Зависимость технических свойств древесины от почвы

Влияние лесоводческих факторов на древесину

Влияние на качество древесины мер ухода за древостоями мало изучено, несмотря на большую практическую важность этого вопроса. Установлено, что в результате рубок ухода, вызывающих изменение светового режима для остающихся деревьев, у дуба увеличивается прирост по диаметру с одновременным увеличением содержания механических элементов, процента поздней древесины и плотности (на 8—9%); у осины отмечено увеличение прироста по диаметру и увеличение числа механических элементов.

В то же время для хвойных пород имеющиеся данные выявляют другие результаты. Наиболее высокие свойства древесины наблюдаются при полноте 0,8—0,9; при изреживании древостоев, т. е. при меньшей полноте, физико-механические свойства древесины сосны понижаются. У ели из Ленинградской обл. оказалось, что древесина светового прироста, наросшая после проходной рубки, имеет пониженные механические свойства (примерно на 10%). Равным образом наблюдалось, что со снижением полноты древостоев сосны и ели при прореживании сучковатость повышается, а форма ствола ухудшается.

Влияние мер ухода за почвой под древостоем (устранение избыточного увлажнения путем осушки) на качество древесины изучалось применительно к сосне. В первое двадцатилетие после осушки наблюдается резкое увеличение прироста по диаметру (ширина годичных слоев увеличивается в 1 1/2 — 2 1/2 раза), однако физико-механические свойства древесины при этом снижаются. В дальнейшем прирост постепенно и заметно падает, но физико-механические свойства повышаются и достигают величины, превышающей те же свойства до осушения.

Источник

Лес и почва: взаимное влияние

С древних времен лесоводы уделяют огромное значение вопросу почвы на своих территориях. И это неспроста: «какой грунт, таким и лес будет» — говорят в народе по сей день. На самом деле не что иное, как почва влияет на плодородие леса, его красоту и богатство видов растений.

Издавна лес разделили на две приблизительно равные группы: по мокрому (уйта) и по суходолу (новина). Люди стали различать почвы и делить их на еловые, сосновые и так далее. Очень интересно то, что современный человек до сих пор склоняется к тому мнению, что раньше лесоводы совершенно не имели понятия о том, как связаны между собой лес и почва, и что нужно делать, чтобы лес стал продуктивнее. История говорит о том, что древний человек был не в силах различить почву, где нужно сажать ель, а где какое-нибудь широколиственное дерево.

Но на дворе 21 век, а значит, наука идёт впереди нас и теперь не стоит беспокоиться о том, что насаждения не смогут дать результат, ожидаемый обществом. А сейчас стоит подробнее рассмотреть влияние почвы на лес, и наоборот. Ведь лес невозможно рассмотреть без почвы, а почву – без растений.

Как почва воздействует на лес?

Корневая система любого дерева, кустарника или травяного растения непременно зависит от мощности почвы и её свойств. Как пример тому можно рассмотреть сосну: данное дерево наделено стержневой корневой системой в том случае, если оно растет на сильных и богатых влагой почвах; на сухих же почвах у него формируются дополнительные поверхностные корни, предназначенные дня того, чтобы впитывать влагу извне.

Как ни странно, качество самой древесины также определяется плодородием почвы. Такая же сосна послужит доказательством данному факту. Если дерево растет в местах почвы из песка, то его древесина будет иметь более высокое качество, а если почвенный покров чрезмерно богат, то ствол сосны будет рыхлым на поверхности.

Данные примеры доказывают то, что лесоводство – это отрасль, в которой геологические условия учитываются в первую очередь, они важнее всего. Рельеф земли, материнская порода – факторы, напрямую влияющие на качество леса. Можно отметить, что корни некоторых деревьев проникают в самый грунт, значит, важна в данном случае и материнская порода. Таким образом, уровень грунтовых вод нередко является рубежом проникновения корневой системы растения вглубь. Но всем известно, что материнская порода в большой мере оказывает влияние на почву, а значит, возвращается к тому, что почвенный покров распространяет своё действие на лес уже вдвойне.

Все процессы, происходящие на территории леса, достаточно легко объяснить. Доказательством можно представить тот факт, что и сосна, и ель, и лиственница сибирского типа выглядят здоровыми и красивыми по очень интересной причине: со стопроцентной вероятностью в почвенном разрезе на не очень большой глубине можно обнаружить пласт известняков (до 600-700 м3/га насеверо-востоке Европы люди имеют дерева в своём запасе). Существует явление и противоположное приведенному выше: в местах залегания доломитов лиственные деревья и кустарники становятся слабыми, а потом и вовсе умирают. Таким образом, если человек в яме замечает доломит, а вокруг не видит ни одного дерева, то он суверенностью может утверждать то, что ранее на этом месте тянулась к небу лиственница. Такая разница объясняется тем, что в ситуации, где древостой выглядит шикарно, почва имеет большое количество гумуса и разнообразных питательных элементов. В том случае, когда деревья скорее всего и вовсе исчезнут, почвенный покров состоит из песка и очень беден на питательные вещества.

