Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сосна Банкса (Pinus banksiana Lamb.) в лісових культурах Західного і Малого Полісся України

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Вивчення інтродукції деревних рослин на території західного регіону України посідає вагоме місце в загальному об'ємі лісівничих наукових досліджень, оскільки цей регіон внаслідок природних та історичних передумов надзвичайно насичений екзотами.

Незважаючи на тривалу (майже 150-річну) історію лісівничих досліджень інтродуцентів на території Західного та Малого Полісся України, існує ще ряд недостатньо вивчених деревних порід. Однією з них є сосна Банкса (Pinus banksiana Lamb.). Низька її вимогливість до родючості й вологості ґрунту, інтенсивний ріст у перші десятиріччя, сприяли широкому використанню породи для створення лісових культур у борах, здебільшого у сухих та свіжих гігротопах, які займають 17,8% загальної площі лісового фонду Західного Полісся і 1,7% Малого Полісся (Генсірук С.А., Шевченко С.А, Бондар В.С., 1981).

Недостатність різностороннього вивчення цієї породи пов'язана саме з використанням її у лісомеліоративних насадженнях сухих борів, де вона з об'єктивних причин проявляє низьку продуктивність, а відтак мало привертає увагу дослідників. Унаслідок чого в літературних джерелах наукової інформації про цю породу дуже мало і вона часто носить лише описовий характер, нерідко трапляються суперечності. Тому особливої актуальності набуває комплексне дослідження насаджень за участю сосни Банкса на теренах Західного і Малого Полісся, де дана порода має значне поширення.

Мета і завдання дослідження - встановити штучний ареал сосни Банкса на території Західного та Малого Полісся України, дослідити та проаналізувати біоекологічні, лісівничо-таксаційні особливості поведінки інтродукованого виду у різних типах лісорослинних умов у порівнянні з аборигенною сосною звичайною (P. sylvestris L.), розробити рекомендацій щодо використання екзота у практиці лісовирощування та фітомеліорації.

Відповідно до поставленої мети вирішувались такі завдання:

· виявити сучасний штучний ареал сосни Банкса на території Західного і Малого Полісся;

· вивчити лісівничо-таксаційні характеристики насаджень за участю сонсни Банкса;

· дослідити будову і проаналізувати основні біометричні показники змішаних насаджень сосни звичайної та сосни Банкса;

· виявити формову різноманіть сосни Банкса на Західному і Малому Поліссі;

· вивчити процес природного поновлення інтродуцента у різних типах лісу;

· встановити видовий склад основних хвороб та шкідників сосни Банкса;

· дослідити фізико-механічні особливості деревини сосни Банкса та характер їх зміни в залежності від висоти відбору зразка;

· дослідити біометричні показники шишок сосни Банкса та посівні властивості насіння;

· з'ясувати характер росту сіянців сосни Банкса;

· розробити рекомендації щодо створення лісових культур сосни Банкса та технології їх вирощування на території Західного і Малого Полісся.

Об'єкт дослідження - лісові культури Pinus banksiana Західного і Малого Полісся України.

Предмет дослідження - особливості росту, продуктивності, будови, процесів проходження плодоношення та природного поновлення штучних соснових насаджень за участю сосни Банкса у різних типах лісу.

Методи дослідження. Основними методами дослідження були: лісівничо-таксаційні - для закладання пробних площ і визначення основних параметрів, які характеризують продуктивність виду та його біоекологічні особливості; типологічний - для визначення типів лісу; рекогносцирувальний - для встановлення видового складу фітохвороб й ентомошкідників; малих чистих зразків - для визначення фізико-механічних властивостей деревини; математичної статистики - для обробки експериментальних даних.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконана в рамках наукового напрямку «Підвищення продуктивності та біологічної стійкості лісових і урбанізованих екосистем» в розвиток держбюджетного завдання кафедри лісових культур і лісової селекції УкрДЛТУ за темами:

1. «Генетико-селекційні основи формування лісових насаджень високої продуктивності та господарської цінності в умовах Західного регіону України» (шифр ДБ 9.02-2000);

2. «Генетико-селекційні основи вирощування лісового садивного матеріалу високопродуктивних та швидкоростучих деревних порід» (шифр ДБ 08.10. - 08-03).

Наукова новизна роботи. Вперше проведено оцінку ефективності інтродукції сосни Банкса у регіони Західного і Малого Полісся, узагальнено дані щодо поширення штучних лісових насаджень за її участю, у комплексі вивчено біоекологічні, лісівничо-таксаційні та господарські характеристики інтродукованої деревної породи, зроблено висновки, щодо перспективи використання виду у практиці лісового господарства.

Достовірність результатів і висновків ґрунтується на значному обсязі зібраного з використанням новітніх методичних підходів експериментального матеріалу, опрацьованого за допомогою стандартних та модернізованих комп'ютерних програм.

Особистий внесок. Дисертація базується на матеріалах експериментальних досліджень, зібраних та проаналізованих особисто автором.

Дослідження виконані під керівництвом д. с.-г. н., проф. М.М. Гузя протягом 2000-2003 років на кафедрі лісових культур і лісової селекції підчас проходження стаціонарного навчання в аспірантурі при Українському державному лісотехнічному університеті.

Практична цінність. Визначення біоекологічних властивостей та продуктивності виду дозволяє оцінити роль деревної породи у ценозі, господарську доцільність використання її у різних типах лісорослинних умов. Дослідження фізико-механічних властивостей деревини має практичне значення при використанні матеріалу у різних галузях народного господарства. Розроблені науково-обґрунтовані рекомендації з вдосконалення технології створення захисних лісомеліоративних насаджень за участю сосни Банкса у сухих та свіжих борах.

Одержані результати носять теоретично-пізнавальне значення, вони використовуються у навчальних дисциплінах «Лісові культури», «Захисне лісорозведення», «Лісова таксація», «Дендрологія», «Лісівництво», «Деревинознавство».

Апробація результатів дисертації. Основні положення і висновки дисертаційної роботи доповідались на науково-технічних конференціях викладачів і аспірантів Українського державного лісотехнічного університету (Львів 2000-2003), міжнародній науковій конференції «Селекция, генетические ресурсы и сохранение генофонда лесных древесных растений» (Гомель, Бєларусь, 2003).

