Подсочка леса

1. Смоляной ход свободен от живицы. Выделительные клетки полностью наполнены водой. В этом случае секреторное давление S = 0, осмотическое давление Р минимально, тургорное давление Т максимально. Р - Т = 0.

2. Начало образования живицы в выделительных клетках. Она под воздействием секреторного давления выдавливается в канал смоляного хода, окруженого мертвыми клетками и трахеидами, которые не могут деформироваться и расширяться. Увеличение объема смоляного канала происходит за счет того, что живица, поступающая в него, давит на живые выделительные клетки, они теряют воду и сжимаются. В канале возникает так называемое смоляное давление, равное по значению секреторному, но противоположно направленное. То есть, S возрастает, тургорное давление Т падает, осмотическое давление Р так же возрастает (клетка теряет воду, увеличивается концентрация клеточного сока). Тургорное давление суммируется с секреторным (смоляным) и превышает осмотическое давление. Возникает следующее соотношение сил: S + Т > Р.

3. Процесс выделения живицы в канал смоляного хода продолжается и проходит через стадию, когда соотношение действующих сил имеет вид: S > Р. Смоляное давление S превышает осмотическое, тургорное давление Т = 0.

4. Канал полностью заполнен живицей. Смоляное давление S достигает максимума. Выделительные клетки сдавлены в наибольшей степени, они лишены значительного количества воды, поэтому осмотическое давление Р также максимально и уравновешивает смоляное. S = Р.

Смоляное давление в канале достигает величины 0,5-2 МПа (5-20 атм.). Удерживаться оно может очень долгое время, при условии, что канал не вскрыт. Просмоления окружающей канал древесины при этом не происходит, поскольку этому препятствует задняя толстая базальная стенка выделительных клеток и слой мертвых клеток вокруг смоляного канала.

Что же происходит при вскрытии смоляного канала при подсочке? В результате нанесения подновки в канале смоляного хода возникает резкий перепад давления - от 2 до 0,1 МПа (от 20 до 1 атм.). Под влиянием разности давления живица начинает перетекать по каналу в сторону меньшего давления и выделяться на поверхности среза. Поскольку живица является вязкой жидкостью, при ее движении по каналу хода возникает сопротивление. Когда падающее давление сравняется с силой сопротивления движения живицы, выделение живицы прекращается. Кроме того выделению живицы способствуют выделительные клетки, которые с уменьшением давления в канале смоляного хода увеличивают свой объем, интенсивно поглощая воду за счет осмотических сил. Они интенсивно выдавливают живицу на поверхность подсочного ранения.

Таким образом, процесс смоловыделения при подсочке обусловлен двумя взаимодействующими силами: смоляного давления в канале хода и выдавливанием живицы из канала за счет осмотических сил, которые приводят к увеличению в объеме выделительных клеток. Последнее обстоятельство позволяет сделать заключение о том (это доказано специальными экспериментами и практикой подсочного производства), что процесс смоловыделения при подсочке может нормально происходить лишь при достаточном водоснабжении дерева.

3.4.Причины прекращения смоловыделения

После вскрытия канала смоляного хода подсочным ранением смоловыделение продолжается в зависимости от физиологического состояния дерева и ряда других внутренних и внешних причин от нескольких часов до 3 суток. Около 90% живицы выделяется в первые 24 часа после нанесения подновки. На продолжительность и интенсивность смоловыделения влияют сезонность и погодные условия вегетационного сезона. Весной и осенью смоловыделение продолжается 3-5 дней, летом - 1-2 дня.

Полное прекращение смоловыделения обусловлено несколькими одновременно действующими факторами.

1.Падение смоляного давления в канале смоляного хода после его вскрытия.

2. При уменьшении перепада давления и частичном опорожнении смоляных ходов от живицы выделительные клетки, имеющие высокий осмотический потенциал, усиленно поглощают воду, разбухают и перекрывают просвет смоляного канала.

3. Усиленное испарение скипидара при выделении живицы, особенно в жаркую погоду, приводит к образованию на поверхности среза пробки закристаллизовавшейся живицы.

3.5 Новообразование живицы при подсочке, динамика этого процесса

Опытным и расчетным путем установлено, что в 1м3 древесины сосны (что примерно соответствует среднему дереву сосны в спелом возрасте) в вертикальных смоляных ходах содержится примерно 3,5 кг живицы. Еще примерно 0,5 кг живицы находится в горизонтальных смоляных ходах, т.е. всего порядка 4,0 кг. При подсочке можно извлечь примерно 1,7 кг (следует отбросить живицу, содержащуюся в ядровой части ствола, в ветвях и корнях, которая не может быть получена). Однако на практике за сезон с одного дерева получают 2,0-2,5 кг смолы. Чем это можно объяснить?

Как уже отмечалось выше, вскрытие смоляных каналов подсочными ранениями вызывает не только истечение живицы, но и резкую перестройку ультраструктуры эпителиальных клеток, что приводит к новообразованию живицы. Причем процесс этот идет медленнее, чем опорожнение смоляных ходов. Полное восстановление первоначального запаса живицы после извлечения его подсочкой происходит в течение 8-10 дней. Мюнх установил, что в нормальных условиях скорость образования живицы в смоляных ходах подчиняется убывающей геометрической прогрессии. В первый день образуется 33% общего количества живицы, а в каждый последующие - 2/3 количества, образовавшегося в предыдущий день.

То есть накопление живицы будет идти следующим образом:

дни от начала смолообразования 1 2 3 4 ……..10

накопление живицы, % от максим. 33 56 70 80 100

Как видно, накопление живицы идет более интенсивно в первые дни и если наносить подновки часто, например каждый день, то можно за 10 дней получит 300% выхода живицы. Если ранения наносить 1 раз в 10 дней, когда смоляные ходы полностью восстановят живицу, то получаем 100% выхода живицы. Однако, в практике подсочки ни тот, ни другой варианты не могут быть применены. В первом случае, при частом нанесении подновок, повышенный расход питательных веществ не может долго поддерживаться растением на достаточно высоком уровне, и неизбежно наступит момент, когда усиленный расход метаболитов уже не компенсируется их образованием. Тогда происходит так называемое утомление дерева, которое выражается сначала в уменьшении, а затем и полном прекращении смоловыделения. Во втором случае нет необходимости ждать 10 дней, что бы полностью восстановилась живица, если за 4 дня ее уже будет 80% от максимума. Очевидно, что в этом случае будет наблюдаться недобор живицы при ее заготовке. Поэтому при обычной подсочке паузу вздымки - время между нанесением очередной подновки - принимают 2-5 дней.

