Повышение качественной продуктивности насаждений на лесоводственной основе 06. 03. 01 Лесные культуры, селекция, семеноводство 06. 0 - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Частичные лесные культуры дуба на северо-западном кавказе 06. 1 378.68kb.
Ландшафтно-типологические основы восстановления дубрав степного Придонья 06. 5 741.5kb.
Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии... 1 82.07kb.
Растениеводство Селекция, семеноводство, сорта Соловых, Н. В 1 21.25kb.
Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур 1 55.23kb.
Лесная таксация 1 283.69kb.
Растениеводство Селекция, семеноводство, сорта Лихенко, И. Е 1 42.62kb.
Изучение сортовых ресурсов рапса для выработки интегральных показателей... 3 588.44kb.
Основы духовной экологии 43 8779.3kb.
«Повышение коммуникативной компетенции при обучении английскому языку... 1 76.56kb.
Закрепить знание названий пернатых 1 125.99kb.
Департамент общего образования Администрации Томской области 22 2381.83kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Повышение качественной продуктивности насаждений на лесоводственной основе 06. 03. - страница №1/4



На правах рукописи
КОРЧАГОВ СЕРГЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВЕННОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ НАСАЖДЕНИЙ НА ЛЕСОВОДСТВЕННОЙ ОСНОВЕ

06.03.01 – Лесные культуры, селекция, семеноводство

06.03.02 – Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и

лесная таксация


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук


Архангельск – 2010

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина»


Научные консультанты: доктор технических наук, профессор

Мелехов Владимир Иванович

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Бабич Николай Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Мерзленко Михаил Дмитриевич

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Чернов Николай Николаевич


доктор биологических наук,

профессор Кищенко Иван Тарасович


Ведущая организация: Архангельский НЦ УрО РАН ГУ «Институт экологических проблем Севера»

Защита состоится 6 октября 2010 года в 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.03 при ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет», по адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1228; e-mail: les@agtu.ru.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского государственного технического университета


Автореферат разослан « » мая 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Клевцов Д.Н.


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность темы. Производство лесоматериалов занимает одно из ведущих мест по объемам внутреннего валового продукта и экспорта в структуре экономики северо-запада России. Весомой составляющей их конкурентоспособности является высокое качество. Качество российских лесоматериалов, поставляемых на экспорт, уступает нашим зарубежным конкурентам (Писаренко, Страхов, 2004), что существенно снижает возможности государства в получении максимального дохода от их реализации. Отсутствие стабильного качества лесоматериалов, соответствующего требованиям потребителей, не позволяет рационально интегрировать национальную экономику в мировое пространство и занять в нем достойное место. Особенно остро проблема качества встает в свете предстоящего вступления России во Всемирную торговую организацию. Процессы интеграции в современных условиях развития мирового сообщества объективно необратимы, поэтому внедрение современной концепции управления качеством древесного сырья должно носить приоритетный характер.

В России отсутствует научно-обоснованная система управления качеством и контроля качества древесного сырья в процессе его воспроизводства. Качество древесины оценивается преимущественно на этапе лесосечных работ и первичной переработки, где лесоматериалы классифицируются по внешним признакам в соответствии с нормами национальных стандартов. Определение качества выращиваемой древесины ассоциируется с изучением товарной структуры древостоев. Такой подход основан на разделении запаса по назначению, категориям крупности и сортам, преимущественно с использованием товарно-сортиментных таблиц, что не позволяет в полной мере оценивать качественное состояние формирующейся древесины. Возникла необходимость разработки системы формирования и оценки качества древесного сырья в процессе лесовыращивания. Без этого в строгом смысле нельзя говорить о целевом лесовыращивании. В этом случае правомерно применение понятия «качественной продуктивности» деревьев и древостоев в целом (Чибисов, 1992).

Богатый лесоводственный опыт, с достаточной широтой охватывающий вопросы повышения древесной продуктивности насаждений, положен в основу принимаемых управленческих решений в сфере воспроизводства древесных ресурсов. Проблема повышения качественной продуктивности насаждений приобретает все большую актуальность. Ее своевременное научно-обоснованное решение позволит обеспечить потребителей древесиной высокого квалитетного уровня и гарантированно повысить эффективность производства лесопромышленного комплекса.