Публікації. За результатами проведених досліджень опубліковано 4 наукові статті - всі у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, шести розділів, висновків та рекомендацій виробництву, бібліографічного списку, який містить 209 джерел, додатків загальним обсягом 93 сторінки. Обсяг дисертації 142 сторінки машинописного тексту, 18 таблиць, 21 рисунок.

Зміст роботи

сосна ліс інтродуцент

Систематична, ареалогічна, дендролого-екологічна та господарська характеристика сосни Банкса. Досвід створення лісових культур

Сосна Банкса (Pinus banksiana Lamb) походить з Північної Америки, де ареал її поширення охоплює територію від р. Макензі і Ведмежого озера на півночі, до південного берега озера Мічиган на півдні, і від східних схилів Скелястих гір до північного Вермунта і Нової Шотландії (Каппер, 1954; Белосельськая, Васильев, 1949; Липа, 1977; Нестерович, 1953; William, Harlow, 1968). До Європи цей вид був завезений у 1775-1785 роках (Лантратова, 1980; Покорны, 1980; Seneta, 1987), а на територію сучасної України інтродукований у 1809 році Основ'янівським акліматизаційним садом (Липа, 1977, 1993).

Більшість авторів характеризують Pinus Banksiana як недовговічне дерево ІІІ величини (Бродович, 1973; Белосельськая, Васильев, 1949; Каппер, 1954; Керн, 1934 та інші), хоча на батьківщині це дерево І величини (Кузнєцов, Чупрынко, 1985; Лантратова, 1979). За основними лісівничо-господарськими показниками (середній об'єм стовбура у віці рубання, очищення стовбура від сучків, фітопродуктивність і смолопродуктивність) вона поступається аборигенному виду - сосні звичайній (Калінін, Захарчук, 1983; Данчук, 1990; Юськевич, 2000 та ін.). Втім численні дослідники відмічають невимогливість цієї породи до грунтово-кліматичних умов та інтенсивний ріст у стадії молодняку (Ванин, 1960; Галактионов, Ву, Осин, 1967; Еник, 1987; Липа, 1977; Шовган, 2002 та ін.).

Сосна Банкса у молодому віці зазнає меншого пошкодження кореневою губкою (Лавриненко, 1960; Стопкань, 1962; Гордієнко, Шаблій, Шлапак, 1995 та ін.), однак у старших 50-річного віку насадженнях екзот значною мірою потерпає від центральних стовбурових гнилей (Данчук, 1990). Відносно стійкою ця деревна порода є до пошкодження личинками травневого хруща, підкорного соснового клопа (Лавриненко, 1960; Кобецький, 1966 та ін.). Незважаючи на численні дослідження на сьогоднішній день залишається відкритим питання, щодо ролі сосни Банкса у лісових культурах Західного і Малого Полісся України, оскільки у цих регіонах інтродуцент досліджений недостатньо. Залишаються нез'ясованими питання, щодо продуктивності виду у різних лісорослинних умовах, особливості будови насаджень за його участю, процеси плодоношення та природного поновлення, пошкоджуваність хворобами та шкідниками, доцільність використання породи у лісовому і лісозахисному господарстві Західного і Малого Полісся.

Об'єкти, програма і методика досліджень

Об'єктами наших досліджень були змішані та чисті лісові культури сосни звичайної і сосни Банкса на території Західного та Малого Полісся держлісфонду України підпорядкованих Державному Комітету лісового господарства України об'єднань «Волиньліс» (Городоцький, Любомльський, Маневицький, Ратнівський, Шацький ДЛГ, Володимир-Волинське ДЛМГ, Ратнівське СЛП), Шацький НПП, «Рівнеліс» (Рокитнівський ДЛГ, Зарічнянський МГЛ), «Львівліс» (Бродівський ДЛГ), крім того іншим комітетам і відомствам - Старицький ВЛГ.

Виявлення лісових культур сосни Банкса проводили шляхом відбору інформації з електронної бази даних лісовпорядкувальних матеріалів, таксаційних описів насаджень, а також шляхом опитування.

При вивченні лісових культур за участю сосни Банкса користувалися методичними рекомендаціями І.І. Дроздова та А.І. Янгутова (1984).

Пробні площі закладалися за методикою Н.П. Анучина (1971) у відповідності з вимогами ОСТ-56-69-83. Розрахунок лісівничо-таксаційних показників проводився за загально прийнятими у лісовій таксації методиками (Анучин, 1982; Захаров 1967; Горошко, Хом'юк 2000).

При дослідженні особливостей нагромадження органічної маси різних органів дерева, використовували методику М.І. Калініна (1978).

Для дослідження процесів природного поновлення сосни Банкса нами закладались облікові площадки розміром 1 х 1 або 2 х 2 м за методикою М.М. Горшеніна (1977).

Тип лісорослинних умов, визначався за методикою типологічних досліджень Е.В. Алексеева (1925), Д.В. Воробйова, Б.Ф. Остапенка (1953, 1979), М.М. Горшеніна, А.І. Бутейка (1962) з використанням напрацювань З.Ю. Герушинського (1987). при визначенні видового складу живого надґрунтового покриву користувалися визначниками рослин (Доброчаева, 1989; Бельгард, 1984).

Хвороби та шкідники сосни Банкса досліджувалися відповідно до рекомендацій М.В. Бондаренка, О.Ф. Глущенка (1972), О.І. Воронцова (1982), В.І. Гусєва, В.М. Єрмоленка, В.В. Свищука, К.А. Шмиговського (1962), М.М. Падія (1993), С.В. Шевченка, О.В. Цилюрика (1989).

Фізико-механічні властивості деревини визначені шляхом випробування малих чистих зразків у відповідності до методики Уголєва (1986), з використанням напрацювань О.П. Божка, І.С. Вінтоніва (1992), А.А. Яценко-Хмілевського (1954).

Опрацювання матеріалів польових досліджень проводився статистичними методами з використанням рекомендацій М.П. Горошка, С.І. Миклуша, П.Г. Хом'юка (1999), М.Л. Дворецького (1971), Б.А. Доспехова (1968), П.М. Константинова 1939, А.К. Митропольського (1965), К.С. Нікітіна (1966), В.Ю. Урбаха (1964) із використанням програмного забезпечення кафедри лісової таксації та лісовпорядкування УкрДЛТУ.