3.6 Зона подтекания живицы к ранениям при подсочке

Ранее считалось, что живица к ранениям подтекает только в вертикальном направлении и на значительном расстоянии. Это аргументировалось наличием системы сообщающихся вертикальных и горизонтальных смоляных ходов и тем, что при подсочке незаполненные и частично заполненные смоляные ходы встречаются по всей высоте ствола до кроны. Однако более углубленные исследования показали, что такие смоляные ходы имеются и у сосен, которые никогда не подсачивались. Кроме того, если бы подтекание живицы было только в вертикальном направлении, то, логически рассуждая, никакого увеличения выхода живицы при двухъярусной подсочке, когда карры располагаются друг над другом, не может быть. Однако при двухъярусной подсочке наоборот наблюдается увеличение выхода живицы по с равнению с обычной подсочкой на 22-26%.

Идет ли подтекание живицы к ранению с боков, т.е. в тангентальном направлении? Простой опыт, поставленный в лесу с нанесением трех полукарр на одной высоте, позволил ответить на этот вопрос. Если бы такое подтекание живицы наблюдалось, то выход смолы с ранения, расположенного в центре был бы наименьшим, я с краев - наибольшим. Однако такой зависимости выявлено не было. Значит, в тангентальном направлении живица к ранению не подтекает.

Так же нет подтекания живицы к месту вскрытия смоляного хода из ядровой древесины. В этой области выделительные клетки отмирают, живца растекается по трахеидам, просмоляет их, и сообщение между ходами прерывается.

Установлено, что к ранениям живица подтекает :

- в вертикальном направлении: сверху на 0,5 м и снизу на такое же расстояние;

- с боков на ширину карры;

- по радиусу на толщину заболони.

Другими словами, зона подтекания живицы к ранению имеет вид призмы, высота которой составляет 1 метр (по 0,5 м сверху и снизу), ширина равна ширине карры, а толщина - толщине заболони ствола.

ЛЕКЦИЯ 4. ЭКОЛОГИЯ ПОДСОЧКИ

4.1 Смолопродуктивность сосновых насаждений и ее оценка

Смолопродуктивность - это наследственно обусловленная способность деревьев хвойных пород синтезировать и выделять в сравнимых условиях в единицу времени определенную массу живицы

Следует различать:

- биологическую смолопродуктивность, обусловленную только физиологическими способностями растительного организма;

- производственную или техническую смолопродуктивность, определяемую технологией добычи живицы.

Есть смолопродуктивность отдельного дерева, смолопродуктивность на-саждения в целом (слагается из смолопродуктивности отдельных дере-вьев), средняя смолопродуктивность для насаждения. Этот показатель очень важен, т.к. определяет пригодность того или иного насаждения для подсочки. Однако он не совсем точен. Для оценки выхода живицы в на-саждениях разного диаметра предложен другой показатель биологичес-кой смолопродуктивности - коэффициент смолопродуктивности. Другими словами коэффициент смолопродуктивности показывает количество выделившейся живицы на 1 см диаметра ствола.

(4.1)

где А - количество живицы, выделившееся с карроподновки при ширине карры 10 см, г или см3; D - диаметр ствола на высоте 1,3 м, см; Нср - средняя для насаждения нагрузка дерева, %; Нфакт - фактическая нагрузка дерева, %.

В насаждениях смолопродуктивность сосны меняется в довольно широких пределах. Индивидуальная изменчивость по этому признаку типична для каждого подвида сосны, в разных природных зонах почти не изменяется и подчиняется закону нормального распределения с некоторой положительной асимметрией. Все деревья в насаждении, вовлекаемом в подсочку, подразделяются на 3 категории по смолопродуктивности (табл. 4.1). Как видно из таблицы, преобладают среднесмолопродуктивные деревья.

Таблица 4.1

Распределение деревьев по смолопродуктивности в насаждении

Категории смолопродуктивности	Выход живицы по сравнению со средним в насаждении	Кол-во деревьев в насаждении, %
I низкосмолопродуктивные	менее 0,5	7-13
II среднесмолопродуктивные	0,6-1,5	70-89
III высокосмолопродуктивные	1,6 и более	7-11

Практическое и теоретическое значение имеет также вопрос о стабильности сохранения исходного уровня смолопродуктивности как отдельными деревьями сосны, так и целыми насаждениями. По этому вопросу существует довольно распространенное мнение, что индивидуальные различия по смолопродуктивности у сосны довольно устойчивы, а ранг смолопродуктивности у отдельных деревьев из года год, как правило, остается неизменным. Это не так. Исследования, проведенные В Негорельском уч.-оп. лесхозе показали, что только сравнительно небольшая часть деревьев сосны (24,2%) длительное время стабильно сохраняет исходный уровень смолопродуктивности, а большая часть способна пе-реходить из одной категории смолопродуктивности в другую. Полученная закономерность позволяет предложить классификацию деревьев сосны по степени сохранения исходной смолопродуктивности, состоящую из трех групп деревьев:

1. Абсолютно сохраняющие исходную смолопродуктивность.

2. Устойчиво сохраняющие исходную смолопродуктивность.

3. Неустойчиво сохраняющие исходную смолопродуктивность.

Именно деревья первой группы, абсолютно сохраняющие ранг смолопродуктивности, должны быть объектом отбора для целей селекции, а также заготовки материала для семенного и вегетатив-ного их размножения.

Смолопродуктивность - это фенотипический признак организма. Он является результатом взаимодействия генетической информации, закодированной в хромосомах, с факторами окружающей среды. Если влияние генетической варианты по отношению к общей фенотипической велико (например, 80%), то это сильная наследуемость. Сильная наследуемость выявлены для прямизны ствола, удельной массы стволовой древесины, состава монотерпенов. Признаки, на которые сильное влияние оказывает среда (высота дерева, диаметр), подвержены слабому генетическому контролю и обладают слабой наследуемостью.