Необходимо учитывать и тот факт, что чем масштабнее система корней у растения и чем глубже её элементы проникают в землю, тем меньше питательных веществ они могут достать из почвы. Это и объясняет то, почему корни деревьев нередко растут над землёй. На глубине 1-2,5 метра свойства почвы начинают терять свой вес — в итоге свойства изменяются на слабовыраженный их характер.

Взаимодействие корневой системы и почвы рассмотрено полностью. Но стоит уделить особое внимание наличию влаги в земле. Дело в том, что даже влага бывает разных видов. И не для каждого растения она полезна. Если почва чрезмерно увлажнена, то это совершенно не даёт гарантии того, что на ней будет развиваться огромное количество живых организмов. Наоборот, такую среду обитания выберут считанные растения. Такое место выберет сосна, но только в том случае, если почва не слишком бедна кислородом. Если рассматривать данную картину в общем виде, то можно сделать вывод, что в южных странах обилие грунтовых вод положительно влияет на рост растительности, а в северных регионах данные процесс может вызвать повышенную болотистость или даже снижение бонитета.

Особенность лесных пород в том, что они имеют более блеклую способность потреблять химические элементы из почвы по сравнению с культурами сельскохозяйственного назначения. Именно это даёт объяснение тому, что деревья не требуют специального ухода и в минимальной степени привередливы к различным факторам роста (таким, как климат, почва и так далее). Однако высокопроизводительные деревья будут расти лишь в местах, где земля имеет большое количество таких элементов, как азот и зольные элементы. Лиственные породы отличаются большим содержанием золы (а именно 5-10%), чем хвойные (1-4 %). Количество зольных элементов обязательно меняется с возрастом растения.

Существует 3 группы растений, которые различают по их требовательности к плодородию земли:

Отличаются средней требовательностью

Имеют повышенную требовательность к почве

Шелюга, сосна обыкновенного происхождения, белая акация

Кедр сибирский, ель обыкновенная, лиственница

Грецкий орех, дуб, пихта

В итоге можно отметить, что разные растения требуют разное количество определенных элементов. Если в почве много кальция, то присутствует большая вероятность того, что именно на этом месте вырастет ель, ясень или бук. Если в почвообразующих наносах большое количество карбонатов, она подходит для лиственных деревьев, но менее благоприятна для сосны.

Яркой особенностью почвенного покрова леса является то, что он формируется под воздействием растительности, произрастающей в лесу.

Как лес воздействует на почву?

Этот вопрос весьма многогранен, ведь чётко нельзя сказать, усугубляет лес почву или же делает её лучше. Причём, данная тема касается как пространства, так и времени. Данная многогранность проявляется в следующих фактах:

1. Воздействие на почву, её уровень влажности и микроклимат полога леса;
2. Взаимодействие корней деревьев с почвенным покровом, их воздействие на физиологическом, а также на химическом уровнях;
3. Изменение почвы из-за всевозможных микроорганизмов и различных живых существ, имеющих место в лесу.

В результате данных вмешательств почва наделяется специфическими особенностями. Они кроются в режимы температуры покровов леса, их влажности, химическом составе и богатством микроэлементов различного происхождения.

Далее будут приведены доказательства, основанные на примерах. Они объяснят то, почему лес имеет огромное влияние на почву:

1. Температурный режим лесных почв намного ниже, чем в других местах по одной простой причине: растительность леса является в данном случае своеобразным защитным слоем от прямых солнечных лучей. Можно отметить и то, что в таких местах невозможно наблюдать низкие перепады почвенной температуры;
2. Корни различных пород деревьев и кустарников значительно влияют на влажность почвы, наполненность её кислородом, уплотненность и некоторые иные особенности физического происхождения;
3. Существует такое понятие как «леснойопад». Это совокупность листьев, хвои, сучьев, иголок, ветрей и иных элементов растительного мира. Эта растительность образуют центральную основу для создания гумуса, а также лесной подстилки. Дело в том, что именно эти части растений весьма богаты азотом, а также зольными веществами. Составом и количеством «лесного опада» в огромной степени определяется процесс формирования почвенного покрова.

