Дуб червоний (Quercus rubra L.) в лісових насадженнях Львівщини

Размещено на http://www.allbest.ru/

Український державний лісотехнічний університет

Івченко Анатолій Іванович

УДК 674.031.632.267:634.948:630.228.0

ДУБ ЧЕРВОНИЙ (QUERCUS RUBRA L.)

В ЛІСОВИХ НАСАДЖЕННЯХ ЛЬВІВЩИНИ

06.03.03 - лісознавство і лісівництво

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Львів - 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Львівському державному аграрному університеті Міністерства аграрної політики України та в Ботанічному саду Українського державного лісотехнічного університету Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник - кандидат сільськогосподарських наук, професор

Гончар Михайло Тимофійович,

Львівський державний аграрний університет

Міністерства аграрної політики України, професор

кафедри агроекології і біології

Офіційні опоненти - доктор сільськогосподарських наук, професор

Гузь Микола Михайлович,

Український державний лісотехнічний університет Міністерства освіти і науки України, завідувач

кафедри лісових культур та лісової селекції

кандидат сільськогосподарських наук

Полякова Олена Григорівна,

виробниче об'єднання „Укрдержліспроект”

Державного комітету лісового господарства України,

інженер-таксатор

Провідна установа - Інститут екології Карпат НАН України, відділ охорони природних екосистем, м. Львів.

Захист відбудеться 20.03.2003 р. о _11_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.072.02 в Українському державному лісотехнічному університеті за адресою: 79057, м. Львів, вул. Ген. Чупринки, 103, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Українського державного лісотехнічного університету за адресою: 79057, м. Львів, вул. Ген. Чупринки, 101.

Автореферат розісланий 17.02.2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради ______________________М.Н.Зеленський

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дисертації. На Львівщині лісові насадження з дубом червоним створюють з кінця 19-го століття. Зараз вони займають площу понад 13 тисяч гектарів. При вирощуванні виду в мішаних насадженнях практикували способи, розроблені для дуба звичайного, що часто не приносило очікуваних результатів. Далеко не завжди достатньо вмотивовані методи створення його насаджень та ведення господарства в них. Наукове обґрунтування лісогосподарських заходів у насадженнях дуба червоного відстає від потреб практики. Захищені дисертаційні роботи, присвячені дубу червоному, переважно мають загальнобіологічну (Гегельский, 1962; Тараненко, 1970), лісокультурну (Гурский, 1953; Хутиев, 1974; Прикладовская, 1979; Крюков, 1980; Данчук, 1990) та лісотаксаційну (Майборода, 1981; Каганяк, 2000) спрямованість. Однак, запити виробництва щодо цього виду все частіше зміщуються в бік лісознавчих питань. Пропонована робота є першою в регіоні та другою в Україні (Полякова, 1999), яка, власне, й присвячена вивченню дуба червоного переважно в лісівничому аспекті.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводили протягом 1979-2001 рр. Вони узгіднюються з виконуваною в Ботанічному саду Українського державного лісотехнічного університету науково-дослідною роботою „Особливості адаптації рослин на Львівщині” (номер державної реєстрації 0100U000951, державний обліковий номер 0201U005327). Автор брав безпосередню участь у дослідженнях за вказаною тематикою.

Мета і завдання досліджень. Мета роботи - виявити оптимальну екологічну нішу для дуба червоного в Україні та визначити особливості формування його лісових деревостанів на Львівщині. Для досягнення мети ставились такі завдання:

- ідентифікувати об'єкт досліджень в зв'язку з неоднозначним трактуванням його як ботанічного виду;

- вивчити внутрішньовидову структуру виду;

- розглянути кліматичну відповідність території України та регіону досліджень умовам природного ареалу дуба червоного;

- встановити рівень біологічної стійкості інтродуцента в регіоні досліджень та показати шляхи її підвищення;

- охарактеризувати основні морфологічні особливості кори і деревини дуба червоного;

- вивчити біохімічну активність дуба червоного;

- вивчити особливості росту дуба червоного в чистих насадженнях та з аборигенними лісоутворювачами, виявити основні засади його вирощування.

Об'єктом дослідження є інтродукований дуб червоний.

Предмет дослідження - лісівничо-біологічні особливості дуба червоного та засади формування лісових насаджень з його участю в умовах Львівщини.

Методи дослідження: порівняльної ботанічної ідентифікації за морфологічними ознаками, лісопатологічних обстежень, біохімічні та фізико-хімічні, біотестів на проростання насіння, тонкошарової паперової хроматографії, лісотаксаційні, індуктивно-дедуктивні методи порівняльного аналізу.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше проведено ботанічну ідентифікацію, уточнено наукову назву та ряд властивостей поширеного в лісових насадженнях України інтродукованого з Америки виду дуба. Проаналізовано рівень вологості клімату території України щодо його відповідності помірній зоні природного ареалу дуба червоного. Виділено ряд його внутрішньовидових таксонів та вивчено їх господарське значення. Поглиблено вивчення біологічної стійкості інтродуцента та показано шляхи її підвищення. Вивчено алелопатичні властивості виду та його вплив на ґрунт. Уточнено лісівничі особливості росту чистих і мішаних з основними лісотвірними породами деревостанів дуба червоного та розроблено пропозиції щодо вирощування насаджень з його участю в лісовому господарстві регіону.

Практичне значення одержаних результатів. В результаті таксономічних уточнень ліквідовано неоднозначне трактування біологічних властивостей дуба червоного. Запропоновано зонування території України за рівнем відповідності вологості клімату природному ареалу виду та показано, що регіон досліджень знаходиться в зоні оптимальних кліматичних умов. Виділено дві нові осінні фенологічні відміни дуба червоного та виявлено існування достовірної різниці за товщиною їх стовбурів. Встановлено критерії і заходи для підвищення біологічної стійкості дуба червоного. Запропоновано науково обґрунтовані раціональні способи ведення лісового господарства в насадженнях з дубом червоним. Окремі результати дисертаційної роботи впроваджено у навчальний процес Українського державного лісотехнічного університету, а її фрагмент - у виробництво (Львівська державна лісовпорядна експедиція).

