Физико-химический состав продуктов подсочки
2.5 Березовый сок содержит 1-4 % сахаров, и много разнообразных минеральных веществ: калия 273 мг/л, натрия 16 мг/л, кальция 13 мг/л, магния 6 мг/л, алюминия 1-2 мг/л, марганца 1 мг/л, железа 0,25 мг/л, кремния 0,1 мг/л, титана 0,08 мг/л, меди 0,02 мг/л, стронция 0,1 мг/л, бария 0,01 мг/л, никеля 0,01 мг/л, циркония 0,01 мг/л, фосфора 0,01 мг/л, и в нем обнаружены следы азота. В соке березы обнаружены гиббереллины, входящие в состав гобеленовой кислоты, количество которой постепенно повышается в период сокодвижения, а затем снижается к концу сезона соковыделения. В связи с этим в биологических тестах сок березы в начальный период соковыделения не отличается активностью, наоборот, он имеет даже слегка ингибиторные свойства, но затем активность его возрастает и несколько снижается только к концу соковыделения. Кроме гобеленовой кислоты, в соке березы найдено значительное количество цитокинннов. Вероятно, гнбберлиновая кислота и другие ауксины образуются в корнях, а не только в нижней части ствола дерева. Все эти вещества в период сокодвижения переносятся к кроне и регулируют процессы распускания почек и цветения.[5]
2.6 Основной органический компонент кленового сока - сахароза, ее концентрация в соке обычно составляет 2-3%, хотя ее содержание может варьировать от 0,5 до 10%, в зависимости от условий произрастания деревьев. Так же содержится натуральная Декстроза (D-глюкоза) – природное вещество, моносахарид, единственный углевод, который используется для выработки энергии нашим организмом, разносится кровью во все клетки и части тела. Супербыстрый легкоусвояемый углевод отвечает за нормальную работу всех органов и систем организма. Именно декстрозе отводится главенствующая роль в функционировании головного мозга, которому ежедневно требуется порядка 120 г этого ценного вещества. Помимо сахаров кленовый сок содержит органические кислоты: яблочную кислоту (0,21%), лимонную кислоту (0,002%) и следы янтарной, фумаровой, фенолкарбоновую и нескольких других органических и ненасыщенныхьжирных кислот, а так же каротиноиды, альдегиды, липиды, дубильные вещества, в большом количестве витамины Е и С, В2, теомин. Общее содержание минеральных веществ в кленовом соке в среднем составляет 0,66%, при этом преобладают калий (0,26%), кальций (0,07%), оксид кремния (0,02%) а так же марганец, железо, цинк, магний, фосфор и натрий и даже каучук.[19]
2.7 Плотность живицы близка к единице. С водой живица смешивается плохо, но при перемешивании вода от нее отслаивается очень медленно и не полностью.
По химическому составу живица представляет собой смесь жидких терпеновых углеводородов, которые составляют летучую часть - скипидар (30-35%) и твердых изомерных смоляных кислот (65-70%) - канифоль. Скипидар на воздухе испаряется, поэтому в момент сбора живицы из приемников там его содержится от16 до 22%. Главный компонент сосновой живицы - левопимаровая кислота. При нагревании она изомеризуется и превращается в абиетиновую, поэтому в канифоли пимаровая кислота отсутствует, а абиетиновая преобладает. Кроме того, как в живице, так и в канифоли содержатся неоабиетиновая и палюстровая кислоты, а в канифоли - декстропимаровая и изопимаровая. В основе терпеновых углеводородов лежит пятиугольное соединение изопрен с общей формулой (С5 Н8)n . Терпеновые углеводороды подразделяются на:
монотерпены, или собственно терпены, с общей формулой С10Н16, содержащие две изопреновые группировки; монотерпены составляют основную часть скипидара хвойных, а так же эфирных масел других растений;
сесквитерпены (С15Н24) с тремя изопреновыми группировками; в живице хвойных пород их значительно меньше по сравнению с другими соединениями, но по числу ндивидуальных соединений это наиболее обширная группа терпеноидов. Сексвитерпеноидом является абсцизовая кислота;
дитерпены (С20Н32) с четырьмя изопреновыми группировками; смоляные кислоты являются производными дитерпенов и составляют основную часть канифоли, производными дитерпенов являются так же гиббериллины.