Учёные разработали даже определенное разделение на группы рассматриваемых подстилок, защищающих лесной покров. Выделяют следующие группы:

1. Фульфатная с практически отсуствующим гумусонакоплением и отношением гуминовых кислот к фульвокислотамменее 0,2. В данном случае действие на минеральную часть почвы очень агрессивно;
2. Гуматно-фульватная имеет среднее гумусонакопление, отношение кислот 0,2 – 0,5 и слабоагрессивное воздействие на минеральную часть почвы;
3. Фульватно-гуматная группа определяется таким же уровнем гумусонакопления, как и предыдущая группа, отношением кислот 0,5 – 0,7 и слабоагрессивным воздействием;
4. Гуматная имеет интенсивный способ гумусонакопления, отношение кислот более 0,7, а также аккумулятивное действие на часть почвы, богатую минералами.

В заключение можно сделать вывод о том, что почва и лес – это единая экосистема, функционирование отдельных частей которой практически невозможно или приводит к существенным изменением (в случае, если не брать лес в рассмотрение). Почвенный покров влияем не только на количество леса, но и на его качество, плодородие. В свою очередь, лес имеет большое значение для образования качественной почвы. Таким образом, происходит круговорот почва – лес – почва, и данный факт в очередной раз является доказательством тому, что два рассматриваемых элемента представляют собой сложноорганизованную экосистему, взаимозависимость элементов которой достаточная велика.

Источник

Технические свойства древесины в связи с типами леса

Подводя итоги исследованиям зависимости между техническими свойствами древесины и типами леса, А. А. Чеведаев (1951) пишет: «На протяжении последних двухсот лет попытки установить свойства древесины по условиям произрастания не дали желательных результатов».

Специалисты в области технических свойств древесины в зависимости от их взглядов на технические свойства Древесины и типы леса разделялись на: 1) не придающих значения условиям среды; 2) устанавливающих, что качество древесины улучшается с ухудшением условий среды, 3) устанавливающих, что высокие свойства древесины присущи средним условиям местопроизрастания, и 4) устанавливающих, что наилучшие свойства присущи лучшим условиям местопроизрастания. Такого рода разногласия свидетельствуют, как обоснованно отмечает упомянутый исследователь, о полной неразрешенности данного вопроса.

Из ранее опубликованных работ исключением являются исследования технических свойств древесины сосны из лесов Украины, проведенные А. Б. Жуковым (1931) на основе эдафической сетки. Этими исследованиями охвачены боры, простые субори, сложные субори (сугрудки). Градации увлажнения этих типов леса представлены от свежих до сырых (гигротопы 2, 3, 4).

А. Б. Жуков пришел к следующим выводам.

1. Условия местопроизрастания влияют на технические свойства древесины: чем богаче почва, тем выше физические и механические свойства древесины сосны.

2. В пределах одинаковых по плодородию типов леса на изменение технических качеств древесины сосны оказывают влияние влажность почвы, с увеличением которой (начиная от свежего ряда) технические свойства ее ухудшаются.

Исследования А. Б. Жукова показали, что старое представление об обратно пропорциональной зависимости между толщиной годичного кольца и качеством древесины сосны (чем уже кольца, тем древесина лучше) имеет ограниченное распространение. Установленное им повышение качества сосновой древесины от бора к суборям и сугрудкам происходит независимо от диаметра годичных колец и скорее даже в прямой пропорции к толщине годичных слоев. Объяснение этого явления (по крайней мере частичное) может быть основано на факте нарастания более твердой летней части годичного кольца от бора к сугрудкам, от сырых типов к свежим.

Сравнение суммарных показателей качества древесины дает основание сделать вывод, что обратная зависимость между шириной годичного кольца и качеством древесины имеет место в пределах одних и тех же эдатопов. Этот факт согласуется с выводом С. И. Ванина (1949) о том, что обратная зависимость наблюдается: лишь у сосен разных классов роста одного и того же насаждения, т. е. у сосен, растущих в одинаковых условиях местообитания, в одних и тех же эдатопах.

Интересно и то, что количество ядровой древесины уменьшается от сугрудков (62%) к борам (52%); в суборях с нарастанием увлажнения процент ядра заметно снижается, в борах же, наоборот, увеличивается. Смолистость сосновой древесины резко подает с повышением плодородия почвы, в сугрудках она в 1,5—2 раза ниже, чем в борах. Смолистость заболони почти не меняется в связи с градациями увлажнения, а смолистость ядра повышается при увеличении влажности местообитания.

Можно ожидать, что установленные Л. Б. Жуковым тенденции изменения свойств древесины сосны в зависимости от плодородия почвы и увлажнения могут быть общими для сосны на обширных географических территориях, поскольку они обусловлены спецификой вида.

