Анализ роста сосны обыкновенной (pinus silvestris) на территории государственного лесного природного резервата "Семей орманы"

Корни сосны и прежде всего их всасывающие оконечности обладают высокой устойчивостью к неблагоприятным воздействиям: низкой или высокой температуре, недостатку влаги и кислорода, избытку солей и т. д.

В зависимости от мощности, механического состава почв, богатства ее минеральными веществами, водно-физических свойств, динамики влажности почвы и т. д. сосна формирует различные корневые системы. В условиях северной тайги на строение и развитие корневых систем большое влияние оказывают температура и глубина оттаивания почвы в вегетационный период, так как корни древесных пород, как правило, проявляют свою жизнедеятельность лишь при температуре, не ниже 5--6° С.

На относительно рыхлых почвах с достаточно благоприятным режимом увлажнения, аэрации, температуры и содержания питательных веществ сосна образует мощные горизонтальные корни (преимущественно в поверхностном слое), а также глубоко проникающие в нижние горизонты почвы стержневой и якорные. Якорные корни формируются в непосредственной близости от ствола дерева; эти корни в свою очередь разветвляются на несколько более тонких идущих вертикально вниз и оканчивающихся в большинстве случаев глубже, чем разветвленный стержневой корень. На рыхлых почвах с благоприятным режимом увлажнения и аэрации длина горизонтальных корней в 2--3 раза превышает радиус кроны. Такие корни залегают на глубине 10--30 см, образуя наиболее разветвленную деятельную часть под слоем лесной подстилки. Объем почвы, используемый горизонтальными корнями спелого дерева, до 26 м3. Стержневой и якорные корни проникают на значительную глубину, иногда до 5--6 м и более. Такое строение корневой системы встречается на сравнительно небольших площадях, так как различные особенности почвенных условий накладывают глубокий отпечаток на морфологию корневых систем. Многочисленные исследования, выполненные в различных условиях, свидетельствуют о том, что на бедных почвах корневая система у сосны развивается более сильно, чем на богатых почвах. Так, на черноземе общая длина всех корней значительно меньше, чем на песках.

На сухих и бедных песчаных почвах с глубоким уровнем грунтовых вод сосна развивает мощную разветвленную поверхностную корневую систему длиной до 18--20 м, т. е. в 2 раза больше, чем на супесчаных почвах. В рассматриваемых условиях вертикальные корни проникают на небольшую глубину. Установлено, что в более сухих условиях возрастает отношение массы корней к наземной части.

В условиях избыточного увлажнения строение корневой системы сосны прежде всего определяется дренированностью почвы. На дерново-подзолистых и подзолистых почвах корни сосны проникают на глубину до 2 м и более, но основная масса корней располагается в верхнем слое до 10--30 см. Кроме корней, развивающихся в поверхностном слое почвы, которые составляют 80--90% общего количества, наблюдается Обильное развитие корней в горизонте вымывания. На долю этих корней приходится 8--10% от их общего количества.

По форме стержневого корня сосен 20--40-летнего возраста, произрастающих на осушенных площадях, С. Э. Вомперскии (1968) выделено 5 типов корневых систем:

корень направлен вертикально вниз с тупым или укороченным окончанием, от которого отходит щетка горизонтальных корневых тяжей;

корень по форме такой же, как в типе 1 или более сбежистый, но направлен наклонно вниз;

корень на глубине 10 см резко изгибается, принимает горизонтальное направление, постепенно утончается, образуя метелку корневых окончаний;

корень представлен несколькими идущими вглубь короткими корешками, концы которых сильно ветвятся; каждый такой корешок имеет вид «лапы»;

корень отсутствует или имеет вид горизонтального корня.

Факторы, влияющие на рост сосны

Факторы, влияющие на рост сосны, исключительно многообразны. Все они выражают обеспеченность растений условиями жизни. Одни из них положительные, т. е. способствуют высокому темпу накопления древесной массы и созданию благоприятных условий среды, другие отрицательные, т. е. замедляют рост.

Благоприятными факторами для роста сосны следует считать оптимальные условия воздуха и почвы, влаго обеспеченность и воздухо проницаемость почвы, наличие зольных элементов, азота и микроэлементов для питания растений.

