Особливості природного відтворення корінних деревостанів у грабових дібровах західного регіону України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Державний вищий навчальний заклад

Національний лісотехнічний університет України

УДК 630*622+630*116.28+630*111

Автореферат

Львів - 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі лісівництва Національного лісотехнічного університету України Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Криницький Григорій Томкович, Національний лісотехнічний університет України, проректор з наукової роботи, завідувач кафедри лісівництва

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного лісотехнічного університету України за адресою: 79057, м. Львів, вул. Ген. Чупринки, 101

Автореферат розісланий "7 " вересня 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Ю.Й. Каганяк

Актуальність теми. Висока цінність деревини дуба, приуроченість дубових лісостанів до високопродуктивних ґрунтів зумовили суттєве зменшення їх площі. У період активного антропогенного освоєння (ХVI - XIX ст.) лісової та лісостепової лісорослинних зон вона зменшилась більш ніж у 4 рази. Суттєва трансформація структури ландшафтів, зростання їх аграрного освоєння (середня розораність становить 57 %, а в Лісостепу - 75-85 %) зумовили значне погіршення стану навколишнього природного середовища та посилили увагу до відтворення, підвищення рівня ведення господарства в дубових лісах, які виконують важливі ґрунтозахисні, водорегулювальні та середовище-стабілізуючі функції (Хітрово, 1909; Морозов, 1949; Висоцький, 1930; Жуков, 1949; Юркевич, 1939; Лосіцький, 1972; Стойко, 1969; Бондаренко, 1987; Копій, 1987; Криницький, 2006; Турчин, 2008 та ін.).

Особливої уваги заслуговує забезпечення природного насінного поновлення дубових лісостанів, якому не приділяється належної уваги. Дубові деревостани відновлені насінним шляхом відзначаються добрим ростом, розвивають потужну стрижневу кореневу систему, характеризуються високою стійкістю до несприятливих умов навколишнього середовища, довговічністю, значним меліоративним впливом. Поряд з тим відтворення дубових насаджень штучним шляхом вимагає великих затрат. Значної актуальності ця проблема набуває в період сучасного поступового потепління, зростання сухості клімату та динамічного розширення площ природо-заповідного фонду, основу якого, переважно, формують деревостани за участю дуба звичайного.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проведені автором у період 2005-2009 рр. на кафедрі лісівництва Національного лісотехнічного університету України в рамках виконання держбюджетних науково-дослідних тем: "Розробка наукового проекту відтворення Придністровських дубових лісів в урочищі "Корналовичі"" (№ держреєстрації 0108U006749, 2005-2008 рр.) та "Комплексні засади збереження біорізноманіття лісів Малого Полісся" (№ держреєстрації 0107U012815, 2008-2010 рр.).

Мета і завдання дослідження. Мета роботи - виявити лісівничо-таксаційні та еколого-фітоценотичні особливості формування дубових лісостанів, динаміку лісовідновних процесів у них під впливом різних способів рубок та опрацювати систему і методологічні принципи проведення лісогосподарських заходів щодо насінного відтворення корінних високопродуктивних деревостанів за участю дуба звичайного в умовах західного регіону України. Відповідно до мети досліджень передбачалось вирішення таких завдань:

– провести аналіз поширення, продуктивності та особливостей формування грабово-дубових деревостанів західного регіону України;

– виявити вплив інтенсивності зрідження деревостану на плодоношення дуба звичайного;

– визначити вплив екологічних факторів на ріст, формування та життєвість підросту дуба звичайного;

– дослідити особливості впливу способів розрідження дубових деревостанів на динаміку перерозподілу органічної речовини та хімічних елементів ґрунту;

– встановити динаміку видового складу мікроміцетів та тенденції зміни мікологічної структури ґрунту залежно від інтенсивності антропогенного впливу;

– провести дендрохронологічний аналіз змін річних приростів дуба звичайного у зв'язку з проведенням різних лісогосподарських заходів;

– проаналізувати зміну видового складу живого надґрунтового покриву та його екологічну диференціацію за різних способів рубок деревостану;

– розробити концептуальні засади та обґрунтувати систему лісогосподарських заходів щодо насінного відтворення дубових деревостанів в умовах західного регіону України.

Об'єкт дослідження - дубові ліси західного регіону України.

Предмет дослідження - поширення, продуктивність, лісівничо-екологічні особливості формування дубових деревостанів та їх природне насінне поновлення.

