Домашовець Г.С. Зональна біопродуктивність лісів Львівщини та її динаміка : Домашовець Г.С. Зональная биопроизводительность лесов Львовщины и ее динамика

Краткое содержание

Розділ 1. Сучасний стан досліджень компонентів біологічної продуктивності лісів та їхньої динаміки. Наведено основні визначення складників біологічної продуктивності лісів, висвітлено головні напрями дослідження останньої та динамічні процеси в лісових екосистемах і методи їх оцінки, представлено аналіз фітомаси, вуглецю та глобальних кліматичних змін.

Над вивченням біологічної продуктивності деревостанів працювали дослідники багатьох країн світу: Л.К. Поздняков, В.М. Горбатенко, В.В. Протопопов (1969), П.І. Лакида (1997), В.К. М’якушко (1972, 1978), Л.І. Половников (1970), Л.Є. Родін, Н.П. Ремезов, Н.І. Базілевич (1968), А.І. Уткін (1982, 1995), А.З. Швиденко (2000, 2004), В.А. Усольцев (1985, 1988, 2003), H.A.I. Madgwick (1970), J. Parde (1980) та ін. Важливу роль у розвитку цих досліджень відіграла Міжнародна біологічна програма (МБП), яка сформувалася на початку 70-х років минулого століття і сприяла науковій розробці та практичній реалізації низки екологічних і біогеоценологічних питань. Завдяки цим дослідженням у науковій літературі вперше з’явилися обґрунтовані визначення біологічної продуктивності лісів та її складників.

Проте як показав аналіз результатів дослідження біологічної продуктивності лісів за компонентами фітомаси, які були отримані в період виконання МБП, вони недостатні. Адже у 1965-1975 рр. дослідники віддавали перевагу вивченню продуктивності тільки цінних твердолистяних порід за зональними типами рослинності, а в багатьох районах лісової зони у рослинному покриві переважають деревостани хвойних та м’яколистяних порід, штучні насадження та похідні ліси, біологічна продуктивність яких вивчена ще недостатньо. Методика досліджень МБП не передбачала розробку нормативів оцінки компонентів біологічної продуктивності деревостанів, а проведеним дослідженням притаманний переважно ботанічно-описовий характер.

Дослідження біологічної продуктивності лісів можна звести до двох історично зумовлених напрямів: біогеоценологічного (екологічного), що пов’язаний з вивченням закономірностей нагромадження, кругообігу речовин і енергії у лісі та ресурсознавчого, який передбачає оцінку фітомаси лісу як ресурсного потенціалу галузі за необхідними для народного господарства компонентами. Наукові дослідження за першим напрямом були пріоритетними для таких вчених, як В.К. М’якушко (1972), Я.П. Одинак, Д.В. Борсук (1977), А.П. Андрущенко (1978), Я.П. Одинак (1983) тощо. Ресурсознавчий напрям характерний для наукових
робіт Л.А. Козирацького (1975), С.М. Козьякова (1984), В.С. Бондаря, Д.А. Телішевського (1985) та ін.

Деякі автори розглядають біологічну продуктивність дуже широко, включаючи елементи як рослинного, так і тваринного походження та мікроорганізми. Для лісового господарства першочергове значення має облік елементів рослинного походження. У цьому випадку до складу фітомаси, як основного складника біологічної продуктивності, входить стовбурова деревина, а також інші частини дерева, підлісок, живий наґрунтовий покрив. На теперішній час найбільш повно може бути використана надземна фітомаса, до складу якої входить маса стовбурової деревини, гілок, кори і листя.

В Україні П.І. Лакидою (1997) та науковцями його школи (О.М. Колоском (2002), М.М. Петренком (2002), А.Г. Лащенком (2004), Л.М. Матушевич (2004), Р.Д. Василишиним (2007), І.В. Блищиком (2008)) було виконано ґрунтовні дослідження структури компонентів фітомаси основних лісотвірних порід України. Однак перераховані роботи не закривають дане питання для подальшого вивчення. Адже дослідження фітомаси з розподілом її за фракціями потребує дуже великих затрат часу і праці в порівнянні із затратами на одержання таксаційної характеристики деревостану. Тому дані про запаси і продуктивність фітомаси все ще характеризуються фрагментарністю й залишаються недостатніми.

Розділ 2. Характеристика об’єкта досліджень. Викладено обґрунтування об’єкта досліджень, лісорослинне районування, фізико-географічні та кліматичні умови Львівської області, її економічні, екологічні й соціальні умови, а також лісівничо-таксаційну характеристику деревостанів Львівщини.

