Характер стволовых повреждений березы при воздействии низких температур в условиях северного Казахстана

Аннотация

На основании детального обследования березовых насаждений и анализа полученных данных выявлены закономерности повреждения стволов и характер вторичного поражения березы при действии низких температур.

Все высшие растения развиваются при определенных температурах, которые неодинаковы для различных видов растений, а так же для их органов. Для главных древесных пород установлены оптимальные, минимальные и максимальные температуры [1, 2].

Суровые зимы Северного Казахстана препятствуют широкому распространению лиственных лесов. Зимние продолжительные морозы, весенние и осенние заморозки и недостаточно обеспеченные осадками относительно сухие зимы и весны создают жесткие условия для произрастания лесов.

Морозные трещины (морозобоины) представляют собой наружные продольные разрывы древесины стволов растущих деревьев. Распространяются вглубь ствола по радиальным направлениям (Рисунок 1).

Они образуются при резком снижении температуры зимой. На поверхности ствола этот порок имеет вид длинной открытой трещины, часто с валиками разросшейся древесины и коры по краям. Морозные трещины располагаются в комлевой части ствола. По длине они могут достигать 1 м и более, по глубине распространяются до сердцевины [3, 4].

Морозобой относится к группе абиотических (климатических) факторов. Морозобоем называется явление, когда ствол дерева лопается продольно по волокнам. Происходит это при быстрых понижениях температуры. За счет низкой теплопроводности дерева внешние слои охлаждаются и сжимаются гораздо быстрее, чем внутреннее сравнительно теплое ядро. Тангенциальные напряжение во внешних слоях нарастают, и ствол лопается продольно по волокнам, часто до сердцевины. Ранее причиной морозобоя считали замерзание остаточной влаги в древесине ствола. Теперь это мнение считается ошибочным. Сомкнутую трещину называют «закрытым морозобоем». Иногда морозобой хронической формы называют морозобойным раком. Однажды лопнувший ствол, каждую зиму продолжает лопаться по одному и тому же месту, разрывая ее сросшиеся края. Из года в год в этом месте может нарастать новый валик каллюса. Это часто приводит к образованию огромных причудливых вертикальных, спиральных или волнистых ребер («морозобойные контрфорсы») - «закрытая форма морозобойного рака». Если по морозобойной трещине начинает развиваться гниль «пожирающая» края трещины и/или сердцевину ствола, образуются продольные окна с раскрывом иногда до половины обхвата ствола - «открытая форма морозобойного рака» [5].

Существует несколько объяснений природы морозобоя: физическая, гигроскопическая, анатомическая и вегетационная [6].

Климат района исследования резко континентальный с холодной зимой и относительно жарким засушливым летом. Средняя температура января составляет - 18,7 ⁰C. Абсолютный минимум достигает - 53 ⁰C. C ноября по март среднемесячные минимумы по всей области - 30 ⁰C. Равнинный рельеф местности способствует развитию ветровой деятельности. Средняя годовая скорость ветра изменяется от 3,6 м/сек до 5,6 м/сек. Жесткость климата сказывается на бедности видового состава древесной растительности, ограничивает интродуцирование ценных и быстрорастущих пород и не позволяет выращивать высокопроизводительные древостои.

Цель исследований - изучение и оценка степени повреждения стволов березы при воздействии зимних низких температур в условиях Северного Казахстана.

Обследования носили рекогносцировочный характер и проводились согласно общепринятой методике обследования лесов [7-9]. Экономические расчеты определялись по общепринятым методикам [10].

Обследованные леса произрастают, в основном, в виде чистых березовых колков и относительно плотных насаждений различной площади, представленных березово-осиновыми насаждениями, либо чистыми березняками.

При обследовании древесно-кустарниковой растительности CKO обнаружено, что практически все зафиксированные раны морозобойной природы образуются на лиственных породах. Большее количество деревьев имели морозобойные трещины в стадии морозобойного рака - рана, окруженная наплывом. Обследования проводились в условиях чистых березовых древостоев различной сомкнутости, различных классов возраста, разновозрастных, разной полноты (Таблица 1).