Отрицательными факторами являются резкие колебания температуры воздуха и почвы, недостаток или застойность влаги в почве, обилие конкурентных трав и др. В борьбе с неблагоприятными условиями среды, часто приспосабливаясь к ним и обусловливая их, молодые древесные растения, разрастаясь, образуют сплошной лесной полог. Происходит смыкание полога, часто зависящее от численности особей на единице площади. С момента смыкания молодые деревца испытывают новые условия, отличные от прежних. С этих пор начинается процесс формирования древостоя, объединяющий рост и развитие в одно неразрывное целое. Новому лесу предстоит либо естественным путем, либо с помощью человека заменить тот материнский полог, который, достигнув максимального запаса древесины, был срублен для удовлетворения нужд потребностей народного хозяйства.

Формирование нового леса на месте срубленного из предварительного сопутствующего или последующего возобновления происходит по-разному и зависит прежде всего от биологических особенностей. При этом имеет большое значение состав молодняка. Разные древесные породы имеют неодинаковый темп роста в высоту. Так, светолюбивые хвойные породы сосна веймутова и др.-- в молодом возрасте прирастают по высоте более энергично, чем, например, теневыносливые -- ель, пихта, хотя в благоприятных условиях и те и другие достигают в конечном итоге 30--35 м в высоту. Темп роста деревьев в сомкнутом лесном пологе зависит от условий место произрастания. На свежих супесчаных почвах, подстилаемых материнской горной породой, легкой по механическому составу, сосна достигает I класса бонитета, а на сухих песках или на почвах заболоченных --IV класса бонитета.

После смыкания крон деревьев и образования лесной чащи решающим фактором успешного формирования леса является численность, или густота, древостоя. В зависимости от числа деревьев на единице площади на каждой конкретном возрастном этапе жизни леса происходит дифференциация деревьев, т. е. проявление свойств роста и развития деревьев в лесном пологе. Таким образом, рост, развитие и продуктивность леса необходимо рассматривать в связи с пространством (земля, атмосфера), временем и обеспеченностью условиями жизни.

Смена сосны обыкновенной

Смена сосны елью. Внимание лесоводов и ботаников издавна обращалось на смену сосны елью и обратный процесс замены ели сосной.

Высокая требовательность к почве и проточной влажности, большая теневыносливость в молодом возрасте по сравнению с сосной обеспечивают ели хороший рост под сосновым пологом (рис. 49). Образовавшийся второй ярус из ели препятствует возобновлению сосны, ухудшает физические и химические свойства почвы, способствует повышению ее кислотности. В весеннее время почва под елью долгое время находится в холодном состоянии. Все это ослабляет нормальный рост первого яруса сосны, она начинает усыхать и уступать свое место ели. Сосновый полог выполняет роль положительного фактора для поселения ели. Но не под любым сосновым пологом ель находит благоприятные условия для роста. В. низкопродуктивных сосняках, произрастающих на бедных песчаных почвах, самосев ели либо не образуется или погибает вскоре после появления. На заболоченных почвах, где сосна имеет IV--V классы бонитета, елового подроста не бывает. На богатых почвах, подстилаемых материнской породой более тяжелого механического состава, у ели проявляются свойства «завоевателя» территории. Здесь проявляется чувствительность ели к богатству почвы минеральными элементами питания. Заменяя сосну, ель образует высокопроизводительные древостой на почвах, богатых азотом, с проточным увлажнением. На почвах, у которых верхний горизонт песчаный и подстилается легкими и средними суглинками, ель менее производительна, чем сосна, а следовательно, преобладание ели на этих почвах не представляет ни лесоводственной, ни хозяйственной ценности. Путем рубок ухода и других лесохозяйственных приемов лесовод может направить смену пород в желаемую сторону.

Смена сосны березой и осиной. Этот процесс происходит чаще всего после сплошной рубки соснового древостоя. На свежих супесчаных почвах на месте срубленного соснового леса на вырубках, как считает И. С. Мелехов, может сохраниться травянистый покров, вышедший из-под полога леса, и приспособиться к новым условиям среды. Это лишайниковые, долго-мошниковые вырубки. Появление березы и осины на лишайниковых и долгомошниковых вырубках сочетается с возобновлением сосны, всходы которой выдерживают конкуренцию трав и лиственных пород. После вырубки березы появляется естественный сосновый подрост.

