Підвищення стійкості і збереження рослинного біорізноманіття соснових лісів Західного Полісся України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Український ордена “Знак Пошани” науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г. М. Висоцького

06.03.03 - лісознавство і лісівництво

УДК 630*.228: 582.35.99

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Автореферат

ПІДВИЩЕННЯ СТІЙКОСТІ І ЗБЕРЕЖЕННЯ РОСЛИННОГО БІОРІЗНОМАНІТТЯ СОСНОВИХ ЛІСІВ ЗАХІДНОГО ПОЛІССЯ УКРАЇНИ

Шкудор Василь Дмитрович

Харків - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Поліському філіалі Українського ордена “Знак Пошани” науково- дослідного інституту лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького Державного комітету лісового господарства України та Національної академії наук України

Науковий керівник: кандидат сільськогосподарських наук, доцент Ведмідь Микола Максимович, Харківський національний аграрний університет, завідувач кафедри лісових культур і меліорацій;

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Мігунова Олена Сергіївна, Український науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького, провідний науковий співробітник лабораторії екології лісу;

кандидат сільськогосподарських наук, доцент Турко Василь Миколайович, Державний агроекологічний університет, завідувач кафедри лісівництва, лісових культур і таксації лісу

Провідна установа: Національний лісотехнічний університет України Міністерства освіти і науки України, кафедра лісівництва (м. Львів)Захист відбудеться “ 17 ” січня 2007 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.828.01 в Українському ордена “Знак Пошани” науково-дослідному інституті лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького за адресою: 61024, м. Харків, вул. Пушкінська, 86.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Українського ордена “Знак Пошани” науково-дослідного інституту лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького за адресою: 61024, м. Харків, вул. Пушкінська, 86.

Автореферат розісланий “_12_” __грудня_____2006 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Лось С.А.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Збереження біорізноманіття лісових екосистем, підвищення стійкості і продуктивності деревостанів набувають великого значення в умовах інтенсивного антропогенного навантаження і у зв'язку з необхідністю забезпечення економіки України деревною продукцією.

Серед основних лісотвірних порід у Західному Поліссі найбільш розповсюдженою є сосна звичайна, лісостани якої, поряд із задоволенням потреб держави в деревині й інших продуктах лісу, виконують важливі кліматорегулюючі, середовищезахисні, оздоровчі, рекреаційні та інші корисні функції.

У зв'язку з цим актуальним є вивчення закономірностей природного відновлення сосни звичайної у найбільш поширених типах лісорослинних умов Західного Полісся, дослідження чинників ослаблення соснових деревостанів і здійснення аналізу динаміки показників біорізноманіття надґрунтового покриву та харакетристик ґрунту.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано в лабораторії лісівництва Поліського філіалу Українського науково-дослідного інституту лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г. М. Висоцького у період 2001-2005 рр. Дослідження проведені у процесі виконання державних тем, замовником яких був Державний комітет лісового господарства України: № 1 “Вдосконалити систему рубок та нормативну базу веденням лісового господарства в рівнинних лісах України” (номер держреєстрації - 0100U001020) та № 8 “Вдосконалити систему рубок в рівнинних лісах України на засадах екологічно - орієнтованого лісівництва” (номер держреєстрації - 0105U005859).

Мета і завдання досліджень. Мета досліджень полягає у вдосконаленні наукових підходів і практичних заходів щодо вирощування стійких штучних соснових насаджень з максимальним збереженням природного рослинного різноманіття в умовах Західного Полісся України.

Відповідно до поставленої мети передбачалося вирішити такі завдання:

- проаналізувати структуру лісового фонду Західного Полісся та стан природного поновлення соснових лісів;

- дослідити залежність інтенсивності природного поновлення сосни звичайної під наметом насаджень від лісорослинних умов і структури деревостанів;

- дослідити можливість збереження підросту і наступного природного поновлення сосни на свіжих зрубах;

- виявити основні чинники, що впливають на стійкість культур сосни звичайної в Західному Поліссі;

- проаналізувати динаміку структури і біорізноманіття надґрунтового покриву соснових ценозів в різних типах лісорослинних умов.

Об'єкт дослідження - закономірності росту, відновлення рослинного біорізноманіття і стійкість штучних соснових насаджень різного віку.

Предмет досліджень - лісові культури сосни звичайної різного віку створення та трав'янисті рослини живого надґрунтового покриву найпоширеніших лісорослинних умов Західного Полісся України.

Методи досліджень - в основу проведених досліджень були покладені методи порівняльної екології, а також загальновідомі та апробовані методики лісівництва, лісової таксації, ботаніки, ґрунтознавства, захисту лісу від шкідників і хвороб, математичної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше в умовах Західного Полісся:

- проведено комплексне дослідження особливостей природного поновлення сосни в умовах інтенсивного ведення лісового господарства, можливостей збереження біорізноманіття та стійкості соснових насаджень у найбільш поширених і екстремальних лісорослинних умовах;

- установлено вплив на стійкість деревостанів сосни лісогосподарських заходів і способів лісовідновлення та визначені основні напрями підвищення стійкості й збереження різноманіття деревно-чагарникового ярусу соснових ценозів;

- виявлено закономірності динаміки біорізноманіття трав'янистих рослин у соснових культурах різного віку.

- доповнено матеріали щодо оцінки санітарного стану соснових насаджень Західного Полісся та визначені шляхи його покращення.

Практичне значення одержаних результатів. Доведено, що у Західному Поліссі вік стиглості штучних соснових деревостанів, які ростуть на землях колишнього сільськогосподарського призначення, може бути знижений до 41-50 років. Запропоновано ширше впроваджувати вибіркові та поступові системи головних рубок у високоповнотних деревостанах при наявності підросту.