Продуктивність і таксаційна будова штучних насаджень за участю сосни Банкса

Лісівничо-таксаційна характеристика та аналіз продуктивності соснових деревостанів. Особливо актуальним є дослідження продуктивності інтродукованого виду у різних типах лісорослинних умов у порівнянні з аборигенною породою. Для відтворення ходу росту штучних змішаних насаджень сосни звичайної і сосни Банка за основними таксаційними показниками у найпоширеніших типах лісорослинних умов (сухі та свіжі бори, свіжі та вологі субори) (табл. 1) використано метод математичного моделювання, в результаті якого виявлено, що найкраще хід росту за діаметром у борах і суборах представників роду Pinus описує крива типу Y=exp(а₁+а₂*Ln(A)+а₃/A), за висотою - Y=а₁*exp(- (а₂*exp(- (а₃*A)))), а експериментально отримані видові числа - Y=exp(- (a₁*Ln(d)+a₂/exp (h/d)))*exp h))).

У сухому бору з огляду на несприятливі для росту деревних порід лісорослинні умови обидва види проявляють низьку продуктивність, що оцінюється ІІІ-ІV класом бонітету. Запас 32-річних насаджень в середньому становить 72 м³/га.

В умовах сухого соснового бору сосна Банкса до 20 років на 23,1-40,0% нагромаджує більший об'єм стовбура. Віковий період від 20 до 30 років характеризується зменшенням накопичення об'єму деревини сосною Банкса та випередженням за цим показником її сосною звичайною. Це приводить до того, що у віковому діапазоні 30-40 років вже сосна звичайна на 20,0-46,4% має більший об'єм стовбурної деревини.

Таблиця 1. Хід росту змішаних лісових культур сосни Банкса і сосни звичайної у найпоширеніших типах лісорослинних умов

Вік, роки	Сосна Банкса	Сосна звичайна
	D, см	H, м	f	V, м3	D, см	H, м	f	V, м3
ТЛУ А1
10	1,9	2,4	1,0252	0,0007	1,6	2,4	1,0200	0,0005
15	3,8	3,8	0,7903	0,0034	3,1	3,8	0,8247	0,0024
20	5,4	5	0,6973	0,0080	4,7	5,2	0,7227	0,0065
25	6,7	5,7	0,6508	0,0131	6,2	6,5	0,6603	0,0130
30	7,6	6,2	0,6247	0,0176	7,8	7,5	0,6190	0,0220
35	8,4	6,4	0,6075	0,0215	9,3	8,3	0,5904	0,0332
40	9	6,5	0,5965	0,0247	10,8	8,9	0,5696	0,0461
ТЛУ А2
10	3,6	3,0	0,8352	0,0026	2,9	3,0	0,8861	0,0018
15	6,7	5,6	0,653	0,0128	5,7	5,5	0,6956	0,0098
20	8,8	8,1	0,5838	0,0287	7,8	8,0	0,6093	0,0233
25	10,1	10,2	0,5499	0,0449	9,4	10,3	0,5594	0,0400
30	10,9	11,7	0,5314	0,0584	10,5	12,2	0,5294	0,0559
35	11,5	12,7	0,5206	0,0684	11,4	13,6	0,5104	0,0708
40	11,8	13,4	0,5145	0,0750	12,1	14,5	0,4988	0,0832
ТЛУ В2
10	4,6	3,3	0,7745	0,0042	3,9	2,9	0,8605	0,0030
15	7,6	6,2	0,6247	0,0176	7,4	5,7	0,6666	0,0163
20	9,7	8,8	0,5648	0,0367	9,9	8,7	0,5791	0,0388
25	11,3	10,8	0,5321	0,0576	11,7	11,3	0,5320	0,0646
30	12,5	12,2	0,5125	0,0767	12,9	13,3	0,5051	0,0878
35	13,3	13,0	0,5016	0,0906	13,7	14,8	0,4884	0,1066
40	14,1	13,6	0,4923	0,1045	14,3	15,8	0,4782	0,1213
ТЛУ В3
10	4,9	3,9	0,7402	0,0055	4,0	3,3	0,8291	0,0034
15	7,7	6,5	0,6185	0,0188	7,4	5,9	0,6610	0,0168
20	9,8	8,8	0,5633	0,0374	10,2	8,7	0,5769	0,0410
25	11,5	10,8	0,5299	0,0594	12,5	11,3	0,5275	0,0732
30	13,0	12,6	0,5061	0,0845	14,5	13,5	0,4958	0,1105
35	14,2	14,2	0,4892	0,1099	16,1	15,2	0,4755	0,1471
40	15,3	15,7	0,4756	0,1370	17,6	16,5	0,4609	0,1850

Примітки: D - середній діаметр, см; H - середня висота, м; f - видове число; V - середній об'єм стовбура

Кульмінація поточного приросту за об'ємом в екзота відбувається у 20-річному віці, у той час як у корінної породи він продовжує зростати, а свого піку досягне у більш пізньому віці.

Із покращенням гідрологічного режиму ґрунтів, з переходом від сухих борів до свіжих, спостерігається підвищення продуктивності обох порід, що оцінюється І-ІІІ класами бонітету, що на два класи вище ніж сухих. Запас 32-річних соснових насаджень у порівнянні із одновіковими зі сухих гігротопів зріс у 2,2 разу і становить 161 м³/га. Сосна Банкса до 25-річного віку інтенсивніше, ніж сосна звичайна, росте у товщину, при дуже близькому характері росту у висоту, з наступною перевагою в рості сосни звичайної.

У свіжому суборі сосни звичайна і Банкса характеризуються близьким темпом росту у товщину. При цьому з 15-го по 40-й рік різниця між діаметрами досліджуваних порід не перевищувала 3,4%. За висотою в перші два десятиліття помітне незначне (до 13,8%) переважання інтродукованого виду, а пізніше - корінного. Такий характер росту приводить до відставання, починаючи з 20-річного віку дерев екзота у накопиченні стовбурової деревини.

