Білоус А.М. Надземна фітомаса та депонований вуглець осикових деревостанів Східного Полісся України : Билоус А.М. Надземная фитомасса и депонируемый углерод осиновых деревостанив Восточного Полесья Украины

Краткое содержание

Розділ 1. Осикові деревостани Східного Полісся України. Викладено біоекологічні особливості осики та географію її поширення, загальну характеристику регіону досліджень, а також лісівничо-таксаційну характеристику осикових деревостанів Східного Полісся України.

Осика, або тополя тремтяча (Populus tremula L.) належить до ряду Trepidae підроду Leuce роду Populus родини Salicaceae. Найпоширеніший вид із роду Populus є саме осика. Найбільшого поширення та найкращого росту вона досягає у діапазоні 53°-60° пн.ш. (Яблуков А.С., 1963).

За даними майже 50-річного обліку можна зробити висновок про різке зменшення в Україні площ осикових деревостанів – у 2,5 раза. Станом на 1940 р. осичники становили 82,6 тис. га, у 2002 р. – 32,6 тис. га (рис. 1).

Рис. 1. Динаміка площ осичників за даними обліку різних років.

В Україні виявлено чотири біоекологічні форми осики, кожна з яких займає відповідну частку площі: зеленокора – до 40%, сірокора – до 35, темнокора до 25, а білокора – всього близько 1% (Цилюрик А.В., 1995).

Східне Полісся України знаходиться у межах 50º27´-52º19´ пн.ш. та
30º30´-34º01´ сх.д. У межі регіону досліджень входить північно-східна частина Київської області, центральна та північна частина Чернігівщини та північна частина Сумщини. Середня лісистість лісогосподарського району за останні півстоліття зросла на 5% і сьогодні складає близько 25% (Генсірук С.А., 1992).

Нині у Східному Поліссі України осичники (у складі яких не менше 60% осики) зростають на площі 7,7 тис. га і мають запас 1,3 млн м³. У межах лісогосподарського району у Чернігівській області зосереджено їх понад 5,8 тис. га (76,2%) із запасом 962 тис. м³ (74,2%), у Сумській – 1,7 тис. га (22,7%) із запасом 321 тис. м³ (24,8%) та Київській області – менше 0,1 тис. га (1,1%) із запасом
13 тис. м³ (1,0%). Частка вегетативних осикових деревостанів за площею складає 92,8%, а за запасом – 94,0%. Найчастіше в умовах Східного Полісся України осика утворює деревостани І^a, І, ІІ, дуже рідко І^b і ІІІ та поодиноко І^d, І^c, IV і V класів бонітету. Близько 83% осикових деревостанів даного лісогосподарського району мають відносну повноту 0,6-0,8. У межах регіону досліджень осика зростає у свіжих, вологих і сирих суборах (4,8%), сугрудках (63,8%) та грудах (31,4%). За віковою структурою переважають осичники стиглої та перестиглої групи віку (48%).

Розділ 2. Біопродуктивність лісів. Висвітлено досвід та основні напрями дослідження біопродуктивності лісів, зокрема осикових деревостанів, наведено особливості застосування системного підходу і математичного моделювання у дослідженні лісових об’єктів.

У період реалізації Міжнародної біологічної програми (МБП) (1964-1974 рр.) та після її завершення плеядою вчених було реалізовано ряд фундаментальних досліджень біолого-лісівничого спрямування, які розкрили суть поняття біопродуктивності та її складових. Актуальність досліджень, які були здійсненні під час МБП, певною мірою трансформувалися у контексті екологізації, але і на сьогоднішній день не втратили свого значення.

В кінці 70-х та на початку 80-х років ХХ століття більшість досліджень біопродуктивності можна розділити на два основних напрями (Лакида П.І., 2002):

-          біолого-лісівничий (дослідження за методиками МБП та їх модифікаціями);

-          ресурсознавчий (з розробкою нормативів оцінки компонентів фітомаси).

За біолого-лісівничим напрямом в Україні проводили дослідження такі вчені, як В.К. М’якушко (1972), А.П. Андрущенко (1978), Я.П. Одинак (1983) та інші. Роботи Л.А. Козирацького (1975), С.М. Козьякова (1984), Д.А. Телішевського (1985) та інших відносяться до ресурсознавчого напряму.

При дослідженні біопродуктивності лісів вчені часто використовували різні методики досліджень. Принциповими для кожної методики досліджень залишалися питання відбору первинних одиниць вибірки, експериментальної оцінки компонентів фітомаси дерев, аналітичного подання та математичного моделювання параметрів фітомаси у наукових дослідженнях.

На особливу увагу заслуговують дослідження біопродуктивності лісів за компонентами фітомаси, виконані на території України науковими школами професорів П.І. Лакиди та М.І. Калініна. Дослідження професора П.І. Лакиди та учнів його наукової школи переважно направлені на вивчення біопродуктивності деревостанів лісотвірних порід за компонентами надземної фітомаси. Професор
М.І. Калінін та його учні у своїх дослідженнях багато уваги приділяли вивченню кореневих систем основних лісотвірних порід.