Обґрунтовано необхідність створення у Західному Поліссі мішаних сосново-листяних деревостанів певного складу залежно від лісорослинних умов.

На підставі одержаних результатів досліджень розроблено рекомендації з вирощування стійких до патогенних чинників культур сосни в умовах Полісся України.

Особистий внесок здобувача. Дисертант особисто обґрунтував необхідність проведення досліджень, розробив програму й методику, підібрав дослідні об'єкти, провів польові спостереження та дослідження, здійснив математичну обробку матеріалів, проаналізував і узагальнив отримані результати, зробив висновки та розробив рекомендації, написав дисертаційну роботу.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися на міжнародних конференціях і нарадах з питань лісового господарства: науково-практичній конференції “Лісова наука - лісове господарство: стан та перспективи” (Харків, 2003); міжнародній науковій конференції “Стан і тенденції лісівничої освіти і науки та лісового господарства в Україні” (Львів, 2004); міжнародній науковій конференції “Наука о лесе: история, современное состояние и перспективы развития” (Гомель, 2005); міжнародній ювілейній науковій конференції “Ліс, наука, суспільство” (Харків, 2005); науково-практичній конференції “Ліси Житомирщини - проблеми і шляхи вирішення” (Житомир, 2005).

Публікації. За матеріалами досліджень опубліковано 9 наукових праць, з яких 4 статті у фахових наукових виданнях.

Структура і обсяг роботи. Матеріали дисертаційної роботи викладені на 248 сторінках машинопису, включаючи основний текст на 141 сторінці. Структурно дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків і рекомендацій виробництву, списку використаних літературних джерел, додатків. Дисертація містить 41 таблицю та 30 рисунків. Список літератури складається із 195 джерел.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Самовідновлення і штучне формування стійких соснових деревостанів (стан питання)

Успішність природного поновлення сосни звичайної в Українському Поліссі вивчали в минулі роки (Алексєєв, 1927; Шмідт, 1928; Поварніцин, 1959; Мегалінський 1968; Ромашов, 1971, 1975). На підставі отриманих результатів досліджень розроблено заходи зі збереження і використання підросту й самосіву, з формування насаджень і технологій рубань (Логгінов, 1957; Новіков та ін., 1964; Поляков, Ромашов, 1972; Бузун, 1995; Вакулюк, Самоплавський, 1998). Ці заходи включені у відповідні нормативні документи з лісовідновлення (1996), рубань, пов'язаних із веденням лісового господарства (1996) і рубань головного користування (1995). Дослідження, проведенні останнім часом під наметом насаджень і на зрубах (Гордієнко, Гордієнко, 1988; Кочерга, 1999), свідчать про необхідність додаткового вивчення природного поновлення для вдосконалення зазначених нормативів. Стійкість лісів Полісся до абіотичних, біотичних і антропогенних чинників досліджували досить мало (Мєшкова, Усцький, 1999;Ткачук, 2004), хоча без вивчення поширеності патологічних процесів неможливо вирощування продуктивних деревостанів.

Проблема збереження біорізноманіття є однією з найважливіших проблем людства (Конвенція…, 1995). Суцільні рубання у лісах названі у числі найбільших загроз біорізноманітю, в т.ч. в Україні (Єна, 2003; Чумаченко, Дудкін, 2003; Шеляг-Сосонко; 2003). Дослідники (Мелехов та ін., 1962; Єрмолова, 1981) вказували, що після суцільних рубань головного користування трав'яно-чагарничковий ярус може або істотно затримувати лісовідновлення, або сприяти йому. Сукцесії рослинності на соснових зрубах після рубань головного користування вивчали у Київському Поліссі й Лісостепу (Гордієнко, Гордієнко, 1988), у Лівобережному Поліссі й Лісостепу (Ромашов, 1972). У соснових лісах Західного Полісся цих питань не вивчали.

Програма і методика досліджень

Польові дослідження і збирання експериментального матеріалу здійснювали шляхом аналізу матеріалів лісовпорядкування, досліджень на пробних площах і закладання спеціальних дослідів. Закладання пробних площ і вивчення на них таксаційних показників деревостанів проводили за загальноприйнятими методиками (Анучин, 1977). Тип лісорослинних умов визначали за українською лісотипологічною класифікацією (Погребняк, 1959; Воробйов, 1967). Підлісок і успішність природного поновлення сосни під наметом деревостанів вивчали з використанням лінійного методу (Софронов, Волокитина, 2000), а також шляхом закладання облікових ділянок (Гордієнко, Маурер, Ковалевський, 2000). Рекогносцирувальним обстеженням охоплено близько 6,5 тис. га штучних соснових насаджень. Закладено 57 пробних площ.

Стан соснових насаджень, створених на староорних землях, оцінювали з використанням “Методических указаний по экспедиционному лесопатологическому обследованию лесов СССР” (1966), а санітарний стан насаджень - шляхом визначення категорій стану дерев відповідно до “Санітарних правил в лісах України” (1995). Для діагностики хвороб лісу використовували визначниками та інші видання (Соколов, 1964; Шевченко, 1968; Негруцький, 1986).

Біорізноманіття у лісових насадженнях і на зрубах вивчали за загальноприйнятою методикою (Лавренко, 1959) на спеціально закладених пробних площах за методикою А. А. Юнатова (1964). Видовий склад рослинних угруповань вивчали за методикою А. А. Корчагіна (1964), динаміку рослинного покриву встановлювали за методикою В. Д. Олександрової (1964), індекс подібності - за Ю. Одумом (1986). На кожній із пробних площ визначали ґрунтові параметри (кислотність, загальний сольовий режим, вміст мінерального азоту, вологість, вміст обмінного кальцію) із застосуванням програми “ФітоЕко” (Дідух, 1997).