Для можливості управління лісами стосовно вуглецевих запасів, необхідні точні кількісні знання їх обсягів та потоків як усередині окремої лісової екосистеми, так і в загальному екологічному циклі планети. Деякі науковці зауважують, що за певних змін у кліматі та в управлінні ліси можуть стати джерелом емісії СО₂ в атмосферу. Дотепер знання системи екологічних зв’язків та потоків різних речовин у лісових екосистемах значною мірою фрагментарні. Тому дуже важливо визначити існуючі резервуари вуглецю в лісах та їх обсяги. В світовій практиці оцінка продуктивності насаджень з точки зору вуглецевого балансу набуває важливого значення. Навіть при застосуванні критеріїв сталого управління лісами в Європі, які єдині для всіх країн-членів Європейського Союзу, кількісний індикатор оцінки запасів та потоків вуглецю в критерії “Продуктивність лісів” є обов’язковим.

Львівська область – одна із 24 областей України. Вона утворена 4 грудня 1939 р. у результаті приєднання Західноукраїнських земель до Української РСР. Площа області дорівнює 21,8 тис. км², що становить 3,6% території України. За розмірами Львівська область посідає сімнадцяте, а за кількістю населення – шосте місце в Україні.

Львівщина відзначається великою різноманітністю природних умов і багатством природних ресурсів. На її території є рівнини й гори, поширені поліські, лісостепові та лісолучні ландшафти. Надра регіону багаті на поклади нафти і горючих газів, кам’яного вугілля й самородної сірки, різноманітних солей та мінеральних вод тощо. Така різноманітність природних умов і природних ресурсів зумовлена географічним положенням, геологічною будовою та характером поверхні області. На її території вирізняють п’ять лісорослинних областей: Українські Карпати і прилегла до них область Передкарпаття – на півдні, Опілля та Розточчя – в центральній частині та Мале Полісся – на півночі.

Як зазначалося Львівська область – одна з найбільш лісистих у нашій державі. Загальна площа лісових ділянок, вкритих лісовою рослинністю, тут на даний час складає 629,1 тис. га, що становить 28,9% її території. Оптимальна лісистість для області, більша частина якої розташована в Карпатському регіоні, сягає 30%. Лише за такого рівня лісистості за попередніми підрахунками та теоретичними обґрунтуваннями вчених, ліси, розташовані на цій території, найбільш позитивно впливатимуть на клімат, стан ґрунтів і водних ресурсів, зменшуватимуть наслідки водної й вітрової ерозії, забезпечать одержання більшої кількості деревини.

Лісовий фонд області перебуває в юрисдикції різних відомств, що в багатьох випадках ускладнює вироблення єдиної політики розвитку лісового господарства, здійснення раціональної політики лісокористування, яка б відповідала сучасним вимогам. Основна частина лісового фонду (станом на 01.01.2006 року) підпорядкована Державному комітету лісового господарства України (68,6%), Міністерству аграрної політики України (21,6%) та Міністерству оборони України (7,7%). Решта лісів (2,1%) розподілені серед інших 14 лісокористувачів.

Ліси на території області розташовані нерівномірно. Основна частина площі лісових ділянок, вкритих лісовою рослинністю, припадає на гірські райони Карпат, а також Розточчя та Мале Полісся. Найбільші масиви лісів зосереджені у Сколівському (104,8 тис. га), Турківському (68,0 тис. га), Старосамбірському (55,3 тис. га), Яворівському (52,0 тис. га) та Дрогобицькому (47,6 тис. га) районах. Невеликі площі лісові ділянки, вкриті лісовою рослинністю, займають в Городоцькому (9,4 тис. га), Самбірському (12,0 тис. га), Пустомитівському (16,5 тис. га) та Жидачівському (18,5 тис. га) районах.

За величиною площі лісових ділянок, вкритих лісовою рослинністю, найбільш залісненими є Сколівський (69,9%), Турківський (56,7%) та Старосамбірський (46,1%) райони. Серед рівнинних слід виділити Яворівський (37,1%), Бродівський (32,6%) та Перемишлянський (31,8%) райони. Найменш лісистими є Самбірський (13,3%), Городоцький (13,4%) та Пустомитівський (16,5%), тобто рівнинні та передгірні райони, що пов’язано із давнім освоєнням цих територій та високою щільністю населення.

У результаті приведених досліджень отримали повну характеристику поширення соснових, ялинових, ялицевих, дубових, букових та вільхових насаджень у Львівській області за лісорослинним районуванням.

Розділ 3. Методика досліджень та характеристика дослідних даних. Наведено методику збору і обробки дослідних даних, їх загальну характеристику, використання засобів OLAP для аналізу продуктивності лісового фонду області та характеристику динаміки площ і запасів головних лісотвірних порід за лісорослинними областями.