Особистий внесок здобувача. Автором особисто зібрано та опрацьовано весь експериментальний матеріал, проведено його аналіз та зроблено висновки і практичні рекомендації. Керівнику належить постановка проблеми та уточнення загальних теоретичних положень її вирішення, а також участь в написанні однієї статті.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень викладено та обговорено на 10-ти науково-практичних конференціях Українського державного лісотехнічного університету (1984-2001), всесоюзній та міжнародних конференціях (Воронеж, 1991; Гомель, 1997; Львів, 2002) та ще 7-ми інших конференціях.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 25 наукових праць, з них 9 - у вітчизняних наукових фахових виданнях, а 3 - в зарубіжних.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, 7 розділів, висновків та рекомендацій, списку використаних джерел із 278 найменувань. Повний обсяг роботи викладено на 233 сторінках, в т. ч. - 18 рисунків, 49 таблиць, 3 додатки.

ЗМІСТ РОБОТИ

ДУБ ЧЕРВОНИЙ В ПРИРОДІ ТА КУЛЬТУРІ. ПРОБЛЕМНІ ПИТАННЯ

Приступаючи до роботи ми зіткнулися з неоднозначним трактуванням як виду поширеного в лісах інтродукованого з Північної Америки дуба (Rehder, 1949; Малеев, Соколов, 1951; Гурский, 1953; Липа, 1955; Gцhre, Wagenknecht, 1955; Гегельский, 1962; Костов, 1973; Колесников, 1974; Прикладовская, 1979; Дойков, 1979; Крюков, 1980; Каплуненко, 1981; Калуцкий, 1993; Каганяк, 2000). Виявилося, що рівень вологості клімату є основним лімітуючим фактором вирощування дуба червоного в Україні (Витвицкий, 1953; Агроклиматический атлас мира, 1972; Прикладовская, 1979). Існують неоднозначні думки щодо рівня пошкоджень та хвороб дуба червоного (Gцhre, Wagenknecht, 1955; Эйзенрейх, 1959; Holubиik, 1968; Харитонович, 1968; Хутиев, 1975; Latocha, Hawryњ, 1976; Прикладовская, 1979; Покозий, 1981; Холявко, 1981). Є різні дані щодо товщини кори та властивостей деревини (Малеев, Соколов, 1951; Bauer, 1953; Gцhre, Wagenknecht, 1955; Эйзенрейх, 1959; Birck, 1962; Ursulescu, Ghelmeziu, 1963; Koch, 1971; Беляков, 1978; Каплуненко, 1981; Wagenknecht, 1993; Майборода, 1993; Зражва, Полякова, 1998). Маловивчене питання алелопатичної активності дуба червоного (Крюков, 1976, 1980; Баранецкий, 1990). Неоднозначна інформація про вплив дуба червоного на ґрунт (Маргус, 1958; Прикладовская, 1963; Исакова, 1965; Holubиik, 1968; Будкова, 1971; Гуняженко, Егоренков, 1974; Хутиев, 1975; Холявко, 1981; Федорук, 1985; Данчук, 1990). Є дані про високу конкурентноздатність дуба червоного в регіоні, що ускладнює вирощування мішаних насаджень (Прикладовская, 1962, 1963). Виясненню цих питань ми й присвятили свою роботу.

ОБ'ЄКТИ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

Об'єкти досліджень. Для виконання програми закладено 67 пробних площ в чистих та мішаних лісових насадженнях дуба червоного різних класів віку в найпоширеніших типах лісу Львівської області (Західний Лісостеп, включаючи Мале Полісся, а також Прикарпаття та нижньогірський пояс Карпат), яка в Україні найбільш насичена насадженнями дуба червоного широкого вікового діапазону. Проаналізовано 68 модельних дерев дуба червоного, 21 - дуба звичайного та 32 дерева інших порід, вивчено 60 зразків ґрунту.

Методика досліджень. Для визначення біометричних показників дерев та насаджень використано методи лісової таксації та лісівництва із закладкою пробних площ, переліком та взяттям модельних дерев, визначенням об'єму кори, ядрової та заболонної деревини їх стовбурів, запасу стовбурної деревини насаджень за елементами лісу; проводилися опис трав'яного вкриття, ґрунту, визначення типу лісу (Погребняк, 1955; Горшенин, Бутейко, 1962; Воробьев, 1967; Андрущенко, 1970; ОСТ 5669-83; Анучин, 1982; Герушинский, 1987). Насадження розділяли на яруси за морфологічними ознаками. Для визначення рівня реальної конкурентноздатності порівнювали частки деревної породи в складі насадження за стовбурним запасом та за кількістю дерев (Лавриненко, 1965).

При ботанічній ідентифікації вивчали морфологічні ознаки, внутрішньовидову мінливість, фенологічні особливості, стійкість та інші показники, що вказують на таксономічну приналежність (Мандро, 1962; Будкова, 1971; Кудинов, 1986).

Для виявлення пошкоджень дуба червоного застосовували рекогносцирувальний метод та проводили лісопатологічні обстеження тимчасових пробних площ (Старк, 1932; Шевченко, 1963, 1978; Журавлев и другие, 1979).

Визначення біологічної активності колінів дубів червоного та звичайного проводили за кількістю пророслого в посудинах насіння рослин, яке зволожували водними екстрактами наземного листового опаду і тонкого (до 5 мм) коріння, на період, коли проростала половина схожого насіння зразків, зволожуваних дистильованою водою (Гродзінський, 1965, 1973). Для виявлення різноманітності біологічно активних груп речовин в продуктах життєдіяльності червоного та звичайного видів дуба проводили порівняльний тонкошаровий хроматографічний аналіз фенольної та індольної груп водорозчинних речовин коріння за прийнятою методикою (Кефели, Турецкая, 1966; Гродзинский, Гродзинский, 1973).