Обробку матеріалів досліджень здійснювали за допомогою комп'ютерних програм з використанням методів математичної статистики (Лакін, 1990).

Природне лісовідновлення сосни звичайної

Протягом ІІ половини ХХ ст. лісистість території Західного Полісся істотно зросла (Волинська обл. - з 17,2 в 1946 р. до 31,2 % в 2002 р., Рівненська обл. -відповідно з 25,0 до 36,5 %), але оптимальної не досягла. Однією з особливостей лісового фонду в регіоні є значна частина площ борів і суборів, ґрунти яких збіднені, а лісова рослинність уразлива до несприятливих чинників довкілля та зростаючих антропогенних навантажень. У зв'язку з цим необхідно приділити увагу обґрунтуванню технології відновлення й вирощування сосни звичайної - головної деревної породи, яка може утворювати в борах і суборах високопродуктивні деревостани. Частка соснових лісів станом на 01.01.2002 р. становила у Рівненській області 65,9 %, Волинській - 57,6 % від вкритої лісовою рослинністю площі.

Для лісів Західного Полісся і, особливо, соснових характерним є диспропорція розподілу площ деревостанів за віком, значна перевага молодняків і середньовікових деревостанів, недостатня частка пристиглих і стиглих. Чітко простежується тенденція зменшення середніх запасів стиглих і перестійних деревостанів, порівняно з відповідним показником пристиглих, що свідчить про зменшення стійкості насаджень, збільшення кількості відпаду, прискорення процесу всихання дерев.

За нашими спостереженнями, у лісостанах регіону досліджень високі врожаї насіння в сосни звичайної повторюються через два-чотири роки. Результати обстеження соснових насаджень віком до 40-50 років свідчать, що шишки утворюються в молодняках уже у віці від 16 до 22 років, проте значної кількості підросту сосни як у молодих, так і в середньовікових насадженнях не виявлено. Переважна більшість молодих і середньовікових насаджень - штучного походження, характеризуються високою повнотою та досить рівномірним розподілом дерев на площі. За узагальненими даними, найгірше природне поновлення виявлене у найбідніших лісорослинних умовах - борах: задовільне - 5,4 %, недостатнє - 31,4 %, погане та відсутнє - 63,2 %. У сугрудах добре природне поновлення становить 12 %, задовільне - 27,1- 43,7 %, недостатнє - 6,3-10,1 %, погане - 46,2-54,4 %. Найкраще становище у суборах: добре поновлення - 4,0-17,3 %, задовільне - 30,7- 47,1 %, недостатнє - 18,1- 24,5 %, погане - 11,1- 43,9 %.

Проведені дослідження свідчать про можливість використання наявного підросту всіх порід для створення високопродуктивного наступного покоління лісу. Аналіз участі різних порід у складі підросту свідчить, що перевага сосни (5 і більше одиниць за складом) спостерігається лише на 1,8-42,4 % площі, а частка сосни (1-4,9 одиниці за складом) - на 0-12,3 % площі. Набагато вища участь дубового підросту - від 7,3 до 87,7 %.

У табл. 1 подано дані щодо успішності природного поновлення з урахуванням розподілу підросту й самосіву за породами. Результати досліджень свідчать, що найважливіша для економіки Західного Полісся деревна порода, яка утворює тут найбільш стійкі й продуктивні деревостани - сосна звичайна, має в цьому регіоні дуже незначні перспективи щодо відновлення природним шляхом. Максимальна частка площ зазначеної категорії деревостанів, де існує можливість суцільного чи часткового відновлення сосни природним шляхом, не перевищує 7-8 %. Зважаючи, що у процесі лісозаготівель значна частина підросту гине, а на ділянках, де підріст сосни звичайної становить невелику частку від загальної його кількості, він пригнічується іншими породами, фактична площа лісових земель, де лісостани можуть відновитися природним шляхом, є значно нижчою.

Певна залежність успішності природного поновлення сосни від віку насаджень (r=0,49) простежується в діапазоні віків від 61 до 160 років. Репродуктивна здатність соснових деревостанів сягає максимуму у віці стиглості, надалі ж починає поступово знижуватися. Тісну залежність (r=0,68) виявлено між успішністю поновлення під наметом насаджень і їх повнотою. Отримані дані підтверджують необхідність відведення соснових насаджень у головну рубку у віці стиглості, тобто у віці максимальної репродуктивної здатності. Найбільшою мірою використовувати природне поновлення можливо в малоповнотних (0,3-0,5) деревостанах.

Таблиця 1 - Успішність природного поновлення сосни під наметом насаджень, % від укритої лісом площі

Тип лісо- рос-лин-них умов	Насадження з перевагою сосни	Насадження з участю сосни
	добре	задо- вільне	недо- стат-нє	погане і від-сутнє	добре	задо- вільне	недо- стат-нє	погане і від-сутнє
А2	-	5,4	1,4	93,2	-	-	-	100,0
В2	2,2	6,3	3,7	87,8	1,5	2,1	2,3	94,1
В3	0,6	6,2	2,2	91,0	0,1	0,7	0,9	98,3
С2	-	3,1	0,7	96,2	-	0.6	0,4	99,0
С3	0,1	0,3	-	99,6	0,5	0,5	1,3	97,7

Інші закономірності природного поновлення спостерігаються у штучних деревостанах. Домінування сосни тут спостерігається всюди. В той самий час процес природного поновлення сосни в штучних деревостанах з часу створення культур до 65-річного віку практично припиняється. На обстежених лісосіках після рубання не виявлено лісосіки, на якій кількість екземплярів благодійного підросту перевищувала б 300 шт./га. Значна частка наявного підросту була пошкодженою.