По различным данным показатель наследуемости смолопродуктивности по прямому признаку (выходу живицы) составляет от 37 до 51%. Т.е. смолопродуктивность во многом зависит от метеофакторов, почвенно-грнтовых условий, таксационных и лесоводственных показателей.

4.2 Влияние на смолопродуктивность и выход живицы климатических и метеорологических факторов.

Секреция у хвойных пород является частью общего обмена веществ и представляет собой результат взаимодействия всего сложного комплекса как внутренних, так и внешних факторов.

Раздел подсочки, изучающий сложные и многосторонние зависимости процессов смолообразования и смоловыделения от условий внешней среды, называется экологией подсочки.

Колоссальное значение на распространение древесных растений, их рост, продуктивность, а у хвойных - смолопродуктивность оказывает климат. С улучшением климатических условий при прочих равных условиях смолопродуктивность сосны увеличивается. Наиболее существенное влияние на процессы смолообразования и смоловыделения оказывает температура и количество выпадающих осадков - эти два показателя в основном используются при экологической характеристике климата. При температуре заболони ниже + 4-5оС живица на поверхности среза не выделяется.

Установлено, что с продвижением с севера на юг на каждый градус широты выход живицы увеличивается примерно на 100 г. От климатических условий зависит продолжительность вегетационного и подсочного периода. В условиях Беларуси и подсочный сезон длится 127 дней. Климат оказывает влияние на технологию подсочного производства. Так на севере при достаточной влажности применяются более интенсивные способы подсочки, на юге при недостатке влаги - щадящие способы.

Температура воздуха и почвы. Температура воздуха и почвы - важнейший метеорологический фактор, так как именно он в основном определяет интенсивность протекания биохимических процессов, влияющих на образование и выделение живицы при подсочке. Как правило, начало и конец подсочки определяется среднесуточной температурой +70С.

При раннем нанесении подновок целесообразно использовать закономерности нагревания стволов на разных высотах в различные сезоны года. Температура заболонной части зависит от температуры воздуха и нагревания ствола солнечными лучами, а также от температуры почвы, определяющей температуру восходящего водного тока. Весной температура почвы ниже температуры окружающего воздуха, и восходящий водный ток охлаждает нижнюю часть ствола, к тому же изолированную более толстой и медленно прогреваемой корой. Осенью почва теплее окружающего воздуха, поэтому нижняя часть ствола оказывается более прогретой. Основываясь на указанных закономерностях, нанесение подновок весной целесообразно начинать на высокорасположенных каррах, а заканчивать осенью на низкорасположенных каррах.

С повышением температуры воздуха и почвы усиливается обмен веществ растительного организма и соответственно интенсифицируются процессы как смолообразования, так и смоловыделения. Поэтому летом живица выделяется более интенсивно, хотя продолжительность ее истечения из-за испарения скипидара и образования смоляной пробки не велика и составляет 1-2 суток. Вероятной причиной увеличения срока истечения живицы при относительно низких температурах весной и осенью до 3-6 суток является слабое испарение терпенов, в результате чего живица долго не густеет. Кроме того, при пониженных температурах происходит более медленное поглощение воды выстилающими клетками и смоляные ходы дольше остаются открытыми.

Наиболее благоприятная температура воздуха для ведения подсочки и выделения живицы составляет +15-200 С.

На выход живицы при подсочке определенное влияние оказывает степень увлажнения окружающей среды. Чем благоприятнее водный режим, тем легче вода поглощается выделительными клетками и быстрее повышается давление в смоляных ходах, необходимое для передвижения живицы к подсочным ранениям. Достаточная, но не избыточная влажность почвы, высокая относительная влажность воздуха в сочетании с благоприятным температурным режимом положительно влияют на смолообразование и выделение живицы при подсочке. Поэтому после дождей в теплую и влажную погоду выход живицы возрастает.

Свет оказывает косвенное положительное влияние на смолопродуктив-ность, усиливая развитие и работу ассимиляционного аппарата. Кроме того, солнечные лучи повышают температуру дерева, в результате чего ускоряются процессы смолообразования и смоловыделения. Однако свет, усиливая испарение терпенов и окисление живицы, вызывает сокращение продолжительности смоловыделения.

Ветер оказывает некоторое влияние только на процессы выделения живицы, но не на смолообразование. Он раскачивает деревья, что приводит к сдавливанию стволов по направлению наклона и способствует выжиманию живицы из смоляных ходов. Однако в нижней части ствола в высокополнотных насаждениях действие этого фактора незначительное или вовсе .отсутствует. Можно привести и отрицательные стороны влияния ветра. Теплый и сухой ветер усиливает испарение терпенов, ускоряет процесс баррасирования живицы, и ее меньше стекает в приемник. Кроме того, он повышает засоренность живицы механическими примесями (хвоя, песок, кусочки коры и др.), снижая ее сортность.

Из других факторов, оказывающих влияние на смоловыделение, отмечают барометрическое давление. Повышение его должно несколько затруднять выделение живицы, а уменьшение, наоборот, ускорять. Однако колебания барометрического давления настолько незначительны, а возникающие перепады его столь несущественны, что практически этот фактор при подсочке не учитывается.

4.3 Суточная и сезонная периодичность смоловыделения

Существует определенная динамика сезонного и суточного выделения живицы при подсочке. Основным фактором, определяющим эти процессы, как указывалось выше, является температура воздуха. В Беларуси подсочка начинается в мае и заканчивается в сентябре (длится в среднем 127 дней).

Установлено, что наибольший выход живицы наблюдается в том случае, если после нанесения подновки древостой находится в благоприятных температурных условиях не менее 8 часов. Весной и осенью максимальный выход живицы будет при нанесении утренних подновок, минимальный при нанесении вечерних подновок. Летом максимальный выход живицы будет наблюдаться при нанесении вечерних и ночных подновок, минимальный - при нанесении дневных подновок.

Если средний выход живицы за сезон принять за 100%, то в мае еевыделяется 9%, июне - 23%, июле - 28%, августе - 27%, сентябре - 13%.

4.4 Зависимость смолопродуктивности от лесоводственно-таксационных показателей насаждений

Процессы смолообразования и смоловыделения находятся в сложной и многосторонней взаимосвязи не только с метеорологическими показателями, но и с условиями произрастания, лесоводственными факторами и таксационными элементами древостоев.