политерпены, содержащие более шести изопреновых группировок; это биополимеры, к ним относится каучук.
При переработке на канифольно-терпентиновых заводах живица освобождается от сора, затем производится ее разделение на основные виды продукции - скипидар и канифоль.
Скипидар. Общая формула С10Н16 Очищенный скипидар - оптически деятельная бесцветная прозрачная жидкость с очень характерным запахом. Плотностью скипидара 0,86 г/см3, температура кипения 153-160°С. Он нерастворим в воде, но смешивается в любых соотношениях с рядом органических веществ, например с эфиром, бензином, солями жирных и смоляных кислот.
Скипидар представляет собой сложную смесь терпенов. По И. И. Бардышеву, в его состав входят следующие терпены:
пинен - 60-70%,
пенен - 6-8%,
карен - 10-18%,
камфен - 2,%,
мирцен - 2%,
лимонен - 3-4%,
остаток (высшие фракции) - 5-6%.
Терпены - жидкости с двойными связями, поэтому они способны присоединять по месту этих связей бром, хлористый водород и другие элементы. Важное свойство терпенов - способность окисляться кислородом воздуха. Окисляющиеся терпены могут восстанавливать кислород воздуха до озона, в результате чего воздух в сосновом лесу «озонируется», им легче дышать.
Состав терпенов не одинаков у различных хвойных пород. Более того, но и виды одного рода и даже один и тот же вид в меняющихся условиях произрастания по составу терпентинного масла неодинаковы. Например, в скипидаре сосны обыкновенной преобладают пиненовые фракции; скипидар итальянской и флоридской сосен состоит преимущественно из лимонена, скипидар американской сосны - на 85% из гептана, а терпены вообще отсутствуют.
Канифоль. Общая формула С20Н30О2. Канифоль представляет собой твердое, аморфное, хрупкое и прозрачное вещество с характерным раковистым изломом и стеклянным блеском. Цвет ее изменяется от светло-желтого или почти бесцветного до темного с рубиново-красным оттенком. По цвету канифоль делится на четыре группы: светлая, желтая, оранжевая и темная. Плотность ее немного больше 1, температура размягчения - 66-71ОС, плавления 150-220ОС, разложения около 300ОС. Канифоль хорошо растворяется в большинстве органических растворителей, не растворима в воде. При контакте с кислородом воздуха канифоль разлагается, поэтому, чтобы повысить стойкость к окислению, ее подвергают модификации. Пыль канифоли взрывоопасна.
В основе структурной формулы смоляных кислот содержится группировка из трех шестичленных колец, которая называется фенантреновой. Все смоляные кислоты являются ненасыщенными и различаются местом двойных связей.
Кроме того, смоляные кислоты неустойчивы, реакционно-спо-собны и при нагревании легко поддаются изомеризации. Смоляные кислоты, содержащиеся в живице, называют первичными, а измененные на воздухе или при ее обработке - вторичными. Канифоль состоит из смеси первичных и вторичных смоляных кислот.
Главный компонент сосновой живицы - левопимаровая кислота. При нагревании она изомеризуется и превращается в абиетиновую, поэтому в канифоли пимаровая кислота отсутствует, а абиетиновая преобладает. Кроме того, как в живице, так и в канифоли содержатся неоабиетиновая и палюстровая кислоты, а в канифоли - декстропимаровая и изопимаровая. Терпены - жидкости с двойными связями, поэтому они способны присоединять по месту этих связей бром, хлористый водород и другие элементы. Важное свойство терпенов - способность окисляться кислородом воздуха. Окисляющиеся терпены могут восстанавливать кислород воздуха до озона, в результате чего воздух в сосновом лесу «озонируется», им легче дышать.
Состав терпенов не одинаков у различных хвойных пород. Более того, но и виды одного рода и даже один и тот же вид в меняющихся условиях произрастания по составу терпентинного масла неодинаковы. Например, в скипидаре сосны обыкновенной преобладают пиненовые фракции; скипидар итальянской и флоридской сосен состоит преимущественно из лимонена, скипидар американской сосны - на 85% из гептана, а терпены вообще отсутствуют.
Канифоль. Общая формула С20Н30О2. Канифоль представляет собой твердое, аморфное, хрупкое и прозрачное вещество с характерным раковистым изломом и стеклянным блеском. Цвет ее изменяется от светло-желтого или почти бесцветного до темного с рубиново-красным оттенком. По цвету канифоль делится на четыре группы: светлая, желтая, оранжевая и темная. Плотность ее немного больше 1, температура размягчения - 66-71ОС, плавления 150-220ОС, разложения около 300ОС. Канифоль хорошо растворяется в большинстве органических растворителей, не растворима в воде. При контакте с кислородом воздуха канифоль разлагается, поэтому, чтобы повысить стойкость к окислению, ее подвергают модификации. Пыль канифоли взрывоопасна.[11]
В основе структурной формулы смоляных кислот содержится группировка из трех шестичленных колец, которая называется фенантреновой. Все смоляные кислоты являются ненасыщенными и различаются местом двойных связей.
Кроме того, смоляные кислоты неустойчивы, реакционноспособны и при нагревании легко поддаются изомеризации. Смоляные кислоты, содержащиеся в живице, называют первичными, а измененные на воздухе или при ее обработке - вторичными. Канифоль состоит из смеси первичных и вторичных смоляных кислот.
Главный компонент сосновой живицы - левопимаровая кислота. При нагревании она изомеризуется и превращается в абиетиновую, поэтому в канифоли пимаровая кислота отсутствует, а абиетиновая преобладает. Кроме того, как в живице, так и в канифоли содержатся неоабиетиновая и палюстровая кислоты, а в канифоли - декстропимаровая и изопимаровая.[16]
Экспериментальная часть
Проведено сравнение в двух насаждения в которых проводились рубки главного пользование одно из каторых вышло из подсочки. Данные участки были ограничены геодезической съемкой и проведена инструментальная таксация.
КВ 88 В1 состав 5Б3Е2С запас деловой березы 268 м.куб дровяной 103 насаждение вышедшее из подсочки
КВ 87 В42 состав 6Б3Олс1Е запас деловой березы 168 м.куб дровяной 43
Количество деловы и дровяных деревьев на сравненных участках
Таблица 1 ведомость перечета деревьев
| Диаметр от уровня корневой шейки 1.3м | деловые | дровяные | деловые | дровяные |
| КВ 88 В1 | КВ 87 В42 | |||
| всего | 85% | 15% | 95% | 5% |
Из данной таблицы можно сделать вывод что в насаждениях где происходила подсочка выход деловых стволов менше, что приводит к уменшению класса товарности.
Нельзя оставить без внимания ,что на протяжении подсочки в насаждении происходил отпад ,в среднем 3-5 деревьев в год. В основном это были деревья диаметром от двадцати до тридцати двух сантиметров. Это было связано с тем что через раны в них попадали споры грибов таких как трутовик, ложный трутовик (рис.5). Ослабленную березу заселяли стволовые вредители такие как березовый лубоед .Береза является быстро гниющей древисиной и в течении лета она практически погибала и падала. Более сильные деревья, это деревья диаметром более тридцати двух сантиметров,была без видимых признаков поражения грибами и стволовыми вредителями,хотя на стволах некоторых были видны следы древоточцев (Рис. 6). На некоторых появлялись сухие ветки в кроне.При выборочной валке модельных деревьев,выборка случайным методом, и при раскряжевке на сортименты у комлевой части было явно вырожено ложное ядро (Рис. 7).
У двух деревье из двенадцати срез у комлевой части был в виде мраморного рисунка,что свидетельствует о первичном заселении грибами (Рис 8). Одно дерево диаметром 52 см «вышло в дупло». Сильно заметно уменшения годичных колец. Следует отметить что пораженные деревья были с явными нарушениями технологии подсочки или надрезы не замазаны глиной.
Сокодвижение у березы началось в начале апреля со сходом снежного покрова.Набухание почек у деревьев каторые подсачивались на протяжении 3 лет началось одновременно с деревьями каторые небыли вовлечены в подсочку.размеры листовой плостинки не отличались от деревьев не вовлеченных в подсочку.Цвет листовой пластинки не изменился
При обследовании вышедших из подсочки хвойных насаждений сосны на територии ГЛХУ Червенский лесхоз Рованичское лесничнство кв 6
Было выявлено уменшение годичного прироста сосны на спиле были видны утоньчеия годичных колец или элипчность годовых колец, на некоторых деревьях наблюдалось выпадеие годичных колец.
Ослаблеие деревьев в процесе подсочки привело к фаутности,У некоторых крона занимала лишь 20 % протяжености ствола, однобокость кроны, в кроне присутствовали сухие ветви.
Влияние подсочки
4.1 Одним из показателей жизнедеятельности березы является сокопродуктивность. Если бы она из года в год понижалась, то можно было бы заключить, что подсочка ослабляет жизнедеятельность березы. Однако, как показывают 5-летние наблюдения за подсочкой в условиях севера Беларуси, сокопродуктивиость из года в год не только не снижается, а наоборот, имеет тенденцию к увеличению; при соответствующей технологии подсочки деревья хорошо плодоносят, не подвергаются заражению энтомо-фитовредителями. Поэтому о влиянии подсочки на жизнедеятельность дерева можно судить лишь по основной его реакции на подсочку в течение ряда лет. В нашей стране в связи с предстоящим значительным расширением добычи березового сока назрела необходимость постановки специальных исследований по влиянию более длительной подсочки — порядка 15 лет и более — на качество древесины, на жизнедеятельность березовых насаждений.
4.2 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). 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. Подсочные ранения нарушают водопроводящую систему ствола сосен, обнажая большие участки древесины, под которыми через 2-3 года после нанесения подновок вся заболонь отмирает. Отмирание идет не только с поверхности зеркала карр, но и со стороны ядра, причем усиленное ядрообразование распространяется выше карр. Вследствие этого и отчасти из-за значительного сокращения ширины годичных колец происходит заметное уменьшение ширины заболони, существенная потеря стволовой древесины. При длительных сроках подсочки эта потеря составляет до 10 % от наличного запаса древостоя. При изучении влияния подсочки с серной кислотой на физиологические процессы подсоченных деревьев исследователи отмечают значительное увеличение содержания моносахаридов. Применение на подсочке сульфитно-дрожжевой бражки значительно активизирует дыхательные ферменты в тканях дерева вблизи карр, усиливает расход углеводов и повышает водоудерживающую способность тканей в большей степени, чем при обычной подсочке, интенсифицирует процесс ассимиляции углекислого газа.
Заключение
Влияние побочного лесопользования, а именно подсочки, на жизнедеятельность березового древостоя оказывает минимальные на прирост древесины, процессы набухания и распускания почек, появление листьев, их размеры, плодоношение. Это объясняется тем, что промышленная подсочка обычно производится в насаждениях, поступающих в рубку в ближайшие 2—3 года, срок же подсочки деревьев пока не превышает 3-5 лет. Для недопущения отпада в насаждениях рекомендуется своевременно проводить работы по закрытию раневых каналов. Рекомендуем перед началом проведения работ по нанесению раневых каналом проводить тех. учебу с работниками занятыми на производстве, с заполнением протоколов проверки знаний . Проводить подсочку под пристольным надзором ИТР подразделения, так-же ознакамливать прочих потребителей с правилами проведения подсочки и отвецтвенностью за нарушение природохранного законодательсва Республики Беларусь.
Установлено, что подсочка сосновых древостоев существенно не ухудшает состояния насаждений, она только ускоряет процесс отпада уже ослабленных деревьев, но не является первопричиной отпада. Гибель значительной части деревьев может происходить непосредственно в процессе подсочки или в первые годы после ее окончания. В большинстве случаев леса, пройденные подсочкой, способны жить в последствии в течение многих десятилетий. Подсоченые деревья наиболее подвержены заселению своловыми вредителями и грибковыми заболеваниями. Следует отметить значительное сокращение ширины годичного кольца при длительной подсочке. При этом наблюдается прямо пропорциональная зависимость между снижением прироста и повышением нагрузки деревьев каррами. Сокращение прироста древесины происходит по всей длине ствола. В непосредственной близости от ранения прирост снижается настолько значительно, что может происходить даже выпадение годичных колец древесины. Важным следует отметить что древесина сосны становится более плотной и менее подвержена ветровалом и буреломам, так в июне 2016 года из-за урагана на територии Минской облости было повреждено более 3 млн. метров кубических древесины-насаждения сосны в которых длительное время проводилась подсочка устояли.