Смена сосны дубом происходит в сложных сосново-дубовых насаждениях, где из-за густого подлеска и второго яруса сосна не возобновляется. Неумелая рубка леса способствует образованию порослевого дубового низкопроизводительного леса, чего можно не допустить в процессе правильной лесохозяйственной деятельности.

Селекция сосны обыкновенной

Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) является типичной лесообразующей породой. Она создает внешний облик леса и совместно с другими растениями образует характерные лесные сообщества -- группу сосновых типов леса. Древесина сосны прочная, стойкая против гнили, хорошо поддается обработке. Из бревен строят дома, изготавливают шпалы, рудстойку, телеграфные столбы. Кору сосновых деревьев прессуют в брикеты, которые можно использовать в качестве топлива. Сосновая смола -- ценное сырье для получения канифоли и скипидара, который применяется при производстве лаков, красок и даже лекарств. Она хорошо приспособлена к различным условиям произрастания: растет на песчаных и глинистых почвах, скалах, болотах, часто там, где другие древесные породы произрастать не могут.

11.1.1. Направление селекции и сортовой идеал сосны обыкновенной

При формировании сортового идеала сосны обыкновенной учитываются лесоводственные особенности и многообразие хозяйственного применения. Улучшенный селекционный материал сосны обыкновенной должен отвечать следующим основным критериям:

* высокая продуктивность;

* устойчивость к болезням (пузырчатой ржавчине, корневой губке, шютте, сосновому вертуну и др.) и вредителям (подкорковому клопу, сосновому пилильщику и т.п.);

* достаточная репродуктивная воспроизводимость;

* хорошая форма ствола и высокое качество древесины.

Кроме вышеперечисленных основных критериев некоторые специальные сорта сосны обыкновенной должны обладать особыми свойствами, например высокой с мол о продуктивностью или засухоустойчивостью. Отдельные критерии сорта часто взаимно исключают друг друга. Так, отбор на продуктивность, как и вообще любой отбор, может привести к обеднению генофонда вида и, как следствие, к снижению иммунитета и устойчивости. Об этом надо всегда помнить при работе с лесными древесными растениями.

Направление селекции сосны обыкновенной зависит от конкретной цели создания насаждений и от региона. В лесопромышленных регионах страны селекция ведется на высокую продуктивность, для лесоразведения в южных -- на засухоустойчивость, иммунитет к болезням и устойчивость к вредителям. В регионах, где практикуются концентрированные рубки и стоит задача быстрейшего облесения больших площадей, следует ориентироваться на сорт-популяцию. О принципиальной возможности получения таких сортов свидетельствует практика отбора плюсовых насаждений.

Формовое разнообразие. Сосна обыкновенная является очень полиморфным видом. Из большого количества форм, описанных Л.Ф. Правдиным (1964), 31 выделены по форме кроны и ствола, 9 -- по строению корки, 21 -- по размерам и окраске хвои, 12 --- по окраске стробилов и строению шишек, 3 -- по качеству древесины и 5 -- по цвету семян. Каждый древостой состоит из множества деревьев, различающихся морфологическими, анатомическими, физиологическими и другими признаками. Среди них встречаются формы, обладающие ценными свойствами, которые могут стать объектом отбора.

По типу кроны у сосны выделяют узкокронные, обычные и ширококронные деревья. Главными признаками, определяющими форму кроны, являются: длина и толщина сучьев, угол прикрепления ветвей к стволу, число побегов в одной мутовке. Боковые ветви первого порядка у узкокронных сосен тоньше, диаметром до 3 см, отходят от ствола под углом 30-60°, но встречаются особи с короткими ветвями, отходящими от ствола под прямым углом (колонно-видная форма). У ширококронных деревьев ветви первого порядка толстые, отходят от ствола под углом 60-90°. Ветвей в мутовке у них, как правило, меньше, чем у деревьев с узкой кроной.