Цель и программа исследований. Цель работы заключается в исследовании и решении проблемы повышения качественной продуктивности насаждений на лесоводственной основе в условиях таежной зоны Европейской части России.
Программой исследований предусматривалось:

- оценка природных факторов в районе проведения исследований, определение их роли в формировании древесины;

- анализ научно-производственного опыта в оценке качества древесины при лесовыращивании;

- научное обоснование методологических подходов к проведению комплексной оценки качества выращиваемой древесины;

- оценка наследуемости свойств древесины в потомстве;

- исследование качественной продуктивности насаждений в различных условиях и режимах выращивания;

- разработка практических рекомендаций по повышению качественной продуктивности насаждений с учетом лесоводственных факторов.

Научная новизна. В результате авторского научного поиска впервые оценены историческая важность и необходимость, накопленный опыт и масштабы исследований свойств древесины в процессе лесовыращивания, выявлена роль наследственных, природных и антропогенных факторов в ее формировании.

С учетом современных требований, предъявляемых потребителями к хвойному древесному сырью для лесопильного и целлюлозно-бумажного производства, обоснована актуальная номенклатура показателей качества древесины пиловочных бревен и балансов, дана их классификация и определена степень весомости. Предложены методика комплексной оценки качества древесины в процессе лесовыращивания и критерии оценки качественной продуктивности насаждений на основе комплексного показателя. Рассчитаны комплексные показатели качества древесины и определена качественная продуктивность насаждений с учетом лесоводственных факторов.

Для древесины сосны и ели в культурфитоценозах таежной зоны северной части Русской равнины определены показатели макростроения, плотности, прочности, параметры сучковатости и формы стволов, установлены функциональные зависимости между качественными характеристиками. На основе генетико-статистического анализа определена степень наследуемости показателей качества древесины в потомстве. Для культур сосны составлены товарно-сортиментные таблицы древостоев на лесотипологической основе, установлен возраст технической спелости леса по целевому диаметру балансов.

Впервые предложено и обосновано понятие «балансовая продуктивность» насаждений, разработана методика ее расчета на основе экономико-квалиметрического анализа. Определен потенциальный запас сульфатной целлюлозы на единице площади лесных культур с учетом разнообразия приемов лесовыращивания.

Основываясь на результатах авторских исследований, разработаны практические рекомендации по повышению качественной продуктивности насаждений с учетом лесоводственных факторов.

Практическая значимость работы. Предложенная классификация показателей качества древесины в рамках логически обоснованной номенклатуры позволяет объективно судить о степени их значимости (весомости) при качественной оценке хвойных пиловочных бревен и балансов. Расчет комплексного показателя на основе предложенных методических подходов дает возможность оценивать качественную продуктивность насаждений в онтоценогенезе и своевременно принимать управленческие решения по целенаправленному повышению качественной продуктивности насаждений.

Применение экономико-квалиметрического подхода при оценке выращиваемого древесного сырья позволяет определять балансовую продуктивность насаждений и тем самым оценивать потенциальный выход сульфатной целлюлозы с единицы лесной площади.

Определение физико-механических свойств древесины сосны обыкновенной и ели европейской, культивируемых в условиях таежной зоны Европейской части России, позволяет внести уточнения и дополнения в таблицы стандартных справочных данных (РТМ, 1962; ГСССД 69-84). Установленные математические зависимости между показателями качества дают возможность технически упростить процедуру качественной оценки древесины, что является особенно значимым при учете больших объемов древесного сырья.

Применение разработанных товарно-сортиментных таблиц позволяет оценивать выход сортиментов при таксации культур сосны с учетом лесорастительных условий.

Использование при разработке и внедрении программ целевого выращивания древесины научно-обоснованных практических рекомендаций позволит повысить качественную продуктивность насаждений.

Предмет защиты. На защиту выносится научное обоснование разработанной системы оценки качества древесины в процессе лесовыращивания, результаты исследований качественной продуктивности насаждений сосны и ели и практические рекомендации по ее повышению с учетом лесоводственных факторов.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований представлены на Всероссийских научно-технических конференциях (Архангельск, 1999-2001 г.г., Вологда, 2002-2008 г.г., Брянск, 2006 г., Москва, 2009 г.), международных конференциях (Сыктывкар, 1998 г., Петрозаводск, 2000 г., Йошкар-Ола, 2005 г., Вологда, 2008 г., Нижневартовск, 2009 г.). Материалы исследований отражены в 42 публикациях, в том числе в 2 монографиях, учебном пособии, одобренном УМО по образованию в области лесного дела, 10 статьях в реферируемых журналах по перечню ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 537 наименований, в том числе 42 иностранных источников, приложений. Работа изложена на 337 страницах, содержит 137 таблиц и 23 рисунка.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ КАЧЕСТВА

ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ЛЕСОВЫРАЩИВАНИИ
История зарождения и развития исследований качества древесины в нашей стране связана с именами В.В. Петрова, А.Е. Теплоухова, А.В. Гадолина, Н.М. Бурого, Н.А. Филиппова, В.А. Петровского, И.А. Яхонтова, А.И. Кондратьева, Н.И. Абрамова, А.И. Терлецкого, А.Н. Шатерниковой, А.И. Калниньш, А.Г. Третьякова, Т.П. Хухрянской, А.Б. Жукова, Б.Д. Жилкина, М.И. Сахарова, П.Г. Кроткевич, Н.Л. Леонтьева, С.И. Ванина, Л.М. Перелыгина, А.А. Яценко-Хмелевского, О.И. Полубояринова, Р.Б. Федорова, В.Н. Крылова, Е.С. Чавчавадзе, В.И. Пчелина, В.Е. Вихрова, А.А. Солнцева, А.Т. Вакина, В.Д. Надуткина, В.С. Мирошникова, Н.И. Федорова, А.К. Петруши, Е.А. Пугач, Е.И. Савкова, Л.В. Коротяева, Б.Н. Уголева, А.П. Рябоконь, В.П. Рябчук, В.В. Шутова, В.К. Ширнина, А.А. Колесниковой, П.М. Мазуркина, Н.Е. Косиченко и многих других.

В условиях Европейского Севера исследования свойств древесины начаты в 1931 г. под руководством И.С. Мелехова. Первые результаты (Мелехов, 1932) показали, что в условиях Севера может произрастать сосна высокого качества и убедительно опровергли попытки некоторых зарубежных ученых «опорочить» северную древесину.

Результаты исследований, проведенных в различных регионах страны (Малаха, 1939; Левченко, 1956; Степанов 1961; Зайков, 1969; Родин, 1978; Полубояринов, Алексеев, 1979; Полубояринов, Федоров, 1982; Ростовцев, 1980; Рябоконь, Литаш, 1981; Гриб, 1987; Мерзленко, 1987; Козлов, Матюшин, Макарова, 1987; Ломов, 1987; Агафонова, 1998; Антонов, 2000; Тарасова, Беньков, Милютин и др., 2002; Савва, Ваганов, Милютин, 2003; Пронина, 2008 и др.), в том числе, и в условиях Европейского Севера (Минин, 1982, 1984; Минин, Москалева, 1986; Нилов, Павлова, Стафеев, 1987; Минин, Крыжановская, 2001; Минин, 2005; Грибов, 2007; Антонов, 2007; Коновалов, 2007 и др.), позволяют судить о качестве древесины в культурфитоценозах.

Материалы феногенетического анализа являются свидетельством различной степени наследуемости свойств древесины в потомстве (Wettstein, 1898; Кернер, 1899; Schott, 1907; Cieslar, 1907; Hegi, 1908; Турский, 1912; Kienitz, 1922; Munch, 1925; Стачинский, 1927; Самофал, 1928; Филипченко, 1929; Larsen, 1937, 1956; Сукачев, 1938; Комаров, 1940; Тольский, 1950; Обновленский, 1951; Svoboda, 1955; Майр, Линеки, Юзингер, 1956; Терентьев, 1957; Rohmeder, Schonbach, 1959; Альбенский, 1959; Яблоков, 1962, 1965; Лукин, 1962; Правдин, 1964; Мамаев, 1972, 1974; Этверк, 1973; Воропанов, 1973; Загреев, 1978; Роне, 1980; Спурр, Барнесс, 1984 и др.).

Изучение внутривидовых форм сосны и ели, отличающихся типом ветвления (Войчаль, 1955; Вишнякова, 1955; Картель, Маицевич, 1970; Фукарек, 1970; Маслаков, Голиков, Толстопятенко, 1980; Тарханов, Щекалев, 2004 и др.), морфологическими признаками шишек (Пчелин, 1958; Коренев, 2008 и др.), а также деревьев с различной скоростью роста (Перелыгин, 1953, 1956; Воропанов, 1973; Полубояринов, 1976 и др.), позволило установить взаимосвязь фенотипических признаков с качеством древесины.

Исследования качества древесины в созданных на Европейском Севере географических культурах немногочисленны (Тарханов, 1998). Для ряда других регионов страны имеются сведения о качестве древесины сосны (Патлай, 1965, 1984; Полубояринов, Редько, 1977; Астратова, Пчелин, 1981; Исаева, Черепнин, 1982 и др.) и ели (Веверис, 1978; Пальцев, 1986; Тишечкин, 1987 и др.) различного географического происхождения.