К основным лесоводственным и таксационным факторам, оказывающим определенное влияние на смолопродуктивность насаждений, следует отнести тип леса, бонитет, возраст древостоя, полноту, размеры среднего диаметра, степень развития кроны.

Тип леса. Как комплексный показатель условий произрастания тип леса оказывает определенное влияние на смолопродуктивность древостоев. Чем лучше условия произрастания сосновых древостоев, тем выше их смолопродуктивность. Во всех районах наиболее высокосмолопродуктивны сосняки кисличные, далее идут брусничники, черничники и мшистые. Гораздо ниже смолопродуктивность у заболоченных сосняков - сфагновых, а также у сосняков на бедных и сухих почвах - лишайниковых. Однако в разных климатических зонах и в различные по условиям увлажнения годы один и тот же тип леса может существенно отличаться по выходу живицы. Поэтому разница по смолопродуктивности может быть прослежена только при сравнении крайних типологических единиц (например сосняк кисличный и сосняк сфагновый), а в смежных типах в выходах живицы она обычно невелика

Бонитет. Между типами леса и классами бонитета, являющимися показателями продуктивности древостоев, существует тесная связь, поэтому высокобонитетные сосняки кисличные I класса бонитета характеризуются высокой смолопродуктивностью. Низкобонитетные сосняки, произрастающие на болоте (IV--V классы бонитета) имеют низкую смолопродуктивность и, как правило, в подсочку не вовлекаются. Существенная разница по смолопродуктивности наблюдается только в крайних классах бонитета (например, в I и IV), а в смежных классах таковой не отмечается.

Возраст. Смолопродуктивность древостоев и отдельных деревьев сосны в разном возрасте неодинакова: увеличиваясь до определенного возраста, затем она значительно снижается. Выход живицы на карроподновку так же зависит от возраста насаждения Так для условий Беларуси в 65 лет он составляет- 6,4 г, в 100 лет - 9,6 г, в 150 лет - 8,4 г.

Усиление смолопродуктивности с возрастом объясняется прежде всего увеличением диаметра и объема дерева, а следовательно, и объема смолоносной системы. Кроме того, с увеличением возраста и ослаблением ростовых процессов, очевидно, повышается способность дерева вырабатывать живицу. Возраст вовлечение в подсочку насаждений для Европы не ранее 80 лет, для Сибири не ранее 100-110 лет.

Предельный возраст, при котором смолопродуктивность не увеличивается, а даже несколько снижается, неодинаков и зависит от климатического района, условий произрастания и индивидуальных особенностей дерева. В Европы он составляет не более 150 лет, в Сибири в пределах 200-250 лет

Смолопродуктивность снижается тогда, когда ухудшается общая жизнедеятельность деревьев вследствие старения или по каким-либо неблагоприятным причинам патологического характера.

Состав насаждений. Чистые сосновые древостой обычно произрастают на бедных песчаных или избыточно увлажненных почвах, поэтому их смолопродуктивность ниже смолопродуктивности смешанных насаждений. Наличие в составе, кроме сосны, других лесообразующих пород, кустарникового яруса, а в напочвенном покрове широкотравья почти всегда свидетельствует о лучших условиях произрастания, а следовательно, и повышенной смолопродуктивности. По некоторым данным в лесном массиве сосны с примесью 0,3 единицы осины и березы выход живицы на 8% больше, чем у сосны в чистом древостое.

Однако при уменьшении доли сосны в общем составе насаждений увеличивается число переходов от дерева к дереву при подсочке, что может свести на нет весь эффект от повышенного выхода живицы в смешанных насаждениях. Поэтому на практике смешанные древостои назначаются в подсочку в том случае, если участие сосны в них составляет не менее 4 единиц общего состава насаждений..

Полнота. Степень плотности стояния древостоя на единице площади оценивается полнотой. Придержкой для определения полноты древостоя служит степень сомкнутости крон. Чем меньше полнота древостоя, тем лучше развиты кроны, а, следовательно, и ассимиляционный аппарат.

Поэтому низкополнотные древостой, имея хорошо развитую крону, отличаются более высокой, смолопродуктивностью по сравнению с высокополнотными. Однако подсочка низкополнотных древостоев связана с дополнительным расходом времени на непроизводительные переходы от дерева к дереву. Высокополнотные, сильно сомкнутые древостой также малоблагоприятны для подсочки из-за сравнительно слабой их смолопродуктивности и недостаточной устойчивости к подсочным ранениям.

Как показала практика, в отношении смолопродуктивности деревьев и производительности труда рабочих наиболее целесообразна подсочка древостоев с полнотой в пределах 0,5--0,8.

Диаметр и протяженность кроны. Диаметр наиболее полно отражает условия произрастания сосновых древостоев и является одним из основных показателей, характеризующих смолопродуктивность. С увеличением диаметра обычно повышается и выход живицы. Связь выхода живицы с диаметром отдельного ствола и средним диаметром древостоев объясняется тем, что диаметр отражает ряд важных таксационных показателей (возраст, полнота, бонитет и др.), а также степень развития кроны и корневой системы. Кроме того, с увеличением диаметра повышается общий объем деятельной части древесины - заболони, а следовательно, количество и емкость смоляных ходов, участвующих в образовании живицы.

Однако связь между диаметром и выходом живицы более или менее закономерно проявляется лишь при сравнении смолопродуктивности у групп деревьев или целых древостоев сосны. Если же сравнивать смолопродуктивность отдельных деревьев с учетом их диаметра, то из-за сильной индивидуальной изменчивости четкой зависимости можно не получить. Нередко рядом стоящие деревья сосны одинакового диаметра дают различный выход живицы. Причинами разной смолопродуктивности здесь могут быть различия в густоте смоляных ходов, степени развития кроны, генетические различия и другие факторы.

4.5 Влияние подсочки на рост, плодоношение и технические качества древесины

При подсочке из дерева сосны ежегодно извлекается до 2-3 кг живицы, что составляет около половины органического вещества, вырабатываемого деревом в нормальных условиях за год. Такой большой расход органического вещества в какой-то мере должен отразиться на приросте вегетативных органов и на процессах жизнедеятельности дерева, поскольку процессы роста и смолообразования имеют один и тот же источник пластических веществ. Поэтому активизация процессов синтеза новых партий живицы, которая возникает при подсочке, может тормозить другие физиологические процессы в дереве, прежде всего его прирост. Кроме того, подсочные ранения нарушают водопроводящую систему дерева, ток питательных веществ. Тем не менее сосна довольно быстро приспосабливается к подсочке и относительно хорошо ее переносит.

