ВЫРАЩИВАНИЕ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ ХВОЙНЫХ ПОРОД
Антонов О.И. (ОЛ «Сиверский лес» СПбНИИЛХ, г.С.-Петербург, РФ)
Quality of products has always been an urgent problem of production in many fields of economics, in particular, the quality of raw wood for woodworking industry. The most efficient way of improving quality of wood is green pruning. It is considered to be almost a classical example of investment profitability.
Одна из задач лесовыращивания в условиях рыночной экономики заключается в получении прибыли. При искусственном лесовосстановлении снижение затрат может быть достигнуто за счет регулирования и оптимизации густоты лесных культур целевого типа. Создание таких культур обходится дешевле в результате экономии на количестве посадочного материала, посадке леса, агрохимических и лесоводственных уходах. Но с другой стороны, качество древесины, предназначенной в основном для производства пиломатериалов, целлюлозы и фанеры снижается вследствие увеличения сучковатости стволов и ухудшения их формы.
В настоящее время в лесном хозяйстве существует довольно ограниченный перечень средств, ведущих к улучшению качества выращиваемой древесины. Наиболее эффективным способом является обрезка ветвей, которая не имеет распространения в отечественной лесоводственной практике.
При своевременной обрезке ветвей, проводимой в комплексе с рубками ухода, увеличивается содержание высококачественной, бессучковой древесины, при распиловке которой повышается выход лучших сортов пиломатериалов и спецсортиментов (в том числе резонансных, авиационных и др.), а в результате лущения – фанерного шпона. Увеличивается производительность труда, что снижает себестоимость продукции. За рубежом считается, что обрезка ветвей является почти классическим примером выгодности капиталовложений (Axel, 1989). Сравнивая затраты по обрезке ветвей на растущих деревьях и при обрубке сучьев на лесозаготовках А.И.Питикин (1972) установил, что они практически равны. Таким образом, обрезка ветвей – это, по существу, перенесение операции на 40-50 лет до главной рубки. Кроме того, следует учитывать увеличение полнодревесности стволов, снижение пожарной опасности в насаждении, возможность переработки хвойной лапки, повышение рекреационного значения лесов и другие полезности, связанные с обрезкой ветвей.
Как радикальное средство борьбы с сучковатостью, обрезка ветвей упоминалась еще Теофрастом, жившим в 4 веке до н.э. В России первые опыты выполнялись в корабельных дубовых лесах в 18 веке, но дальнейшего распространения не получили. В настоящее время обрезка ветвей применяется в основном в промышленно развитых странах. Достаточно сказать, что в Финляндии по программе «Лес – 2000» такие работы проводились ежегодно на площади 20 тыс.га.
Исследования, проведенные лабораторией лесовосстановления С.- Петербургского НИИ лесного хозяйства, позволили научно обосновать технологию выращивания ценной древесины в лесных культурах и естественных молодняках хвойных пород. С этой целью было изучено строение крон в культурах сосны и ели с выделением зон различной продуктивности; определена макроструктура, а также физико-механические (в т.ч. акустические ) свойства древесины, формируемые под влиянием обрезки ветвей; изучен опыт по обрезке ветвей у ели, проведенный в Сиверском лесхозе в 1929 г.; составлена прогнозная модель прироста бессучковой древесины; исследована динамика таксационных показателей и социальная структура древостоев с обрезанными ветвями.
Для отработки технологии одно- и двухприемной обрезки подбирались культуры сосны и ели 1а-2 бонитетов 15-40-летнего возраста. Удаление ветвей различной интенсивности проводилось на высоту 4,0-7,5 м с использованием вилки конструкции СПбНИИ лесного хозяйства (рис.1).
Рисунок 1- Гатчинский лесхоз. Вид 40-летних культур с
обрезанными ветвями. Год проведения работ – 1985 г.
Также был поставлен опыт механизированной обрезки в культурах ели на высоту 13,0 м (для получения двух стандартных бревен) с использованием сучкорезной машины KS–31 (рис.2). Все опытные работы выполнялись на территории Ленинградской области в Гатчинском, Вырицком, Сиверском лесхозах и Лисинском лесхозе-техникуме.
