Колосок О.М. Продуктивність і структура фітомаси штучних лісостанів ялини звичайної в Українських Карпатах

Краткое содержание

Розділ 1. Огляд методичних підходів до оцінки продуктивності деревостанів за компонентами фітомаси. У розділі представлені результати здобутків вітчизняних та зарубіжних учених щодо вивчення біологічної продуктивності лісостанів. Приведено означення термінів (в основному, терміни запозичені з робіт Н.І. Базилевич, 1993; А.С. Ісаєва, 1994). До ключової термінології входять: фітомаса, нетто-первинна продукція, нетто-екосистемна продукція тощо. Під фітомасою розуміється жива органічна рослинна речовина в надземній та підземній частинах деревостану з поділом на структурні елементи: зелені асимілюючі органи; одерев’янілі підземні та надземні частини. Під нетто-первинною продукцією – продукцію, що утворилась під час фотосинтезу та нагромадилася в процесі життєдіяльності в надземній та підземній частинах лісостану за одиницю часу на одиниці площі.

За результатами проведеного аналізу встановлено, що найпоширенішим методом спостереження за таким об’єктом наукових досліджень як окреме насадження чи масив насаджень є закладання пробних площ на тимчасовій чи постійній основі та здійснення на них комплексу лісотаксаційних робіт, з метою отримання різносторонніх таксаційних характеристик підібраної ділянки, як наприклад: середній діаметр, середня висота, запас стовбурової деревини на ділянці насадження тощо. Найбільше дискутувань, на етапі підбору пробних площ та подальших узагальнень за результатами таксації на них, виникає з приводу вибору класифікаційної основи з двох альтернатив: чи то бонітет насадження (штучна класифікаційна основа, встановлюється у більшості випадків, за середнім віком та середньою висотою), чи то тип лісу (природна класифікаційна основа, встановлюється за допомогою рослин індикаторів та грунтово-гідрологічними умовами для окремих ділянок чи масивів). У більшості випадків перевага віддається бонітету, тому що він підкріплений формальними методами оцінювання, а також існує реальна можливість використання отриманих результатів у системі управління лісовим господарством (Н.Н. Свалов, 1979). Після проведення спостережень на тимчасових пробних площах (ТПП), отримані результати піддавалися математико-статистичній обробці (групування даних, встановлення кореляційних залежностей між окремим таксаційними показниками, моделювання динаміки таксаційних показників тощо).

Результатами роботи науковців за вищеописаною технологією були, як правило, таблиці ходу росту таксаційних показників для повних та оптимальних лісостанів, обґрунтовані теоретичні положення поточної зміни запасу та поточного приросту стовбурової деревини, які дозволяли вирішувати практичні завдання лісового господарства: встановлювати віки стиглостей та рубки, уточнювати розмір користування лісовими ресурсами (в даному випадку стовбуровою деревиною), визначати ефективність лісогосподарських заходів, оцінювати режими ведення господарства тощо. Здобутки на цьому терені представлені в роботах Д.П. Логутова (1958), Г.А. Ходота (1959), В.В. Загреєва (1978), Н.Н. Свалова (1979), В.В. Антанайтиса, В.В. Загреєва (1981), Є.І. Цурика (1981), В.П. Пастернака (1990) та ін.

Проведена нами аналітична робота дозволила встановити, що найбільш різносторонньо вивчена одна зі складових фітомаси лісостану – фракція стовбурової деревини. Для неї існують достатньо регламентовані щодо точності нормативи обліку, в яких динаміка стовбурового запасу чи об’єму дерева (стовбурової фітомаси) оцінена й подана в об’ємних одиниця – м³×га^-1, м³ або ж у вагових одиницях – т×га^-1, т. Порівняно зі стовбуровою деревиною інші фракції фітомаси, як наприклад: гілки крони, хвоя чи листя, коріння, дещо в меншій мірі піддавалися науковому аналізу. Проте й для цих фракцій встановлено математичні залежності між їх масою та таксаційними ознаками лісостанів.

Оскільки таксація фітомаси насаджень та визначення її запасів є достатньо трудомістким завданням у польових умовах, то широкої популярності для обліку органічної рослинної речовини набули камеральні методи, в основі яких лежать експериментальні дані, отримані з тимчасових чи постійних пробних площ. За результатами спостережень автори намагаються встановити співвідношення між масою окремих фракцій та стовбуровим запасом деревини (конверсійні коефіцієнти) (А.И. Уткин, Д.Г. Замолодчиков, Г.А. Гульбе та ін., 1996, 1998; П.І. Лакида, 1996; А.З. Швиденко, С. Нільсон, В.П. Рожков, 1996; В.А. Усольцев, 1998 та ін.). В подальшому такі співвідношення піддаються моделюванню. Найчастіше факторними ознаками у моделях є середній діаметр насадження, середня висота, бонітет, відносна повнота, вік тощо. Форма математичного рівняння є також достатньо різноманітною, але найбільшого поширення отримали алометричні функції (А.И. Уткин, Д.Г. Замолодчиков, Г.А. Гульбе та ін., 1996, 1998; П.І. Лакида, 1996 та ін.). Моделі конверсійних коефіцієнтів застосовуються до окремих деревних порід в межах того чи іншого географічного регіону.