Подсочка снижает текущий прирост по диаметру и объему. Степень снижения зависит от лесорастительных и климатических условий произрастания древостоя, интенсивности и длительности подсочки, от количества забранной живицы. Общие потери древесины при этом не превышают 4-5 м3/га (при использовании серной кислоты - до 50%). Для условий Беларуси текущий прирост по объему снижается на 36% или примерно на 0,7-1,0 м3/га.

На плодоношение подсочка существенного влияния не оказывает (плодоношение регулярное в те же семенные годы). Не меняются (или очень не значительно снижаются) размеры и количество шишек, масса семян и их всхожесть. Несколько снижается средняя масса шишек, качество семян ( уменьшается содержание жира и сахаров).

Установлено, что подсочка существенно не ухудшает состояния насаждений, она только ускоряет процесс отпада уже ослабленных деревьев, но не является первопричиной отпада. В связи с эти, согласно правилам, в подсочку нельзя вовлекать ослабленные деревья и деревья, имеющие диаметр ниже 20 см.

Подсочка оказывает определенное влияние на состояние фотосинтетического аппарата сосны: уменьшается длина и масса хвоинок, в хвое снижается содержание углеводов, наблюдается их отток в зону смолообразования, что ведет к повышению интенсивности фотосинтеза и компенсации потери пластических веществ, расходуемых на образование живицы.

Подсочка влияет на технические качества древесины. Наблюдается деформация ствола над ранением, уменьшается ширина заболони, увеличивается ядрообразование, повышается смолистость древесины в области карр (до 18-30%). Карра - это порок, снижающий сорт заготовленной древесины (не допускается при заготовке лущеного шпона). Наблюдается увеличивается плотность древесины, снижается предел прочности при сжатии вдоль волокон в области карр. Но в целом, древесина не теряет своих качеств и может быть использована без ограничения.

ЛЕКЦИЯ 5. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОДСОЧКИ СОСНЫ.

5.1 Сырьевая база подсочки сосны.

Сырьевую базу подсочки составляют включенные в планы рубок главного пользования и планы отвода в подсочку сосновые древостои I - IV классов бонитета, в составе которых имеется 50 и более процентов сосны.

Допускается назначение в подсочку древостоев с участием сосны менее 50 процентов в следующих случаях:

- единичные деревья и группы деревьев на не покрытых лесом землях;

- не использованные ранее подсочкой семенники и семенные группы деревьев, выполнившие свое назначение;

- деревья, назначенные в выборочную рубку главного пользования.

Пригодными для подсочки являются здоровые, без значительных повреждений, деревья сосны диаметром 20 см и более на высоте 1,3 м.

Подсочка приспевающих сосновых древостоев допускается за 5 лет до достижения возраста рубки главного пользования для обеспечения 15-летнего срока подсочки при недостатке спелых и значительном наличии приспевающих древостоев, которые предназначаются для рубки главного пользования и включены в ведомость рубки главного пользования.

Древостои, назначенные в постепенную рубку, передаются в подсочку за 5 лет до первого приема рубки.

В разновозрастных сосновых древостоях, в которых предусматриваются длительно-постепенные рубки, подсочка может проводиться за 10 лет до указанной рубки. При этом в подсочку должны вовлекаться только деревья, подлежащие рубке в первый прием.

Не проектируется подсочка в следующих случаях:

- в очагах размножения вредителей до их ликвидации;

- в древостоях, ослабленных пожарами, вредителями и болезнями;

- на участках обитания животных, занесенных в Красную книгу Республики Беларусь;

- в радиусе 300 м от глухариных токов;

- на деревьях, отобранных для заготовки спецсортиментов;

- с применением стимуляторов выхода живицы на участках мест произрастания растений, занесенных в Красную книгу Республики Беларусь;

- с применением стимуляторов выхода живицы: серной кислоты и хлорной извести в лесах первой группы;

- с применением стимуляторов выхода живицы: серной кислоты на заболоченных почвах;

- на постоянных лесосеменных участках, лесосеменных плантациях, генетических резерватах, плюсовых деревьях, семенниках, семенных куртинах и полосах, постоянных пробных площадях в течение всего периода их функционирования.

5.2 Понятие о технологии подсочки.

Технология подсочки - совокупность видов, разновидностей, способов подсочки, операций и приемов, их последовательность при получении живицы.

Подсочное производство, кроме регламентации технологических приемов, предъявляет определенные требования и к технике производства под которой подразумевают способы выполнения операций, инструменты, приспособления и подсочное оборудование.

Технология подсочки складывается из элементов, которые применяются в наиболее выгодных вариантах и сочетаниях в зависимости от биологических, климатических и технических факторов, влияющих на смолопродуктивность древостоев и их жизнедеятельность.

К основным элементам технологии подсочки относятся глубина, угол ишаг подновки, нагрузка деревьев каррами, ширина карры, пауза вздымки и способ подсочки.

5.3 Подсочная терминология

Карра - специально подготовленный участок поверхности ствола, на котором устанавливают каррооборудование и наносят подновки в течение одного сезона подсочки. Основные элементы карры приведены на Рис. 5.1.

Рабочая поверхность карры - часть карры, предназначенная для нанесения подновок.

Рис. 5.1. Схема карры

Зеркало карры - часть рабочей поверхность карры, на которой нанесены карроподновки.

Длина карры - размер рабочей поверхности карры в вертикальном направлении.

Ширина карры - размер рабочей поверхности карра по окружности ствола.

Межкарровая перемычка - нетронутый участок ствола, разделяющий карры в вертикальном направлении.

Межкарровый (питательный) ремень - нетронутый участок коры, разделяющий карры по окружности ствола.

Подновка - срез, нанесенный только на одной половине карры.

Карроподновка - срез на карре, наносимый по всей ее ширине при каждом обходе.

Длина подновки - размер подновки по линии среза.