По строению корки принято различать чешуйчато- и пластинча-токорые формы сосны. Наследственным признаком является также высота поднятия по стволу грубой корки. Признаки цвета и строения коры, как и форма кроны, значительно изменяются с возрастом деревьев. Хорошим признаком, позволяющим отчетливо выделять отдельные формы, является строение щитка (апофиза) у чешуек сосновых шишек. По строению апофиза различают плоские, выпуклые (бугристые) и крючковатые формы. Форма шишек в пределах дерева одинакова, но в насаждении обычно встречаются деревья всех форм. Представленность выпуклых форм в пределах ареала сосны везде примерно одинакова. Деревья с плоским щитком чаще встречаются на севере, а с крючковатым -- на юге.

Несколько форм у сосны выделяют по цвету семян. Цвет семян однообразен во всех шишках дерева и не меняется в зависимости от возраста. На севере ареала преобладают деревья сосны с более светлой окраской семян, на юге -- с темной. По мнению некоторых авторов, цвет семян у сосны имеет защитное значение, а большое разнообразие оттенков связано с многообразием субстратов, на которые попадают семена после вылета из шишек. Основными цветами семян сосны являются: черный, коричневый, пестрый и бежевый или светлый. О лесоводственной ценности этих форм сведения противоречивые, но большинство авторов отмечают некоторое преимущество деревьев с темно окрашенными семенами.

Особую хозяйственную ценность имеют формы, отличающиеся скоростью роста. Формы по интенсивности роста у сосны можно выделять, начиная с самого раннего возраста. У однолетних сеянцев отбраковывают угнетенные в росте и больные. Среди двухлетних растений быстрорастущие экземпляры отличаются не только размерами, но и количеством и размером верхушечных почек, а также длиной хвои. Длиннохвойные саженцы сосны с числом верхушечных почек свыше пяти и с ранними сроками их распускания оказались в испытательных культурах более быстрорастущими. Начиная примерно с 10-летнего возраста, формы по интенсивности роста можно определить непосредственно по высоте. Есть данные, что деревца сосны, обгоняющие по высоте в этом возрасте своих сверстников, продолжают сохранять лидирующее положение и в дальнейшем. Однако окончательное суждение о быстроте роста деревьев можно составить в возрасте, составляющем две трети от возраста рубки.

11.1.3. Методы селекции сосны обыкновенной Основным методом селекции сосны обыкновенной считается отбор. Гибридизация как метод селекции также может использоваться, но большой срок получения результатов такого метода при работе с долговечными растениями отодвигают его на второй по значимости план. Работа по экспериментальному мутагенезу сосны обыкновенной также ведется, но пока она не вышла за пределы научных учреждений и в практике лесного хозяйства большого значения не имеет. Вегетативное размножение сосны обыкновенной затруднено, поэтому селекция вида ориентирована не на клоновый, а на семейственный и популяционный уровень. Самым распространенным при работе с сосной обыкновенной является массовый отбор в ходе селекционной инвентаризации естественных сосновых древостоев. С увеличением возраста опытных географических и испытательных культур все возрастающее значение приобретает отбор лучших климатипов, экотипов и форм.

Перспективен также отбор с учетом формового разнообразия при рубках ухода за лесом.

3.4 Народнохозяйственное значение сосны обыкновенной и ее экономическая эффективность

Трудно переоценить народнохозяйственное, эстетическое, санитарно-гигиеническое и рекреационное значение сосны и образуемых сосновых насаждений. Все части дерева сосны, начиная от почек, хвои и кончая пней и корнями, являются весьма ценным сырьем для деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, лесохимической, медицинской и других отраслей промышленности. В табл. 10 приведены данные, характеризующие продуктивность различных частей сосновых древостоев.

Велико значение сосны для защиты почвы от эрозии, улучшения климатических условий и водного режима территории. Она широко применяется при создании полезащитных полос, укреплении подвижных песков, облесении берегов рек и овражно-балочных систем; ее используют для озеленения городов, рабочих поселков. В сосновых лесах заготавливается большое количество грибов, ягод и очень важного лесохимического сырья -- живицы,

Таблица Соотношение, % к абсолютно сухой массе, различных частей сосновых древостоев разного возраста

Как видно из таблицы, основную массу дерева составляет ствол, который состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод, водород, кислород, азот и другие химические и минеральные вещества. Содержание этих элементов у разных древесных пород почти одинаковое.