За фактичною кількістю видів дерев на пробних площах штучні і природні соснові насадження майже не відрізняються. У складі штучних насаджень було виявлено 23 види, а у природних - 19. При цьому видове різноманіття штучних деревостанів складалося як із порід, уведених у лісові культури (11 видів), в тому числі й екзотів, так і з особин природного походження (12 видів). Кількісне представництво останніх у штучних насадженнях значно менше, ніж у природних деревостанах, що може призвести до збіднення генетичного потенціалу відповідних порід.

Лісопатологічні проблеми вирощування стійких насаджень сосни звичайної. В Україні у 50-70-ті роки минулого століття на низькопродуктивних землях сільськогосподарських угідь було створено близько 1 млн. га лісових насаджень. Станом на кінець 2002 р. лісових насаджень, створених на землях після сільськогосподарського використання, які передані лісогосподарським підприємствам Волинської області, було 16 тис. га, Рівненської - 7 тис. га і Житомирської - 8 тис. га. Аналіз лісорослинних умов (табл. 2) свідчить, що найбільші площі насаджень, які ростуть на колишніх сільськогосподарських землях, знаходяться в умовах свіжого субору: 39,7 % у Волинській області, 44,9 % - у Житомирській і 69,1 % - у Рівненській. деревостан лісотвірний насадження біорізноманіття

Результати обстежень насаджень, створених на колишніх сільськогосподарських землях, свідчать, що здорові культури у Волинській області займали 76,9 % обстежених площ. Дещо менші площі здорових насаджень у Рівненській (51 %) і Житомирській (40 %). Основні площі уражених кореневою губкою насаджень зосереджені переважно у свіжих суборах, а також в сухих і свіжих борах.

Найбільш ураженими кореневою губкою виявилися чисті соснові культури і культури з великою участю сосни. Так, у Житомирській області площа здорових насаджень серед чистих сосняків сягає лише 22 %, а з незначною домішкою інших порід - 11 %. Дещо більша частка насаджень, не уражених кореневою губкою, виявлена в Рівненській області - 46 % у чистих культурах і 74 % у культурах із незначною домішкою інших порід. На Волині частка здорових насаджень серед культур з таким складом становить відповідно 74 і 77 %. Існує кореляційний зв'язок між часткою сосни у складі насаджень і часткою площ здорових насаджень від загальної їх площі (тісний обернений). Так, на Волині коефіцієнт кореляції між часткою сосни у складі і площею здорових насаджень становить r = -0,95 (Р = 0,01), на Рівненщині - r = -0,89 (Р = 0,05), на Житомирщині - r = -0,86 (Р = 0,01). З аналізу рівнянь регресії випливає (рис.1), що зростання частки сосни у складі насаджень на 10 % призводить до збільшення площ осередків в умовах Волинської області в середньому на 3,4 %, Рівненської - на 6,8 % і Житомирської - на 10,3 %.

Таблиця 2 - Розподіл за типами лісорослинних умов насаджень сосни звичайної Західного Полісся, створених на колишніх сільськогосподарських землях

Лісорослинні умови	Площі за областями, га
	Волинська	Рівненська	Житомирська
	га	%	га	%	га	%
А1	1561,7	9,8	258,7	3,6	171,7	2,5
А2	6200,7	39	1515,4	21,4	1361,9	19,9
А3	176,1	1,1	34,4	0,5	2,9	0,1
А4	1	0,1	0	0	0	0
В1	121,9	0,8	0	0	0	0
В2	6307,9	39,7	4899,5	69,1	3068,1	44,9
В3	378,6	2,4	226,7	3,2	168,7	2,4
В4	40,3	0,2	18,4	0,2	6,9	0,1
С2	1034,5	6,5	87,6	1,2	1872	27,4
С3	50,9	0,3	43	0,6	160,8	2,4
С4	9,2	0,1	3	0,1	23,6	0,3
D2	0		0,6	0,1	0	0
Всього	15882,8	100	7087,3	100	6836,6	100



Рис. 1 - Залежність частки здорових культур сосни звичайної від її участі на колишніх сільськогосподарських землях у Західному Поліссі

Між площами залісення колишніх сільськогосподарських земель в усіх областях Західного Полісся і площею насаджень, уражених кореневими гнилями, встановлено тісний кореляційний зв'язок (r - -0,98-0,99; Р = 0,01). На поширення хвороби впливають господарська діяльності і кліматичні умови, проте у міру росту дерев сильно уражені насадження вирубають, а частина осередків кореневої губки згасає, тому з певного віку частка здорових насаджень збільшується.

В умовах Західного Полісся хрущі заселяють в основному зруби, незімкнені культури та рідини у свіжих борах, свіжих і вологих суборах. Найбільшу щільність личинок хрущів виявлено в культурах сосни, створених в умовах вологого субору.

Ефективними виявилися лісогосподарські заходи, проведені з метою профілактики пошкоджень соснових культур личинками травневих хрущів. На частині зрубів чистих соснових насаджень (Тинненське лісництво, ДП „Сарненське ЛГ”) було створено густі культури зі складом 7рС3рД (до 12 тис. шт. на 1 га) та рихлення міжрядь для появи самосіву сосни (площа 0,5 га). Інший варіант (0,5 га) включав, крім зазначених заходів, внесення аміачної селітри з розрахунку 60 кг/. га Контролем були культури, створені традиційним методом: 2-3 м х 0,7 м; склад культур 10С, міжряддя не рихлили (пл. 0,5 га). Обліки, проведені в однорічних культурах, свідчать, що у варіанті з внесенням аміачної селітри прижилося 98% сіянців, у варіанті, де проводилося лише рихлення міжрядь - 91%, на контролі - 86%. У варіанті із внесенням аміачної селітри культури сосни зімкнулися, середній приріст був на 30% вище, ніж в інших варіантах.