Глубина подновки - размер подновки по радиусу ствола, или толщина срезаемой стружки.

Шаг подновки - расстояние по вертикали между верхними или нижними гранями смежных подновок.

Угол подновки - острый угол между направлением подновки и вертикальной линией.

Угол карры - угол между правой и левой половинами карроподновки.

Направляющий желобок - вертикальный срез на карре для стока живицы глубиной на 1... 2 мм больше, чем подновка.

Щап для приемника - специальная щель в коре и древесине ствола под каррой для установки приемника.

Вздымка - процесс нанесения подновок.

Пауза вздымки - период времени между нанесением подновок на одной и той же карре.

Существуют следующие виды карр по способу примыкания подновок:

- гладкая - с непосредственным примыканием подновок без выраженных граней между ними (в настоящее время применяется на осмолоподсочке);

- рифленая - с непосредственным примыканием подновок с выраженными гранями между ними;

- ребристая безжелобковая - подновки разделены полосками поверхности ствола.

5.4 Сроки и категории подсочки

Срок подсочки - число лет ведения подсочки в одном и том же древостое. Сроки подсочки устанавливаются в зависимости от климатических условий и категорий насаждений.

Краткосрочная подсочка - система подсочки длительностью от 1 до 5 лет перед рубкой.

Удлиненная подсочка - система подсочки длительностью до 6 - 10 лет перед рубкой (в лесах первой группы срок подсочки допускается не более 10 лет).

Длительная подсочка - система подсочки длительностью до 11 - 25 лет перед рубкой (в Беларуси в лесах второй группы допускается не более 15 лет).

Длительное подсочное хозяйство - прижизненное использо-вание леса более 25 лет с применением комплексных мер по уходу за лесом (в Беларуси не применяется).

Категория подсочки - период подсочки, характеризующийся определенной технологией. Продолжительность подсочки по категориям, а так же нагрузка деревьев каррами приведена в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Продолжительность подсочки и нагрузка деревьев каррами по категориям

Срок подсочки, лет	Категория подсочки	Продолжительность, лет	Нагрузка каррами, %	Количество карр, шт
15	III	первые 5 лет	33	1
	II	последующие 7 лет	66	2
	I	последние 3 года	до 80	2
10	II	первые 7 лет	66	2
	I	последние 3 года	до 80	2

5.5 Нагрузка деревьев каррами

Нагрузка деревьев каррами - это отношение суммарной ширины карр одного яруса к длине окружно-сти ствола на высоте заложения карры.

где: А - суммарная ширина карр одного яруса, см; Д - диаметр ствола на высоте заложения карры, см.

Согласно «Инструкции о правилах подсочки и заготовки живицы сосновых древостоев», нагрузка деревьев каррами по I и II категориям регламентируется общей шириной межкарровых ремней.

Нагрузка деревьев каррами должна строго соблюдаться, так как уменьшение этого показателя приводит к снижению выхода живицы с дерева и с 1 га, а превышение нагрузки отрицательно влияет на состояние подсачиваемых деревьев.

5.6 Способы подсочки и их характеристика

Все существующие способы подсочки можно условно разделит на две группы:

- обычные - без применения стимуляторов выхода живицы;

- химические (подсочка с химическим воздействием), когда применяются стимуляторы выхода живицы. Все они могут выполняться путем: 1) нанесения открытых ранений; 2) нанесения закрытых ранений (буровых каналов); 3) без нанесения каких-либо ранений (стимуляторы наносятся по оголенному лубу).

В современном подсочном производстве доминируют химические способы подсочки с нанесением открытых ранений, поскольку они обеспечивают высокую производительность труда, повышенный выход живицы, простую технологию и технику выполнения работ.

Поверхностные ранения в зависимости от конкретной технологической схемы могут наноситься или в восходящем или в нисходящем направлении, слитно или с оставлением ребра. В связи с эти различают следующие способы подсочки по способу нанесения и чередования подновок.

Нисходящий способ подсочки - каждая последующая подновка наносится ниже предыдущей (проводится желобок). В современном подсочном производстве чаще всего применяется ребристая карра с использованием стимуляторов смоловыделения.

Преимущества этого способа: желобок облегчает сток живицы,

Недостатки:

- желобок и приемник вызывают просмоление древесины (это естественный процесс, в результате которого древесина теряет способность выделять живицу), на следующий сезон требуется межкарровая перемычка;

- наблюдается деформация ствола в верхней части ствола, над каррой (увеличивается диаметр, поскольку над ранениями скапливаются питательные вещества, которые не в состоянии продвигаться вниз по стволу, т.к. их путь по флоэме прерывается нанесением подновок).

- не стабильный выход живицы по годам.

Восходящий способ подсочки - каждая последующая подновка наносится выше предыдущей. Чаще всего применяется безжелобковая ребристая карра.

Преимущества этого способа:

- выход живицы на 10-14% выше, чем при нисходящем способе;

- выход более стабильный, особенно при использовании стиму-ляторов смоловыделения;

Недостаток этого способа подсочки в том, живица растекается по поверхности карры, поскольку отсутствует желобок.

Двухъярусная подсочка - в течение одного сезона подсочка ведется в двух ярусах, расположенных вертикально друг над другом и разделенных участком не тронутой поверхности ствола.

Преимущество этого способа в том, что выход живицы увеличивается по сравнению с нисходящим способом на 20-25%.

Недостаток - большой расход ствола, количество приемников живицы увеличивается в 2 раза, возрастают объемы подготовительных работ.

Разновидности двухъярусной подсочки:

- чередование в ярусах по обходам (подновка наносится в одном ярусе, затем, при очередном подходе к дереву - другом ярусе;

чередование в ярусах по сборам (2-3 недели в одном ярусе, 2-3 недели - в другом);

чередование в ярусах по пол сезона ( весна - верхний ярус, осень - нижний ярус);

одновременное нанесение подновок в двух ярусах (применяется только при краткосрочной подсочке);

5.7 Влияние технологических элементов подсочки на выход живицы и жизнедеятельность сосновых древостоев

Как уже отмечалось ранее, целью подсочки является получение максимального количества живицы при минимальном отрицательном воздействии на жизнедеятельность дерева. Это достигается путем наиболее выгодного сочетания элементов технологии в различных условиях производства. Рассмотрим влияние основных элементов технологии подсочки на выход живицы и жизнедеятельность сосновых насаждений.