Таблица Химический состав древесины, % от абсолютно сухой массы

Древесина у сосны блестящая, мягкая, смолистая, плохо поддается гнутью, легко колется. Заболонь широкая, желтовато-белая, ядро буровато-красного цвета. Годичные слои ясные; поздняя древесина довольно резко отличается от ранней; смоляные ходы многочисленные, довольно крупные. Сердцевинные лучи, многочисленные, высотой до 0,5 мм.

Качество древесины сосны, заготовляемой в различных природно-географических районах, неодинаково. Так, в северных районах сосна обычно обладает более высокими техническими качествами, чем сосна, произрастающая, в других районах. В пределах каждого района технические свойства древесины зависят от условий произрастания. Известно, что сосна выросшая на боровых, хорошо дренированных песчаных почвах, отличается желтовато-красным цветом, мелкослойностью, обладает наиболее плотной и смолистой древесиной. Сосна, растущая на влажных и богатых почвах, имеет древесину более рыхлую, крупнослойную, менее смолистую и менее прочную.

Установлено, что с увеличением содержания поздней древесины физико-механические свойства древесины сосны улучшаются. Наиболее высококачественная древесина расположена в комлевой части первого бревна.

При оценке качества древесины, помимо физико-механических свойств, учитываются ее пороки. К основным сортообразующим порокам относятся сучья, гниль, кривизна и трещины. В стандартах определены требования в отношении допускаемых размеров порока в том или ином сорте каждого сортимента.

Различные лесохозяйственные мероприятия, проводимые в процессе создания и выращивания сосновых лесов, оказывают большое влияние на качество выращиваемой древесины. Более густые насаждения отличаются меньшей сучковатостью, более высокими коэффициентами формы ствола. На сучковатость сосны влияет также состав древостоя. Так, примесь березы часто способствует увеличению сучковатости сосны. Если ставится задача выращивать сосну для получения древесины высокого качества, то примесь березы нежелательна.

Однако при решении таких вопросов, как выбор густоты древостоев, их состава на разных этапах роста и развития и т. д., необходимо учитывать не только количество выращиваемой древесины, но и целый ряд других моментов: стоимость выращивания, последующую потребность в проведении рубок ухода, выполнение водоохраннозащитных функций насаждениями разного состава и др. Сосновые леса характеризуются высоким выходом основных ассортиментов (табл.).

Таблица Выход, %, ведущих ассортиментов из сосновой древесины

Благодаря высоким свойствам и качеству древесина сосны применяется в промышленном, жилищном, сельскохозяйственном и железнодорожном строительстве; весьма широко она используется в каменноугольной, горнорудной и нефтяной промышленности, мосто-, судо-, вагоностроении, а также в сельскохозяйственном машиностроении, широко применяется в мебельной промышленности, а также для изготовления тары и фанеры. В процессе лесозаготовок из ствола сосны заготовляют следующие основные ассортименты: пиловочник, строительные бревна, рудничную стойку, подтоварник, жерди, шпальные и судостроительные кряжи, бревна гидростроительные и для столбов, фанерные кряжи, балансы.

Спрос на ассортименты, заготовляемые в сосновых лесах, ежегодно возрастает. Поэтому почти во всех районах страны расчетная лесосека но сосновому хозяйству осваивается полностью.

Пни сосновые спустя 10--15 лет после рубки древостоев используются для заготовки пневого осмола -- цепного сырья для получения смолистых веществ в смоло-скипидарном производстве. Заготовка пневого осмола осуществляется с помощью корчевальных машин или взрывным способом.