Методи дослідження. Під час проведення досліджень були використані такі методи: лісівничо-таксаційні - для закладання пробних площ і характеристики лісостанів; порівняльної екології - для типологічного аналізу деревостанів; агрохімічні - для опису ґрунтових профілів і вивчення динаміки перерозподілу органічних сполук і хімічних елементів; дендрохронологічні - для дослідження змін приростів дерев дуба під впливом лісогосподарських заходів; геоботанічні - для аналізу живого надґрунтового покриву; спектрофотометричні - для визначення вмісту пігментів пластид; математично-статистичні - для оброблення експериментальних даних.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в умовах досліджуваного регіону проведено системні дослідження типологічної, вікової та вертикальної структури грабово-дубових деревостанів, особливостей плодоношення дуба звичайного, появи самосіву, формування і відпаду підросту дуба, перерозподілу органічних речовин і хімічних елементів вздовж профілю ґрунту, динаміки видового складу мікроміцетів, тенденцій зміни видового складу живого надґрунтового покриву внаслідок зрідження другого (грабового) ярусу грабово-дубового деревостану різними способами рубок.

Встановлено, що найбільша кількість жолудів дуба формується на секції з суцільним, дещо менше - з рівномірним поступовим двоприйомним, ще менше - з групово-вибірковим триприйомним вирубуванням другого ярусу, а найменше - на контролі. Причому найбільша кількість жолудів в старовікових дубових деревостанах формується у північній частині крон модельних дерев, з яких майже 85 % пошкоджено ентомошкідниками та хворобами.

Виявлено зменшення кислотності верхніх прошарків ґрунту та інтенсивності перерозподілу гумусу, азоту, фосфору та калію вздовж ґрунтового розрізу під впливом різних способів рубок.

Відзначено суттєве збіднення видового складу симбіонтів і мікоризо-утворювальних грибів у поверхневому шарі ґрунту грабово-дубових лісостанів під впливом рубок значної інтенсивності.

Встановлено зменшення вмісту пігментів та зростання співвідношення хлорофілів "а" і "b" до 2,7 із зростанням освітленості під впливом рубок.

Практичне значення одержаних результатів. На підставі проведених досліджень обґрунтовано систему лісогосподарських заходів для забезпечення природного насінного відтворення корінних високопродуктивних, біологічно стійких дубових деревостанів західного регіону України. Науково-дослідний стаціонар закладений в Дублянському лісництві ДП "Самбірське лісове господарство" Львівського ОУЛ і МГ можна використовувати для відпрацювання технології проведення рубок головного користування з метою забезпечення достатньої кількості підросту дуба звичайного під наметом материнського деревостану.

Рекомендації автора використано для розроблення і проведення заходів з насінного відтворення старовікових дубових деревостанів у лісництвах ДП "Самбірське лісове господарство", а також для опрацювання "Порядку проведення різних способів системи поступових, вибіркових та комбінованих рубок у лісах Львівського обласного управління лісового і мисливського господарства", затвердженого Держкомлісгоспом України 10.07.2006 року. Окремі наукові положення дисертаційної роботи використовуються у навчальному процесі студентів НЛТУ України при викладанні дисциплін "Лісознавство" та "Лісівництво".

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є результатом багаторічних наукових досліджень дисертанта. Ним зібрані польові матеріали, здійснено їх аналітичне опрацювання і проведено науковий аналіз та узагальнення отриманих даних. Визначення видового складу симбіонтів, мікоризних та патогенних грибів здійснено за участю автора в мікологічній лабораторії, а виявлення вмісту пігментів пластид у листі підросту дуба - в лабораторії фізіології та біохімії деревних рослин НЛТУ України. У спільних з іншими авторами наукових публікаціях дисертант брав безпосередню участь у зборі експериментальних даних, аналітичному опрацюванні отриманих результатів і підготовці текстового матеріалу.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи та окремі результати досліджень апробовано на семи всеукраїнських науково-практичних конференціях, семінарах, читаннях (Львів: 2005, 2006, 2007, 2008, 2009; Березне: 2007, 2008).