Связь качества древесины с условиями местопроизрастания, подмеченная северными крестьянами, находит отражение в трудах классиков отечественного лесоводства А.Е. Теплоухова (1850), Г.Ф. Морозова (1917), М.Е. Ткаченко (1926), В.Н. Сукачева (1934) и служит основанием для проведения научных исследований на лесотипологической основе. В работах И.С. Мелехова (1934, 1949), А.А. Качалова, И.С. Мелехова (1936), Ф.И. Коперина (1955), В.Д. Надуткина (1955) указывается на повышение физико-механических свойств древесины сосны при улучшении лесорастительных условий. В тоже время результаты исследований Н.Е. Ивановой и Б.И. Иваненко (1934), Н.И. Стрекаловского (1949) свидетельствуют об отсутствии достоверной связи лесорастительных условий с качеством древесины сосны и ели. Следует учитывать выводы для других регионов страны И.А. Яхонтова (1913), М.И. Сахарова (1936), А.И. Калниньша (1949), А.К. Петруша (1959) и др., указывающие на формирование древесины высокого качества в средних по производительности типах леса. Результаты исследований географической изменчивости качественных показателей древесины в условиях Севера (Мелехов, 1949; Коперин, 1955; Антонов, 2007; Коновалов, 2007) и в других регионах страны (Пугач, 1966; Федоров, 1981, 1983, 1986; Полубояринов, Федоров, 1982, 1990; Исаев, Черепнин, 1988; Полубояринов, Сорокин, Федоров, 2000 и др.), как правило, свидетельствуют об улучшении качества древесины при продвижении с севера на юг. Причинно-следственные связи лесорастительных условий с качеством древесины отражены в трудах Т.А. Мелеховой (1952, 1954).

Ретроспективный анализ исследовательских работ свидетельствует о различной степени влияния на формирование древесины минеральных удобрений (Следнев, 1971; Смирнов, Яценко-Хмелевский, 1974; Паршевников, Серый, Бахвалов, 1974; Казимиров, Куликова, Морозова, 1974; Паршевников, Серый, Хабарова, 1976; Бахвалов, 1978; Коржицкая, Матюшкина, 1980; Серый, 1980; Казимиров, Горбунова, 1986; Паршевников, Бахвалов, 1986; Гелес, Шубин, Коржицкая, 1986; Степаненко, 1993; Синькевич, Коржицкая, Синькевич; 1997), рубок ухода (Мелехов, 1960; Мелехова, 1961; Чибисов, 1968, 1992; Москалева, Чибисов, 1976; Москалева, Тисова, 1978; Савина, Журавлева, 1978; Полубояринов, Полончук, 1980; Чибисов, Поротов, Москалева, 1980, 1982; Синькевич, 1981; Москалева, Поротов, 1982; Минин, 1982; Чибисов, Москалева, 1984; Минин, Москалева, 1984; Москалева, Чибисов, Крыжановская, Белова, 1988; Москалева, Крыжановская, 1990; Москалева, Чибисов, 1999; Минин, Крыжановская, 2001, 2004 и др.) и их совместного применения (Москалева, Крыжановская, 1984; Минин, 1984; Чибисов, Москалева, Крыжановская, 1994; Мельников, Смирнов, 2006; Кистерная, Аксененкова, 2007 и др.). Авторский поиск не позволил дать однозначного ответа на вопрос о влиянии рубок ухода, внесения удобрения и их совместного использования на качество древесины. Степень их проявления связана с естественной дифференциацией деревьев, видом и дозой вносимых удобрений, интенсивностью и сроком разреживания древостоев, типом лесорастительных условий и других факторов. Результаты исследований влияния рубок ухода, удобрений и их совместного применения на качество культивируемой сосны вошли в подготовленную в соавторстве монографию (Мелехов, Бабич, Корчагов, 2003).

Е.А. Кравцовым, Ю.В. Бестемянниковым (1969) отмечено снижение механических свойств древесины сосны в результате проводимой подсочки. Противоположные выводы сделаны Ю.С. Быченко (1935) и Ю.А. Фроловым (2001). Результаты наших исследований также свидетельствуют о некотором повышении физико-механических свойств древесины сосны в прикарровой зоне подсоченных деревьев. Кроме того, в диссертационной работе нами указывается на увеличение плотности и прочности древесины сосны послепожарного происхождения в зоне ствола, примыкающей к пожарной ране, что согласуется с результатами исследований И.С. Мелехова (1940, 1948) и Е.Г. Кривицких (1994).