У роботі як дослідні дані для інформаційного забезпечення моделювання оцінки і прогнозу динаміки компонентів біологічної продуктивності лісів Львівщини були використані тимчасові пробні площі (ТПП), закладені науковцями кафедр лісового менеджменту і лісової таксації та лісовпорядкування Національного аграрного університету, в кількості 189 шт. Загальна кількість опрацьованих модельних дерев з повною оцінкою фітомаси склала 995 шт. Використані ТПП були закладені у Львівській області та сусідніх областях: Закарпатській, Чернівецькій, Івано-Франківській, Волинській, Хмельницькій та Тернопільській. Усі пробні площі були підібрані та закладені за єдиною методикою згідно з лісівничими та лісотаксаційними вимогами у панівних типах лісорослинних умов (ТЛУ), продуктивністю І^d-ІV класів бонітету. Віковий діапазон деревостанів, що підлягали вивченню, становить від 10 до 135 років. Використані у дослідженнях тимчасові пробні площі репрезентують насадження головних лісотвірних порід даного регіону.

Розподіл кількості ТПП за лісотвірними породами Львівщини наступний:

-                    деревостани сосни звичайної – 45 ТПП (Мале Полісся та Розточчя);

-        деревостани ялини європейської – 32 ТПП (Карпати);

-                    деревостани ялиці білої – 34 ТПП (Карпати, Передкарпаття);

-        деревостани дуба звичайного – 9 ТПП (Мале Полісся та Розточчя);

-        деревостани бука лісового – 16 ТПП (Карпати);

-        деревостани вільхи клейкої – 41 ТПП (Опілля та Мале Полісся).

Результати польових і лабораторних досліджень оброблялися на ПК з використанням табличного процесора Ms Excel та пакета спеціальних статистичних програм SPSS і STATISTICA. Таксаційну характеристику досліджуваних насаджень одержано за спеціальною програмою ПЕРТА (Швиденко А.З., Юдицький Я.А., 1984). Біометрична обробка дослідних даних виконувалася за прикладними програмами ZRIZ, ZRIZ-K, PLOT, KRON, розробленими П.І. Лакидою (1997, 2002).

Проаналізовано статистики вихідних даних у натуральних величинах за методиками, викладеними у наукових працях К.Є. Нікітіна, А.З. Швиденка (1978), С.М. Кашпора, А.А. Строчинського, Л.М. Березівського (2002) та М.П. Горошка, С.І. Миклуша, П.Г. Хомюка (2004). Виявлено, що жодний з рядів розподілу досліджувальних параметрів повністю не задовольняє умови закону нормального розподілу (А=0; Е=0). Проте за окремими показниками дана сукупність значень характеризується нормальним розподілом, оскільки фактичні значення показників косості (А) та крутості (Е) не перевищують їх критичних значень.

Для розрахунку фітомаси деревостанів було зібрано дані державного лісового кадастру 1954, 1966, 1978, 1988, 1996, 2003 та 2006 років.

Запис і зберігання даних проводилися в реляційних таблицях СУБД Ms Access, з використанням засобів OLAP аналізу.

Призначення системи класу OLAP – забезпечити користувача гнучким інтуїтивно зрозумілим і простим доступом до даних, наявність якого дозволяє відмовитися від використання наперед сформованих запитів і звітів, робить користувачів самодостатніми, незалежними від адміністраторів БД і програмістів. У основі концепції OLAP інформація представлена у вигляді багатовимірного куба, причому користувач має можливість швидко згорнути або розгорнути дані за будь-яким виміром. Ця технологія не заміщує, а доповнює традиційні реляційні бази даних з первинною інформацією. Процедура наповнення передбачає перенесення даних із матеріалів державного лісового кадастру в реляційні таблиці. Цей масив у подальшому буде джерелом інформації для засобів OLAP аналізу. Наявні дослідні дані тимчасових пробних площ репрезентативно представляють об’єкт і є достатніми для використання в подальших дослідженнях. Його використання дозволить розв’язати ряд завдань, поставлених в межах даної роботи, а саме: розробити адекватні математичні моделі оцінки компонентів фітомаси модальних деревостанів Львівської області та їх динаміки; на основі розроблених моделей оцінити загальні обсяги фітомаси (за фракціями) та кількість депонованого у ній вуглецю в лісах даного регіону.

Розділ 4. Моделювання динаміки біопродуктивності деревостанів Львівської області. У розділі наведено методичний підхід до розробки моделей, здійснено оцінку моделей конверсійних коефіцієнтів компонентів фітомаси деревостанів, а також моделювання та алгоритм розрахунку показників фітомаси насадження, визначено динаміку фітомаси та депонованого вуглецю в деревостанах Львівщини, загальну фітомасу та депонований вуглець за лісорослинним районуванням і представлено прогнозну економічну оцінку вуглецедепонуючих функцій лісових масивів Львівської області.