Публікації. За результатом досліджень, представлених в дисертаційній роботі, опубліковано 12 наукових праць, вісім із них у наукових фахових виданнях.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, додатків, списку використаних джерел, який включає 300 найменувань. Основний текст викладений на 167 сторінках. Робота містить 36 таблиць і 35 рисунків. Обсяг додатків 20 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Стан проблеми

Значна цінність дубових лісостанів, їх позитивний стабілізуючий вплив на стан навколишнього середовища та незадовільний стан на початку ХХ ст. зумовили посилення уваги науковців та лісівників-практиків до цих лісів. Значний вклад у вивчення дібров та організацію ведення господарства в них внесли А. А. Хітрово (1909), Б. Гузовський (1913), Г. Ф. Морозов (1930), Г. М. Висоцький (1930), П. П. Кожевников (1937), А. Б. Жуков (1945), П. С. Погребняк (1955), С. С. Пятницький (1959, 1968) та ін.

Зокрема, А. Б. Жуков у дібровах України досліджував природне насінне та паросткове поновлення дуба, аналізував періодичність плодоношення в дубових лісостанах, вивчав причини всихання дубових лісостанів. Дослідження С.С. Пятницького (1959, 1968) дали змогу відзначити особливості лісовідновних процесів у дібровах Лівобережного Лісостепу, встановити визначальні екологічні фактори, розробити методику для характеристики стану паростків.

Вивчення основних факторів негативного впливу на збереженість самосіву і підросту дібров Білорусі проводили І. Д. Юркевич (1965), К.Б. Лосіцький (1963). Аналіз плодоношення дібров та особливості природного відтворення дуба у різних регіонах пов'язані також з іменами інших авторів (Стойко, 1969; Хуан Жуі Лінь, 1960; Абуладзе, 1972; Бобруйко, 1969; Боличевцев, 1966; Будниченко, 1984; Алєнтьєв, 1984; Бондаренко, 1987; Копій, 1987; Юхимець, 1996; Левченко, 2004; Новак, 2007; Турчин, 2008 та ін.).

Водночас аналіз літературних джерел свідчить, що питання вивчення впливу екологічних факторів на процес природного насінного поновлення дуба в умовах регіону досліджень вивчено недостатньо. Мало уваги приділялось вивченню впливу інтенсивності рубок на процес появи, росту та розвитку самосіву дуба звичайного під наметом старовікових деревостанів. Існує потреба більш ґрунтовного вивчення особливостей плодоношення, появи, динаміки відпаду і збереження самосіву і підросту дуба звичайного в стиглих та старовікових деревостанах. Необхідні системні дослідження впливу лісогосподарських заходів на процеси плодоношення дубових деревостанів і виявлення складних механізмів накопичення та перерозподілу поживних речовин у верхніх прошарках ґрунту після проведення різних способів рубок головного користування.

Об'єкти, програма і методика досліджень

Згідно з лісогосподарським районуванням регіон досліджень розташований у західному регіоні України на території Західного Лісостепу та Прикарпаття (Генсірук, 1981). Відповідно до фізико-географічного районування територія досліджуваного регіону охоплює Волинську височину, частину Малого Полісся, Розточчя і Опілля, Західно-Подільську область, частину Північно-Подільської області, Подільське-Побужжя, Придністровсько-Подільську лісостепову область і Передкарпатський прогин (Попов, Маринич, Ланько, 1968). Кліматичні умови сприятливі для вирощування високопродуктивних дубових лісостанів.

Наукові дослідження проводили на тимчасових та стаціонарних дослідних об'єктах, закладених в дубових лісостанах регіону досліджень. Відповідно до програми досліджень на визначеній території було закладено 34 пробні площі та один науково-виробничий стаціонар "Корналовичі" в Дублянському лісництві ДП "Самбірське лісове господарство".

При проведенні досліджень особливостей росту, формування та продуктивності дубових лісостанів, впливу лісогосподарських заходів різної інтенсивності на перерозподіл поживних речовин у верхніх шарах ґрунту, динаміку зміни мікологічної структури та видового складу живого надґрунтового вкриття, хід природного поновлення та змін лісового середовища застосовувався метод порівняльної екології (Погребняк, 1955). Лісотипологічний аналіз найбільш поширених типів лісу, сформованих в межах регіону досліджень за участю дуба звичайного, проводили на засадах лісівничо-екологічної типології (Воробйов, 1953; Погребняк, 1955; Остапенко, Ткач, 2002).

Закладання пробних площ та науково-виробничого стаціонару здійснювали відповідно до вимог ОСТ 56-69-83 (1984). Визначення таксаційних показників деревостанів проводили за діючими нормативними матеріалами (Никитин и др.., 1984; Швиденко, Строчинський и др.., 1987). Облік підросту деревних порід проводили за методикою М. М. Горшеніна (1974) з доповненнями (Копій, 1987).

Детальне вивчення лісівничо-таксаційних особливостей росту та розвитку грабово-дубових насаджень у переважаючих типах лісу регіону досліджень проведено із застосуванням структурного аналізу (Каганяк, 2008). Вихідною інформацією послужили матеріали пробних площ, закладених у дубових деревостанах свіжої та вологої грабової діброви, рівномірно представлених у різних частинах аналізованого регіону. Основною структурною одиницею прийнято децилю, тобто 1/10 частину деревостану за середнім діаметром дерев.

Гранулометричний склад ґрунту визначали за методом Н.А. Качинського, гумус - за методом І.В. Тюріна та ДСУ 4289-2004, рН сольове - за ДСТУ ІSO 10390- 2001, гідролітичну кислотність - за методом Г. Каппена, рухомі фосфор і калій - за методом А. Т. Кірсанова, азот легкогідралізований - за методом Корнфілда (Микесев, 1989). Тип ґрунту визначали за методикою кафедри ґрунтознавства Львівського національного університету ім. І. Франка (Полупан, 1981).

Вміст пластидних пігментів у листках підросту дуба звичайного визначали за методичними рекомендаціями Х. Н. Починка (1976). Мікологічний аналіз ґрунтів проводили за загальноприйнятими методиками. Дендрохронологічні обстеження дерев дуба здійснювали за методиками Т. Т. Битвинскаса (1974), F. H. Schweingruber (1988).

Аналіз результатів досліджень проводили за методами математичної статистики (Доспехов, 1979; Горошко, Миклуш, Хом'юк, 2004).

Лісівничо-таксаційні особливості формування грабово-дубових деревостанів західного регіону України

У межах Західного Лісостепу та Прикарпаття лісостани за участю дуба займають понад 461,8 тис. га, тобто майже 27,1 % площі дубових лісостанів нашої держави. Найбільше деревостанів з перевагою дуба в межах досліджуваного регіону зосереджено у Львівській (понад 95,8 тис. га), дещо менше їх у Тернопільській (82,0 тис. га) і у Хмельницькій (78,7 тис. га) областях. Домінуючими типами лісу є свіжі та вологі грабові діброви. Суттєвий вплив на зниження їх продуктивності та стійкості має значний відсоток похідних деревостанів. Велику частку похідних деревостанів відзначено у Винниківському (понад 73 %), Борщовицькому (понад 71 %) та Красівському (близько 64 %) лісництвах ДП "Львівське лісове господарство". Подібна тенденція відзначена і для лісництв східної частини регіону досліджень. Встановлено, що у Віньківському лісництві ДП "Ярмолинське лісове господарство" найбільша площа похідних деревостанів сформувалась у період 1902 - 1941 рр. (від 57 % до 98 %). В цей час тут проводились інтенсивні вирубування дубових лісостанів, а їх відтворенню та своєчасному догляду за дубом звичайним не надавалось належної уваги.

Лісівничо-таксаційний аналіз особливостей росту та формування грабово-дубових лісостанів дозволив встановити лінійну залежність частки запасу дуба у складі мішаного деревостану залежно від віку (рис. 1). Виявлено, що в грабово-дубових деревостанах аналізованих типів лісу впродовж усього періоду росту та розвитку дуб постійно нарощує запас, а граб звичайний незалежно від віку зменшує. Однак граб переважає дуб звичайний за кількістю дерев упродовж усього періоду росту. Водночас, на відміну від дуба, у граба спостерігається зростання запасу у верхніх децилях.

Рис. 1. Динаміка запасу дуба та граба в мішаних грабово-дубових деревостанах

Встановлено, що дуб у високоповнотних середньовікових та стиглих насадженнях регіону досліджень характеризується інтенсивним збільшенням висоти дерев у процесі переходу від 1 до 2, від 2 до 3, а також від 9 до 10 децилей. Виявлено також, що в середньовікових деревостанах 20-30 % дерев дуба істотно відстають у рості за висотою і близько 10 % займають у верхній частині намету домінуюче положення.

Лісовідновні процеси у стиглих та старовікових грабово-дубових лісостанах

Лісовідновні процеси у грабово-дубових лісостанах вивчали на тимчасових і постійних пробних площах. Оскільки на успішність природного лісовідновлення впливає комплекс факторів, нами, крім таксаційних показників деревостанів, вивчались також освітленість під наметом насаджень, вплив різних способів рубок на зміну приросту дерев дуба та їх плодоношення, появу самосіву дуба, перерозподіл поживних речовин у профілі ґрунту, мікологічну структуру ґрунтових горизонтів, розвиток трав'яного покриву.

Виявлено, що освітленість під наметом грабово-дубових деревостанів в межах регіону досліджень сягає лише декілька відсотків від світлового потоку відкритого місця. Зокрема, в лісостанах з добре сформованим другим ярусом за участю граба звичайного, клена гостролистого, липи дрібнолистої освітленість коливається в межах 1 - 3 % від повної освітленості (пробні площі 10, 20, 34). В деревостанах з порушеною вертикальною структурою освітленість під наметом деревостанів може зростати до 4 - 14 % (пробні площі 1, 15, 19 та інші). У дубових деревостанах віком понад 90 років, для яких характерне значне розрідження, нами зафіксована також освітленість більше 14 %. В залежності від вертикальної структури деревостанів та освітленості на поверхні ґрунту кількість підросту під наметом грабово-дубових насаджень коливається в значних межах (0,5-2,6 тис. шт./га) і загалом є невеликою. На більшості пробних площ природне поновлення відзначено, як незадовільне.

З метою опрацювання методів та технології насінного відтворення корінних дубових деревостанів, в урочищі "Корналовичі", кв. 2 вид. 2 Дублянського лісництва ДП "Самбірський лісгосп" започатковано науковий експеримент, в ході якого у грабово-дубовому деревостані вологої грабової діброви у 2006 р закладено чотирьохсекційний стаціонар для вивчення впливу різних способів рубок головного користування на хід природного поновлення дуба звичайного (табл. 1).

Таблиця 1. Таксаційні показники деревостанів на секціях науково-виробничого стаціонару "Корналовичі" до (чисельник) і після (знаменник) проведення рубки

На секції № 2 проведено суцільну вирубку грабового ярусу. На секції № 3 здійснено часткову вирубку граба (25 м³) внаслідок проведення першого прийому рівномірної поступової двоприйомної рубки. На секції № 4 проведено перший прийом групово-вибіркової триприйомної рубки другого ярусу, сформованого грабом звичайним. В цілому, проведення рубок на секціях експерименту, сприяло переформуванню вертикальної структури деревостану, збільшенню освітленості на поверхні ґрунту, зміні мікрокліматичних умов на секціях і зумовило зростання урожаю дуба звичайного на аналізованих секціях вже на другий (2007) рік.

Одночасно для визначення впливу рубки на приріст материнських дерев дуба, проведено дендрохронологічний аналіз коливань їх річних приростів на першій (контроль) та другій (суцільна вирубка граба) секціях стаціонару "Корналовичі". Співставлення середніх приростів дуба звичайного на цих секціях показало, що вирубка дерев граба звичайного істотно сприяє зростанню приросту дуба.

Особливості перерозподілу поживних речовин у профілі ґрунту під впливом рубок. Дослідження впливу проведених способів рубок на динаміку перерозподілу поживних речовин та структурно-функціональний стан ґрунту показав, що на всіх секціях, де проводились лісогосподарські заходи, вміст гумусу в аналізованих горизонтах зменшився. Найбільш істотне (на 28,2 %) вимивання гумусу відзначено у прошарку ґрунту 0,0 - 10,0 см на секції з суцільною вирубкою граба, а найменше 11,1 % на секції з групово-вибірковою рубкою. Спостерігається накопичення азоту у прошарку ґрунту 0,0-10,0 см на всіх без винятку секціях, де проводились лісогосподарські заходи. Суттєво збільшився вміст Р₂О₅ у шарах ґрунту 0,0-10,0 та 11,0-20,0 см - після групово-вибіркової рубки у 4,4 та 2,3 рази, після рівномірно-поступової у 1,8 рази, а у горизонті 21,0-30,0 см - у 1,2 рази. На секції з суцільною вирубкою другого ярусу відзначено зменшення вмісту Р₂О₅ у всьому профілі ґрунту, особливо у шарах 11,0-20,0 і 31,0-40,0 см. Зменшення вмісту К₂О зафіксовано на всіх дослідних секціях до глибини 30,0 см. Внаслідок розрідження другого ярусу чітко простежується також зменшення кислотності ґрунту до глибини 30,0 см.

Динаміка мікологічної структури ґрунту на секціях експерименту. Мікологічним обстеженням секцій виявлено 21 вид грибів, які належать до трьох класів (Zygomycetes, Ascomycetes, Deuteromycetes) та однієї родини Dematiaceae. Аналіз видового складу грибів-мікроміцетів засвідчив суттєве збіднення їх видового різноманіття в ґрунті на секції з суцільним вирубуван-ням другого ярусу граба звичайного порівняно з контролем. Водночас ґрунт на контролі характеризується також значним різноманіттям видів грибів - мікоризоутворювачів з родів Penicillium (P. Jenseni, P. Cirylophilum, P. Lividum, P. Luteum). На секції, де проводилось суцільне вирубування другого ярусу граба, гриби-мікоризоутворювачі відсутні. На цій секції істотно зростає показник частоти стрічання (q₂) таких видів як: Phisopus nigricans, Penicillium ochro-chloron, Sclerotium. sp., Phomopsis meliloti, Toruela herbarum, Humiculea grisea, які мінімально представлені, або відсутні на контролі. Відзначено, що в ґрунтах дослідних секцій, під впливом суцільно-лісосічного, рівномірно-поступового та групово-вибіркового вирубування другого ярусу деревостану, формуються угруповання мікроміцетів, які здатні виживати у порушених екотопах (пересихання, підкислення, ущільнення ґрунтів) і є антагоністами мікоризоутворювачів та індикаторами негативних змін у ґрунті.

Вплив лісогосподарських заходів на трав'яний покрив. Розрідження грабово-дубового деревостану з різною інтенсивністю вирубування другого ярусу в умовах проведеного експерименту, обумовило суттєву зміну видового складу трав'яного покриву. Зокрема, в кінці другого року після вирубування другого ярусу деревостану на секції з суцільним вирубуванням граба видовий склад трав'яних рослин зріс до 53 видів порівняно з контролем (22 види). Поряд з тим істотно змінилось проективне покриття окремих видів. На секції з суцільною вирубкою граба звичайного домінуюче положення займає щучка дерниста (Deschampsia caespitosa) - до 40 % та горлянка повзуча (Ajuga reptans) - до 10 %. Суттєво зросла участь (до 5 %) у трав'яному покриві таких видів: зірочник лісовий, квасениця звичайна, осока трясучковидна, просянка розлога, цірцея звичайна. Значно зменшилось проективне покриття за участю зеленчука жовтого, яглиці звичайної, переліски багаторічної та підмаренника запашного. Загальне проективне покриття на секції з суцільним вирубуванням граба сягає 100 %. На секціях з рівномірно-поступовою і групово-вибірковою вирубкою граба також істотно зріс видовий склад трав'яних рослин. Проте кількість видів, що з'явилась та збереглась на цих секціях, є меншою порівняно з секцією, на якій повністю вирубано другий ярус.

Кластерний аналіз динаміки зімкнутості трав'яного покриву та його видового складу під впливом різних способів рубок головного користування показав, що за видовим складом трав'яних рослин найбільш подібною до контролю є секція, де проводилась рівномірно - поступова рубка. Дещо істотніші зміни відзначені нами на секції, де проводилось групово-вибіркове розрідження другого ярусу. Встановлено, що найбільш характерними і представленими видами на всіх секціях експерименту є зеленчук жовтий, безщитник жіночий, щучка дерниста, щитник австрійський, хаменерій вузьколистий та ін. дубовий деревостан лісогосподарський

Стаціонарні дослідження лісовідновних процесів у грабово-дубових лісостанах. Для оцінки плодоношення дуба звичайного на секціях стаціонару в урочищі "Корналовичі" проведено облік опалих жолудів під кронами материнських дерев відповідно до сторін світу: північ, південь, захід, схід. Встановлено, що вирубування дерев граба звичайного сприяло зростанню плодоношення дуба звичайного. На другий рік після проведення рубок на дослідних секціях обліковано понад 82 тис. шт./га жолудів. Водночас за межами дослідних секцій урожай дуба був незначним.

Виявлено, що урожай дуба щорічно значною мірою (до 85 % за кількістю та 62 % за масою жолудів) пошкоджується ентомошкідниками та хворобами. Суттєво відрізняються також показники співвідношення здорового та пошкодженого насіння дуба звичайного, облікованого під різними частинами крон дерев. Найбільша кількість здорових жолудів дуба знаходиться на південній (35,6 %) та східній (22,4 %) частинах крон. Відчутно менше формується здорового насіння на північній (14,4 %) і найменше на західній (12,2 %) частинах крон дерев дуба.

Найвищим показником плодоношення характеризуються дерева дуба звичайного на секції з суцільною вирубкою другого ярусу граба. Так, у 2007 році урожай жолудів дуба звичайного на цій секції перевищував майже у 1,1 рази урожай на секції 3, у 1,4 рази - на секції 4 та у 15,2 рази - на секції 1 (контроль). Подібна тенденція відзначена нами і у 2009 році. Урожай жолудів тут був більшим майже у 2 рази порівняно з секцією 3, у 2,2 рази - з секцією 4 та більш ніж у 2,5 рази - з секцією 1. Встановлена залежність свідчить про істотне поліпшення умов для росту і плодоношення дуба після вирубки граба.

Найбільшу кількість (17,2 тис. шт./га) самосіву дуба обліковано на секції з суцільним вирубуванням граба. Дещо менше з'явилось самосіву дуба на секціях з рівномірно-поступовим (10,8 тис. шт./га) та групово-вибірковим (6,3 тис. шт./га) вирубуванням граба і найменше на контролі (4,1 тис. шт./га). Варто відзначити, що поряд з самосівом дуба з'явилась значна (понад 40 тис. шт./га) кількість самосіву граба звичайного.

Періодичні обліки підросту деревних порід на секціях стаціонару засвідчили зменшення кількості підросту дуба звичайного на контролі внаслідок перетворення його в "торчки" і поступового відмирання (рис. 2). Загалом, аналогічна картина спостерігається і на секціях з рівномірно-поступовим і групово-вибірковим розрідженням грабового ярусу. На секції з суцільною вирубкою граба також відзначено поступове зменшення кількості підросту дуба звичайного, що пояснюється природним відпадом ослаблених екземплярів у густих біогрупах підросту та розростанням трав'яного покриву і підліску.

Збільшення освітленості після проведення рубки сприяло посиленню росту самосіву дуба звичайного. Аналіз біометричних показників підросту дуба на секціях стаціонару та на зрубах засвідчив тенденцію зростання середньої висоти та діаметра кореневої шийки з підвищення освітленості під наметом деревостану (табл. 2, рис. 3).

Таблиця 2. Біометрична характеристика самосіву та підросту дуба звичайного на секціях стаціонару "Корналовичі" та зрубі в урочищі "Галілея"

Найбільшими висотою і діаметром характеризується підріст на секції з суцільним вирубуванням другого ярусу граба та зрубах, де відсутній материнський намет.

Поряд з біометричними характеристиками показником життєвості підросту дуба звичайного є також вміст пігментів в його листках. Проведені нами дослідження вмісту пігментів (хлорофілу "а", "b" та каротиноїдів) в листках підросту дуба показали збільшення пігментів у листках підросту, що росте за недостатньої освітленості.

Таким чином, найбільш успішним (достатнім згідно з шкалою проф. М. М. Горшеніна (1977)) є природне поновлення дуба звичайного на ділянках з суцільним вирубуванням граба або суцільною вирубкою грабово-дубового деревостану в урожайний рік. На цих ділянках підріст дуба відзначається і найбільшою життєвістю.

Система лісогосподарських заходів, спрямованих на відтворення корінних, високопродуктивних дубових деревостанів

Періодичність плодоношення дуба звичайного, яка основним чином зумовлюється природно-кліматичними умовами, визначає періоди, коли можна успішно вирішувати завдання природного насінного відтворення дубових лісостанів. Проте несвоєчасне проведення відповідних лісогосподарських заходів щодо сприяння насінному поновленню дуба звичайного суттєво знижують його ефективність. Здійснені нами дослідження свідчать, що своєчасне проведення відповідних заходів з розрідження другого ярусу, сформованого за участю супутніх деревних порід, та вирубування підліску сприяє не тільки створенню оптимальних умов для появи самосіву, а й забезпечує збільшення урожайності дуба.