Насадження сосни звичайної за участю сосни Банкса в умовах вологого дубово-соснового субору характеризуються високою продуктивністю, дерева сосни звичайної зростають за І^а-ІІ, а сосни Банкса - І-ІІІ класами бонітету. Запас 29-річних лісових культур при повноті 0,8 становив 176 м³/га, при середньому прирості 6,3 м³/га, у 49 років середній приріст зстановив 4,7 м³/га, а запас 229 м³/га.

У 49 років середній приріст рівний - 4,7 м³/га, а запас 229 м³/га. Пристигаючі насадження у 76-річному (П.П. 28-30) мали середній запас 285 м³/га, при середньому прирості 3,7 м³/га. За об'ємом стовбура перевага сосни Банкса над сосною звичайною зберігалась приблизно до 30-річного віку, що пов'язано з інтенсивним поточним приростом за об'ємом деревного стовбура у фазі молодняку. Однак вже в 40 років сосна звичайна у 1,25 разу мала більший поточний приріст стовбура за об'ємом, а у 78 років - у 2 рази.

Найвищу продуктивність інтродуцент проявляє в умовах свіжого сугруду, де його бонітет (у 33 роки) оцінюється І^а класом. На момент дослідження різниця між середніми діаметрами сосни Банкса і сосни звичайної у цьому віці становить - 6,7-9,8%, а висотами - 11,4-24,9% на користь місцевого виду. У деревостанах, в яких не проводилися доглядові рубання у 53-річному віці перевага автохтонного виду за діаметром зросла до 48,2%, висотою - до 40,0%, а за середнім об'ємом стовбура - у 2,8 разу. Подальше збільшення трофності едатопу до грудів підсилює різницю в обсягах нагромадження стовбурової деревини. У 57-річному насаджені інтродуцент характеризується у 2,4 разу менший об'ємом стовбура.

В умовах вологого дубово-соснового сугруду в наслідок загострених конкурентних взаємовідносин сосна Банкса, поступаючись за висотою місцевій сосні звичайній, практично переходить у другий ярус і, отримуючи менше світла, відзначається меншою продуктивністю, внаслідок чого у 60-річному віці різниця в середніх об'ємах стовбура становить 37,3%, а у 70-річному - навіть 41,2% на користь сосни звичайної.

Таким чином домішка сосни Банкса у лісових культурах сосни звичайної ефективна лише у сухих і свіжих борах, де інтродуцент у молодому віці характеризується вищими темпами росту і забезпечує швидше змикання лісових культур і створення лісового середовища для автохтонної сосни. У більш багатих трофотопах північноамериканський екзот суттєво поступається ростовими показниками сосні звичайній і його культивування в цих умовах недоцільне.

Біометричні показники та основні елементи будови штучних насаджень сосни Банкса. Аналіз порівняльної оцінки таксаційної будови за діаметром лісових культур сосни Банкса і сосни звичайної свідчить, що на абсолютну величину середніх діаметрів обох видів сосни та їх відносну різницю суттєво впливають лісорослинні умови та попередній режим ведення лісового господарства.

Коефіцієнт варіації діаметрів дерев сосни звичайної на пробних площах у середньому більший на 4,1% від сосни банкса, що пояснюється різним віком закінчення періоду інтенсивного приросту та диференціації дерев у насадженні. Цей показник для обох видів сосен значно ширший, ніж для нормальних насаджень, а його значення тісно корелює із середнім діаметром деревостанів елементів лісу.

Асиметрія рядів розподілу дерев за товщиною виявилась правосторонньою для обох елементів лісу, але більшою для сосни Банкса, що пояснюється попереднім режимом ведення господарства та відсутністю конкуренції дерев за простір.

Показник ексцесу кривої розподілу дерев за товщиною у цілому від'ємний для обох видів сосен, але більшою плосковершинністю відзначається сосна Банкса. Це свідчить про рівномірне представництво дерев різної товщини внаслідок її більшої тіневитривалості.

Всі чисельності дерев за товщиною вкладаються у 16 природних ступенів товщини для сосни Банкса, і у 18 ступенів для сосни звичайної, що суттєво перевищує показники нормальних насаджень.

Дослідження особливостей будови і біометричних показників змішаних насаджень сосни звичайної та сосни Банкса у сухому і свіжому борах показали, що у молодому віці в умовах сухого та свіжого борів сосна Банкса зростає краще від аборигенного виду. Так, за відносним діаметром перевага сосни Банкса над звичайною у сухому сосновому бору становила 18,8%, більша різниця - 48,4% спостерігалася у свіжому сосновому бору.

При порівнянні висоти сосни Банкса і сосни звичайної у 12-річному віці в умовах свіжого соснового бору, виявлено, що середня висота сосни Банкса більша від сосни звичайної на 1,4 м або 33,3%, що становить різницю у два класи бонітету від першого до третього. У сухому бору ця різниця менша - 12,5%.

Рівень розміщення найширшої частини крони у сосни Банкса у свіжому сосновому бору знаходиться вище, ніж у сосни звичайної на 28,6%, у той час як у сухому сосновому бору - 14,3%.

Середній діаметр проекції крони сосни Банкса у сухому бору у 1,3 разу більший, ніж у сосни звичайної, а у свіжому - у 2 рази.

Аналіз ходу росту середніх модельних соснових дерев в умовах свіжого соснового бору свідчить, що обидва види поступово збільшували середній та поточний прирости за висотою, діаметром та об'ємом, причому інтенсивніший ріст притаманний деревам сосни Банкса. У перші шість років після створення лісових культур інтродуцент у середньому в 1,5 разу мав більший поточний приріст у висоту (32 см/рік). У наступні роки помітне значне збільшення поточного приросту за висотою сосни звичайної (до 50 см/рік) дозволило їй зрівнятися в темпі росту із сосною Банкса.