Для розробки методів профілактики масового пошкодження культур сосни хрущами в ДП „Сарненське ЛГ” в різних лісорослинних умовах було закладено вузькі черезсмугові лісосіки (ширина 50 м) із наступним створенням культур і заходами із сприяння природному поновленню. Результати проведених обліків свідчать, що природного поновлення на цих лісосіках було достатньо для відновлення насаджень, якщо проводилась пізньоосіння підготовка ґрунту, особливо в умовах вологого та свіжого субору (кількість самосіву від 8 до 45 тис. шт. /га). Відпаду сіянців внаслідок пошкодження хрущами не відмічено. В умовах свіжого бору самосіву найменше - від 0,3-0,9 до 8,7 тис шт./га, а відпад унаслідок пошкодження хрущами невеликий. Проте, враховуючи щорічне плодоношення сосни та берези, успішне відновлення можливе і у цих умовах за умови проведення вчасної мінералізації ґрунту.

У сосново-березових культурах до 10-річного віку необхідно здійснювати освітлення, під час якого вирубати переважно березу, приріст якої у висоту в цьому віці суттєво перевищує приріст сосни. Проведені дослідження свідчать, що вирубання берези ранньою весною або зимою сприяє скорішому змиканню культур і перешкоджає заселенню їх площі хрущами.

Динаміка видового біорізноманіття живого надґрунтового покриву та ґрунтових параметрів у процесі створення стійких соснових насаджень після суцільних рубок головного користування

Суцільні рубання, які найбільш кардинально змінюють умови лісового середовища, одночасно призводять до двох ефектів - різкого зменшення кількості типових лісових видів надґрунтового покриву в угрупованнях і збільшення участі лучних і рудеральних видів. Прослідкувати динаміку біорізноманіття у процесі лісовідновлення, оцінити ступінь відновлення не тільки деревостану, але й усіх ярусів лісової рослинності є важливим науковим і практичним завданням. Нами проаналізовані зміни біорізноманіття трав'янистої рослинності у процесі лісовідновлення після суцільних рубань головного користування та створення лісових культур у трьох едатопах Західного Полісся - А2, В2 та В3. Контролем був видовий склад лісової рослинності у стиглих (віком 100-120 років) ценозах природного походження з домінуванням сосни звичайної. Виявлені закономірності продемонструємо на прикладі вологих суборів (В3) (табл. 3).

Отримані дані дають змогу стверджувати, що ступінь видової подібності трав'янистої рослинності лісів природного походження (віком понад 80 років) є дуже високим (індекс Сьоренсена-Чекановського становить 0,74-0,99). Ступінь видової подібності трав'янистої рослинності у лісових культурах сосни періоду після змикання крон є також високим (значно вище 0,5). Докорінні зміни у видовій подібності спостерігаються на ділянках лісових культур до періоду змикання їх крон. Так, в 1-річних і 2-річних лісових культурах сосни формуються своєрідні нестійкі динамічні угруповання, які характеризуються низькою видовою подібністю практично з усіма іншими віковими категоріями лісових культур (індекс видової подібності становить 0,25-0,32).

Таблиця 3 - Індекси видової подібності угруповань, які формуються у соснових культурах різного віку (1 - 55 років) і стиглих лісах природного походження (85 - 125 років) у вологих суборах Західного Полісся

Вік, років	125	105	85	55	47	20	15	3	2
125
105	0,74
85	0,83	0,99
55	0,79	0,89	0,97
47	0,62	0,64	0,73	0,76
20	0,82	0,76	0,83	0,8	0,67
15	0,81	0,85	0,86	0,81	0,71	0,76
3	0,48	0,49	0,51	0,52	0,55	0,64	0,53
2	0,25	0,29	0,25	0,29	0,28	0,29	0,33	0,57
1	0,29	0,33	0,28	0,32	0,32	0,35	0,36	0,32	0,57

Встановлено, що саме культури сосни молодшого віку характеризуються найбільшим абсолютним видовим різноманіттям судинних рослин. Але це багатство обумовлюється переважно випадковим занесенням насіння багатьох видів рослин до і після обробітку ґрунту. Оскільки протягом 1-2 років росту культур відбувається збільшення вмісту азоту у ґрунті внаслідок подрібнення лісової підстилки та її перемішування з верхніми шарами ґрунту, у молоді культури проникає низка рудеральних видів: жовтозілля звичайне, жабрій двогострий, жабрій ладанний та ін. Різка зміна освітленості екотопу обумовлює помітну участь у складі ярусу світлолюбних лучних видів, таких, як грястиця збірна, тимофіївка лучна, костриця червона тощо. Разом із поступовим змиканням крон дерев до 7-8-річного віку участь більшості лучних і рудеральних видів в угрупованнях поступово зменшується, а проективне покриття типових лісових видів - збільшується. Порівняльний аналіз даних у динамічних рядах індексу біорізноманіття у вологих суборах дає змогу зробити загальний висновок про зменшення показника видової подібності у парах при порівнянні стиглих соснових лісів субклімаксової стадії з більш молодими віковими категоріями. Так, якщо індекс Сьоренсена-Чекановського у 125- та 105-річних лісів дорівнював 0,74; 125- та 85-річних - 0,83; 125- та 15-річних - 0,81; 125- та 3-річних - 0,48, то у 125- та 1-річних - 0,29. Крім того, дуже характерними є високі індекси Сьоренсена-Чекановського в усіх вікових категоріях лісових культур після змикання крон деревостану (від 0,62 до 0,99). Максимальна подібність видового складу ценозів є притаманною сусіднім віковим категоріям після змикання крон. Таким чином, на видовому рівні різноманіття відновлюється у соснових культурах вологих суборів вже у період змикання крон сосни.