Таблица 1 Характеристика насаждений

В березовых насаждениях Северо-Казахстанской области чаще повреждены зимними низкими температурами деревья колок, где количество деревьев с хорошо визуально определяемыми морозобойными ранами и раковыми образованиями на месте трещин, достигало 4,4%, тогда как в плотных насаждениях - всего 2,2%. Такая тенденция общего состояния деревьев связана в первую очередь с условиями произрастания - древостои поражаются неодинаково в разных типах лесорастительных условий. Наиболее часто страдают деревья разреженных, низкоплотных и колочных насаждений, на опушках леса и открытых участках - здесь увеличивается не только количество пораженных деревьев, но и количество морозобойных трещин на дереве, плотные насаждения страдают меньше.

Одним из параметров изучения влияния морозобойных трещин и морозного рака является общее состояние поврежденного дерева. При обследовании морозобойных деревьев сухие деревья обнаружены только в колках (1,0%), в плотных насаждениях встречались деревья усыхающие (0,2%), суховершинные деревья отмечены при различных условиях произрастания (3,4% - колки, 4,6% - плотные насаждения), доля живых деревьев (поврежденных, но без видимых признаков нарушения физиологической и биологической деятельности) составила 95,6 и 95,2% соответственно в колках и плотных насаждениях (Рисунок 2).

Полнота насаждения Особый интерес в исследованиях представлял собой вопрос устойчивости берез различных лесорастительных условий с учетом степени сомкнутости древостоя: колки, опушка березняка, глубь плотных насаждений.

По данным проведенных обследований, наименее устойчивы к зимним низким температурам оказались деревья колок (4,4%), более устойчивы - деревья в плотных насаждениях (7,0%). В плотных насаждениях, где сомкнутость древостоя выше, поражение деревьев варьирует и определяется местом нахождения. Так, наиболее повреждены деревья, растущие на опушках - 7,0%, по мере продвижения вглубь древостоя пораженных морозом деревьев уменьшается до 1,0%.

При обследовании разновозрастных берез (Таблица 2) было выявлено, что молодые деревья более устойчивы к воздействию низких температур (их доля в обследованных древостоях составила 0,9%), так как диаметр стволов довольно небольшой, и стволы быстрее охлаждаются до температуры окружающей среды, т.е. нет высокой температурной разницы ствола и окружающей среды.

Таблица 2 Встречаемость морозобойных деревьев в зависимости от возраста

C возрастом устойчивость деревьев к низким температурам снижается (1,1%). Это происходит в связи увеличением диаметра ствола, что обуславливает

неравномерное его охлаждение и разницу температуры с окружающей средой, и изменениями свойств древесины: она становится с возрастом более рыхлой и свободной влаги и воздуха в тканях ствола больше.

При обследовании стволов модельных деревьев (Рисунок 3), была выявлена закономерность высотного расположения морозобоин - трещины и раковые раны располагались на различных высотах стволов деревьев различной плотности древостоя.

Так, на деревьях колок морозобоины располагались ближе к комлевой части ствола 0-2 м, тогда как на деревьях плотных насаждений 1-4 м. Это может быть обусловлено показателями высоты и устойчивости снежного покрова в зимний период в различных лесорастительных условиях - чем меньше данные показатели в насаждении, тем выше по стволу встречается морозобоины.

При рассмотрении вопроса вероятности и частоты образования морозобоин в зависимости от диаметра ствола, было отмечено, что раны чаще наблюдались на стволах диаметра 12-16 см (Таблица 3).

Таблица 3 Образования морозобоин в зависимости от диаметра ствола

Деревья редин с диаметром 12 см повреждались чаще (доля таких деревьев составила 50,0%), менее повреждены деревья с диаметром ствола 21 см (9,1%). В плотных насаждениях наблюдалась иная картина: чаще повреждались деревья с диаметром 16 см (45,5%), менее - деревья с диаметром ствола 8 см (9,1%). Это может быть связано, прежде всего, с показателями плотности древостоя и силой

воздействия в связи с этим низкой температуры. Деревья редин с более толстыми стволами (d=21 см) более устойчивы, чем деревья меньшего диаметра ствола (d=8—12 см). В плотных насаждениях более устойчивы деревья с диаметром ствола - 8 см, менее - деревья с диаметром ствола 16 см.