Глубина подновки. Оказывает влияние как на физиологические процессы дерева, так и на выход живицы. С увеличением толщины срезаемого слоя древесины увеличивается количество перерезаемых годичных слоев и число вскрываемых смоляных ходов, что способствует усилению смоловыделения. Однако глубокие подновки (8-10 мм и более) в значительной степени нарушают водоснабжение и питательный режим дерева, затрудняют доступ воды и питательных веществ к выделительным клеткам, в результате чего замедляется образование и истечение живицы. В большей степени снижается прирост ствола по диаметру, наблюдается более сильное иссушение и растрескивание данного участка ствола, что приводит к снижению качества древесины и жизнеспособности дерева. Мелкие подновки (1-5 мм) не вызывают значительного ухудшения водоснабжения дерева. Установлено, что мелкие подновки обеспечивают более высокий выход живицы при коротких паузах вздымки, глубокие - при длинных. Однако это не исключает отрицательного воздействия глубоких подновок: с каждым последующим годом, как правило, выход живица снижается. Кроме того использование глубоких подновок при увеличенной нагрузке деревьев каррами значительно снижает эффект от повышения нагрузки.

Согласно «Инструкции о правилах подсочки…» максимальная глубина подновки при обычной подсочке составляет 4 мм и только за три года до окончания допускается ее увеличение до 6 мм. При использовании в качестве стимулятора смоловыделения серной кислоты максимальная глубина подновки снижается и составляет 2 мм.

Шаг подновки. Оказывает значительное влияние на выход живицы и на эффективность использования рабочего ствола по высоте. От шага подновки зависит число вскрываемых горизонтальных смоляных ходов (прямо пропорционально) и степень подновления закупоренных вертикальных смоляных ходов. Поэтому увеличение шага подновки повышает, а уменьшение - снижает выход живицы, однако пропорциональной зависимости тут не выявлено. Вместе с тем увеличение шага подновки приводит к излишнему расходованию рабочей поверхности ствола. Установлено, что с увеличением высоты заложения карр снижается выход живицы примерно на 3-4% на каждый метр высоты ствола, возрастает трудоемкость работ. Поэтому нецелесообразно увеличивать шаг подновки сверх зоны просмоления древесины, которая при обычной подсочке составляет 12-15 мм. При использовании химических стимуляторов смоловыделения, особенно серной кислоты, зона просмоления значительно возрастает, в связи с чем необходимо увеличивать шаг подновки.

Согласно «Инструкции о правилах подсочки…» при обычной подсочке шаг подновки не должен превышать 15 мм, при использовании сульфитно-бардяных концентратов, кормовых дрожжей он возрастает в зависимости от категории подсочки до 20-30 мм, хлорной извести - 25-40 мм, серной кислоты - 40-50 мм.

Ширина карры. От ширины карры в значительной степени зависит выход живицы, производительность труда и технические качества древесины. Чем шире карра, тем больше вскрывается смоляных ходов и выход живицы увеличивается с карроподновки, но снижается с единицы ширины карры. Однако пропорциональной зависимости здесь не наблюдается. При использовании широких карр снижается общий выход живицы с 1 га, поэтому их применение оправдано только при краткосрочной подсочке. Помимо этого при широких карах чаще растрескивается древесина.

В настоящее время ширина карр регламентируется только по III категории подсочки - она равна диаметру дерева на высоте 1,3 м. По II и I категории регламентируется общая ширина межкарровых ремней.

Нагрузка деревьев каррами. Этот показатель тесно связан с шириной карры. Чем больше нагрузка дерева, тем больше выход живицы с дерева, но меньше с единицы среза. Большая нагрузка ослабляет дерево, наступает его утомляемость: снижается выход живицы. Установлено, что нагрузка деревьев каррами более 80% приводит к постепенному отмиранию всех подсачиваемых деревьев в первые 5 лет. Величина нагрузки определяет категорию подсочки: по III категории нагрузка составляет 33%, по II - 66% и по I - до 80%.

Угол карры. Чем меньше угол карры, тем лучше стекает живица в приемник. Кроме того, от угла зависит шаг подновки: чем больше угол, тем меньше шаг, а значит уменьшается расход ствола. В подсочке принято, что при восходящем способе угол карры принимается равным 900. Этим расход ствола снижается на 30%. При нисходящем способе подсочки используется угол 600.

Межкарровая перемычка. Оказывает заметное влияние на выход живицы. При нисходящем способе на стволе образуется просмоление, вызванное желобком и установкой приемника. При обычной подсочке она составляет 2-3 см, при использовании серной кислоты - до 10 см. Поэтому при обычной подсочке и при подсочке с неагрессивными стимуляторами оставляют перемычку до 5см, при подсочке с серной кислотой - до 10 см.

ЛЕКЦИЯ 6. ТЕХНОЛОГИЯ ПОДСОЧКИ СОСНЫ С ХИМВОЗДЕЙСТВИЕМ

6.1 История вопроса. Характеристика стимуляторов выхода живицы, разрешенных к применению в Беларуси

Современная технология подсочки без использования стимуляторов была разработана в начале 60-тых годов и в последующие годы существенно не менялась. Подсочка - процесс весьма трудоемкий, основные операции которого выполняются вручную. Причем 80% времени занимают переходы от дерева к дереву, и только 20% - на непосредственное нанесения подновок. Поэтому механизация этого процесса для повышения производительности труда малоэффективна и все попытки не дали положительных результатов. Гораздо большими возможностями располагает подсочка с химическим воздействии, которая предусматривает использование специальных реагентов для интенсификации процессов смолообразования и смоловыделения. Наряду с этим достигается повышение производительности труда и его эффективности.

Опытные работы по использованию стимуляторов на подсочке начали проводиться в еще в 20-х годах. Первые опыты по выявлению влияния химикатов на выход живицы провел в 1923 г. проф. А.И Калниньш. В 1930 г. В.А. Арциховский, Н.Ф. Николаев, М.А. Синелобов обосновали и дали рекомендации по применению серной кислоты. В 1948 г. Ф.Т. Солодкий (ЛТА г. Ленинград) предложил использовать в качестве стимулятора сульфитно-бардяные концентраты. Е.Г. Быховский в 1950 г разработал технологию применения хлорной извести. Немецким ученым Штэфаном в 1974 разработана технология применения кормовых дрожжей. К настоящему времени в качестве стимуляторов смоловыделения испытано более 500 различных веществ и соединений, однако только некоторые из них рекомендованы для применения в подсочном производстве.