Выполненный анализ позволяет сделать заключение о значительных масштабах научных исследований качества древесины. Накопленный опыт, несомненно, должен быть учтен при разработке концепции выращивания насаждений высокой качественной продуктивности. Однако, некоторые противоречия в оценках и выводах предшественников, а также немногочисленность или отсутствие научных изысканий по вопросам влияния способа восстановления леса, приемов обработки почвы, метода создания культур, выбора древесных пород и их смешения при лесовыращивании на качественную продуктивность насаждений, вызывают необходимость проведения специальных исследований и научного обоснованного решения проблемы.


2. МЕТОДИКА И ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЙ
Значимая часть исследовательской работы посвящена научному обоснованию методологических подходов к проведению оценки качества выращиваемой древесины, в связи с чем, ее результаты излагаются достаточно подробно.

Сложившаяся мировая тенденция в лесной промышленности в 80-х годах была ориентирована на производство пиловочника и балансов (Лосицкий, Чуенков, 1980). В настоящее время эти виды сортиментов продолжают занимать ведущее место на рынке лесоматериалов, что предопределило их приоритетное рассмотрение при планировании эксперимента и выполнении исследований.

Анализ современных требований, основанный на изучении соответствующей справочно-нормативной литературы и материалах опроса представителей компаний - потребителей древесного сырья, позволил определить актуальную номенклатуру и степень весомости (значимости) показателей качества древесины хвойных пиловочных бревен (далее пиловочник) и балансов для производства сульфатной целлюлозы (далее балансы), (табл. 1).

Таблица 1 – Номенклатура и коэффициенты весомости показателей качества древесины хвойного пиловочника и балансов





Показатель качества

Коэффициенты

весомости, аi,



пиловочник

балансы

1

Размеры древесного сырья

0,083

0,051

2

Толщина сучков

0,055

0,069

3

Число сучков на 1 п./м ствола

0,044

0,070

4

Протяженность бессучковой зоны

0,038

0,085

5

Плотность древесины

0,047

0,125

6

Обугленность

-

0,165

7

Гнили

0,097

0,180

8

Кривизна

0,087

0,107

9

Рак

0,086

0,148

10

Трещины

0,075

-

11

Сбежистость

0,052

-

12

Закомелистость

0,052

-

13

Прорость

0,065

-

14

Червоточина

0,085

-

15

Сухобокость

0,074

-

16

Механические повреждения

0,060

-

Определение степени весомости базировалось на использовании метода рангов, предусматривающего ранжирование показателей качества с учетом их значимости. Ранжирование проводилось путем индивидуального анкетирования экспертов из числа ведущих специалистов по решаемой проблеме. В качестве экспертов привлечены специалисты из научно-исследовательских учреждений и высших учебных заведений, лесозаготовительных, деревообрабатывающих и целлюлозно-бумажных предприятий России, в том числе ведущие ученые из «Реестра экспертов по древесине, лесоматериалам, конструкциям и изделиям из древесины, технологии лесозаготовок и деревообработки».

На основании результатов ранжирования k-м экспертом, рассчитывались коэффициенты весомости а каждого i -го показателя качества:
, (1)
где Mik – номер i-й весомости показателя качества, определенный k-экспертом;

n – число учитываемых показателей качества.
Расчет параметров весомости показателей качества по данным всех участвующих в работе экспертов (N, чел.) производился как:

, (2)
Оценка согласованности мнений экспертов по степени весомости показателей произведена на основании расчета коэффициента конкордации (согласия):

, (3)
где С – сумма квадратов отклонений сумм рангов по каждому объекту от средней суммы рангов по всем объектам и экспертам;

К – количество привлеченных экспертов;

Н – количество ранжируемых показателей.
Коэффициенты конкордации составили 0,795 – по балансам и 0,623 – по пиловочнику, что позволяет считать данные согласованными (ω0,5) по существующей классификации (Мишин, 2007). Критерий Пирсона (χ2расч.), оценивающий надежность коэффициента конкордации, составил соответственно 57,2 и 63,4, что превышает табличные значения (χ2табл. составляют 17,0 и 30,5) и позволяет окончательно признать мнения экспертов согласованными с вероятностью 0,995.