Проте, такий підхід реально не відбиває відновлення ценотичної участі лісових видів у формуванні всіх ярусів лісової рослинності. Зокрема, проведені дослідження показали, що проективне покриття таких звичайних співдомінантів трав'яно-чагарничкового ярусу лісу, як чорниця, брусниця, молінія голуба, а також підліску (крушини ламкої) у вологих суборах відновлюється до середніх значень, властивих лісовим ценозам субклімаксової стадії, лише після 45 років. Моховий покрив у найбільш типових випадках у вологих суборах після суцільних рубань головного користування також відновлюється після 40 років, сягаючи в цьому віці у культурах сосни 50-75% проективного покриття.

Методами кількісної фітоіндикації у лісорослинних умовах А2, В2 та В3 було оцінено динаміку низки ґрунтових параметрів (кислотність, загальний сольовий режим, вміст мінерального азоту, вологість, вміст обмінного кальцію) у процесі лісовідновлення. Отримані дані свідчать, що у процесі лісовідновлення у вологих суборах кислотність ґрунту монотонно зростає (рис. 2); загальний вміст солей у ґрунті зменшується від 1-річних культур до стиглого лісу; вологість ґрунту поступово зростає у процесі змикання крон, після закінчення чого стабілізується на рівні субклімаксового ценозу; вміст мінерального азоту у ґрунті поступово зменшується, з мінімумом у період змикання крон, після чого відбувається поступове його збільшення та стабілізація.

У цілому комплекс ґрунтових параметрів у культурах сосни відновлюється до рівнів, характерних для стиглих лісів у віці близько 50 років.



Рис. 2 - Динаміка кислотності ґрунту у культурах сосни звичайної різного віку у процесі їх розвитку у вологих суборах

ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

У дисертаційній роботі проаналізовано експериментальні матеріали і узагальнено отримані результати щодо стану соснових насаджень у Західному Поліссі України та збереження в них рослинного біорізноманіття. Виявлені основні антропогенні чинники, які впливають на стійкість і продуктивність штучних соснових насаджень, установлені закономірності відновлення рослинного біорізноманіття в соснових культурах різного віку. Запропоновано комплекс лісогосподарських заходів, спрямованих на збереження, покращення санітарного стану та підвищення продуктивності культур сосни звичайної.

1. Зниження стійкості лісостанів Західного Полісся обумовлює зменшення їх здатності до природного поновлення, спрощення структури деревостанів, збільшення їх ураження шкідниками і хворобами лісу, десільватизацію і збіднення біорізноманіття лісових фітоценозів.

2. У найпоширеніших типах лісорослинних умов Західного Полісся природне поновлення на зрубах ослаблене, а під наметом материнських деревостанів - недостатнє. Частка площ пристиглих, стиглих і перестійних соснових деревостанів, у яких кількість підросту є достатньою для їх природного відновлення, не перевищує 8 %. Для накопичення під наметом окремих деревостанів підросту в достатній кількості, для формування високопродуктивного соснового насадження проходить не менше 15 років. Унаслідок впливу біотичних і абіотичних чинників тривалість фази попереднього поновлення збільшується на два - три десятиріччя. Подальше поновлення сосни на зрубах відбувається дуже повільно і при застосуванні заходів із сприяння природному поновленню може на невеликих площах доповнити (на 5 - 10 %) лісові культури.

3. У Західному Поліссі переважають штучно створені лісостани сосни. В них спостерігається спрощення структури і збіднення різноманіття деревних порід. Для збільшення частки лісостанів природного походження необхідно застосовувати лісогосподарські заходи, що активізують природне поновлення.

4. Найпоширенішою хворобою сосни в деревостанах на колишніх сільськогосподарських землях є коренева губка (збудник - Heterobasidion annosum Fr. (Bref.)), осередки якої виявляються найчастіше в умовах сухих і свіжих борів і свіжих суборів. На переважній частині території, де виявлено осередки кореневої губки, розладнаність деревостанів характеризується слабким ступенем. У деревостанах, які ростуть в Житомирській області на 40 %, в Рівненській на 50 % і у Волинській області на 75 % площі колишніх сільськогосподарських земель, патологічні процеси не відмічені. Найменшу частку деревостанів, уражених кореневою губкою, виявлено у свіжих і сирих сугрудах.

5. На староорних землях коренева губка поширена більшою мірою в деревостанах із переважанням сосни у складі. Коефіцієнт кореляції між часткою сосни у складі і площею здорових деревостанів Волинської області становить -0,95 (Р = 0,01), для деревостанів Рівненської області -0,89 (Р = 0,05). Збільшення частки сосни у складі насаджень на 10 % призводить до збільшення площ осередків кореневої губки в умовах Волинської області в середньому на 3,4 %, Рівненської - на 6,8 % і Житомирської - на 10,3 %.

6. Зі збільшенням частки берези в складі насаджень їх ураження кореневою губкою зменшується. Серед насаджень, в яких участь берези сягає 40 % і вище здорові насадження складають більше 90% загальної їх площі.

При залісенні земель колишнього сільськогосподарського призначення у Західному Поліссі доцільно створювати культури, до складу яких входить не більше 50-60 % сосни, не менше 20-30 % берези та 10-20 % і більше інших порід (дуба звичайного, осики, вільхи чорної та ін.). В усіх випадках у складі насаджень, які створюються на таких землях, має бути не менше двох-трьох деревних порід.

7. На староорних землях у Житомирській області переважають за площею соснові насадження IV-V класів віку (87 %), у Рівненській - IV-го класу віку (59 %), у Волинській - IV-V класів віку (67 %).