На территории Беларуси разрешены агрессивные и не агрессивные стимуляторы смолообразования и смоловыделения (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Стимуляторы выхода живицы, применяемые при подсочке

Стимулятор выхода живицы	Содержание действующего или сухого вещества в рабочем растворе, %, не более	Срок применения лет до рубки древостоев
Группа А, неагрессивные стимуляторы
1. Экстракт кормовых дрожжей	0,25	15
2. Настой кормовых дрожжей	5,0	15
3 Сульфитно-бардяные концентраты	25,0	15
4. Кукурузный экстракт	1,0	15
5. Настой золы древесных пород	0,3	15
6. Мальтамин-лх	1,0	15
7. Березовый сок	97,0	15
Группа Б, активизирующие добавки к стимулятора группы А
Поваренная соль	1,5	15
Лимонная кислота	0,3	15
Патока мальтозная	2,0	15
Каустическая сода	4,0	10
Калий фосфорнокислый	0,5	15
Гидрел	1,0	15
Группа В, агрессивные стимуляторы
Серная кислота 96% (в жидком и загущенном виде)	96,0	3
Серная кислота 50 - 75%(в жидком и загущенном виде)	75,0	10
Хлорная известь	70,0	6

6.2 Технология подсочки с серной кислотой и хлорной известью

Серная кислота и хлорная известь являются агрессивными стимуляторами. При нанесении их на поверхность подновок вызывают деструкцию и гибель клеток камбия, луба и древесины, в том числе и выделительных клеток смоляных ходов. Происходит дополнительное вскрытие горизонтальных смоляных ходов, и их окончаний в лубе, расположенных ниже и выше ранения, куда распространяет стимулятор. Мертвые клетки у поверхности, у места нанесения стимулятора теряют способность насасывать воду и перекрывать просвет смоляного хода. В глубине древесины эта способность сохраняется. Таким образом, снижение смоляного давления происходит более плавно, что приводит к резкому возрастанию продолжительности смолоистечения - до 30 и более суток. Это позволяет увеличить паузу вздымки и снизить трудозатраты. В зависимости от климатических условий выход живицы на карроподновку увеличивается в 3-6 раз. При этом выработка вздымщика повышается по сравнению с выработкой при обычной подсочке в среднем в 2,5 раза.

При подсочке с серной кислотой меняется место выхода живицы. Если при обычной подсочке 99% живицы выделяется из древесины среза и 1% из-под коры, то при нанесении серной кислоты 88% живицы вытекает из-под коры и 12% из древесины. Поэтому наносить данный стимулятор нужно по краю подновки, ближе к лубу.

Использование серной кислоты и хлорной извести на подсочке приводит к более сильному просмолению древесины в районе подновок, поэтому в типовых технологических схемах предусмотрены межсезонные или межкарровые перемычки (до 10 см) и увеличенный шаг подновок по сравнению с шагом, применяемым в обычных способах.

Применение серной кислоты при нисходящем способе подсочки показало, что на третий год наблюдается снижение выхода живицы, при восходящем способе такого не происходит. Поэтому часто комбинируют эти два способа: начинают подсочку нисходящим способом, а последние1-2 года ведут восходящим способом.

Серную кислоту можно использовать в жидком виде и загущенную каолином или капроном - это так называемые пасты серной кислоты. Каолиновую пасту получают путем смешивания 1 л кислоты и 650 - 700 г каолина. Готовая паста должна иметь сметанообразную консистенцию и может храниться не более 10 дней.

Капроновую пасту получают смешиванием 1 л 96% кислоты 110 г капроновых отходов. Растворение капрона в кислоте производится в течение суток при температуре не ниже 100С. Капроновая паста не меняет своих физических свойств в течение длительного периода времени, поэтому ее можно готовить централизованно до начала сезона и завозить на мастерские участки в объемах, обеспечивающих сезонную потребность.

Основные технологические параметры при подсочке с использованием серной кислоты: пауза вздымки возрастает до 7-14 дней, шаг подновки - до 40-50 мм, глубина подновки уменьшается до 2 мм

Доза кислоты на кару в среднем составляет 9 гр.

При подсочке с серной кислотой в начале первого и в конце каждого сезона на каждой карре должна наноситься предохранительная подновка. Назначение такой подновки - предупредить растекание кислоты по стволу и ее стекание на почву. В начале сезона предохранительная подновка наносится за 3-4 дня до начала работ, а в конце сезона - одновременно с последним обходом.

Применение хлорной извести позволяет увеличить выход живицы с карры по сравнению с выходом ее при обычной подсочке на 90 - 120%. Хлорная паста готовится путем смешения. 1,5 части хлорной извести, содержащей не менее 27 % активного хлора, и 1 части воды. Содержание активного хлора в пасте должно быть не менее 17 %, хранится она 1,5-2 мес. Расход пасты на карроподновку составляет от 2 до 3 г. Наносят хлорную известь химическими хаками по краю поновки. Данный стимулятор очень капризный, легко часто смывается дождями, поэтому в настоящее время практически не применяется.

6.3 Технология подсочки с сульфитно-бардяными концентратами (СБК)

Сульфитно-бардяные концентраты - это стимуляторы на основе побочных продуктов варки целлюлозы. Сульфитный щелок, остающийся после варки целлюлозы, содержит около 3% сбраживаемых и несбраживаемых сахаров, от 7 до 10% лигносульфонатов и ряд других веществ. Если щелок специальным способом обработать с целью сбраживания сахаров, а затем перегнать для получения этиловый спирта, то останется так называемая сульфитно-спиртовая барда, который применяется в качестве стимулятора.

Барда, в свою очередь, используется для выращивания дрожжей. После их отделения остается сульфитно-дрожжевая бражка, содержащая главным образом продукты лигносульфонового комплекса. Она так же применяется в качестве стимулятора и имеет некоторое преимущество пред сульфитно-спиртовой бардой.