Результаты экспертного ранжирования указывают на различия в степени весомости показателей качества древесины, что послужило основанием для их классификации (рис. 1). К числу основных (критических) отнесены показатели, наличие которых или их отклонение от стандартизированных норм, исключает возможность использования древесного сырья в качестве пиловочника и балансов. В группу дополнительных показателей включены характеристики древесины, роль которых при оценке качества менее значительна.



11

Рис. 1. Классификация показателей качества древесины хвойного пиловочника и балансов на основе степени их весомости
Наиболее весомым показателем качества пиловочника и балансов следует считать гниль. Важную роль для пиловочных бревен также будут иметь наличие кривизны стволов, для балансов – обугленности. Следует особо отметить существенную значимость плотности для балансовой древесины, что подчеркивает необходимость ее учета при качественной оценке и позволяет отнести к числу основных показателей. Этот факт, кроме высокого коэффициента весомости, убедительно характеризуют выполненные нами расчеты. Так для производства 1 т сульфатной целлюлозы из древесины сосны с базисной плотностью 400 кг/м3 требуется 5,2 м3 сырья, в то время как при плотности древесины 350 кг/м3 потребность достигает 6 м3. Для древесины ели при уменьшении плотности в указанных пределах потребность в сырье возрастает с 4,8 до 5,5 м3/т.

Наш опыт показывает, что определение отдельно взятых показателей качества из представленной номенклатуры не всегда позволяет объективно судить о качественном состоянии древесины в целом. Наиболее эффективным является метод комплексной оценки, применение которого дает возможность оценить качество древесины одним показателем с учетом представленных номенклатурных характеристик и их весомости.

Квалиметрия, как наука, рассматривает комплексную оценку, как метод определения уровня качества продукции или услуг, раскрывает методологические подходы к ее проведению. Применительно к древесному сырью метод комплексной оценки качества использован проф. О.И. Полубояриновым (1976). Основываясь на анализе ранее существующих требований лесоперерабатывающей промышленности, автор предлагает производить комплексную оценку качества пиловочника и балансов по пяти универсальным показателям: средний диаметр древостоя, средняя протяженность бессучковой зоны, процент выхода здоровой (без гнили) древесины, процент прямоствольных деревьев, плотность древесины. Предложенный О.И. Полубояриновым подход, несомненно, заслуживает внимания, полученные автором выводы, учитывались нами при планировании и проведении эксперимента.

Комплексный показатель качества рассчитывался как средневзвешенный геометрический:



, (4)

где Kq - комплексный показатель качества;



Ki – величина i-того показателя;

Kбаз. – величина базового показателя качества (в качестве базовых приняты оптимальные значения показателей из полученных в опыте, при наличии контрольных участков (секций) – значения показателей, полученные в ходе их исследования);

аi – коэффициент весомости i-го показателя качества.

Отношение величины i-того (Ki) и базового показателя (Kбаз.) представляет собой относительный показатель качества (Котн.):


(5)
Сигнум-функция от ΔКi принималась:
sgn ΔКi = +1 при ΔКi = Ki лучшее - Ki худшее >0 (для позитивных показателей);

sgn ΔКi = –1 при ΔКi = Ki лучшее - Ki худшее < 0 (для негативных показателей).


На основании анализа полученных в ходе исследований значений комплексных показателей качества предложены следующие критерии оценки качественной продуктивности насаждений (табл. 2).
Таблица 2 – Критерии оценки качественной продуктивности насаждений на основе комплексного показателя качества древесины

Качественная продуктивность насаждения

Комплексный

показатель качества, Kq.



Высокая

0,951-1,000

Средняя

0,851-0,950

Низкая

0,750-0,850
Процедура комплексной оценки выращиваемого древесного сырья включала определение основных и дополнительных показателей качества и предусматривала последовательно выполняемые операции по закладке и таксации пробных площадей, исследованию фенотипических показателей качества древесных стволов, отбору опытного материала и проведению испытаний древесины. Выполнение этих операций неразрывно связано с соблюдением положений национальных стандартов (рис. 2).

Теоретической основой при обследовании лесных культур служили рекомендации В.В. Огиевского, А.А. Хирова (1967), Е.Л. Маслакова, М.Ф. Мойко, И.А. Марковой и др. (1978), Н.П. Кобранова (1973), А.Р. Родина, М.Д. Мерзленко (1983), А.И. Александрова, И.И. Дроздова, С.Б. Васильева (2005). При закладке, таксации пробных площадей и расчетах таксационных показателей древостоев, наряду с требованиями стандартов, руководствовались общепринятыми положениями, изложенными М.С. Моисеевым (1970), Н.П. Анучиным (1977, 1982), Н.Н. Соколовым (1978), И.И. Гусевым (2000) и др., нормативно-справочными материалами (Полевой справочник таксатора, 1971; Лесотаксационный справочник…, 1986).