Дослідження сформованих середньовікових насаджень близького віку, але у різних типах лісу, засвідчили, що зважаючи на бідні і сухі лісорослинні умови, сосна звичайна росте за ІІ-ІІІ бонітетами. У зв'язку з цим запаси деревини при низьких і середніх повнотах досить малі. Середня зміна запасів у період високого приросту 40 років є нижчим від середньоукраїнського показника і становить 1,2-3,8 м³/га. Очищення стовбурів від гілок не значне. У сухому бору стовбури сосни звичайної очищуються від живих гілок у 40-річному віці на 49,7%, а сосни Банкса - на 44,8% висоти стовбура. У свіжому бору стовбури очистились від живої крони більше: сосна звичайна - на 60,0%, а сосна Банкса - на 58,3%. При цьому коефіцієнт мінливості змінюється у межах 19,7-31,0%. Більшим на 2,5-11,3% він був у дерев сосни Банкса. Це свідчить, що у сосни Банкса сповільнився приріст у висоту і крона стає сідлоподібною.

Висота розміщення найширшої частини крони у сосни Банкса знаходиться нижче, ніж у сосни звичайної, на 10,2-16,7%. При цьому у свіжому сосновому бору ця різниця є меншою на 6,5% ніж у сухому.

Середній діаметр крони у сосни звичайної дещо більший, ніж у сосни Банкса, - на 7,7-11,0%. Асиметрія правостороння, крива - гостровершинна.

Сосна звичайна на обох пробних площах протягом досліджуваного періоду відзначалася більшою висотою від сосни Банкса. І якщо ця різниця до 10-річного віку є незначною, то після 15 років різниця стає суттєвішою.

Кульмінація середнього періодичного приросту за висотою дерев сосни Банкса настає пізніше (у 15 років), ніж у сосни звичайної (12 років), але абсолютне значення поточного приросту у висоту в аборигенного виду в 1,2-1,4 разу більше. Середня висота інтродуцента, через сповільнення приросту за висотою, у 40-річних насадженнях є меншою від сосни звичайної на 12,5-21,2%, що зменшує показник продуктивності у середньому на один клас бонітету.

Об'єм модельних дерев сосни Банкса, у 40-річному віці, менший, ніж у сосни звичайної у борових умовах в обох досліджуваних типах лісу. Відсоток істинного приросту за об'ємом в аборигенного виду вдвічі більший ніж в інтродукованого.

Особливості накопичення надземної фітомаси за органами дерев. В умовах сухого соснового бору у змішаних лісових культурах сосни Банкса та сосни звичайної у 41-річному віці інтродуцент характеризується меншими показниками росту, а відповідно і меншою надземною фітомасою. В обох порід спостерігається зростання частки стовбурової фітомаси у дерев, що відстають у рості, і найменша - у дерев середнього росту

Частка живих неохвоєних гілок у надземній фітомасі рослини в умовах сухого соснового бору вища в 1,31-2,27 разу у сосни звичайної, а частка охвоєних пагонів в обох порід збільшувалась від дерев відстаючих у рості до дерев кращого росту.

Частка сухих гілок в обох порід із покращенням росту дерев зменшується, тобто при інтенсивнішому рості швидше відбувається очищення стовбурів від сучків, частка яких у загальній фітомасі надземної частини інтродуцента в середньому у 6,21 разу більша, ніж у сосни звичайної, що свідчить про гіршу здатність північноамериканського виду звільнятися від нежиттєздатних гілок.

У свіжому сосновому бору загальна участь гілок у надземній фітомасі дерев сосни Банкса у 1,18-2,3 разу більша, ніж у сосни звичайної. При цьому відносна частка охвоєних пагонів у фітомасі живих гілок інтродуцента має тенденцію до зменшення з погіршенням росту дерев від 19,8% у дерев кращого росту до 13,0 - відстаючих у рості. Частка сухих гілок у загальній надземній фітомасі сосни Банкса зменшується зі зниженням класу росту дерев, але є у 8,67-27,5 разу більшою, ніж у сосни звичайної.

Інтродуцент відносно місцевого виду характеризується у 2,27 та 2,36 разу меншою відносною часткою асиміляційного апарату у дерев гіршого і середнього росту та у 1,17 рази більшою - у групі дерев кращого росту.

З переходом від свіжих борів до свіжих суборів обидві породи характеризуються зменшенням частки кори у загальному об'ємі деревного стовбура, яка у сосни Банкса становить 6,9-12,1%, а у сосни звичайної - 8,1-11,0%. При цьому частка фітомаси стовбура зростає до 71,5 - 88,0% загальної маси стромосферної частини рослини.

Чіткої закономірності у розподілі фітомаси гілок дерев різних груп росту, в умовах свіжого субору, в обох видів не виявлено.

Частка сухих гілок в інтродуцента в середньому в 6,15 разу вища, ніж в аборигенної породи. Частка охвоєних пагонів у фітомасі всіх живих гілок у сосни Банкса менша, ніж у сосни звичайної у середньому в 1,7 разу. У корінної деревної породи спостерігається тенденція збільшення частки охвоєних пагонів із погіршенням інтенсивності росту рослин. У сосни Банкса - протилежна за напрямком залежність. Це вказує на те, що дерева інтродукованого виду гірше, ніж корінного пристосовані до виживання і при появі конкуренції за простір швидше переходять у відпад.

У змішаних 49-річних насадженнях сосни Банкса та сосни звичайної в умовах вологого дубово-соснового субору, то загальна надземна фітомаса модельних дерев сосни Банкса середнього росту та групи дерев, що відстають у рості була відповідно в 1,1-1,46 рази більшою, ніж у сосни звичайної. Щодо групи дерев кращого росту, то тут домінують дерева сосни звичайної. В сосни Банкса органічна маса деревини стовбура становить від 82,3% до 95,0% загальної надземної органічної маси, а у сосни звичайної від 88,4% до 95,1%. Живі скелетні гілки становлять в інтродуцента у групі дерев, що відстають у рості - 48,3%, середніх - 52,1%, кращих - 59,0%, що відповідно в 1,29; 1,35 та 1,45 рази менше, ніж у корінної породи.

Частка охвоєних пагонів у сосни Банкса в середньому у 3 рази менша, ніж у сосни звичайної. При цьому в аборигенної деревної породи помітне збільшення частки охвоєних пагонів у загальній фітомасі гілок із погіршенням інтенсивності росту дерева, а у інтродукованої - навпаки.

