УДК 502.057

 

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДУБОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ПРИРОДНОГО ЗАПОВЕДНИКА «ШАЙТАН-ТАУ»

С.А. Кулакова, А.М. Роготнева

ПГНИУ

Россия, Пермь

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В статье приводится оценка состояния насаждений Дуба черешчатого (Quercusrobur) на территории государственного природного заповедника «Шайтан-Тау». В работе приведены результаты визуальной и инструментальной оценки. Для инструментальной диагностики использованы приборы Resistograph® (Резистограф), LINTAB (Линтаб). Определен точный возраст обследованных деревьев, обнаружены скрытые патологии стволов деревьев. Исследования свидетельствуют о результативности применения приборов.

Ключевые слова: Инструментальная диагностика, Resistograph® (Резистограф), LINTAB (Линтаб), древесные насаждения, стволовая гниль, дендрохронологический анализ, керны.

 

INSTRUMENTAL ASSESSMENT OF THE CONDITION OF OAK PLANTINGS ON THE TERRITORY OF NATURAL RESERVE «SHAYTAN-TAU»

S.A. Kulakova, A.M. Rogotneva

Perm State University

Russia, Perm

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

The article provides an assessment of the status of pedunculate Oak (Quercusrobur) plantations in the territory of the state nature reserve «Shaitan-Tau». The paper presents the results of visual and instrumental evaluation. Resistograph® (Resistograph), LINTAB (Lintab) instruments were used for instrumental diagnostics. The exact age of the examined trees was determined, hidden pathologies of tree trunks were discovered. Studies show the effectiveness of the use of devices.

Key words: Instrumental diagnostics, Resistograph® (Resistograph), LINTAB (Lintab), tree plantations, stem rot, dendrochronological analysis, cores.

 

«Шайтан-Тау» – государственный природный заповедник, создан 9 октября 2014 года. Площадь охраняемой территории составляет 6726 га – это самый маленький заповедник на Урале. Целью создания заповедника является сохранение дубравной лесостепи, а также мест обитания редких видов растений и животных.

Растительный покров района хребта Шайтан-Тау отличается высоким разнообразием богатых во флористическом отношении и редких для Южного Урала растительных сообществ. В целом растительный покров заповедника представляет собой сочетание восточно-европейских широколиственных дубовых и липовых лесов и различных вариантов, луговых злаково-разнотравных и каменистых степей.

На склонах восточной экспозиции господствует дуб, на склонах западной экспозиции к нему примешивается ильм, а также липа, осина и береза бородавчатая. Дубовые и смешанные широколиственные леса располагаются в средней и верхней части склонов, поднимаясь в виде сужающихся языков по распадкам. В узких долинах рек и ручьёв произрастают мезофильные и гигромезофильные леса в комплексе с кустарниковыми и луговыми сообществами.

Основные лесообразующие породы заповедника – это дуб черешчатый (Quercus robur), береза повислая (Betula pendula), липа сердцелистная (Tilia cordata), ольха черная (Alnus glutinosa). Доминирующие положение в водораздельных лесах занимают ксеромезофильные дубовые леса. Они занимают верхние и средние части склонов и соседствуют с липовыми лесами, зарослями степных кустарников и степями. В сложении древесного яруса этих сообществ принимают участие дуб черешчатый, береза повислая, липа, осина (Populustremula), вяз (Ulmusglabra). В типичном варианте доминирует дуб.

Материал и методика. В ходе полевых работ в июле 2018 года на территории Государственного природного заповедника «Шайтан-Тау» в дубовом неморально-травяном лесу выполнено геоботаническое описание и проведена инструментальная диагностика древостоев Дуба. Древесный ярус с сомкнутостью крон 50% и средней высотой около 15 м сложен дубом черешчатым (Quercus roburL.), единично в древостое присутствуют Липа сердцелистная (Tilia cordata Mill.), Береза повислая (Betula pendula Roth.) Обильный подрост образует Липа сердцелистная (Tilia cordata Mill.),в нем также присутствуют Дуб черешчатый (Quercus roburL.), единично Вяз шершавый (UlmusscabraMill.), Клен платанолистный (Acerplatanoides L.). Состояние подроста хорошее.