Рис. 2. Методологическая структура проведения комплексной оценки качества древесины на стандартизированной основе
Изучение естественного возобновления на участках проводили с учетом положений «Инструкции по сохранению подроста…» (1984), ботанического состава живого напочвенного покрова – в соответствии с методическими положениями, изложенными Л.Е. Астрологовой, Г.Б. Гортинским (1980), И.Т. Кищенко (2006, 2008). Морфологическое описание почв выполняли с учетом ОСТ 56-81-84 и руководствами А.Л. Паршевникова (1974), Е.Н. Наквасиной, В.С. Серого, Б.А. Семенова (2007). Тип леса определен в соответствии с типологией В.Н. Сукачева.

Сортиментация древостоев выполнена на основании материалов фактической раскряжевки 20-26 модельных деревьев, отобранных вблизи пробной площади методом пропорционально-ступенчатого представительства. В качестве базовых приняты лесоматериалы для выработки пиломатериалов и заготовок общего назначения и производства сульфатной целлюлозы, требования к размерам и качеству которых изложены в ГОСТ 9463-88. На каждом модельном дереве учитывались пороки, замерялся диаметр у основания каждого открытого сучка. Класс товарности древостоев установлен по выходу деловой древесины от общего запаса, класс качества древесного сырья (хлыстов) определен на основании выхода деловой древесины для каждой ступени толщины с учетом классификации, изложенной в ТУ 13-0273685-408-92.

Методологической основой при отборе модельных деревьев, кряжей, изготовлении образцов (отборе кернов) и проведении испытаний древесины, наряду со стандартизированными методиками, служили труды А.И. Кондратьева, Н.Н. Абрамова (1934), А.Г. Третьякова (1934), Л.М. Перелыгина (1954, 1969), Б.Н. Уголева (1965, 2005, 2006, 2007), Н.Л. Леонтьева (1970), О.И. Полубояринова (1976), А.М. Боровикова, Б.Н. Уголева (1989), В.Н. Волынского (2000), А.А. Колесниковой (2000, 2002), П.М. Мазуркина (2003). Образцы (керны) отбирались с привязкой к высоте ствола 1,3 м, обязательным учетом сторон света и этапов формирования древесины. Научное обоснование принципа отбора модельных деревьев, кряжей и изготовления образцов (отбора кернов) рассмотрено в соответствующем разделе диссертационной работы.

В качестве показателя, характеризующего массу единицы объема древесины, использованы плотность при нормализованной влажности и базисная плотность. На образцах древесины, наряду с плотностью, определялись число годичных слоев в 1 см, средняя ширина годичных слоев и содержание поздней древесины в годичном слое (ГОСТ 16483.18–72), влажность в момент испытаний (ГОСТ 16483.7–85), предел прочности при сжатии вдоль волокон (ГОСТ 16483.10–85).

Применительно к практической лесохозяйственной деятельности будет достаточным на различных стадиях онтогенеза древостоя выполнять комплексную оценку качества древесины на основе указанных критических показателей. В качестве базовых следует принимать значения показателей для эталонных (контрольных) участков, при их отсутствии, возможно использовать оптимальные значения, полученные в ходе наших исследований и отраженные в соответствующем разделе диссертационной работы. На основе результатов оценки должно своевременно приниматься управленческое решение о необходимости проведения мероприятий, направленных на повышение уровня качественной продуктивности насаждений (например, рубок ухода, обрезки сучьев и т.д.).

Генетико-статистический анализ признаков древесины выполнен методом дисперсионного анализа с учетом основополагающих принципов лесной генетики (Петров, Драгавцев, 1969; Рокицкий, 1974; Роне, 1980, Котов, 1997 и др.). В качестве критерия оценки генетической гетерогенности испытуемых образцов древесных растений использован коэффициент наследуемости в широком смысле (Н2), отражающий долю влияния генотипического разнообразия (σ2g) особей на величину изменчивости фенотипа признака (σ2ph):



Н2 = σ2g / σ2ph , (6)
При обосновании выбора приемов целевого выращивания сырья для целлюлозно-бумажной промышленности, наряду с определением комплексного показателя качества, использован экономико-квалиметрический подход. Основы экономико-квалиметрической оценки древесного сырья заложены О.И. Полубояриновым, Р.Б. Федоровым (1990). При таком подходе вопросы квалиметрии находятся в центре внимания. При экономическом обосновании принципиально важным является то, что сравнительная оценка производится не по стоимости выращиваемого древесного сырья, а по стоимости конечного продукта (целлюлозы), получаемого с 1 га лесной площади.