На основе эдафической сетки древесина дуба была изучена А. А. Чеведаевым (1951) на большом количестве образцов, собранных в разных географических условиях. В эдафическом отношении материалы упомянутого исследователя характеризуют: амплитуду влажности — от 1 до 4, трофности от B до D включительно, в климатическом отношении — почти всю лесостепную зону, от Башкирии на востоке до Винницкой области на западе включительно, представляя обе ее широтные подзоны — южную и северную. А. А. Чеведаев установил следующую важную закономерность; колебания технических свойств дубовой древесины по эдафическим ординатам более широки, чем по климатическим. Только колебания объемного веса не столь велики как в первом, так и во втором отношении, но их средние все же являются характерными для типов леса.

В работе А. А. Чеведаева принцип экологического сравнения проведен на строгой основе, поэтому выводы являются убедительными, теоретически интересными и практически ценными. Сопоставление влияния климатического фактора (фактора континентальности) на комплексную цифровую оценку качества древесины дуба проведено в пределах свежей дубравы (D₂) дважды: для южной и северной подзоны Лесостепи.

Приведенные данные показывают, что прочность древесины дуба повышается в направлении от восточного края его ареала к западу — до Сумской области, а затем, в пределах Винницкой области, резко падает. Такая же закономерность повторяется и вдоль северной подзоны Лесостепи, где также от восточного края до Тульской области включительно происходит повышение прочности древесины и лишь на западе, в Бобруйской области, — резкое понижение. Данные климатических рядов позволяют сделать еще один важный вывод: прочность древесины дуба в более северных условиях произрастания (Татария, Тульская и Бобруйская области) выше, чем в южных областях (Пензенская, Сумская и Винницкая области). Закономерности климатического ряда вполне согласуются с данными практики, согласно которым «мягкий дуб, называемый фанерным или столярным, произрастает в западных районах ареала, в Белоруссии и на Украине. На крайнем востоке, в Башкирии практика дубовую древесину очень прочной не считает».

Опираясь на произведенные исследования, А. А. Чеведаев делает следующий вывод: «…становится очевидным, что как климат, так и почва сильно влияют на технические свойства древесины. Чтобы установить, какой именно почвенный фактор влияет на свойства древесины, нужны специальные исследования. Однако влияние некоторых из них можно выявить и определить с помощью эдафической сетки… Распределив основные показатели свойств дуба по ячейкам сетки, получаем результаты. Хотя объем нашего исследования не позволяет заполнить все ячейки эдафической сетки, тем не моднее и по уже заполненным можно установить следующее:

1. Самый высокий объемный вес дубовой древесины наблюдается в ацидифильном варианте сухой дубравы, причем он снижается по мере повышения влажности почвы (от D₁ к D₄) и уменьшения ее плодородия (от D₃ к В₃) (а также от D₂ к В₂).

2. Прочность дуба при сжатии и статическом изгибе с повышением влажности почвы сначала снижается (от D₁ к D₃), затем несколько повышается (от D₃ к D₁), а по мере уменьшения плодородия почвы повышается (от D₃ к В₃) (а также от D₂ к В₂).

3. Сопротивление ударному изгибу, а также модуль упругости при статическом изгибе повышаются с увеличением влажности почвы (от D₁ к D₃) и уменьшением ее плодородия (от D₃ к В₃)».

Кроме сказанного, А. А. Чеведаев установил значительное снижение качества древесины дуба в нитрофильных вариантах дубрав по сравнению с ацидифильными. Наилучшим по качеству древесины является дуб из влажных суборей (В₃), за ним идет С₃, D₁, D₃, D4, D₂ и, наконец, С₂. В общем технически наилучшую древесину дуб дает во влажном ряду, затем идет сухой ряд, далее сырой и затем свежий ряд. Иными словами, как и в случае сосны (А. Б. Жуков, 1931), производящей лучшую древесину в экологически оптимальных для нее условиях увлажнения, т. е. в свежем ряду, дуб дает наилучшую древесину в своем экологически оптимальном влажном ряду. Наиболее тяжелую древесину обе породы формируют на наиболее плодородных почвах: сосна — в сложных суборях, дуб — в дубравах.

Если же, кроме объемного веса, учесть (как это делает А. А. Чеведаев) и другие, с технической стороны еще более важные показатели качеств древесины дуба (сжатие, статический изгиб, ударный изгиб, модуль упругости), которые столь же закономерно связаны с эдафической классификацией, вывод получается более сложным и дифференцированным. «Древесина очень высокой прочности, притом в крупных сортиментах, будет добываться из влажных судубрав (С₃) и дубрав (D₃), а в мелких сортиментах — из влажных суборей (В₃). Крупные сортименты дуба (длинные и толстые) с меньшей прочностью можно отпускать из сырых и свежих дубрав (D₄ и D₂)».

В заключение обзора результатов своего исследования А. А. Чеведаев отмечает, что «эдафическая сетка представляет собой замечательное средство для установления норм качества древесины».

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник