Преддверии 90-летия УГЛТУ  мы публикуем материалы, которые связаны с историей нашего вуза. Сегодня мы представляем материал кандидата сельскохозяйственных наук, доцента Антона Оплетаева, который внимательно изучил один из архивных документов, повествующий об исследованиях подсочки.

Первые исследования Подсочки на Урале

«Вопросы подсочки и подсочного хозяйства на Урале приобретают все большее и большее значение, приковывая к себе внимание специалистов и хозорганов. В связи с этим и научно-исследовательские учреждения Уралобласти не могли и не могут пройти мимо проблемы подсочки, будучи обязанными оказать посильную помощь в освещении этого вопроса» - отмечает в предисловии помощник директора УНИЛМ по научной части, редактор сборника статей по вопросам, соприкасающимися с подсочкой А.А. Нимвицкий (Подсочка на Урале // Труды уральского отделения всесоюзного научно-исследовательского института древесины. Свердловск-Москва, 1930). Архивный документ на 124 листах машинописного текста с обложкой, нарисованной тушью от руки был проанализирован в преддверии 90-летнего юбилея Уральского государственного лесотехнического университета с целью проследить тематику научных исследований ученых, которые работали 90 лет назад.

Настоящий документ включал в себя темы, посвященные проблемам подсочки хвойных пород на Урале. Был произведен анализ зарубежной литературы, в частности работы немецких ученых, которые к тому времени уже имели богатый опыт и собственные технологии заготовки живицы. Биологический сектор исследований представлен работой профессора А.С. Казанского и инженера А.Н. Пономарева, которые впервые на Урале изучали анатомическое строение смоляных ходов, а также описали приемники для сбора живицы и тару для ее хранения. Анализируемый документ можно считать первой систематической работой по изучению прижизненного использования лесов на Урале.  

А.С. Казанский, А.Н. Пономарев

К анатомии смоляных ходов Уральской сосны в связи с ее подсочкой

Подсочная промышленность должна основываться на точном знании анатомии и физиологии смолообразовательного аппарата у хвойных деревьев. Анатомическое исследование смоляных ходов сосны обыкновенной, произрастающей в Европе, было описано в научных трудах Mayr, Munch, Hannig и другими учеными. Задачей профессора А.С. Казанского и инженера А.Н. Пономарева являлась проверка применимости зарубежных результатов к сосне, произрастающей на Урале, а также установление связи между развитием смоляных ходов и выходом живицы из дерева.

Важно было понять влияние поранений на систему смоляных каналов, поскольку в специальной технической литературе в этом вопросе наблюдалась довольно большая запутанность. Поэтому исследованию были подвергнуты как неподсоченные, так и подвергшиеся подсочке деревья. Главнейшими результатами работы являлись выводы о меньшей смолистости деревьев сосны на Урале, по сравнению с сосной в Германии. Было доказано, что немецкие способы подсочки не подходят для использования в лесорастительных условиях Урала.

Девяносто лет назад было полностью установлено влияние нанесенных поранений на образование патологических смоляных ходов в древесине. Был установлен факт того, что глубина раневых ходов оказывает большое значение на процессы выработки живицы. Эта работа послужила основанием для дальнейших исследований физиологических процессов смолообразования у сосны обыкновенной.

Данные немецкого исследователя Munch содержали выводы, что возраст, высота, стороны света и условия местопроизрастания имеют слабое влияние на количество смоляных каналов, поскольку они действуют только на ширину годичного слоя. Таким образом в Германии причиной неравномерности распределения смоляных ходов по годичным слоям являлась ширина последних. В силу приуроченности продольных ходов поздней древесины вопрос о зависимости между численностью их и шириной годичного кольца может быть сведен к установлению связи между числом ходов и шириной поздней древесины слоя. Но по наблюдениям Munch оказалось, что во влажное и холодное лето 1911 года и очень жаркое и сухое 1916 года образовалось одинаковое очень малое количество смоляных ходов, хотя годичный слой холодного года отличался слабым развитием поздней древесины, а жаркого наоборот сильным. Исследования условий смолообразования сосны на Урале давали несколько иные данные, по сравнению с результатами немецких ученых.

Для изучения анатомии системы смоляных ходов отбирались типичные сосновые деревья на территории Таватуйского опытного лесничества. Основная часть деревьев подсачивалась в течение 1927 и 1928 годов по немецкому способу, а в качестве контроля были изучены неподсоченные экземпляры. Все подсоченные деревья имели по 1 карре, колебания в размерах которой по отдельным деревьям не превышали 25% от среднего. В остальном же они отличались друг от друга только размерами выходов живицы. По последнему признаку они разбивались на две группы. К первой группе относили деревья с большим выходом живицы - от 22 до 30 грамм в среднем за сезон на карро-подновку. Деревья с малыми выходом живицы - от 10 до 12 грамм относили ко второй группе. Таким образом, была поставлена задача установить связь между производительностью деревьев и их физиолого-анатомическими особенностями.

На выбранных деревьях отбирались образцы древесины на высоте от уровня почвы 0; 0,5; 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6 и далее через 2 метра до вершины. Образцы сечения 0 были несколько ниже нижнего края карры, а сечение 1 м располагались непосредственно рядом с ее верхним краем. У высушенных до воздушно-сухого состояния образцов определялись размеры годичных слоев. Длина годичного кольца определялась не по окружности, а по хорде и обычно составляла приблизительно 30 мм. У образцов, взятых из области кроны, она уменьшалась до 20 мм, а в конусе ствола доходила до 10 мм. Благодаря этому, форма ограничивающих годичный слой кривых всегда приближалась к прямым, а разница между длиной кривой и хорды была незначительна.

Подсчет смоляных каналов производился посредством бинокулярного микроскопа по всей поверхности каждого из семи годичных слоев: двух слоев, заложенных в годы подсочки (1927 и 1928 годы) и на пяти слоях, заложенных в годы, предшествующие ей. Полученные результаты приводились к 10 см длины годичного кольца. Никакой предварительной обработке смоляные ходы не подвергались. Для удобства подсчета поверхность образца тщательно подрезалась бритвой. Из полученных цифровых данных выводился ряд средних величин.

Для решения вопроса о влиянии поранений на образование смоляных ходов необходимо было найти метод подсчета количества смоляных ходов, которое позволит оценить влияние подсочки на смолопродуктивность сосны. За такой метод можно было считать среднее количество смоляных ходов на карровой стороне за годы до подсочки. Но этот способ имел тот недостаток, что вообще число смоляных каналов по годам резко колебалось, а потому и средние значения за 4 года до подсочки значительно отличались от среднего за 1927-1928 (годы подсочки) даже и для деревьев неподсоченных. Объяснением этой разницы в числе смоляных каналов по годичным слоям являлось различие в метеорологических условиях. Исследованием доказано закономерное варьирование количества смоляных каналов по годичным слоям у деревьев. Это однообразное колебание по годичным слоям у разных деревьев давало основание принять, что причины этого имеют общий характер. Одинаково действуя на ряд деревьев, они привели к тому, что в некоторые годы у всех деревьев было заложено то большее, то меньшее число смоляных каналов. Явление неравномерности в распределении смоляных ходов по слоям было отнесено к изменениям метеорологических условий.

Для подтверждения этой гипотезы были произведены сопоставления между количеством смоляных ходов и метеоусловий по данным свердловской Геофизической обсерватории за период с 1881 по 1920 годы. Были проанализированы средние температуры месяцев вегетационного периода с мая по сентябрь и с июня по август. Колебания их по годам были незначительны и далеко не соответствовали амплитудам колебаний количества смоляных каналов. Средние температуры за июль – август, характеризовали значительную и важную для жизни дерева часть вегетационного периода, являющуюся временем образования смоляных ходов, в то время давали достаточные колебания в средних величинах по годам, почему в производимых сопоставлениях пользовались ими.

Было установлено, что смола распределена в дереве очень неравномерно: по сечению – меньше всего ее в заболони и средней части ствола, а больше всего – в сердцевине. По длине смола сосредоточена в нижней и верхней частях ствола. Количество смоляных каналов в зависимости от сторон света тоже неравномерное. Большим числом характеризуется южная и восточная часть ствола. Наибольшей смолистостью обладает сосновый пневой осмол (сосновые пни), простоявшие после рубки более 10 лет (так называемый «спелый осмол») содержание смолы в которых доходит до 30% от веса всего пня.