В год исследования зимний период отличался малоснежностью и продолжительным периодом низких температур (до минус 41 ⁰C), что явилось причиной массового образования морозобоин на стволах деревьев. На модельных деревьях четко прослеживалось большее количество морозобоин текущего года - 60%, доля раковых образований и морозобоин прошлых лет составила 40%. Морозобоины имеют вид либо продольного гребня текущего года (незакрытый), либо прошлых лет (затянувшийся), либо морозобойного рака (рана, окруженная наплывом). Ширина морозобоин варьировала от 1 см (трещина) до 7 см (рак). Средняя ширина морозобоин составляет 3,05 см. Длина морозобоин варьирует от 5 см до 152 см. Четкой тенденции зависимости длины морозобоин от каких-либо факторов (условия произрастания, место произрастания дерева и т.д.) не выявлено. Средняя длина морозобоин составила 64 см. Глубина трещин или раковых ран в среднем составила 2,45 см, максимально морозобоины проникали вглубь ствола на 5 см, минимально - на 0,5 см. Зависимости данного показателя от каких-либо факторов так же не выявлено.

В период обследования часть модельных деревьев была вторично поражена. Вторичное поражение выражалось в присутствии плодовых тел трутовых грибов различной стадии развития - 40% и чаги - 10%.

При внедрении предлагаемых мероприятий в практику лесного хозяйства необходимо обоснование материальных затрат. Для данной оценки были приняты следующие параметры: общая площадь обследования, запас древостоя до рубки, объем предполагаемой рубки, расчеты по объему работ, стоимость, ущерб (Таблица 4).

Таблица 4 Оценка степени повреждения

На площади 7,3 га (редкие березняки) при общем запасе 560 м³/га предполагается проведение рубок в объеме 24,9 м³/га, на площади 7,9 га (плотные насаждения) при общем запасе 730 м³/га - в объеме 18,9 м³/га. Это связано с тем, что в плотных насаждениях, согласно данным исследований, влияние низких температур на деревья меньше, чем в редких. Согласно таблицы 4.12 ущерб по древесине выше в редких насаждениях на 1,8%, чем в плотных. Это объясняется тем, что запас поврежденной древесины естественных насаждений там выше. Общий ущерб по древесине на 15,2 га обследованной территории не высок и составляет всего 6,2%.

Таким образом, на исследованной площади 15,2 га рекомендуется проведение выборочных санитарных рубок.

Литература

1. Гелстон А., Девис П.. Сэттср Р. Жизнь зеленого растения. -M.: Мир. 1983. -197 с.
2. Поляков А.Н., Набатов Н.М. Лесоводство и лесная таксация. -M.: Экология. 1992. -С. 43-14.
3. Рожков А.А., Козак В.Т. Устойчивость лесов. -M.: Агропромиздат. 1989. -239 с.
4. Журавлев И.И., Крангауз Р.А.. Яковлев В.Г. Болезни лесных деревьев и кустарников.-M.: Лесная промышленность. 1974. -89 с.
5. http://doctor-les.livejoumal.com/6958.html.
6. Денисов А.К. Поражаемость древостоев морозобойными трещинами в связи с типами леса. -M.: Лесоведение. 1968. -С. 4-10.
7. Журавлев И.И. Методика рекогносцировочного обследования лесов. -Л.: 1968. -С. 16-20.
8. Мозолевская Е.Г., Катаев О.А.. Соколова Э.С. Методы лесопатологического обследования очагов стволовых вредителей и болезней леса. -M.: Наука. 1984. -152 с.
9. Степанцев И.Н. Методика энтофитопатологического учета. -Ташкент: Изд-во УАН. 1976. -С. 84-86.
10. Коваленко Н. Я. Экономика сельского хозяйства. -M.: Экономика. 1998. -118 с.