Сосна Банкса у середньовікових (40-50 років) насадженнях у віці стабільно плодоносить, на долю шишок припадає в середньому 1,6% надземної фітомаси рослини, змінюючись від 0,9% - у відстаючих в рості дерев до 2,8% - у панівних. Найвища частка шишок в екзота у свіжому дубово-сосновому суборі і свіжому сосновому бору. У сосни звичайної за таких умов лише кращі дерева мали шишки.

Біоекологічні особливості сосни Банкса у лісових культурах західного та малого полісся України

Формова різноманітність, особливості сезонного розвитку породи і габітус дерев.

У лісових культурах регіону досліджень розрізняють дві форми сосни Банкса: класичну «низькостовбурну», та перспективну для лісового господарства «високостовбурну», висота якої сягає понад 25 м.

У кращих лісорослинних умовах інтродуцент формує середньозбіжистий стовбур колоноподібної форми, у гірших - викривлений сильно збіжистий і погано очищений від сучків.

Форма крони різноманітна: у молодих дерев - гостропірамідальна, а пізніше - яйцеподібна. У бідних лісорослинних умовах борів часто, внаслідок відмирання верхівкового пагона і розростання бічних набуває сідлоподібного вигляду. Гілки тонкі, зібрані у нечітко виражені «мутовки».

Деревам сосни Банкса притаманні два періоди росту протягом вегетаційного періоду. Вегетаційний період починається в першій - другій декаді квітня. Перший період росту триває 40-60 діб (квітень-червень). Другий розпочинається у серпні-вересні і триває до 30 діб і є меншим від попереднього. Інколи сосна Банкса утворює за один вегетаційний період три прирости. Запилення, в умовах Західного регіону України відбувається у травні. Насінини достигають у жовтні-листопаді наступного після запилення року.

Біометричні показники шишок та посівна якість насіння. Сосна Банкса, плодоносити розпочинає дуже рано - з 4-5 років. Розміри шишок дуже варіабельні і значною мірою залежать від віку дерева, яке плодоносить та типу лісорослинних умов. Середня довжина шишки становить 4,5 см. Ширина шишки сосни Банкса коливається від 1,3-1,7 см до 2,2-2,5 см, при середній 1,9 см. Середня маса шишки у свіжозібраному стані - 7,6 г. Середня кількість насінин в одній шишці - 46 шт., при мінімальній - 10 шт. і максимальній - 88 шт. При цьому найменшою мінливістю характеризується діаметр основи шишки (V=2,1-11,5%), дещо вищою (V=5,0-21,1%) - довжина шишки, Ще вищою (V=8,9-32,5%) - маса шишки у свіжо зібраному стані, а найвищою - кількість насінин у шишці (V=25,0-44,1%).

Середня маса 1000 необезкрилених насінин - 4,33г, а чистого насіння - 3,71г. Слід відмітити, що старші дерева продукують крупніше насіння. Технічна схожість насіння - 50-84%(середня - 68%); абсолютна - 87-94% (середня - 91%). Енергія проростання 23-43% (середня - 35%). Найвищою посівною якістю відзначається насіння зібране у лісових насадженнях Малого Полісся.

Природне поновлення. Сосна Банкса в умовах Західного та Малого Полісся України досягла найвищого рівня акліматизації - натуралізації, що засвідчує здатність виду до природного поновлення.

Природне поновлення інтродуцента трапляється в основному на добре освітлених ділянках, за умови оголення частини поверхні ґрунту. У зімкнутих насадженнях воно відсутнє або має епізодичний характер і приурочене до відкритих місць (просіки, узбіччя доріг, вікна у наметі деревостану тощо).

В умовах сухого соснового бору при умові оголення частини ґрунту від лісової підстилки і трв'яно-мохового покриву (трелювальні волоки, колії від проїзду транспорту, місця вогнищ, борозни мінералізованих смуг) проходить достатньо успішне природне поновлення сосни Банкса і майже не відбувається відновлення сосни звичайної. При цьому успішність поновлення тісно корелює зі зімкнутістю материнського намету. Якщо при зімкнені намету 0,4-0,5 у перерахунку на 1 га кількість підросту становить 37,5 тис. шт./га, при зімкнутості 0,4-0,3 - 52,5 тис. шт./га, при зімкнутості менше 0,3 - 60,0 тис. шт./га. Виявлено також, що поновлення є групово-куртинне, що пов'язано з нерівномірністю мінералізації ґрунту.

Густота підросту на дослідних ділянках виявилась досить значною - від 37,5 тис. шт./га до 60 тис. шт./га. Практично весь підріст життєздатний. Звертає увагу на себе той факт, що відновлення деревостану на пробних площах відбулося майже повністю за рахунок сосни Банкса. На частку рослин сосни звичайної припадає лише 2,3% від загальної кількості врахованого підросту.

Успішне природне поновлення інтродуцента має різностороннє лісівниче значення. Так рясне поновлення сосни Банкса може стати на заваді відновленню сосни звичайної, але при одночасному відновленні обох видів підріст сосни звичайної буде знаходитись під захистом рослин сосни Банкса. Тому для забезпечення успішного функціонування лісових насаджень необхідне вчасне втручання лісівників. Це втручання повинно забезпечити необхідний доцільний склад майбутніх насаджень шляхом створення часткових лісових культур сосни звичайної.

Хвороби та шкідники. В умовах інтродукції у лісові культури Західного і Малого Полісся сосну Банкса заселяють ентомошкідники і пошкоджують паразитарні організми, які властиві автохтонному виду. Найбільш поширеними та небезпечними хворобами, які завдають значної шкоди насадженням сосни Банкса в умовах Малого Полісся є - соснова губка (Phellinus ріпі (Thore et Fr.) PH.), яка масово уражає старші 40 років дерева сосни Банкса, та коренева губка (Heterobasidion annosum (Fr.) Bref). - яка масово уражає молодняки Західного Полісся.

Масового розмноження ентомошкідників на сосні Банкса на протязі періоду спостережень (2000-2003 pp.) не відзначено.