Учитывая, что осмол заготовляют на старых вырубках, где обычно возникают сосновые молодняки, необходимо принимать меры к сохранению последних. При использовании корчевальных машин на вырубках повреждается больше молодняка, чем при взрывном способе. Для вывозки осмола в целях большей сохранности молодняка волоки следует прокладывать по старым лесовозным дорогам, просекам, прогалинам. Несмотря на принимаемые меры по сохранению молодняка, его в процессе смолозаготовок погибает очень много. Для устранения нежелательных последствий при смолозаготовках необходимо усилить исследования по использованию свежих пней в качестве осмола, а также по повышению смолистости древесины сосны при смолоподсочке.

При проведении рубок главного и промежуточного пользования, кроме ствола и пней, все шире используется на переработку другой компонент дерева -- крона, особенно ее зеленая часть -- хвоя. В клетках хвои содержатся многочисленные необходимые человеку и животным биологически активные вещества -- витамины, хлорофилл, микроэлементы и др. Из хвои делают экстракт для ванн. Путем механической и химической переработки из хвои получают витаминную муку, хлорофилло-каротиновую пасту, эфирные масла. Важным лекарственным сырьем являются сосновые почки и весенние побеги. Сосновые почки собирают ранней весной в момент их набухания, когда верхние чешуйки замкнуты и почки еще не раскрылись. В почках содержатся эфирные масла смолы, дубильные вещества.

Сучья сосны, которые составляют около 10-- 15 % общего запаса древостоя, используются для изготовления технологической щепы. Щепа применяется в целлюлозно-бумажной промышленности, для производства древесностружечных и древесноволокнистых плит, строительных блоков, пластиков и т. д.

Недревесные продукты сосновых насаждений

Сосна и сосновые леса дают ценные продукты не только в результате рубки древостоев, но и в процессе их жизнедеятельности. Основным и наиболее важным продуктом прижизненного использования сосновых лесов является живица. Свежая, вытекающая из сосны живица представляет собой светлую (почти бесцветную) вязкую жидкость. Она состоит из практически нелетучих кристаллических смоляных кислот (канифоли) и летучих терпентинных углеводородов (скипидара). На воздухе живица быстро мутнеет, становится непрозрачной и более вязкой, засоряется кусочками коры, хвои и древесины (механические примеси), а также водой от дождя и рос. Живица содержит около 75% канифоли, 18--20% терпентинных углеводородов (скипидара), 5--7% воды и до 1% различных механических примесей.

Трудно назвать отрасль промышленности, где бы не использовались продукты переработки живицы. Сосновая живица в переработанном виде используется для приготовления некоторых лекарств в фармацевтической промышленности, а также для приготовления типографских красок и литографических чернил, мастик и лыжных мазей.

Основной продукт живицы -- канифоль -- применяется в целлюлозно-бумажной, лакокрасочной, химической, электротехнической и мыловаренной промышленности. Следует подчеркнуть, что канифоль в названных отраслях промышленности, кроме мыловаренной, не имеет равноценных заменителей. Канифоль используется также для приготовления ценного препарата -- креолина, широко применяемого в ветеринарии.

Из растущей сосны живицу добывают путем нанесения систематических надрезов, так называемых вздымок, или подновок, на стволе дерева в вегетационный период (апрель -- сентябрь). Подновки наносят для возобновления выхода живицы. Живица, вытекающая при подсочке сосны, находится в особых каналах смоляных ходах, которые расположены в древесине, хвое, первичной коре. Для подсочки имеют значение лишь смоляные ходы, расположенные в заболони древесины. Живица образуется в выстилающих смоляной ход клетках, откуда она с силой выдавливается в полость смоляного канала. По мере заполнения канала смоляного хода выстилающие клетки сжимаются, создавая давление на находящуюся в канале живицу. При нанесении подновок живица вытекает из смоляного хода, а затем вновь образуемая живица опять заполняет смоляные ходы.

Выводы и предложения

В связи с тем, что ареал сосны весьма обширен: на севере он доходит до границы лесной зоны и в связи с тем, что эта древесина имеет высокую стойкость против гниения, достаточно высокую прочность, хорошо обрабатывается, то она очень широко применяется. Она используется в строительстве, машиностроении, мебельном производстве, железнодорожном транспорте, тарном производстве, для крепления горных выроботок и т.д. Помимо её того сосна является восполнимым природным богатством в отличии от например железа и нефти, поэтому её можно очень широко использовать

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7