Між площею залісення земель колишнього сільськогосподарського призначення і площею насаджень, уражених кореневими гнилями, виявлено тісний кореляційний зв'язок (r 0,98-0,99; Р=0,01).

8. Коренева губка уражує соснові деревостани Західного Полісся, що ростуть на землях колишнього сільськогосподарського призначення, у віці понад 40-70 років. Вік стиглості штучних соснових деревостанів, які ростуть на колишніх сільськогосподарських землях, може бути знижений до 41-50 років.

9. В умовах Західного Полісся хрущі заселяють в основному зруби, незімкнені культури та рідини у свіжих борах, свіжих і вологих суборах. Найбільшу щільність личинок хрущів виявлено в культурах сосни, створених в умовах вологого субору.

10. Показник видової подібності рослинних угруповань після змикання лісових культур є вищим, ніж у материнських субклімаксових ценозах. Ценотична структура угруповань формується значно пізніше - у віці 40 - 50 років. Зі збільшенням віку видова подібність угруповань лісових культур відносно материнських деревостанів збільшується.

11. За агрохімічними параметрами ґрунту культури сосни звичайної у межах кожного дослідженого едатопу (А2, В2 і В3) відрізняються від материнських деревостанів. Чим простіший видовий склад і ценотична будова субклімаксового ценозу, тим швидше стабілізуються агрохімічні характеристики ґрунту.

12. У високоповнотних деревостанах для збереження підросту головних лісотвірних порід слід здійснювати вибіркові та поступові системи головних рубок. У деревостанах, які не досягли віку стиглості і мають повноту 0,5 і нижче, слід застосовувати лісогосподарські заходи, спрямовані на сприяння природному поновленню.

13. У суборах і, частково, свіжих і вологих борах доцільно формувати сосново-листяні деревостани, природним компонентом яких мають бути листяні деревні породи і частково сосна. У сугрудах, частково свіжих і вологих суборах доцільно формувати сосново-дубові насадження, в яких природним компонентом має бути дуб звичайний.

14. З метою зменшення пошкодження соснових культур личинками хрущів в умовах свіжого бору при рихленні міжрядь слід вносити аміачну селітру з нормою витрати 60 кг/га. В умовах свіжого бору, а також свіжих і вологих суборів слід проводити суцільні вузько-лісосічні рубки (ширина лісосік 50 м) з черезсмуговим способом примикання лісосік і здійснювати заходи із сприяння природному поновленню шляхом осіннього рихлення ґрунту.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Шкудор В.Д., Глабець В.Р., Усцький І.М. Патологічні процеси в берези повислої в лісах Полісся //Лісівництво і агролісомеліорація. - Харків, 2004. - Вип. 105. - С.189 - 195 (Дисертант брав участь у зборі матеріалів і написанні статті).

2. Усцький І.М., Ткачук В.І., Шкудор В.Д. Динаміка стану соснових насаджень Західного Полісся та ефективність заходів щодо його покращення //Лісівництво і агролісомеліорація. - Харків, 2004. - Вип. 106. - С.123 - 131 (Дисертант брав участь у зборі матеріалів і написанні статті).

3. Бузун В.О., Дмитренко О.Г., Шкудор В.Д. Структура соснових насаджень, що надходять у лісовідновні рубки // Лісівництво і агролісомеліорація. - Харків, 2004. - Вип. 107. - С.126 -130 (Дисертант брав участь у зборі матеріалів і написанні статті).

4. Шкудор В. Д. Динаміка рослинного різноманіття після суцільних рубок головного користування у вологих суборах Західного Полісся рубки //Лісівництво і агролісомеліорація. - Харків, 2006. - Вип. 109. - С.104 - 110.

5. Орлов О.О. Шкудор В.Д. Динаміка біорізноманіття соснових лісів після суцільних рубок у лісах вологих суборів Українського Полісся //Матеріали науково - практичної конференції “Ліси Житомирщини - проблеми і шляхи вирішення”. - Житомир. - 2005. -С. 40 - 43 (Дисертант брав участь у зборі матеріалів і написанні статті).

6. Бузун В.О., Шкудор В.Д. Товарність соснової деревини від лісовідновних рубок //Проблеми екології лісів і лісокористування на Поліссі України. - Житомир, 2005. - Вип. 5(11). - С.80 - 85 (Дисертант брав участь у зборі матеріалів і написанні статті).

7. Шкудор В.Д. Зміни біорізноманіття соснових лісів вологих суборів після суцільних рубок //Матеріали міжнародної ювілейної конференції “Ліс, наука, суспільство”. - Харків: УкрНДІЛГА. -2005. - С.36.

8. Шкудор В.Д. Наявність і досвід використання підросту головних порід у суборах Західного Полісся // Матеріали міжнародної ювілейної конференції “Ліс, наука, суспільство”. - Харків: УкрНДІЛГА. - 2005. - С. 36 - 37.

9. Бузун В.О., Шкудор В.Д. Перспективи природного відновлення в лісах Західного Полісся України //Радіоекологія лісів і лісове господарство Полісся України. - Київ: Фітосоціоцентр, 2006. - С. 113 - 123 (Дисертант брав участь у зборі матеріалів і написанні статті).

АНОТАЦІЇ

Шкудор В.Д. Підвищення стійкості і збереження рослинного біорізноманіття соснових лісів Західного Полісся України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.03.03 - лісознавство і лісівництво. Український науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г. М. Висоцького, Харків, 2006.