Кустарниковый ярус не выражен. Единично отмечены роза майская (Rosa majalis Herm.), черемуха обыкновенная (Padus avium Mill.).

Травяной покров образован неморальными видами с преобладанием подмаренника душистого (Galium odoratum (L.) Scop.). Средняя величина проективного покрытия составляет 40%, средняя высота трав 20 см [2].

Синантропные виды не выявлены. Фитоценоз не деградирован (степень деградации 0).

Дуб является умеренно-растущим деревом, прирост в высоту 0,5-0,6 м. Дуб растет до 10 лет очень медленно, испытывая влияние окружающих древесных пород и подлеска. В возрасте 30 лет дуб растет интенсивно, постепенно увеличивая свой диаметр. С 80 лет рост замедляется, а с 150-200 лет рост в высоту прекращается. В толщину ствол прирастает всю жизнь.

У Дуба тяжелая и твердая древесина, по шкале Бринелля – 3,7 Мпа. По плотности древесины относится к группе со средней плотностью –750 кг/м3.

Для исследования насаждений Дуба выполнена визуальная оценка санитарного состояния 20 деревьев Дуба, а также отобраны древесные керны для дендрохронологического анализа. По лесотаксационным характеристикам обследованные деревья имеют схожие показатели: диаметр – 40 см, высота 20-25 м.

Для выполнения инструментальной оценки стволов дуба использованы приборы Resistograph® (Резистограф), LINTAB (Линтаб), а также бурав Пресслера с помощью которого отбирали древесные керны.

Основой резистографа (Resistograph®) является электронно-запоминающее устройство, которое производит считывание информации о плотности дерева, ее сохранение, а также производит распечатку диаграммы. Рабочим органом служит сверхчувствительное тонкое сверло диаметром 1-3мм, которое связано с запоминающим устройством. В намеченные места вводится сверло, которое, постепенно проходя слои древесины, передает информацию об изменении плотности древесины на запоминающее устройство. Данные, подаваемые на запоминающее устройство, передаются в единицах условной плотности Resi. Исследования подтвердили коррелируемость механических свойств древесины, эксплуатируемой в течение длительного периода времени, с показателями условной плотности Resi. Информация об изменении плотности древесины представляется в двух вариантах: в виде печатной диаграммы на ленте и в электронном виде [3]. Обработка диаграмм в электронном виде проводился в программе DECOM.

Экспертная оценка плотности древесины с помощью прибора Resistograph® [1] рекомендует удаление деревьев с твердой древесиной при наличии гнили ≥35%, или если ствол дерева находится в наклонном положении к земле, что делает его опасным для окружающих.

Диаметр исследованных деревьев составил менее 45см, поэтому проводили 2 бурения на одной высоте (с севера на юг, и с запада на восток). При визуальном обнаружении на стволе под кроной раковых ран, язв, образований бурение проводили на уровне отмеченных образований.

LINTAB – прибор, предназначенный для полуавтоматического определения ширины годичных колец. Он позволяет вести измерения с точностью до 0,02 мм. Полученные результаты использованы для определения возраста и прироста древесных растений.

Для измерения количественных характеристик годичных слоев древесины использован полуавтоматический комплекс, который состоит из:

1) бинокулярного микроскопа;

2) скамьи с прецизионной подачей, обеспечивающей линейное перемещение образца с точностью до 0,01 мм;

3) устройства, преобразующего электронный сигнал в цифровой;

4) прерывателя сигнала;

5) компьютера со специальным программным обеспечением.

При этом образец древесины устанавливался на столик скамьи таким образом, чтобы направление измерения (кратчайшее расстояние между границами смежных колец) совпадало с направлением движения столика. Чтобы выполнить это условие, необходимо постоянно поворачивать образец. Особенно часто приходится это делать при измерении центровых колец у тех буровых образцов, при взятии которых бур прошел на некотором расстоянии от сердцевинного кольца. Чтобы измерить ширину кольца, вертикальную линию на измерительной линейке окуляра микроскопа совмещали с границей кольца или горизонтальную линию оптического прицела совмещают с направлением рядов трахеид, а затем с помощью поворотной рукоятки смещали столик с образцом древесины до границы следующего кольца и вводили данные замера в компьютер.

