от камбия соответствует центральной части радиуса ствола.
Нами было выявлено, что у большинства деревьев максимальная влажность в сердцевине, следовательно, можно предположить,
что в проведении воды участвует вся ксилема древесины березы. Но это противоречит
всем имеющимся научным данным. По литературным источникам, в проведении воды по
стволу березы участвуют только последние
3–4 годичных кольца (часть заболони), а вся
остальная ксилема (сосуд) не участвует [3, 4].
На наш взгляд, у березы повышение влажности к сердцевине связано с заражением дереворазрушающим грибом – ложным трутовиком.
Он вызывает центральную белую гниль. Как
было уже отмечено, поражено в среднем 50 %
деревьев. Питательные вещества (вода) в гифы
гриба поступают только осмотическим путем.
Поселившийся гриб отбирает воду из ближайших клеток, а такими являются клетки и части
заболонной древесины, которая проводит воду.
Поэтому центральная часть стволов становится более влажной, чем периферийная.
Сравнили показатели влажности древесины березы в северной и средней подзоне
тайги (рис. 2).
Количество воды,%
Статистические показатели
45
35
30
42
41
40
38
33
33
35
34
37
36
28
5
28
27
15
20
30
40
55
Расстояние от камбия, мм
Северная подзона
Средняя подзона
Рис. 2. Распределение влажности в древесине березы в
двух подзонах тайги
25
99
Кол-во воды, %
Кол-во воды, %
45
40
35
30
25
20
15
5 15 25 35 45 55
Расстояние от камбия, мм
Модель 1
35
Кол-во воды, %
Кол-во воды, %
Кол-во воды, %
ПРОДУКЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС И СТРУКТУРА ДЕРЕВЬЕВ, ДРЕВЕСИН И ДРЕВОСТОЕВ
30
25
20
15
5 15 25 35 45 55
Расстояние от камбия, мм
Модель 3
40
35
30
25
20
15
5 15 25 35 45 55
Расстояние от камбия, мм
Модель 2
35
30
25
20
15
5 15 25 35 45 55
Расстояние от камбия, мм
Модель 4
50
40
30
20
10
5
15
25
35
45
55
65
Расстояние от камбия, мм
Модель 5
75
85
Рис. 3. Типичные модели распределения воды по радиусу ствола от камбия
Влажность древесины в среднем составляет 31 % – северная подзона тайги. В условиях средней подзоны она в среднем равна
38 %. Таким образом, влажность древесины
березы выше в средней подзоне тайги. Также
были отмечены более резкие перепады влажности от камбия к сердцевине в условиях северной подзоны (на 20–25 %), чем средней
(на 10–15 %).
Анализ графиков изменения влаги по
сечению ствола всех изученных деревьев позволяет констатировать, что это очень индивидуально. В то же время имеют место и некоторые общие черты в распределении. В связи
с этим из всего многообразия нами было выделено пять наиболее характерных моделей
распределения влажности в поперечном сечении ствола от камбия к сердцевине (рис. 3).
Главным критерием выделения моделей являлось расстояние, на котором фиксировали
максимальный процент влажности. Определяли, насколько снижается количество воды в
100
других участках по отношению к максимуму.
Установили, к какой модели относится наибольший процент учетных деревьев.
В первой модели максимальная влажность зафиксирована на расстоянии 5 мм от
камбия. Затем наблюдается снижение влажности от 5 до 25 %. К сердцевине количество воды снижается. Такой тип распределения
влажности наблюдается у 24 % деревьев. Таким образом, воду в данном случае проводят
только последние 3–4 годичные кольца.
Во второй модели максимальная
влажность установлена на расстоянии от 5
до 15 мм от камбия. Затем содержание воды
снижается на 5–30 %. Влажность к сердцевине снижается. Эта модель наблюдается у
большинства учетных деревьев – 30 %. Здесь
в проведении воды участвуют последние 9 годичных колец.
В третьей модели максимальная влажность зафиксирована в отрезке 20–30 мм от
камбия, что примерно соответствует середине
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010