Особливо важливий внесок у дослідження фітомаси осичників здійснив
В.А. Усольцев, який провів масштабний збір дослідних даних щодо оцінки фітомаси осикових деревостанів. Крім того, він узагальнив дані, отримані у ході досліджень фітомаси осики численними авторами у різні періоди часу та здійснив розрахунок системи регресійних моделей і сформував рекурентні системи для оцінки фітомаси.

Значну цінність з точки зору вивчення біопродуктивності осикових деревостанів мають дослідження, проведені у лісах Українського Полісся
М.В. Давидовим (1966), О.В. Поляковим (1967), О.А. Гірсом (1987), М.Є. Ліщуком (1988) та А.В. Цилюриком (1994).

У кінці минулого століття практичне застосування системного підходу спостерігається у дослідженнях провідних вчених лісівників та біологів наукового простору. Численні роботи таких вчених, як К.К. Буш, І.К. Ієвінь (1975),
К.Є. Нікітін, А.З. Швиденко (1978), Г.С. Розенберг (1981), І.Я. Лієпа (1980) та інших присвячені дослідженню лісових екосистем на основі застосування математичних методів, обчислювальної техніки та відповідного програмного забезпечення. Застосування системного підходу та науково обґрунтованих методів досліджень, а також використання репрезентативних дослідних даних дозволяє спрямувати дослідження осикових деревостанів у раціональному напрямі та забезпечити ефективність досягнення поставленої мети.

На основі аналізу літературних джерел необхідно зробити висновок про накопичення певного досвіду дослідження біопродуктивності осикових деревостанів Східного Полісся України, проте вивчення біопродуктивності осичників за компонентами фітомаси в умовах регіону досліджень донині не проводилося.

Розділ 3. Методика досліджень та характеристика дослідних даних. Наведено методику збору та обробки (первинної і камеральної) дослідних даних та їх загальну характеристику.

Дослідження біопродуктивності лісів за компонентами надземної фітомаси базуються на загальнонаукових і спеціальних методиках пізнання, розроблених спеціально для лісівничих дисциплін. Для вирішення лісотаксаційних завдань використовують окремі методи біометрії, в тому числі, графоаналітичний, кореляційний і регресійний аналізи.

Для вирішення завдань дисертаційної роботи використана методика збору і обробки дослідних даних професора П.І. Лакиди (2002). Біометрична обробка даних на персональному комп’ютері здійснювалася за допомогою спеціальної програми PERTA та прикладних програм ZRIZ, ZRIZ-K, PLOT, GIL, PAS, FITO, RATIO, розроблених співробітниками кафедри лісової таксації та лісовпорядкування Національного університету біоресурсів і природокористування України.

Дослідні дані зібрані протягом 2005-2007 років у осикових деревостанах вегетативного походження з переважанням дерев осики зеленокорої та сірокорої біоекологічних форм. У Чернігівській області було закладено 30 тимчасових пробних площ (ТПП) та у Сумській області – 7. Крім того, використано дані ТПП (43 шт.) у Чернігівській області, отримані М.В. Давидовим, О.В. Поляковим,
О.А. Гірсом і М.Є. Ліщуком. Віковий діапазон осикових деревостанів, у яких зібрані дослідні дані, знаходиться в межах від 5 до 56 років.

Для оцінки фітомаси стовбурів дерев осики було зрубано і пофракційно досліджено 635 модельних дерев, у тому числі з 37 дерев відібрано 217 зразків деревини у корі для дослідження щільності компонентів фітомаси стовбурів. Під час дослідження фітомаси крон 224 модельних дерев було зібрано та опрацьовано 108 зрізів живих гілок різної товщини, 370 зразків деревної зелені та 111 наважок листяної фракції з різних частин крони. Збір дослідних зрізів і зразків елементів крон модельних дерев осики проводився з метою дослідження якісних показників компонентів фітомаси крон дерев осики.

Для встановлення закономірностей розподілу показників, що характеризують дерева та деревостани осики та визначення однорідності дослідних даних було сформовано робочий масив даних та проведено його статистичний аналіз. На основі аналізу статистик розподілу даних вихідного масиву у натуральних і логарифмічних величинах, встановлено відсутність відповідності рядів розподілу досліджуваних величин умовам нормального розподілу. Лише деякі показники відзначаються нормальним розподілом, оскільки фактичні значення косості і крутості не перевищують їх критичні значення. У цілому, розподіл показників масиву даних для деревостанів переважно характеризується правосторонньою асиметрією та туповершинністю кривих розподілу, а для розподілу показників модельних дерев притаманні криві з правосторонньою асиметрією і гостровершинністю.

Розділ 4. Якісні ознаки компонентів надземної фітомаси дерев осики. Здійснено оцінку якісних ознак компонентів фітомаси дерев осики. Розраховано середні значення якісних ознак основних компонентів фітомаси дерев та проведено пошук математичних моделей для їх оцінки.

Дослідження якісних ознак компонентів фітомаси дерев осики є першочерговим і невід’ємним завданням при вивченні біопродуктивності, фітомаси та депонованого вуглецю осикових деревостанів регіону досліджень.

Локальна щільність деревини та кори стовбурів у свіжозрубаному та абсолютно сухому стані визначалася шляхом польових і лабораторних досліджень зразків деревини та кори на відносних висотах дерева 0h, 0,1h, 0,25h, 0,50h і 0,75h.