Конкурентна здатність сосни Банкса у змішаних насадженнях. Сосна Банкса в умовах інтродукції проявляє меншу конкурентну здатність, ніж сосна звичайна. Особливо це проявляється у сприятливіших для росту деревних порід лісорослинних умовах

В умовах свіжих борів у 41-річних насадженнях конкурентні відносини між сосною звичайною і сосною Банкса виражені слабо - обидві деревні породи характеризуються близькою енергією росту. Однак за однакових умов сосна Банкса більшою мірою потерпає від сніговалу і сніголаму. Відповідно відпад з цих причин в екзота вдвічі вищий ніж у корінної породи.

З покращенням трофності, із переходом від борів до суборів, загострюється конкуренція за простір, як внутрішньовидова, так і міжвидова, і вже чітко помітна вища конкурентна спроможність місцевої сосни - у сосни звичайної у І класі росту зосереджено у 2,5 рази більше дерев, ніж у сосни Банкса (12,1% проти 4,8%), а у ІІ класі - в 1,7 разу (31,8% проти 18,9%). Відпад дерев екзота становить 28,4%, з яких 9,4% пошкоджені сніговалом, у той час як у місцевого виду випадків звалювання дерев не зафіксовано, а частка відмерлих дерев складає лише 6,3%.

З переходом до відносно багатих лісорослинних умов (С₂) корінна порода цілком витісняє інтродуковану з панівного ярусу. Загалом у сосни Банкса у групі ростучих дерев зосереджено лише 21,8% всіх дерев, тобто відпад приблизно втричі вищий. Серед дерев сосни звичайної відмерлі становлять лише 5,6%.

Фізико-механічні властивості деревини сосни Банкса

Щільність деревини сосни Банкса наближається до щільності сосни звичайної (500 кг/м³) коливаючись від 477 кг/м³ у верхній частині стовбура до 545 кг/м³ - у нижній. Фізичні властивості деревини в значній мірі залежать не лише від умов росту дерева, але і від місця відбору зразка. Середня кількість річних шарів у 1 см - 4 шт., середня товщина річного шару - 2,7 мм. Найбільша частка пізньої деревини (27,0%) припадає на відземкову частину стовбура, що 13,0% та 38,9% більше ніж у центральній та при верхівковій частинах. Високий вміст пізньої деревини у сосни Банкса, не зважаючи на дещо нижчу її щільність, забезпечує перевагу в статичній твердості деревині сосни звичайної за всіма напрямками: 25,6% - торцевому, 21,7% - радіальному та 18,3% - тангентальному (табл. 2).

Таблиця 2. Механічні властивості деревини сосни Банкса і сосни звичайної

Деревна порода	Сосна Банкса	Сосна звичайна
Показники	відземкова частина (0,3 - 1,3 м)	центральна частина (1/2 h)	приверхівкова частина (1/3 h)	середнє
Межа міцності на статичний згин, МПа	79,22,8	75,52,7	58,62,7	71,32,2	86,0
Межа міцності на сколювання, МПа	8,60,2	9,50,2	10,50,3	9,60,2	7,4
Статична радіальна твердість, МПа	37,21,3	28,40,8	26,20,6	30,70,8	24,0
Статична тангентальна твердість, МПа	36,51,0	28,40,8	26,81,0	30,60,8	25,0
Статична торцева твердість, МПа	41,41,2	38,91,3	35,21,2	38,30,8	28,5

Деревина сосни Банкса в більшій мірі протистоїть сколюванню, ніж сосни звичайної, однак значно (17,1%) поступається у міцності на статичний згин, особливо низька вона у при верхівковій частині - 58,6МПа, що на 22,4 - 26,0% менше, ніж у центральній та відземковій

Аґротехніка створення лісових культур сосни банкса

Організація насінництва сосни Банкса. Визначено терміни та методи заготівлі лісонасіннєвої сировини. Способи її зберігання, переробки, підготовки насіння до сівби.

Агротехніка вирощування садивного матеріалу. Описано технологію вирощування сіянців сосни Банкса.

При вирощувані однорічних сіянців в умовах закритого грунту досліджувані види - сосна звичайна і сосна Банкса - на початку віргінільного періоду онтогенезу характеризуються близькими ростовими показниками, хоча помітна тенденція інтенсивнішого розвитку сосною Банкса кореневої системи, чим і можна пояснити високу біологічну стійкість молодих рослин цього виду, у важких ґрунтово-кліматичних умовах та їх швидкий приріст у молодому віці.

Агротехніка створення лісових культур. Описано технологію створення лісових культур у різних типах лісорослинних умов і категоріях лісокультур них площ.

Особливості вирощування лісових культур. Наведено порядок і терміни проведення лісокультурних і лісівничих доглядів у штучних насадженнях за участю сосни Банкса.

Висновки та рекомендації

У дисертації наведено теоретичні узагальнення й аналіз експериментальних даних щодо біоекологічних особливостей сосни Банкса у лісових культурах Західного і Малого Полісся України. В процесі досліджень охарактеризовано лісівничо-таксаційні та біометричні показники штучних лісових насаджень за її участю, видовий склад найпоширеніших збудників хвороб і ентомошкідників, проведено порівняльний аналіз продуктивності сосни Банкса і сосни звичайної у найпоширеніших типах лісу, де зростає порода, вивчено особливості плодоношення та природного поновлення у залежності від структури соснових насаджень і лісорослинних умов, виявлено характер росту сіянців та лісових культур. У кінцевому підсумку розроблено та науково обґрунтовано технологію раціонального використання сосни Банкса при створенні лісових культур.

1. Сосна Банкса успішно адаптувалася до умов Західного і Малого Полісся України і досягнула найвищого ступеня акліматизації - натуралізації. Свідченням цього є здатність породи успішно поновлюватись природним насіннєвим шляхом. Природне поновлення інтродуцента приурочене до добре освітлених ділянок з наявністю оголення верхнього мінерального горизонту ґрунту (просіки, обочина доріг, згарище, мінералізовані смуги).

2. Інтродуценту притаманний вищий, ніж сосні звичайній, темп росту за основними таксаційними показниками у фазі молодняку, і значно нижчий - у наступних групах віку. При цьому покращення лісорослинних умов у значній мірі відображається у рості дерев у товщину, ніж у висоту. Це підтверджує залежність лінійного приросту від генотипу, а радіального - від типу лісорослинних умов.