Наведено результати вивчення успішності поновлення сосни, дуба та інших лісотвірних порід під наметом насаджень і на зрубах головного користування в різних лісорослинних умовах Західного Полісся України. Показано, що внаслідок глобальних змін клімату, надмірного зростання інтенсивності господарської діяльності відбувається ослаблення здатності лісонасаджень до поновлення. При штучному відновленні лісів відбувається спрощення структури деревостанів і збіднення біологічного різноманіття деревних порід. Рекомендується максимально можливе використання і стимулювання природного поновлення лісостанів.

Проаналізовано динаміку біорізноманіття рослинності у процесі лісовідновлення після суцільних рубань головного користування та створення лісових культур у трьох едафотопах Західного Полісся - А2, В2 та В3. Виявлено, що у більшості випадків видове біорізноманіття у лісових культурах сосни звичайної відновлюється вже у період змикання крон деревостану, а ценотичне - лише у 45-50 років. Простежено динаміку ґрунтових параметрів (кислотності, загального сольового режиму, вмісту мінерального азоту, вологості, вмісту обмінного кальцію) у процесі росту соснових культур. Зроблено висновок, що ґрунтові параметри у культурах сосни набувають рівнів, характерних для стиглих лісів, у віці близько 50 років.

Ключові слова: соснові насадження, природне поновлення, всихання, біорізноманіття, стійкість насаджень.

Шкудор Д.В. Повышение устойчивости и сохранение растительного биоразнообразия сосновых лесов Западного Полесья Украины. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.03.03 - лесоведение и лесоводство. Украинский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации им. Г. Н. Высоцкого, Харьков, 2006.

Приведены результаты изучения успешности восстановления сосны, дуба и других лесообразующих пород под пологом насаждений и на лесосеках рубок главного пользования в различных лесорастительных условиях Западного Полесья Украины. Показано, что вследствие изменений климата, увеличения интенсивности хозяйственной деятельности способность лесонасаждений к естественному возобновлению ослаблена. При создании лесных культур упрощается структура древостоев и обедняется биологическое разнообразие древесных пород. Показано, что доля приспевающих, спелых и перестойных сосновых насаждений, в которых возможно естественное возобновление сосны, не превышает 7,8 % от их общей площади. Рекомендуется максимальное использование и стимулирование естественного возобновления древостоев.

Проанализировано лесопатологическое состояние сосновых лесов Западного Полесья Украины. Установлено, что доля здоровых чистых сосновых насаждений в Житомирской области составляет - 22, Ровенской - 46, Волынской - 74 %. Выявлена корреляционная связь между долевым участием сосны в составе насаждений и долей здоровых насаждений. Приводятся данные о заселенности сосновых культур личинками хрущей и предлагаются мероприятия, способствующие снижению их численности. На основе проведенных исследований предлагаются некоторые мероприятия по совершенствованию выращивания лесных культур и ведению лесного хозяйства в регионе.

Проанализирована динамика биоразнообразия растительности в процессе лесовозобновления после сплошных рубок главного пользования и создания лесных культур в трех эдатопах Западного Полесья - свежих и влажных суборях, свежих борах. Установлено, что в большинстве случаев в лесных культурах сосны обыкновенной видовое биоразнообразие восстанавливается уже в период смыкания крон деревьев, а ценотическое - лишь к 45-50 годам. Исследована динамика почвенных параметров (кислотности, общего солевого режима, содержания минерального азота, влажности, содержания обменного кальция) в процессе лесовозобновления в сосновых культурах различного возраста. Сделан вывод о том, что в целом комплекс почвенных параметров в культурах сосны в возрасте около 50 лет восстанавливается до уровня, характерного для спелых лесов, после чего стабилизируется.

Ключевые слова: сосновые насаждения, естественное возобновление, усыхание, биоразнообразие, устойчивость насаждений.

Shkudor V.D. Increase of resistance and conservation of plant biodiversity in pine forests of Western Polissya of Ukraine. - Manuscript.

The thesis for a philosophy doctor degree in agricultural sciences on speciality 06.03.03 - forest sciences and forestry. - Ukrainian Research Institute of Forestry and Forest Melioration named after G. M. Vysotsky, Kharkiv, 2006.

Results of research for successfulness of self-renewal of pine, oak and another dominant tree species under tree cover and also in clear cuttings of the main use in the different forest habitats of Western Polissya of Ukraine have been presented. It was shown that because of the global climate change and excessive anthropogenic activity, weakening of tree stands ability to self-renewal is occurring. Artificial regeneration of forests brings to simplification of tree stands structure and depletion of genetic diversity of tree species. Transition to complex forest regeneration and forest growing is recommended with maximum possible using and stimulation of natural process of self renewal of forest biocenoses.

The dynamic of vegetation diversity in process of forest regeneration after clear cutting and creation of forest plantation has been analyzed in three edaphotopes of Western Polissya - A2, B2 and B3. It was demonstrated that in the majority of cases species diversity in Scotch pine plantations regenerates up to the period of close of tree crowns, but coenotic diversity - only to 45-50 years. Dynamic of soil parameters (acidity, total salt regime, mineral nitrogen quantity, humidity, contents of exchangeable calcium) during of forest regeneration has been shown in pine plantations of different age. It was concluded that in average the complex of soil parameters in pine plantations approaches to the levels which are typical to old forests and after 50 years becomes stable.

Key words: pine stands drying, natural regeneration, biodiversity, resistance of tree stands.

Підписано до друку 05.12.2006 р. Формат видання 60x90/16

Гарнітура Таймc. Папір офсетний. Друк - ризографія.

Ум.-друк. арк. 1.9. Наклад 100 прим. Зам. № 695302

Надруковано у ФО-П Ізрайлев Є.М.

Свідоцтво № 04058841Ф0050331 від 21.03.2001р.

61024, м. Харків, вул. Гуданова 4/10

Размещено на Allbest.ru

...