Так як вплив рослинності на ґрунт в першу чергу стосується його верхнього шару (Ткаченко, 1952; Спурр, Барнес, 1984; Погребняк, 1993), для вивчення брали зразки з глибини 0-5 та 15-20 см з подальшим їх хімічним аналізом щодо вмісту основних біогенних елементів. Вміст гумусу визначали за Тюріним, аміачного азоту - за К'єльдалем, нітрати - колориметрично із водної витяжки за Грандвалем-Ляжу. Рухомі форми фосфору - за Кирсановим. Рухомий калій - шляхом вилучення його з ґрунту 1,0-нормальним розчином оцтовокислого амонію та індикацією на полум'яному фотометрі. За допомогою потенціометричного методу визначали рН водного і сольового розчинів (Аринушкина, 1962; Практикум по почвоведению, 1980).

В роботі використовували порівняння даних за допомогою методів варіаційної статистики, зокрема, визначення достовірності різниці середніх величин варіант (Дворецкий, 1971; Доспехов, 1973; Шмидт, 1984).

БОТАНІЧНА ІДЕНТИФІКАЦІЯ, НОМЕНКЛАТУРА ТА СТРУКТУРА

ДУБА ЧЕРВОНОГО ЯК ВИДУ-ЛІННЕОНУ

Ідентифіковано (Івченко, 1985), що поширений в лісах України американський дуб абсолютно відповідає виду, який на батьківщині носить назву Q. rubra L. Пізніше Токійський кодекс ботанічної номенклатури (1994) надав їй статус пріоритетної, а назву Q. borealis Michx. з номенклатури вилучив і перевів у синоніми. Малопоширеному американському виду, який деякими авторами іменується як дуб червоний Q. rubra L. (Малеев, 1936; Лыпа, 1955; Каплуненко, 1981), насправді відповідає назва дуб серпоподібний Q. falcata Michx. (Sargent, 1933; Rehder, 1949; Gohre, Wagenknecht, 1955; Krussmann, 1978). Невірне використання назв призвело до того, що окремі автори дві перші назви трактували як два окремі види (Колесников, 1974; Балабушка, Головацкая, Горб и др., 1980), чи три згадані назви - як три види (Малеев, Соколов, 1951; Качалов, 1970). Реально ж із них є лише 2 види, а третій надуманий і в природі не існує. Ліквідація цієї плутанини знімає ряд літературних розбіжностей щодо особливостей росту дуба червоного та його властивостей, зокрема:

- дуб червоний до 80-90 років сягає висоти 33-38 м, а вказівки про максимальну висоту в 20-25 м відносяться до дуба серпоподібного;

- кора дуба червоного тонка і гладка; дані про товстішу в 2-2,5 рази кору відносяться до дуба серпоподібного;

- деревина дуба червоного за механічними властивостями несуттєво різниться від дуба звичайного, а дані щодо значно гірших показників стосуються дуба серпоподібного.

У червоного та звичайного видів дуба існує гомологічний ряд внутрішньовидової мінливості. Зокрема, у дуба червоного також є весняні (рання та пізня) фенологічні відміни. За аналогією з дубом звичайним нами в нього виділено та поіменовано дві нові осінні фенологічні відміни: ранньолистопадну (Praecocior) та пізньолистопадну (Tardiuscula). Дерева пізньолистопадної відміни за товщиною стовбурів на 22,7 % переважають ранньолистопадну (табл. 1). Також відмічена тенденція формування стовбурів більшої товщини у дерев зеленолистої відміни порівняно з ранньолистопадною, а пізньолистопадної - порівняно із зеленолистою. Виявлену нами особину дуба червоного з виразними бородавкоподібними утвореннями на стовбурі, що надають дереву високих декоративних властивостей, пропонуємо трактувати як бородавчастостовбурну відміну дуба червоного (Verrucosa).

Таблиця 1

Товщина дерев дуба червоного за феногрупами

№ фено-груп	Феногрупи (відміни) дерев	Розподіл стовбурів на ПП	Середній діаметр, см	Суттєвість різниці діаметрів за феногрупами
		к-сть, шт.	%%		№№ феногруп	різниця, %	tф	t1%
1	Ранньо- листопадна	32	16,9	28,2±1,7	1-2 1-3 2-3	22,7 12,8 8,8	3,3 1,3 1,2	2,6 2,7 2,6
2	Пізньо- листопадна	126	66,7	34,6±1,0
3	Зеленолиста	31	16,4	31,8±2,2
Всього	189	100,0	31,5

Після 50 років в насадженнях відмічається значний поліморфізм за розтрісканістю і гладкістю кори (Костов, 1973). На наш погляд, в практиці доцільно виділяти три фенотипічні відміни: гладкокору, груборозтріскану та перехідну. Особини гладкокорої відміни мають кращі фізико-механічні властивості деревини (Дойков, 1979).

Всього в дуба червоного відомо до 20 внутрішньовидових таксонів. На батьківщині цей вид має ряд гібридів між його великоплодим різновидом та односекційними видами дуба (Rehder, 1949; Seneta, 1955; Юркевич, Федорук, 1970).

КЛІМАТИЧНЕ ЗОНУВАННЯ ТЕРИТОРІЇ УКРАЇНИ ЩОДО ЇЇ ВІДПОВІДНОСТІ ПРИРОДНОМУ АРЕАЛУ ДУБА ЧЕРВОНОГО ТА ПЕРСПЕКТИВНОСТІ ЙОГО ВИРОЩУВАННЯ

Дуб червоний вологолюбивіший від дуба звичайного (Гурский, 1953; Прикладовская, 1979; Федорук, 1985). В Україні лімітуючим фактором його росту виступає вологість клімату. Для визначення рівня вологозабезпечення періоду вегетації дуба червоного в Україні ми провели порівняльний аналіз її території з помірною кліматичною зоною природного ареалу за коефіцієнтом вологості W (Воробьев, 1953). Внаслідок цього територію України розділено на 4 зони (рис. 1):

1 - зона оптимальної вологості клімату: територія на захід від лінії Чернівці - Хмельницький - Володимир-Волинський. Тут вологість клімату співпадає з рівнем вологості природного ареалу та забезпечує дубу червоному найкращі умови росту.