Проведенными исследованиями установлено, что обрезка ветвей умеренной интенсивности не вызывает снижения в приростах по диаметру и высоте, а также плотности древесины. Удаление ветвей высокой интенсивности в культурах ели с оставлением минимально допустимого количества мутовок (5-6 шт) вызвало снижение прироста по диаметру за 4 года на 25 %. В связи с этим плотность древесины у средних деревьев осталась без изменения, а у крупных увеличилась по сравнению с контролем на 16 %. На прирост в высоту обрезка оказала меньшее влияние, чем на прирост по диаметру. Таким образом, проводя обрезку высокой интенсивности и выдерживая соотношение в количестве удаляемых и оставляемых мутовок, можно выращивать древесину повышенной плотности и прочности, поскольку между ними существует высокая корреляция. Обрезка умеренной и слабой интенсивности, не изменяя приростов по высоте и диаметру, а также показателя плотности, придает древесине однородную, бессучковую структуру.
Рисунок 2- Сучкорезная машина KS - 31
Изучение опыта по обрезке ветвей у ели в 1929 г. на высоту 7,0 м показало, что сформировавшаяся древесина в результате 60-летнего выращивания обладает довольно высокими пределом прочности при сжатии вдоль волокон и ударной вязкостью, значения которых превосходят стандартные. Кроме того, такая древесина обладает резонансными свойствами. Среднее значение акустической константы равнялось 11,4 м4/кгс (оптимальное 12 м4/кгс). В настоящее время резонансная древесина является дорогим (стоимость 1 м3 за рубежом составляет более 1 тыс. долларов США) и остродефицитным материалом, поэтому существует проблема ее воспроизводства. Сочетая обрезку ветвей умеренной интенсивности с рациональной густотой древостоя возможно целенаправленно выращивать резонансную древесину.
Опыт механизированной обрезки с использованием машины KS-31 фирмы «Фихтель и Сакс» (Германия), которая поднимается по спирали и обрезает ветви до высоты 15 м, показал, что время рабочего цикла линейно зависит от высоты подъема, в отличие от ручных механизмов. Скорость подъема и спуска практически равны, но при спуске наблюдается сильное раскачивание ствола (рис.3). Зафиксированы поранения на 20 % деревьев, главным образом из-за искривлений и наплывов ствола, часто не замечаемых с земли. Существующая опасность повреждения колесами камбия, особенно у тонкокорых пород, в т.ч. у ели, а также моральный износ данных механизмов (в настоящее время они не производятся), делает проблематичным использование KS-31 в отечественной практике лесного хозяйства.
Рисунок 3- Сучкорезная машина KS-31 в работе (спуск)
За рубежом обрезка ветвей выполняется, в основном, с использованием механизированного инструмента. Широкое применение нашли ранцевые агрегаты типа «Algoma K 12» фирмы «Ionsered» (Швеция) и «Husqvarna Highcutter PS 50» фирмы «Husqvarna» (Швеция), а также всевозможные гидравлические и пневматические секаторы.
Фито- и энтомологическое обследование культур, в которых производились опыты по выращиванию ценной древесины показало, что санитарное состояние насаждений хорошее, повреждений нет. Отпад на всех пробных площадях не превышал контрольный.
В результате длительных стационарных исследований разработана технология работ по выращиванию высококачественной древесины, которая включает в себя: выбор насаждений и отбор деревьев, перспективных для дальнейшего выращивания; установление оптимальной высоты и диаметра обрабатываемых деревьев, а также их возраст при одно- и двухприемной обрезке; предельный возраст для выполнения этих работ; число удаляемых и оставляемых мутовок; время года и количество деревьев на 1 га; необходимый инструмент, правила работы им и др.
На основании хода роста модельных деревьев в 80-летних культурах ели (класс бонитета – 1а), был сделан расчет возможного прироста объема бессучковой древесины на 1 га. К возрасту рубки запас такой древесины составит 150-180 м3. Поскольку она оценивается в 4-10 раз выше, чем обычная (Полубояринов, 1970), то обрезка ветвей при лесовыращивании должна стать обязательным мероприятием, как средство перспективного капиталовложения. В работе Улеберга (Uleberg, 1975) говорится о том, что неизвестно, какова будет продажная цена древесины без сучков через 60-70 лет по сравнению с обычной древесиной. Однако ничто не указывает на то, что лесное хозяйство несет потери от производства древесины хорошего качества. Кроме того, японцы доказали, что КАЧЕСТВО – всегда рентабельно.