Василишин Р.Д. Продуктивність та надземна фітомаса лісостанів ялиці білої в Українських Карпатах

Краткое содержание

Розділ 1. Характеристика об’єкта досліджень. Викладено обґрунтування об’єкта досліджень, фізико-географічні умови регіону досліджень, а також лісівничо-таксаційну характеристику природних деревостанів ялиці білої в Українських Карпатах.

Однією з найбільш цінних аборигенних порід України, зокрема її Карпатського регіону, є ялиця біла. За даними державного обліку лісів України станом на 1.01.2002 р. під деревостанами з домінуванням ялиці білої, що перебувають у відомстві Держкомлісгоспу України, на території Українських Карпат знаходиться площа майже у 100 тис. га.  Найбільше ялицевих деревостанів зростає у Львівській області (38,1% за площею), дещо менше у Чернівецькій (28,0%), Івано-Франківській (24,8%) та Закарпатській (9,1%) областях.

Ялиця біла, або як її часто називають європейська, являє собою досить важливий об’єкт ведення лісового господарства в Карпатському регіоні як в еколого-лісівничому, так і ресурсному значенні.

Нині площа ялицевих типів лісу в Карпатському регіоні становить 267,2 тис. га (Герушинський З.Ю., 1995; Тереля І.П., 2004). При цьому ялиця біла в Українських Карпатах лісоутворювальною породою виступає лише в сугрудах (С) та грудах (D). В інших типах лісорослинних умов вона трапляється лише як домішка. З десяти типів ялицевих лісів найпоширеніші і господарсько цінні  вологі смереково-букові суяличини і яличини, на які припадає близько 80% площі ялицевої групи типів лісу (Герушинський З.Ю., 1996).

Середній запас ялицевих деревостанів на 1 га вкритих лісовою рослинністю лісових ділянок перевищує відповідний показник ялинових деревостанів на 14 та на 23% середній запас деревостанів основних лісоутворювальних порід Карпатського регіону в цілому і становить 318 м³·га^-1. При цьому вікова структура яличників характеризується переважанням молодняків, середньовікових та стиглих насаджень. Ялицеві деревостани відзначаються відносно низькою повнотою (0,66 проти 0,71 у середньому для лісів Карпат), а середній клас бонітету карпатських яличників знаходиться на рівні І,2. Висока продуктивність, надзвичайна екологічна та економічна цінність деревостанів ялиці білої відображають вагому її роль у стабілізації загального екологічного стану регіону.

Розділ 2. Сучасний стан досліджень біологічної продуктивності лісів. Наведено основні визначення складників біологічної продуктивності лісів, висвітлено основні напрями її дослідження та застосування системного підходу і математичного моделювання у вивченні лісових об’єктів, зокрема для досліджень продуктивності лісів за компонентами фітомаси.

 Біологічна продуктивність лісових біоценозів була предметом вивчення багатьох вітчизняних та зарубіжних вчених: Л.Е.Родина, Н.П.Ремезова, Н.И.Базилевич (1968), Л.К.Позднякова, В.В.Протопопова, В.М.Горбатенка (1969), Л.І.Половнікова (1970), H.A.I.Madgwick (1970), В.К.Мякушко (1972, 1978), J.Parde (1980), С.Н.Козьякова (1984), А.И.Уткина (1982, 1995), П.І.Лакиди (1997), В.А.Усольцева (1985, 1988, 2003), А.З.Швиденка (2000, 2004) та інших.

Дослідження біологічної продуктивності лісів можна звести до двох історично зумовлених напрямів: біогеоценологічного (екологічного) та ресурсознавчого. В Україні наукові дослідження за першим напрямом проводили такі вчені, як В.К.Мякушко (1972), Я.П.Одинак, Д.В.Борсук (1977), А.П.Андрущенко (1978), Я.П.Одинак (1983) та інші. Ресурсознавчий напрям характерний для наукових робіт Л.А.Козирацького (1975), С.М.Козьякова (1984), В.С.Бондаря,                 Д.А.Телішевського (1985) та ін.

Із часом більш поглиблені дослідження біопродуктивності лісових біоценозів, які стали край необхідні для вирішення ряду екологічних, економічних та фундаментальних наукових проблем, зумовили значно детальнішу диференціацію напрямів досліджень.

У роботах Л.К.Эрнста (1977), Л.Д.Новикова, Г.С.Чайковского (1984) та З.М.Науменка (1990) фітомаса розглядається як первинна ланка трофічних ланцюгів і слугує за основу для контролю та регулювання чисельності популяцій лісової фауни. Біометрична оцінка нелісових зелених насаджень у межах населених пунктів є основою моніторингу таких об’єктів та актуальним напрямом біологічних досліджень для великих міст України (Грищенко А.В., 1985; Яновский Л.Н., 1976, 1985 та інші). Ведуться також дослідження компонентів фітомаси в енергетичному спрямуванні, де фітомаса розглядається як нетрадиційне джерело поновлювальної енергії (Козирацький Л.А., 1975; Бондар В.С., Телішевський Д.А., 1985; Усольцев В.А., 1997; Hakkila P., 1989; Shvidenko А., 2004). Зазначені напрями досліджень біологічної продуктивності лісів залишаються досить актуальними для України.

