Качество древесины хвойных видов в кенозерском национальном парке

Введение. Кенозерский национальный парк (Парк) расположен на юго-западе Архангельской области на границе с Республикой Карелия. Леса Кенозерского национального парка разнообразны: здесь можно встретить все древесные породы, растущие в среднетаежной зоне. Обобщенный для всех лесов парка породный состав выражается формулой: 3С 3Е 3Б 1Ос+Ол(с) ед. Ив, Л, Чр, Р (С – сосна, Е – ель, Б – береза, Ос - осина, Ол(с) - ольха серая, Ив -ива древовидная, Л - лиственница, Чр - черемуха, Р - рябина)

Сложная формула свидетельствует о сложном породном составе большинства древостоев. Почвенные и климатические условия парка благоприятны для произрастания многих таежных древесных пород. На плодородных почвах под пологом светолюбивых сосен или берез прекрасно развивается, постепенно выходя в первый ярус, теневыносливая ель. Обилие и мозаичное расположение открытых ландшафтов: озер, сельскохозяйственных угодий, деревень - способствует успешному совместному произрастанию таких столь близких по требованию к световому режиму пород, как сосна и береза.

Смешанные древостои по сравнению с чистыми насаждениями более производительны, так как в силу различных биологических особенностей древесных пород используют плодородие почвы на всех ее горизонтах. Кроме того, поступающие осадки не уносятся поверхностным стоком, а перехватываются деревьями нижнего яруса и, наконец, в них более полно используется энергия несущего тепло и свет солнца. Поэтому они более устойчивы к неблагоприятным воздействиям, в том числе и к рекреационным нагрузкам.

Сложность породного состава во многом обусловлена сравнительно небольшим возрастом лесов парка. Известно, что наиболее сложным составом обладают средневозрастные древостои, и только с течением времени, когда перестойные древостои достигают кульминационной точки развития, состав значительно упрощается. Примечательно, что почти половина всех древостоев парка имеет возраст от 71 до 90 лет. В возрастном ряду сосняков этот пласт возрастного ряда составляет 61,7 %; березняков 47,0; осинников 49,8 %. Из 2,8 га лиственничников 2,1 га имеет возраст 80 лет.

Такая возрастная структура древостоев парка не может быть объяснена только хозяйственной деятельностью человека - развитием лесозаготовок и подсечного земледелия в начале века. И то и другое, безусловно, имело место, но, вероятно, главной причиной были исключительно сильные лесные пожары, не затронувшие только заболоченные сосняки и ельники [1].

Следы от лесных пожаров встречаются почти повсеместно. Пожары в те годы тушили редко, предоставляя природе самой справляться со стихийным бедствием, поэтому и распространялись они на большой площади. Возникновение пожаров, вероятно, в немалой степени обязано огневой очистке местности при подсечном земледелии. Со слов очевидцев, последнее проводилось до конца 40-х годов XX века.

В результате сочетания этих факторов сформировались леса Парка, которые характеризуются как высокопродуктивные, сложные по составу, высокополнотные, средневозрастные с преобладанием сосны и значительно превосходят леса окружающих территорий по темпам прироста древесного запаса, по среднему запасу как хвойных, так и лиственных насаждений, а также и по классу бонитета (табл. 1).

Таблица 1

Сравнение таксационных показателей лесов парка с лесами окружающих территорий [9]

Показатель	Единица из-мере-ния	Кено-зерский националь-ный парк	Каргопольский лесхоз	Каргопольский сельский лесхоз	Приозерный лесхоз	Плесецкий сельский лесхоз	Лесной фонд Архан-гель-ской области
Средний запас всех хвойных насаждений	м3/га	246	127	169	157	208	116
Средний запас всех мягколиственных насаждений	м3/га	212	84	119	80	161	64
Средний запас спелых и перестойных хвойных насаждений	м3/га	153	146	175	164	211	138
Средний запас спелых и перестойных мягколиственных насаждений	м3/га	277	169	160	152	201	161
Среднее изменение запаса	м3/га	2,7	1,2	2,3	1,4	3,0	1,1
Средний класс бонитета	Класс	2,7	4,5	3,3	4,3	2,9	4,8

Вышеприведенные данные противоречат сложившемуся мнению о том, что средние таксационные показатели древостоев обширных территорий довольно четко выражают зональные различия в их составе и производительности, так как климатические условия являются лимитирующим фактором в условиях севера, определяют характер лесной растительности и продуктивности биомассы [2] и свидетельствуют об уникальности лесов Парка.

Физико-механические свойства древесины являются основными показателями качества, определяющими область ее применения. Эти показатели, в отличие от фенотипических признаков, являются ненормированными. Встречающиеся в литературе данные часто противоречивы и не дают однозначного ответа на вопрос о влиянии природных и антропогенных факторов на изменение качественных показателей древесины. Поэтому определение физико-механических свойств древесины в контексте с другими показателями представляет особый интерес и может быть практически использовано при разработке стандартов, нормативных материалов и сертификации лесной продукции [3].