2 - зона близька за вологістю до рівня природного ареалу: на схід до лінії Кельменці - Вінниця - Коростишів. Тут є умови для доброго росту насаджень виду.

3 - зона задовільного рівня вологості: територія на схід до лінії Могилів-Подільський - Тульчин - Бориспіль - Тростянець (Сумської обл.). Тут є умови для задовільного росту насаджень дуба червоного.

4 - зона з незадовільним рівнем вологості клімату: територія південніше 3-ої зони. Стійкість та продуктивність дуба червоного тут значно гірші. Масове вирощування лісових насаджень цього виду малоперспективне.

БІОЛОГІЧНІ ТА ЛІСІВНИЧІ ОСОБЛИВОСТІ ДУБА ЧЕРВОНОГО В РЕГІОНІ

Стійкість лісових насаджень. У лісових насадженнях в умовах, близьких до оптимальних (C3-D3), дуб червоний показав себе одним з найстійкіших до хвороб листяних лісоутворювачів, як інтродукованих, так і аборигенних. Зокрема, ураження його насаджень борошнистою росою чи зеленою листовійкою в регіоні практично не спостерігається. Рідше, ніж дуб звичайний, він пошкоджується і пізніми весняними приморозками. Серед його пошкоджень та хвороб найбільш суттєві такі:

- пошкодження копитними та зайцями молодих культур (аж до повного знищення), висаджених в суборах в оточенні шпилькових насаджень при відсутності достатньої кількості іншого гілкового корму листяних порід;

- локальні пошкодження непарним шовкопрядом незімкнених культур в сухі роки; рівень пошкоджень зростає із зменшенням багатсва та вологості едатопу;

- незворотнє згинання снігом стовбурів окремих дерев чи куртин загущених молодняків з порушеною пропорцією між діаметром і висотою; такі явища відбуваються, коли співвідношення цих показників стає меншим 0,5-0,6 (табл. 2);

Таблиця 2

Граничні значення відношення діаметра і висоти (D1,3/Н) між механічно стійкими та нестійкими деревами молодняків дуба червоного

Діаметр (D1,3), см	Висота (Н), м	D1,3/Н	Діаметр (D1,3), см	Висота (Н), м	D1,3/Н
3	5,9	0,51	7	12,0	0,58
4	7,4	0,54	8	13,6	0,59
5	9,0	0,56	9	15,2	0,59
6	10,5	0,57	10	16,7	0,59

- пошкодження несправжнім дубовим трутовиком в насадженнях регіону до 30_річного віку зустрічаються поодиноко, в 30-60-річних деревостанах вражається 1-3 % дерев у грудах та до 5 % у сугрудах, в старших деревостанах ураження сягають до 10 %, тоді як в Лівобережному Лісостепу (Тараненко, 1976) - до 35 %.

Зустрічаються поодинокі ураження дерев опеньком. Інфікування найчастіше відбувається через механічні пошкодження стовбурів. Встановлено, якщо нижній край поранення розміщується нижче 0,5 м від поверхні землі, то вірогідність ураження велика, якщо ж вище - вона різко зменшується.

Поперечним раком у вологих грудах і сугрудах уражується 1-3 % дерев, а в свіжих едатопах на ділянках, що вийшли з-під сільськогосподарського користування - до 13 %, тоді як у дуба звичайного пошкодження на цих ділянках сягає 40 %.

Морфологічні особливості кори. Нашим першочерговим завданням щодо аналізу кори було розв'язання дилеми з протилежними оцінками товщини та розтрісканості кори дуба червоного, де одні вважають її розтрісканою і товщою, ніж в місцевих видів дуба (Малеев, Соколов, 1951; Эйзенрейх, 1959; Каплуненко, 1981), а інші - що вона гладка і суттєво тонша (Birck, 1962; Костов, 1973; Беляков, 1978).

Товщина кори з висотою зменшується. Однак, до 6-го класу віку на висоті 1,3 м вона характеризує 60-70 % довжини стовбура, тобто, його найсуттєвішу частину.

Встановлено, що кора дуба червоного гладкіша та тонша, ніж дуба звичайного. Однак, висновок П.Белякова (1978), що вона тонша на 1,3 мм, не підтвердився; ця різниця більша. Для стовбурів діаметром 11-32 см середня товщина кори на висоті 1,3 м у дуба червоного становить 5,4 мм, тоді як у дуба звичайного - 7,8 мм. Тобто, різниця становить 2,4 мм. Частка кори в стовбурах дуба червоного та дуба звичайного відповідно складає 10,6 % та 17,6 %.

Кора дуба червоного багата дубильними речовинами і на його батьківщині використовується як сировина для вичинки шкір (Кернер-фон-Марилаунъ, 1900; Йорданов, 1956). Для цього її можна заготовляти із стовбурів дерев до 40-50-річного віку, а в особин гладкокорої відміни - і дещо старших.

Формування ядрової та заболонної деревини. В процесі формування ядра виділено 2 вікових періоди: 1) наростання частки ядра в стовбурі; 2) її стабілізації. Переломним порогом між ними у вологих грудах і сугрудах є група віку 51-60 років (у звичайного та скельного видів дуба - 90-100 років (Гордиенко, Порицкий, Тараненко, 1974). Цей період ми трактуємо як вік технічної стиглості за ядровою деревиною. До цього віку відносний приріст ядра випереджує приріст стовбурної деревини, а пізніше ці величини практично зберігають досягнуті пропорції (табл. 3).