3. Екзот краще ніж місцевий вид пристосувався до умов згарища, де успішно поновлюється природним насіннєвим шляхом і проявляє високі ростові показники у молодому віці.

4. Конкурентна спроможність сосни Банкса у середньовікових насадженнях є нижчою, ніж сосни звичайної, особливо у сприятливіших лісорослинних умовах (В₃, С₂ - С₃, D₂), що пов'язано із зниженням поточного приросту за висотою, а відтак переходом у другий ярус насадження і поступовим відмиранням дерев, які не витримують притінення. Інтродуцент більшою мірою, ніж аборигенний вид, потерпає від сніго-, вітро-, буре валів і зламів, що пов'язано із сильно розвиненою кроною і поверхневою кореневою системою.

5. Варіація діаметрів сосен звичайної і Банкса, при спільному зростанні, значно ширша для обох видів, ніж для нормальних насаджень, а його значення тісно корелює із середнім діаметром деревостанів елементів лісу.

6. Частка фітомаси стовбура дерев сосни Банкса у загальній надземній фітомасі меншується з покращенням росту дерева та з покращенням забезпеченості ґрунту вологою та поживними речовинами. Частка кори в об'ємі стовбура дерев екзота зростає з погіршенням росту дерева (класу Крафта), трофності та вологості (від вологих до сухих) едатопу. При цьому відсоток кори у загальному об'ємі стовбура дерев екзота менший, ніж у сосни звичайної

7. У дерев сосни Банкса, порівняно з аборигенною сосною, вища частка гілок особливо нежиттєздатних, що засвідчує гіршу здатність породи очищатися від нежиттєздатної крони. При цьому частка живих гілок і охвоєних пагонів в загальній фітомасі всіх гілок зростає з переходом від сухих до свіжих борів, та від свіжих борів до свіжих суборів.

8. Асиміляційний апарат інтродуцента менше розвинений ніж у сосни звичайної, а його дольова частка у фітомаси стромосферної частини рослини зростає з покращенням класу росту дерева і зменшується зі збільшенням трофності едатопу.

9. Сосна Банкса дуже рано (з 4-річного віку) вступає у репродуктивний період і характеризується ряснішим урожаєм шишок і насіння, ніж сосна звичайна. Величина шишок і насінин сосни Банкса залежить від віку і умов зростання дерева, яке плодоносить. Більшими розмірами характеризуються шишки і насінини зібрані зі старших дерев, які зростають у багатших лісорослинних умовах.

10. Сосну Банкса заселяє ряд ентомошкідників, які живуть на місцевій сосні звичайній, найпоширенішими з яких є: шкідники-філофаги - звичайний сосновий пильщик і рудий сосновий пильщик, шовкопряд-черниця, комахи-ксилофаги - малий і великий соснові довгоносики, великий і малий соснові лубоїди, верхівковий та шестизубий короїди, коротковусий сосновий вусач, сірий довговусий вусач, рагій ребристий, конобіонти - сосновий смолюх. Найнебезпечнішими хворобами для дерев сосни Банкса є соснова та коренева губка.

11. Деревина сосни Банкса за фізико-механічними властивостями подібна до деревини сосни звичайної і може використовуватись у будівництві та інших галузях національної економіки.

На підставі проведених досліджень лісогосподарським підприємствам регіонів Західного і Малого Полісся України рекомендуємо:

1. Сосну Банкса використовувати, як головну породу, при створенні захисних насаджень у дуже сухих борах та ізоборах, та як супутню породу до сосни звичайної - у сухих та свіжих борах, особливо на місцях лісових пожеж.

2. Оптимальна участь сосни Банкса у сухих борах повинна становити 20% у складі насадження, з рівномірним розміщенням по площі (кожним 5 садивним місцем). У свіжих борах - до 25% (окремими рядами). Сосну Банкса доцільно використовувати, як ущільнюючу породу у міжряддях сосни звичайної, з раннім віком рубання - 6-12 років (на «новорічні ялинки»), які при наявності шишок відзначаються особливою декоративністю.

3. Для створення лісових культур за участю сосни Банкса необхідно провести роботи, щодо інвентаризації та селекційної оцінки насаджень інтродуцента та створення лісонасіннєвої бази. Особливої уваги в цьому напрямку заслуговує високостовбурна форма сосни Банкса. Збір насіння практикувати лише з дерев, селекційна значимість яких не нижча від кращих нормальних дерев.

4. При природному і штучному засіванні згарищ, що особливо

5. актуально у борових умовах, у куртинах самосіву сосни Банкса доцільно облаштувати ремізи для фауни.

6. Відмовитись від використання сосни Банкса у придорожніх і полезахисних, смугах, оскільки ця порода значною мірою потерпає від вітро-, сніго - та буревалів і зламів.

7. Не допускати використання домішки інтродуцента при створені лісових культур у свіжих та вологих гігротопах суборів та сугрудів, а у грудах взагалі неприпустиме.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Зеленський М.Н., Жмурко С.В. Порівняльна оцінка таксаційної будови за діаметром сосен звичайної і Банкса у змішаних лісових культурах // Науковий вісник: Збірник наук.-техн. праць. - Львів: УкрДЛТУ. - 2002. Вип. 12.2. - С. 7-11.

2. Гузь М.М., Жмурко С.В., Жмурко І.В. Природне поновлення сосни Банкса у лісових насадженнях Західного та Малого Полісся. // Науковий вісник УкрДЛТУ: Лісівницькі дослідження в Україні (ІХ-ті Погребняківські читання) / Збірник науково-технічних праць. - Львів: УкрДЛТУ. - 2003, вип..13.3 - С. 176 - 180.

3. Гузь М.М., Жмурко С.В., Жмурко І.В. Особливості будови і біометричні показники росту насаджень за участю сосни звичайної та сосни Банкса у сухому і свіжому борах. // Науковий вісник: Збірник науково-технічних праць. - Львів: УкрДЛТУ. - 2003, вип..13.4 - С. 8 - 13.

4. Жмурко С.В. Сосна Банкса (Pinus banksiana Lamb.) в лісових культурах Малого Полісся. // Науковий вісник Національного аграрного університету. - К.:НАУ, 2004. Вип.70. - Лісівництво. - С. 305 - 307.

Размещено на Allbest.ru

...