Результаты. У обследованных деревьев выполнена визуальная оценка санитарного состояния древостоя. Визуальная оценка позволила получить количественные и качественные характеристики древостоев, которые во многом коррелируют с результатами инструментальной диагностики (табл. 1, 2).

Таблица 1

Санитарное состояние деревьев

№ дерева

Вид

Класс возраста

Состояние

Повреждения*

Примечание

1

Дуб черешчатый

(Quércus róbur)

II

II

-

 

2

II

I

-

 

3

II

I

-

 

4

II

II

-

 

5

II

III

154, 403

Санитарное состояние плохое

6

II

III

154

Раздвоение ствола, состояние ослабленное

7

II

III

403

Ствол наклонен

8

II

III

154

Раздвоение ствола

9

II

II

154

 

10

II

III

154, 403

 

11

II

II

154

Ствол наклонен

12

II

II

154

 

13

II

III

154, 403

 

14

II

III

154, 218, 403

Раздвоение стола у земли

15

II

II

403

 

16

II

III

154, 403, 803

 

17

II

III

154, 403

 

18

II

III

403

 

19

II

I

-

 

20

II

I

-

 

*Примечание:

154 – Сухобочины, подсушены

218 – Слом ствола под кроной прошлых лет

403 – Объедание листьев, хвои свежее (51-75%)

803 – Наличие на стволе в обл. кроны раковых ран, язв, образований (<1/2 окружности ствола)

 

Все обследованные дубы относятся ко II классу возраста (до 100 лет), т.е. деревья средневозрастные.

Большая часть обследованных деревьев Дуба черешчатого (Quércus róbur) по санитарному состоянию относится к III категории – деревья сильно ослабленные. В меньшей степени отмечены деревья с I и II категорией, здоровые и ослабленные, соответственно.

По результатам визуального осмотра практически у всех дубов выявлены признаки ослабления: сухобочины, подсушены, а также объедание листьев свежее (51-75%).

На всех исследованных деревьях отмечены свежие объедания листьев насекомыми (25-50%), которые ослабляют деревья. Эти вредители влияют на рост молодых побегов, нарушение процесса возобновления и роста, могут полностью поразить дерево. Пораженные деревья приостанавливают рост и постепенно усыхают.

Дендрохронологический анализ. В ходе работ с каждого учетного дерева отобраны керны. Отбор производился с помощью бурава Пресслера на высоте 1,3 м. Из 20 отобранных кернов, анализу подлежали 18, керны оставшихся деревьев не подлежали обработке, так как в них присутствовал высокий процент гнили, и они сломались либо в процессе бурения, либо в процессе исследования.

С помощью прибора Линтаб провели измерение ширины годичных колец. Измерения проводились, начиная от ближайшего к коре годичного кольца, год формирования которого известен (2018 г.).

Деревья одного вида, произрастающие на одном и том же участке леса, имеют сходный характер колебаний ширины годичного кольца от года к году.

Дендрохронологический анализ показал, что исследованные деревья являются насаждениями, возраст которых составляет 80-120 лет. Средний возраст деревьев 93 года. Наибольший возраст отмечен у Дуба №1 – 119 лет (рис.1). Наименьший возраст отмечен у Дуба № 3. Дерево относится к насаждениям 1936 года (83 года). Хорошо прослеживается резкий скачок в приросте в период с 1956 по 1978 гг.

Рисунок 1. Дуб №1. Древесно-кольцевая хронология с 1900 по 2018 гг.

Рисунок 2. Дуб №3. Древесно-кольцевые хронология с 1936 по 2018 гг.

По дендрохронологическому анализу 18 деревьев Дуба относятся к 2 классу возраста, т.е. средневозрастные, а деревья (№ 1 и 11) – старовозрастные, 119 и 110 лет соответственно.