Таблиця 3

Вікова динаміка частки ядра дуба червоного щодо інших параметрів стовбура, %

Група віку, роки	Клас віку	Частка ядра в площі перетину стовбура на висоті 1,3 м	Частка ядра в об'ємі стовбура	Відношення висоти ядра до висоти стовбура
		M	mм	V	M	mм	V	M	mм	V
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
11-20	2	41,6	4,9	31,5	28,4	4,6	43,0	55,1	3,7	17,6
21-30	3	57,4	4,7	24,4	49,2	4,9	30,1	67,5	4,9	21,6
31-40	4	70,4	1,8	6,8	61,1	1,5	6,7	78,8	1,5	5,2
41-50	5	73,6	4,7	14,1	70,1	1,8	5,8	84,9	1,3	3,3
51-60	6	84,2	5,3	10,9	77,3	3,8	8,5	84,4	0,7	1,4
61-70	7	81,2	2,0	5,4	79,8	2,8	7,8	85,6	1,9	4,9
71-80	8	82,4	1,9	4,5	76,9	2,2	5,6	89,9	1,2	2,6

Відомо, що ядрова частина деревини має кращі фізико-механічні властивості (Уголев, 1986; Майборода, 1993). Із збільшенням частки ядра зростає якість деревини. Якісним порогом цього зростання в дуба червоного є 6-й клас віку. Отже, з метою одержання якісної деревини з максимальним відсотком ядра, необхідно визначати вік головних рубань деревостанів дуба червоного не раніше 51-60 років.

Встановлено співвідношення ядрової і заболонної деревини в дуба червоного та дуба звичайного. Одновікові середні модельні дерева дуба червоного мають на 2,6-10,6 % більшу частку ядрової деревини, порівняно з дубом звичайним. Найсуттєвіша різниця - в молодому віці. При співставленні середніх модельних дерев однакового діаметра - перевага за дубом звичайним на 3-10 %. Найбільша різниця в цьому випадку відмічається при малих значеннях діаметра.

БІОХІМІЧНА АКТИВНІСТЬ ДУБА ЧЕРВОНОГО

Алелопатичні особливості. Продукти життєдіяльності червоного і звичайного видів дуба накопичуються в ґрунті і, як алелопатичні чинники, суттєво впливають на взаємовідносини деревних рослин та процеси розвитку фітоценозів. Виявлено, що ці види дуба помітно різняться один від одного як за кількісними, так і якісними показниками хімічного складу колінів. Це пояснює причини відмінності згаданих видів за алелопатичними властивостями. Встановлено, що алелопатична активність дуба червоного вища, ніж дуба звичайного. Його коліни мають більшу гальмівну дію на проростання насіння інших видів. Найсуттєвіша різниця (tф = 4,0-4,4) в алелопатичній активності інтродукованого та аборигенного дубів спостерігається при рослинних витяжках природного рівня концентрації, тобто, отриманих екстракцією рослинного матеріалу та води при співвідношеннях 1:100-1:200. Висока біохімічна активність дозволяє дубу червоному успішно конкурувати з більшістю аборигенних порід в нашому регіоні. Отримані матеріали щодо алелопатичної активності дуба червоного в угрупованнях рослин Львівщини суттєво різняться від результатів, отриманих в більш східних регіонах, що вказує на її кліматичну мінливість.

Вплив дуба червоного на хімічний склад верхніх шарів ґрунту. Кількість гумусу у верхніх шарах сірих опідзолених ґрунтів під чистими насадженнями дуба червоного та дуба звичайного практично однакова. Під дубом червоним тут дещо більше загального азоту та менше рухомого фосфору. Відмічено тенденцію до більшого накопичення гумусу і азоту та меншого - фосфору під змішаними насадженнями дуба червоного з буком в порівнянні з чистими буковими (табл. 4).

Таблиця 4

Показники хімічного аналізу ґрунтових зразків, відібраних в насадженнях на сірих опідзолених суглинистих ґрунтах

№ ПП	Тип лісу	Склад насадження	Глибина взяття зразків, см	Середньостатистичні показники (M±m)
				гумус, %	NO3, мг на 100 г ґрунту	NH4, мг на 100 г ґрунту	P2O5, мг на 100 г ґрунту
2г	D3 гБк	7Дч3Бк+Яс,Г	0-5	3,50±0,68	0,16±0,02	5,20±1,62	1,02±0,13
1г	D3 гБк	10Бк+Г	0-5	2,58±0,25	0,19±0,02	4,55±1,05	1,50±0,46
2г	D3 гБк	7Дч3Бк+Яс,Г	15-20	1,37±0,08	0,06±0,02	2,30±0,25	0,87±0,27
1г	D3 гБк	10Бк+Г	15-20	1,35±0,12	0,05±0,01	2,18±0,27	1,20±0,37
3г	С3 гсД	10Дч+Св	0-5	2,15±0,34	0,11±0,02	2,97±0,08	0,91±0,24
4г	С3 гсД	10Дз+Г	0-5	2,04±0,31	0,31±0,09	2,37±0,64	2,24±0,72
3г	С3 гсД	10Дч+Св	15-20	0,91±0,16	0,08±0,02	1,46±0,42	1,34±0,16
4г	С3 гсД	10Дз+Г	15-20	1,00±0,12	0,26±0,05	1,13±0,06	3,12±1,17
6г	D3 гД	10Дч+Г	0-5	4,13±0,14	0,52±0,05	2,70±0,12	3,05±0,40
5г	D3 гД	9Дз1Г	0-5	4,40±0,26	0,61±0,02	2,40±0,21	5,10±0,70
6г	D3 гД	10Дч+Г	15-20	2,05±0,28	0,35±0,03	1,30±0,20	0,92±0,20
5г	D3 гД	9Дз1Г	15-20	2,30±0,20	0,27±0,03	1,40±0,33	1,20±0,12

У верхніх шарах дерново-підзолистих ґрунтів дещо більше гумусу під мішаними насадженнями дуба червоного і сосни звичайної, ніж під чистим дубом червоним. Виявлено тенденцію до збільшення калію і загального азоту в дерново-підзолистих ґрунтах під мішаними насадженнями дуба червоного і сосни звичайної порівняно з чистими деревостанами цих порід. Рівень кислотності практично однаковий як під чистими, так і під мішаними деревостанами дуба червоного і сосни.