Сучасний розвиток наукового пізнання характеризується більш глибоким проникненням науки в різні сфери живої та неживої природи і широким використанням основних принципів системного підходу під час проведення найрізноманітніших наукових досліджень. Над вивченням закономірностей росту і розвитку лісових ценозів з використанням сучасних методів пізнання, які ґрунтуються на застосуванні математичних методів, електронно-обчислювальної техніки та відповідного програмного забезпечення працювали К.К.Буш, И.К.Иевинь (1975), И.В.Карманова (1976), К.Е.Никитин (1978), К.Е.Никитин, А.З.Швиденко (1978), Г.С.Розенберг (1981, 1984), О.А.Атрощенко (1984, 1986), И.Я.Лиепа (1980), В.А.Усольцев (1985, 1993), В.В.Загреев, А.З.Швиденко (1988) та ін. Однак системний підхід не вирішує основної проблеми досліджень безпосередньо, а лише базуючись на теоретичних та методичних положеннях конкретних наук (лісівництва, лісової таксації, біометрії тощо), спрямовує дослідження в найраціональнішому напрямі досягнення кінцевої мети.

В Україні нагромаджено значний досвід вивчення продуктивності лісових насаджень за компонентами фітомаси. Проте існує значна кількість цінних, як з екологічної, так і з господарської точки зору, деревних порід, дослідження структури основних компонентів фітомаси яких, або зовсім відсутні, або мають фрагментарний характер і не можуть бути використані для оцінки їхньої біопродуктивності.

Розділ 3. Методика досліджень та характеристика дослідних даних. Наведено методику збору і обробки дослідних даних та загальну характеристику експериментального матеріалу.

Дослідження продуктивності деревостанів ялиці білої за компонентами надземної фітомаси проводили на тимчасових пробних площах (ТПП), які закладалися за загальноприйнятою лісотаксаційною методикою (Никитин К.Е., 1966; Швиденко А.З., 1981). Збір, лабораторна та камеральна обробка польового дослідного матеріалу здійснювалася на основі спеціальної методики (Лакида П.І. 1997, 2002).

Результати польових і лабораторних досліджень оброблялися на ПК з використанням табличного процесора 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, FITO, RATIO, розробленими проф. П.І.Лакидою (1997, 2002).

Усього закладено 40 тимчасових пробних площ з рубкою, обміром дерев та пофракційною оцінкою компонентів надземної фітомаси 200 модельних дерев. Усі тимчасові пробні площі підбиралися та закладалися у відповідності з лісівничими та таксаційними вимогами, в переважаючих типах лісорослинних умов. Віковий діапазон ялицевих насаджень, де закладалися ТПП, коливається в межах від 6 до 95 років. Досліджувані ялицеві деревостани характеризуються І^а, І, ІІ та ІІІ класами бонітетів та досить широким діапазоном відносної повноти – від 0,44 до 1,11.

З метою дослідження показників щільності деревини і кори стовбурів було відібрано 243 дослідні зрізи. Для дослідження щільності деревини та кори гілок на модельних деревах було зроблено 99 зрізів живих гілок різної довжини і товщини. Також з метою оцінки параметрів маси та вмісту абсолютно сухої речовини в фотосинтезуючій фракції крони дерев ялиці для аналізу відібрані 371 модельна гілка та 123 наважки свіжої хвої.

Проаналізовано статистики вихідних даних у натуральних і логарифмічних величинах за методиками, викладеними у наукових працях К.Е.Никитина, 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 критичні значення. Оцінено значущість різниці між масою деревної зелені та масою гілок дерев, що ростуть у вологих суборах та грудах за допомогою F-критерію Фішера та t-критерію Ст’юдента (Горошко М.П., Миклуш С.І., Хомюк П.Г., 2004). Виявлено, що у дерев, які зростають у сугрудах та грудах, різниця між середніми величинами маси деревної зелені та маси гілок несуттєва і має випадковий характер.

Розділ 4. Інформаційне забезпечення оцінки компонентів фітомаси дерев ялиці білої. Проведено оцінку якісних ознак компонентів фітомаси дерев: природної і базисної щільності, частки хвої у деревній зелені та вмісту абсолютно сухої речовини в хвої. Розроблено систему моделей та таблиць для оцінки компонентів надземної фітомаси як в свіжозрубаному, так і абсолютно сухому станах.