Кроме статистического метода изучения системы смоляных каналов, расположение их в дереве исследовалось методом инценированя их различными веществами. По исследовани. Распространения этих веществ в системе смоляных каналов дерева можно было получить некоторые сведения о их происхождении. Наилучшим оказалось инценирование смоляных ходов ртутью. Сделанные с инценированной древесины рентгеновские снимки являлись материалом, дававшим отчетливую картину распространения смоляных ходов по стволу дерева.

Основные выводы, которые были получены в результате исследований профессора А.С. Казанского и инженера А.Н. Пономарева в 1930 году:

Ранения, наносимые дереву при подсочке, вызывают увеличение количества смоляных ходов на карровой стороне ствола.

По годам подсачивания величина влияния и размер распространения его неодинаковы, но максимум его, как и первый, так и во второй год одинаково лежит на высоте верхнего края карры.

В первый год влияние подсачивания простирается до высоты 0,5 м от верхнего края карры (1,5 м от уровня почвы).

Для второго года подсочки устанавливается распространение влияния до высоты 5 м от верхнего края карры (6 м от уровня почвы). Ниже карры влияние не наблюдается.

Никаких особенностей в распространении смоляных ходов в верхних частях дерева в связи с подсочкой не наблюдается.

Краткая история подсочки на Урале

Дореволюционный период. Лесохимическая промышленность на территории Свердловской области в дореволюционное время была представлена исключительно небольшими кустарными установками по выгонке скипидара, канифоли, дегтя, а также уксусного порошка, гидролизного спирта и др. На первом месте стояло углежжение.

Довоенный период. Лесохимические производства на Урале развернулись только после революции. Также был допущен ряд отклонений от «строгих правил лесоводственной науки и доброго хозяйства» для металлургии. Значительно большая часть древесины использовалась на дрова, которые сырыми шли на пережег в уголь для доменных печей. Громадные ежегодные вырубки сосновых древостоев на Урале, особенно в Свердловской области, создают большие возможности для развития смоло-скипидарного производства. В период с 1929 по 1932 годы в Кыштымском, Алапаевском, Свердловском и Нейво-Рудянском районах обследование выявило, что запасы пневого осмола составляли около 2 млн. м3. Впервые в СССР в Юрюзанских лесах в 1930 году институтом биологии УФАН заложен опыт длительного подсочного хозяйства со сроком эксплуатации сосны в 25 лет. Площадь подсочного хозяйства составила 13,5 тыс. га.

Военное время. За годы войны под руководством профессора В.Н. Козлова освоена выработка разных марок смазочных масел из пневого осмола сосны. После лабораторных опытов и первой промышленной установки в Монетном леспромхозе треста Свердлес зимой 1942-1943 годов производство распространилось и за пределы Урала.

Послевоенный период. Уже к 1948 году добыча живицы на Урале составляла более 30% от общего добываемого объема в СССР, а продуктами ее переработки являлись канифоль, скипидар, терпентинное масло (французский скипидар) сосновая смола и др.

Нейво-Рудянский завод Главлесхима – один из крупнейших в СССР по переработке живицы в котором был построен цех щелочной экстракции пневого осмола.

Бобровский завод Промкооперации осуществлял ректификацию спирта, очистку скипидара, производил канифоль, терпентин и креозот. Кроме того, имелись кустарные смоло-скипидарные установки и по переработке пневого осмола.

Монетный леспромхоз Свердлеса освоил производство смазочных масел (веретенное, машинное, автол) из смолы и дегтя. Из одной тонны сосновой смолы получается смазочных масел 230-350 кг, горючих продуктов 150-200 кг, технического креозота до 100 кг и пека – 150-200 кг.

Таким образом, менее чем за 20 лет Уральские ученые смогли изучить особенности физиологических процессов смолообразования у сосны обыкновенной, разработать технологии сбора, транспортировки, хранения и переработки живицы. Уральская промышленность в кратчайшие сроки организовала переработку лесохимического сырья и выпуск новых продуктов ее переработки. Выдающиеся результаты лесохимической отрасли были достигнуты благодаря научным исследованиям уральских ученых, которые дали научное обоснование технологическим процессам прижизненного использования лесов.

Источник фото: booksite.ru и loodusegakoos.ee