РІСТ І ПРОДУКТИВНІСТЬ ЧИСТИХ І МІШАНИХ НАСАДЖЕНЬ ДУБА ЧЕРВОНОГО

На Львівщині при оптимальній густоті формуються високопродуктивні чисті насіннєві насадження дуба червоного (табл. 5). В загущених молодняках розвиваються особини з механічно нестійкими стовбурами. При розрідженому вирощуванні формуються масивні крони за рахунок зниження приросту маси стовбурів та на 1-3 класи бонітету зменшується ріст за висотою.

Дуб червоний - порода із спадаючим типом росту. З віком бонітет його насаджень знижується. У C3-D3 до 50 років вони ростуть за Іс-Іd класами бонітету, а з 70_ти - вже за Іа-Іb. Молодняки дуба червоного продуктивніші від насаджень звичайного та скельного видів дуба на 3 (4) класи бонітету, в 60-70 років - на 2 класи, після 80 років - на 1 клас. Прогнози про втрату після 60 років усіх переваг в рості перед дубом звичайним (Бродович, 1957; Гегельський, 1962) в нормальних насадженнях не підтвердилися.

У вологих грабово-соснових судібровах порівняно з дібровами продуктивність дуба червоного на 1-2 класи бонітету зменшується.

Існують 2 типи паросткових насаджень дуба червоного:

- сформовані з паростків пеньочків молодих малорозмірних рослин: при оптимальній густоті виділяються швидким ростом (молодняки ростуть швидше на 1-2 класи бонітету), високою продуктивністю, добрим санітарним станом;

- сформовані з паростків великорозмірних пеньків після головних рубань: переважно розріджені, мають розлогі крони, гірший санітарний стан, нижчі продуктивність та товарність.

Таблиця 5

Лісівничо-таксаційні показники чистих насіннєвих насаджень дуба червоного

№ ПП	Тип лісу, місцезна-ходження ділянки	Ярус	Склад насадження (за запасом / за числом стовбурів)	Де-ревна поро-да	Вік, ро-ки	Середні	Клас боні-тету	Кіль-кість дерев, шт./га	Повнота	Стов-бур-ний запас, м3/га
						Н, м	D, см			від-нос-на	абсо-лют-на, м2/га
50	D3 яцД, Дрого-бицький ДЛГ, Лішнянське л-во, кв. 54, вид. 11	1	10 Дч	Дч	33	22,2	15,0	Іd	1680	0,96	29,84	307,3
		2	10 Дч	Дч	33	5,5	3,1	ІV	190	0,02	0,14	0,6
		?							1870	0,98	29,98	307,9
47	D3 гД, Дрого-бицький ДЛГ, Лішнянське л-во, кв. 29, вид. 2	1	10 Дч	Дч	52	27,2	26,6	Іc	778	1,07	43,36	517,7
		2	10 Дч	Дч	52	10,5	6,7	ІV	167	0.04	0,58	3,8
		3	5,0 / 5,4 Г	Г	35	4,3	2,8	Va	948	0,05	0,56	1,6
			5,0 / 4,6 Яц	Яц	52	3,5	2,9	Va	821	0,09	0,55	1,6
		? 3							1769	0,14	1,11	3,2
		?							2714	1,25	45,05	524,7
65	D3 гД, Старо-самбірський ДЛГ, Міжи-нецьке л-во, кв.10, вид. 9	1	10 Дч	Дч	75	32,5	43,2	Іb	275	0,77	40,22	520,3

Примітка: Г - паростковий.

Вивчення конкурентних взаємовідносин червоного і звичайного видів дуба у вологих грабових дібровах показує, що в мішаних фітоценозах вони складаються на користь дуба червоного, який продуктивніший на 1-3 класи бонітету. Більша різниця спостерігається у віці до 50 років - 2-3 (4), пізніше - 1-2 класи. Після 30-40 років практично у всіх таких насадженнях, що збереглися мішаними до цього часу, відмічається біогрупова структура, яка й дозволяє дубу звичайному вистояти (табл. 6). Створення лісових культур з рядовим змішуванням цих порід абсолютно не виправдалось. Малоперспективні й вузькокулісні культури. Найбільш доцільним виявилось біогрупове змішування.

Таблиця 6

Лісівничо-таксаційні показники насіннєвих мішаних насаджень дуба червоного з дубом звичайним та іншими породами у вологих грабових дібровах

№ ПП	Тип лісу, місцезна-ходження ділянки	Ярус	Склад насадження (за запасом / за числом стовбурів)	Де-рев-на по-рода	Вік, ро-ки	Середні	Клас боні-тету	Кіль-кість дерев, шт./га	Повнота	Стов-бур-ний запас, м3/га
						Н, м	D, см			від-нос-на	абсо-лют-на, м2/га
51	D3 гД, Стрийський ДЛГ, Бори- ницьке л-во, кв.85, вид.13	1	8,8 / 8,3 Дч	Дч	23	17,8	13,7	Іe	1227	0,75	18,19	155,8
			1,2 / 1,7 Дз	Дз	23	13,8	12,0	Іb	253	0,12	2,87	20,3
		?							1480	0,87	21,06	176,1
56	D3 гД, Старо-самбірський ДЛГ, Міжи-нецьке л-во, кв.14, вид.14	1	7,9 / 5,9 Дч	Дч	43	25,5	29,0	Іc	312	0,60	20,58	237,7
			2,1 / 4,1 Дз	Дз	46	20,0	19,1	Іa	217	0,18	6,23	65,1
		?							529	0,78	26,81	302,8
61	D3 гД, Старо-самбірський ДЛГ, Міжи-нецьке л-во, кв.9, вид.19	1	7,2 / 4,9 Дч	Дч	80	33,5	55,9	Іb	99	0,45	24,26	289,3
			2,8 / 5,1 Дз	Дз	80	26,0	33,5	І	103	0,23	9,07	115,5
		? 1							202	0,68	33,33	404,8
		2	10Г(паростк.)	Г	25	11,0	8,3	ІІІ	382	0,12	2,05	11,1
		?							584	0,80	35,38	415,9
11	D3(4) гД, Львівський ПЛГ, Липниківське л-во, кв. 49, вид.4	1	3,7 / 2,6 Дч	Дч	85	38,3	55,0	Іc	65	0,24	15,34	232,1
			3,0 / 3,2 Дз	Дз	110	36,0	42,9	Іb	79	0,24	11,48	189,7
			1,2 / 1,0 М	М	85	34,5	50,2	Іb	24	0,10	4,81	78,0
			0,7 / 1,0 Бк	Бк	110	32,0	42,8	Іa	23	0,08	3,36	46,7
			0,7 / 0,8 Яс	Яс	110	36,0	47,7	Іb	20	0,08	3,51	45,0
			0,7 / 1,4 Яв	Яв	110	32,0	34,1	Іa	35	0,07	3,15	43,8
		? 1							246	0,81	41,65	635,3
		2	3,7 / 3,2 Бс	Бс	110	24,0	20,9	ІІІ	12	0,01	0,42	4,4
			6,3 / 6,8 Г	Г	110	22,5	19,0	ІІІ	25	0,02	0,71	7,5
		? 2							37	0,03	1,13	11,9
		?							283	0,84	42,78	647,2
34	D3 гД, Львівський ПЛГ, Липників- ське л-во, кв.53, вид.1	1	6,6 / 5,2 Дз	Дз	130	36,5	56,9	Іa	58	0,31	14,83	238,1
			1,4 / 1,5 Дч	Дч	80	37,5	52,2	Іc	17	0,06	3,54	51,8
			1,6 / 2,7 Яс	Яс	130	36,0	43,2	Іa	30	0,09	4,38	56,1
			0,3 / 0,5 М	М	80	36,0	40,7	Іc	6	0,02	0,76	12,8
			0,1 / 0,1 Бз	Бз	80	35,0	45,6	Іc	1	0,01	0,13	1,9
		?							112	0,49	23,64	360,7

В буково-червонодубових насадженнях оптимальної густоти і повноти (0,8-1,0) у вологих грабових бучинах та букових дібровах формуються високопродуктивні насадження з якісними стовбурами і компактними кронами. В таких деревостанах дуб червоний, будучи дещо молодшим від бука, до 30 років росте за Іd бонітетом, пізніше - за Іс, а у 8 класі віку - за Іb. Бук спочатку росте за Іа бонітетом, а з 8 класу віку - за І. Тобто, дуб червоний росте краще від бука на 3 (2) класи бонітету.

У мішаних одновікових насадженнях дуба червоного з ясенем звичайним при рядовому змішуванні перший вид значно конкурентноздатніший та на 2-3 класи бонітету росте краще, поступово витісняючи ясен. За умови, що ясен розміщений біогрупами, до того ж, дещо старшого від дуба червоного віку, він, хоча й відстає на 1-2 класи бонітету, спроможний доживати до віку стиглості. Виявилось, що в свіжих едатопах або в свіжуватих підтипах вологих едатопів конкурентноздатність дуба червоного порівняно з вологими умовами дещо спадає, тоді як ясена практично залишається без змін. Тому на таких ділянках в мішаних насадженнях з дубом червоним ясен більш життєздатний, ніж в типових вологих едатопах.

Граб показав себе хорошою підгінною породою у формуванні якісних червонодубових насаджень за умови, що його крони входять у головний ярус чи близькі до цього. Найреальніше такі відносини складаються за умови, що насіннєвий граб старший від дуба червоного на 10-20 років, або паростковий граб того ж віку, що й дуб червоний, чи старший на кілька років. Тобто, коли насадження створювалися шляхом реконструкції грабняків. Якщо ж граб суттєво відстає від дуба - вплив його на формування особин головної породи помітно зменшується.

У мішаних молодняках дуба червоного і сосни звичайної в суборах домінує сосна. З віком конкуренція пом'якшується, а склад насаджень набуває рис відносної стабільності. У вологих сугрудах дуб червоний має вищу конкурентноздатність, ніж сосна, та вищу, ніж у свіжих сугрудах. Дуб червоний придатний для доповнення 15-20-літнього куртинного відновлення сосни у вологих сугрудах. В існуючих одновікових насадженнях вологих грудів дуб червоний інтенсивно витісняє сосну звичайну. В мезомегатрофних умовах показали свою доцільність культури дуба червоного із стійким до враження пухирчастоіржавчинним грибом (Cronartium ribicola Ditr.) екотипом сосни веймутової, яка більш конкурентноздатна, ніж сосна звичайна.

У мішаних насадженнях дуба червоного та модрини європейської у вологих дібровах та бучинах їх конкурентні потенції близькі. Результат цих взаємовідносин залежить від підтипу гігротопу та наявності інших низькоконкурентних видів. Зокрема, спостерігається зміщення конкурентної активності в бік модрини в свіжуватих підтипах. Насадження цих двох порід з домінуванням за висотою дуба червоного недоцільні, так як в такому випадку він формує масивні крони, а модрина - досить стиснуті. Якщо ж дуб червоний дещо відстає в рості - його крони компактні, а модрина добре очищується від сучків. Тому створювати мішані насадження дуба червоного і модрини європейської краще у свіжуватих підтипах вологих гігротопів та у свіжих гігротопах. Що ж до мішаних насаджень дуба червоного і модрини японської, то тут спостерігається однозначне суттєве домінування останньої.