Нами предложено использовать инновационный термин «балансовая продуктивность» насаждений (Мб.), показывающий потенциальный выход целлюлозы (т) с лесного участка площадью 1 га. Формула для расчета балансовой продуктивности имеет вид:


Мб. = V / Н, (7)
где Vвыход балансовой древесины, м3/га;

Н – норма расхода древесины на производство одной тонны целлюлозы, м3/т.

Норма расхода древесины на производство одной тонны целлюлозы по варке вычисляется с учетом рекомендаций Л.Н. Ерофеева (1971) как:


, (8)

где 880 – содержание абсолютно сухого вещества в одной тонне древесного сырья при влажности 12%, кг/т;



Рбаз. – базисная плотность древесины, кг/м3;

П – выход целлюлозы, % от древесины, загружаемой в котел.

К – коэффициент полезного использования технологической древесины, в долях единицы от неокоренной древесины.
В качестве конечной продукции при расчетах выбрана сульфатная целлюлоза, как наиболее важный и распространенный вид волокнистых полуфабрикатов. Стоимость 1 тонны целлюлозы (включая стоимость попутных полуфабрикатов) принята по данным Р.Б. Федорова, О.И. Полубояринова для соответствующих условий местопроизрастания. Очевидно, что используемые нами ценовые значения, действовавшие ранее, не в полной мере отражают настоящую действительность. Постоянные изменения в экономике страны, несомненно, требуют корректировки стоимости целлюлозы. Однако полагаем, что в настоящее время корректно использование соотношения указанных значений, не претерпевшее существенных изменений.

Расчет возраста технической спелости леса по балансам выполнен по целевому диаметру на основе методических подходов, изложенных О.А. Неволиным, С.В. Третьяковым, С.Н. Ердяковым и др. (2003). Целевой диаметр принят равным 22 см, возраст выращивания сосны и ели до высоты 1,3 м установлен по данным Л.Ф. Ипатова (1974), Н.А. Бабича, Н.П. Гаевского, О.А. Конюшатова (2000).

В основу обработки экспериментальных данных положен системный подход с применением методов многомерной статистики, изложенных в трудах А.В. Тюрина (1961), М.Л. Дворецкого (1971), Н.Н. Свалова (1977), И.И. Гусева (2002). Статистические расчеты, включая дисперсионный, корреляционный и регрессионный анализ, выполнены на ПК с использованием пакета базовых («Microsoft Exсel») и прикладных («Model», «Stat. exe», «Curve Expert») программ. Достоверность различий средних значений двух выборок определена по стандартному значению Стьюдента, средних квадратичных отклонений – по критерию Фишера. Минимальное число объектов испытаний (образцов) рассчитывалось в соответствии с требованиями ГОСТ 16483.0-89, исходя из относительной погрешности 5% при коэффициенте вариации признака ≤ 20% и с погрешностью 10% при вариации > 20%, что является общепризнанным в древесиноведении.

Сбор экспериментального материала проводился в период с 1999 по 2009 гг. Для анализа использованы материалы исследований 162 пробных площадей, на которых измерено более 32 тыс. таксационных диаметров и 3 тыс. высот культивируемых пород. Развитие живого напочвенного покрова и естественного лесовозобновления исследовано на 1,6 тыс. учетных площадок. Заложено и описано 103 почвенных разреза, включающих в общем количестве более 500 горизонтов. Для определения товарно-сортиментной структуры древостоев, исследования формы стволов и параметров их сучковатости отобрано 673 модельных дерева. На этих деревьях измерено 31,9 тыс. диаметров открытых сучков с учетом их состояния. Показатели макростроения и физико-механических свойств древесины получены на основании отбора 696 модельных деревьев и исследования 7,2 тыс. образцов древесины, в том числе 678 кернов и 300 срезов (шайб). Выполненный объем исследований позволил с высокой степенью достоверности провести статистический анализ экспериментальных данных и сделать научно-обоснованные выводы.



следующая страница >>



Предрассудки не имеют разумных оснований, поэтому их нельзя опровергнуть разумными доводами. Сэмюэл Джонсон
ещё >>