В результате инструментальной диагностики выявлено, что для всех обследованных деревьев характерно изменение твердости древесины. Наличие стволовой гнили зафиксировано у 6 деревьев, которая варьирует от 7 до 46% (деревья № 1, 3, 8, 11, 16 и 17). Начальная стадия развития стволовой гнили зафиксирована у всех обследованных деревьев и варьирует от 34 до 86%.

Анализ резистограмм свидетельствует о наличии стволовой гнили, процент которой превышает 35% у 2-х из 20-ти Дубов (№8 и №16).

Наибольшие показатели гнили отмечены у дерева № 8 (2 ствол) – 53%, начальная стадия стволовой гнили – 47%, т.е. дерево находится в неудовлетворительном состоянии. У дерева №16 также отмечено высокое значение стволовой гнили – 46%, начальная стация развития стволовой гнили 54%, состояние дерева характеризуется как неудовлетворительное.

У 14 деревьев отсутствует стволовая гниль, но высокий процент начальной стадии стволовой гнили, также отмечено снижение твердости древесины (начальная стадия стволовой гнили варьируется от 34 до 86% развития гнили, среднее значение 52%), т.е. деревья являются ослабленными.

По результатам визуальной оценки обследованные дубы средневозрастные (до 100 лет), сильно ослабленные, отмечены механические повреждения ствола, сухобочины, в первую очередь это связано с наличием вредителей. Вредители замедляют жизненность дерева, который в дальнейшем приводит к гниению ствола, а также происходит процесс старения.

Таблица 2

Средние значения распределения стволовой гнили в обследованных деревьях

№ дерева

Древесина без патологий, %

Начальная стадия развития гнили, %

Стволовая гниль, %

1

38

37

26

2

52

48

-

3

43

50

7

4

44

56

-

5

42

58

-

6

53

47

-

7

64

36

-

8

47

53

9

45

55

-

10

37

63

-

11

40

48

12

12

31

69

-

13

62

38

-

14

56

44

-

15

64

36

-

16

54

46

17

18

70

12

18

57

43

-

19

33

67

-

20

53

47

-

 

Инструментальная диагностика позволила определить возраст обследованных деревьев, внутреннее состояние их стволов. Возраст деревьев № 1 и 11 превышает 100 лет (119 и 110 лет соответственно), характеризуются как старовозрастные. С помощью резистографа выявлены 2 дерева (№№ 8, 16), у которых стволовая гниль превышает ≥35%, их состояние оценивается как неудовлетворительное. Инструментальная диагностика позволила определить точный возраст деревьев Дуба и выявить скрытые патологии.

 

Литература

  1. Аносов Е.А. Определение плотности древесины и параметров макроструктуры методом сверления (Resistograph®). – М., 2015. – 12 с.
  2. Анциферов А. Упавшее дерево // Живой лес. – 2013. – С.116-119.
  3. Мельничук И.А. Диагностика внутреннего состоянии деревьев, с использованием комплекса аппаратуры акустической ультразвуковой томографии «Арботом» / колл. авторов. – СПб, 2012. – 32с.

Literatura

  1. Anosov E.A. Opredelenie plotnosti drevesiny i parametrov makrostruktury metodom sverlenija (Resistograph®). – M., 2015. – 12 s.
  2. Anciferov A. Upavshee derevo // Zhivoj les. – 2013. – S.116-119.
  3. Mel'nichuk I.A. Diagnostika vnutrennego sostojanii derev'ev, s ispol'zovaniem kompleksa apparatury akusticheskoj ul'trazvukovoj tomografii «Arbotom» / koll. avtorov. SPb, 2012. – 32 s.

 

Кулакова Светлана Александровна, к.г.н., доцент, ПГНИУ, 614990 г. Пермь, ул. Букирева 15.

Роготнева Анастасия Михайловна, магистр 1 курса ПГНИУ, ООО «Малое инновационное предприятие «Бюро охраны природы», 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15.


Для того чтобы оставить комментарий вы должны авторизоваться на сайте! Вы также можете воспользоваться своим аккаунтом вКонтакте для входа!