Результатом ціленаправленої роботи науковців з питання вивчення фітомаси насаджень є: середні значення маси фракцій диференційовані за окремими деревними породами; запаси фітомаси, диференційовані за деревними породами, представлені для окремих регіонів чи цілої країни; щільність фітомаси на 1 га вкритих лісовою рослинністю площ; структура фітомаси та її динаміка;
нетто-первинна та нетто-екосистемна продукції тощо.

Останнім часом, особливо, починаючи з 90 років ХХ століття питання, які пов’язані з вивченням фітомаси тісно переплітаються з оцінкою запасів вуглецю в органічній рослинній речовині та потоками вуглецю між резервуарами його накопичення. Тобто між рослинністю та ґрунтом, ґрунтом та атмосферою, атмосферою та рослинністю тощо. Для переводу фітомаси в абсолютно сухому стані у вуглець використовуються  коефіцієнти (Matthews, 1993): 0,5 для переводу стовбурової фітомаси, маси коріння та гілок крони у масу вуглецю та 0,45 – для фітомаси хвої чи листя. Проводячи роботи подібного роду, науковці прагнуть встановити можливі шляхи утилізації атмосферного вуглецю й закріплення його у таких резервуарах як фітомаса, ґрунтова органіка тощо, з метою зменшення антропогенного впливу на атмосферу й запобіганню проявів парникового ефекту. Адже спеціально створені лісові насадження, з метою поглинання надлишків атмосферного вуглецю сьогодні бачаться одним із найбільш реальних шляхів запобігання глобальному потеплінню та наслідків цього катаклізму.

На терені України подібні дослідження проводили З.П. Білоус, М.А. Голубць та   ін.  (1975);   К.А.  Малиновський,   М.А.  Голубець,   А.П. Коваленко  (1975);  П.І. Лакида (1996) та ін. Дві перші роботи (з названих у попередньому реченні), у більшості своїй стосувалися фітоценологічного погляду на ялинові лісостани й розроблені моделі фітомаси стосувалися, як окремого дерева так і насадження, де факторними ознаками в моделях були середній діаметр і середня висота. За результатами роботи П.І. Лакиди (1996) розроблено, базуючись на багатому експериментальному матеріалі, моделі для оцінки компонентів надземної фітомаси основних лісоутворюючих порід. Факторами у моделях є вік та клас бонітету. Однак, порівняно з роботами для інших країн, дещо менше уваги в Україні приділено моделюванню динаміки нетто-первинної продукції та нетто-екосистемної продукції і процесам стоку вуглецю. Актуальність таких досліджень зросла, особливо після підписання Кіотського протоколу до Рамкової Конвенції ООН “Про зміни клімату” (1997), яким визнано вуглець як товар. Протокол дозволяє країнам приймати участь у торгівлі квотами на викиди парникових газів. З приводу цього, аналіз реальної ситуації та потенційних можливостей лісових ресурсів у поглинанні атмосферного СО₂ для кожної зацікавленої країни є актуальним. На прикладі штучних ялинників Карпат в даній роботі будуть висвітлені питання методичного підходу до оцінки стоку вуглецю та шляхи збільшення масштабів депонування його в лісовій рослинності.

Розділ 2. Характеристика регіону дослідження та експериментальних даних. Даний розділ містить у собі інформацію про регіон, в якому розміщені досліджувані деревостани, таксаційну характеристику лісостанів ялини звичайної та особливості методичного підходу до збору даних на тимчасових пробних площах.

              Об’єкт нашої уваги – штучні ялинові лісостани гірської частини, які підпорядковані Державному комітету лісового господарства (ДКЛГ), – знаходиться в Карпатському регіоні (адміністративна територія Закарпатської, Івано-Франківської, Львівської та Чернівецької областей), якому притаманні специфічні риси (географічні, геологічні,  економічні тощо), що відрізняють його з поміж інших таких же одиниць (регіонів). На цій території розрізняють декілька елементів рельєфу. Якщо почати опис із Прикарпаття, то це є розчленована рівнина – неоднорідна місцевість із характерною послідовністю горбистих міжріч з широкими річковими долинами. Абсолютні коливання висот спостерігаються в межах 300-400 м н.р.м. Наступним, в напрямку руху на захід, елементом рельєфу є гірська система Українських Карпат. Найвища точка над рівнем моря 2061 м (гора Говерла). Від західної межі Карпат до державного кордону з Угорщиною та Словаччиною простягаються простори Закарпатської низовини. Нижче наведені деякі ознаки характеристики гірської системи українських Карпат. 

Українські Карпати – частина гірської системи Східних Карпат, яка відрізняється від сусідніх гірських територій меншими абсолютними висотами, характерним складчато-непорушним заляганням порід (переважно флішу), більшою континентальністю клімату і значною лісистістю. У зв’язку зі складними орографічними умовами на території Карпат спостерігається найбільша мінливість екологічних факторів: клімату, ґрунтів і гідрологічного режиму, їх вертикальна поясність.

За даними М.А. Голубця (1978) у Карпатах можна виділити три основних пояси лісової рослинності: передгірний з перевагою дуба, нижньгірський – в основному букові ліси і високогірний – темнохвойні ліси. Вище вказаних поясів розміщується субальпійська і альпійська рослинність.

Пояс ялинових лісів дослідники (М.А. Голубець, 1978) умовно поділяють на два підпояси: підпояс змішаних ялинових лісів із домішкою ялиці та буку і підпояс чистих ялинових лісів.