Цель исследования . Изучение качественных характеристик древесины ели и сосны, произрастающих в Парке.

Материалы и методы. Объектом исследования являлась древесина ели финской ( Piceafennica (Regel) Kom.( P. abies (L.)Karst. x P. obovata Ledeb.) и сосны обыкновенной ( Pinussylvestris L.). Полевые работы проводились летом 2013 года в Каргопольском секторе Кенозерского национального парка. Пробные площади (ПП) закладывались в естественных древостоях путём их предварительного обследования по материалам лесоустройства с последующей закладкой временных пробных площадей.

Закладка пробных площадей (ПП) осуществлялась в наиболее характерных по составу, полноте и микрорельефу участках древостоев в соответствии с ГОСТ 16483.6-80 [4]. Схема расположения пробных площадей представлена на рисунке.

Условные обозначения

--------- Административные границы Архангельской области и Республики Карелия --------- Границы Кенозерского национального парка

★    Пробные площади

Расположение пробных площадей

Средние показатели насаждений взяты из таксационных описаний материалов последнего лесоустройства. В итоге было заложено 3 пробных площади в ельниках и 1 в сосняке. В процессе исследований были отобраны керны одной группы возраста по 35 шт. для ели и сосны. В исследуемых ельниках было отобрано по 30 кернов на каждой ПП, из них для дальнейшего анализа использовали 35 кернов одного класса возраста. Деревья в исследуемом сосняке относятся к одному классу возраста, поэтому ограничились одной ПП.

Ширину годичного слоя и процент поздней древесины определяли с помощью оптико-дигитальной установки и программы Измеритель 2.2 [5]. Определена макроструктура у 8000 годичных слоев. Условную плотность определяли методом максимальной влажности по О.И. Полубояринову, используя те же образцы [6]. Статистическая обработка результатов выполнена с использованием статистических программ MSExcel.

Характеристика древостоя на пробных площадях

Таблица 2

Пробная площадь	Состав древостоя	Средний возраст, лет	Средний диаметр, см	Полнота древостоя	Средняя высота, м	Бонитет
ПП1 сосняк брусничник	10С	65	30	0,7	18	III
ПП2 ельник черничник	7Е3Б+С	78	27	0.7	19	III
ПП3 ельник черничник	5Е3C2Б	68	25	0,7	19	III
ПП4 ельник черничник	6Е3C1Б	73	26	0,7	18	III

Основные показатели макростроения и плотности древесины в сопоставлении с данными других авторов приведены в таблице 3.

Показатели макростроения древесины

Таблица 3

Показатель	Сосна				Ель
	Древесина сосны Парка	Сосняки средней подзоны тайги [3]	Сосняк брусничный [3]	ГСССД6 9-84* [7]	Древесина ели Парка	Ельник черничник [8]	ГСССД 69-84 [7]
Количество годичных слоев в 1 см	4,53±0,21	6,8±0,2	10,1±0,2	11,8	5,73±0,19	13,2	12,1
Ширина годичных слоев, мм	2,28±0,11	1,6±0,04	1±0,02		1,77±0,06
Процент поздней древесины	25±0,7	29,5±0,3	23,5±1,6	26	15±0,76	20	21
Плотность при влажности 12%, кг/м3	506,9±10,4	490±10,5	491±0,02	545	440,6±8,4	480	475

*ГСССД – Государственная служба стандартных справочных данных.

Результаты. Средняя ширина годичных колец как легко определяемый показатель часто используется в практике для ориентировочного суждения о качестве древесины. Наиболее плотная древесина сосны формируется при ширине годичного кольца 1,0–1,2 мм [6]. В стандартах на высококачественную древесину требуется, чтобы число годичных слоев в 1см для древесины сосны было не менее 3 и не более 25 [3], для древесины ели не менее 3 и не более 20 [9].

У большинства исследуемых деревьев ели средняя ширина годичного слоя колеблется в пределах 1,4–2,0 мм, а количество годичных колец в 1 см варьирует от 4,4 до 8,0. Таким образом, изучаемая древесина ели на всех пробных площадях имеет высокое качество . Лишь отдельные экземпляры имеют среднюю ширину годичного слоя более 2,5 см и менее 3 годичных слоев в 1 см .

У древесины сосны средняя ширина годичного слоя колеблется в пределах 1,4–3,0 мм, а количество годичных слоев в 1 см варьирует от 3 до 7.

В целом макростроение древесины в насаждениях, произрастающих на рассматриваемой территории, значительно отличается от средних показателей для Архангельской области (табл. 4).

Выводы. Ель и сосна, произрастающие в Парке, по сравнению со средними показателями по Архангельской области, прежде всего в силу возрастной структуры насаждений, отличаются повышенной интенсивностью роста (в 2 раза), но меньшей долей поздней древесины (до 30%) и плотностью (на 10%) по сравнению с табличными значениями. Тем нем менее древесину сосны и ели, произрастающих в Кенозерском национальном парке, можно считать качественной.