В одновікових насадженнях ялина звичайна при рядовому змішуванні з дубом червоним помітно пригнічується, а то й цілком випадає. Конкурентні відносини виявилися близькими до гармонійних там, де дуб червоний на 10-20 років молодший від ялини. Відмічено зменшення конкурентної напруги в шахових культурах.

В одновікових насадженнях дуба червоного і ялиці білої остання знаходиться в підпорядкованому ярусі. Найкращі різновікові ялицево-червонодубові насадження формуються там, де дуб молодший від ялиці на 15-20 (25) років.

В насадженнях дуба червоного трапляється домішка вільхи чорної, явора, клена гостролистого, липи дрібнолистої. Усі вони пригнічуються головною породою та відстають у рості, причому, вільха - в меншій мірі, липа - більше за інших.

Дуб червоний в мішаних молодняках переважно росте на 1 бонітет краще, ніж в чистих. Винятком є, частіше всього, модриново-червонодубові насадження.

ВИСНОВКИ

У дисертації проведено теоретичне узагальнення суттєво відмінних лісівничо-біологічних особливостей дуба червоного на Львівщині порівняно з аборигенними видами дуба та показано нове вирішення наукової проблеми щодо формування лісових насаджень з участю цієї породи.

1. Ідентифіковано поширений у лісових насадженнях України інтродукований з Америки вид дуба та уточнено його назву - дуб червоний (Quercus rubra L.), що дозволяє уникнути ряд непорозумінь щодо його еколого-біологічних властивостей.

2. В Україні виділено 4 зони за рівнем відповідності вологості клімату, як основного лімітуючого фактора росту дуба червоного, природному ареалу цього виду. На Львівщині дуб червоний знаходиться в оптимальній кліматичній ніші.

3. Площа насаджень з участю дуба червоного на Львівщині становить понад 13 тисяч гектарів. Висаджений він переважно у грудах і сугрудах. Зафіксовано виражені інвазійні процеси, коли дуб червоний природним шляхом поширюється на сусідні ділянки, що несе в собі певну небезпеку спочатку захоплення нових територій, а потім - витіснення з них аборигенних лісоутворюючих порід.

4. В умовах екологічного оптимуму (D3) дуб червоний має високу біологічну стійкість. Вона зменшується в сухіших та бідніших едатопах. У загущених молодняках зафіксовано пошкодження снігом та виявлено граничні значення D1,3/Н між механічно стійкими та нестійкими деревами.

5. Алелопатична активність дуба червоного в мегатрофних умовах Львівщини значно вища, ніж в східних регіонах та у порівнянні з дубом звичайним, що й дозволяє йому успішно конкурувати тут з аборигенними породами шляхом гальмування їх росту.

6. Вплив дуба червоного на родючість сірих опідзолених суглинистих ґрунтів близький до впливу дуба звичайного. Під ним дещо більше нагромаджується азоту та менше рухомого фосфору. У букових насадженнях цей вид відіграє певну ґрунтопокращуючу роль. Мішані насадження дуба червоного і сосни звичайної дещо краще впливають на дерново-підзолисті супіщані ґрунти, ніж чисті деревостани цих порід.

7. Товщина дерев виділеної пізньолистопадної відміни дуба червоного на 22,7 % більша, ніж в особин ранньолистопадної, що свідчить про властивість першої інтенсивніше продукувати стовбурну деревину.

8. Встановлено, що кора дуба червоного тонша, ніж в дуба звичайного, а її частка відповідно становить 10,6 % та 17,6 % від загальної стовбурної маси. Протилежне трактування товщини кори цих порід зв'язане із ботанічною номенклатурно-таксономічною плутаниною дуба червоного.

9. Встановлено, що в C3-D3 у групі віку 51-60 років дерева дуба червоного характеризуються стабілізацією відсотку ядра, який до цього часу постійно зростав, що дозволяє трактувати цей період як вік технічної стиглості за ядровою деревиною.

10. У дуба червоного частка ядра на 2,6-10,6 % більша, ніж у дерев дуба звичайного того ж віку. В однорозмірних дерев спостерігається перевага за дубом звичайним (на 3-10 %). Найбільша різниця - у молодих та малорозмірних дерев. Отже, у стиглих деревостанах ці види дуба за часткою ядрової деревини практично не різняться.

11. При оптимальній густоті за короткий час у регіоні формуються високопродуктивні чисті насіннєві насадження дуба червоного (у D3 стовбурний запас 50-річних деревостанів сягає 500 м3/га), що вказує на можливість використання виду для плантаційного лісовирощування.

12. Динаміка росту дуба червоного за висотою свідчить про наявність у нього спадаючого типу росту: в C3-D3 з 30 до 90 років бонітет міняється від Iе-Id до Iа-Ib класу. З віком зменшується його переважання в рості над звичайним та скельним видами дуба від 2-3-ох (4-ох) до 1-го класу бонітету, хоча прогнози про втрату після 60 років всіх переваг в рості не підтвердилися.

13. Чисті паросткові молодняки дуба червоного на 1(2) класи бонітету переважають насіннєві, що вказує на можливість більш раннього періоду настання віку технічної стиглості в цих насадженнях.

14. Дуб червоний в одновікових мішаних насадженнях з такими видами як дуб звичайний, ясен звичайний, явір, клен гостролистий, ялина звичайна та ялиця біла має суттєву перевагу в рості та значно їх пригнічує, а то й цілком витісняє. На ділянках, де ці породи збереглися, спостерігається біогрупова просторова структура деревостанів або ж дуб червоний є значно молодшим. Бук лісовий та граб звичайний стійкіші, а їх конкурентноздатність помітно вища.

15. У модриново-червонодубових насадженнях дібров та бучин конкурентні потенції порід близькі. Відзначено зміщення конкурентної активності в бік дуба червоного у типових вологих едатопах, а в бік модрини європейської - у свіжуватих підтипах та свіжих едатопах.

16. У сосново-червонодубових насадженнях суборів домінує сосна...