Особливої уваги у складному процесі насінного відтворення дібров необхідно приділяти формуванню вертикальної структури грабово-дубових деревостанів у відповідний період. Світловий режим грабових дібров, формується основним чином розвитком ярусу (ярусів) граба. Щільність (зімкнутість) грабового намету, в першу чергу, залежить від розвитку крон і кількості дерев граба на одиниці площі.

Виходячи з завдань забезпечення насінного відтворення корінних дубових деревостанів з врахуванням особливостей формування їх вертикальної структури в межах регіону досліджень, пропонується декілька варіантів (триетапний, двоетапний та одноетапний) моделювання цього процесу.

Перший варіант передбачає необхідність розпочинати перший етап підготовки деревостану щодо забезпечення надійного природного поновлення за 3-5 років до рубки головного користування. Зокрема, в цей період необхідно провести розрідження другого ярусу, сформованого за участю супутніх деревних порід за домінування граба звичайного, з вилученням до 25 % запасу граба на гектарі. Цей захід сприятиме стимулюванню дуба до плодоношення. Наступним етапом забезпечення насінного відтворення стиглих дубових деревостанів за цим варіантом, є проведення суцільної вирубки другого ярусу грабово-дубових деревостанів в урожайний рік дуба звичайного після опадання жолудів (в період з жовтня поточного до квітня наступного року). Заключним етапом забезпечення насінного відтворення дубових деревостанів є остаточна вирубка дерев дуба звичайного на ділянці з надійним підростом дуба. Вирубка материнського намету з добрим поновленням дуба звичайного здійснюється (через 4-7 років після появи самосіву) по глибокому сніговому покриву.

Інші варіанти передбачають проведення запланованих заходів за спрощеною схемою.

ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

У дисертаційній роботі приведено теоретичні узагальнення та результати експериментальних досліджень з вивчення особливостей насінного відтворення дубових лісостанів західного регіону України. За результатами досліджень охарактеризовано лісовий фонд за участю дуба звичайного та специфіку формування лісівничо-таксаційних показників грабово-дубових деревостанів. Вивчено динаміку перерозподілу органічних речовин і хімічних елементів вздовж профілю ґрунту, зміну видового складу симбіонтів, мікоризоутворювальних та патогенних грибів, специфіку приросту материнських дерев дуба звичайного, розвиток та зміну видового складу живого надґрунтового покриву, проаналізовано особливості співвідношення здорових та пошкоджених жолудів, сформованих у різних частинах крон дерев у зв'язку з проведенням рубок грабового ярусу деревостану та досліджено динаміку природного насінного поновлення дуба звичайного і супутніх деревних порід. Запропоновано алгоритм та систему лісогосподарських заходів для забезпечення насінного відтворення корінних, високопродуктивних та екологічно стійких дубових лісостанів регіону досліджень.

1. Дубові ліси в західному регіоні України є домінуючою формацією, яка у західній та південно-західній частині поширена деревостанами у вологих, а у центральній та східній - свіжих дібровних типах лісу. Найбільшу площу дубові деревостани займають у Львівській (понад 95,6 тис. га), дещо менше у Тернопільській (81,9 тис. га), Хмельницькій (78,6 тис. га) і найменшу у Чернівецькій (30,0 тис. га) областях. Загальна площа дубових лісів західного регіону України становить 461,5 тис. га (27,1 % дубових лісостанів України) з сумарним запасом понад 84 млн. м³.

2. Дубові лісостани регіону досліджень характеризуються порушеною віковою структурою. Молодняки займають 6,7 %, середньовікові деревостани - 49,4 %, пристигаючі - 34,2 %, стиглі і перестійні - 9,7 %. Вони відзначаються рівномірним розподілом запасу деревини із зменшенням повноти та інтенсивнішою концентрацією деревини граба у вищих децилях, характеризуються значною диференціацією дуба звичайного за висотою при переході від 1 до 2, 3 та від 9 до 10 децилей, що обумовлює формування в цей період 20-30 % дерев дуба, істотно відсталих в рості.

3. В дубових лісах досліджуваного регіону переважають похідні деревостани. Зокрема у Винниківському лісництві ДП "Львівське лісове господарство" вони займають понад 73 % площі, Борщовицькому - понад 71 %, Красівському - 63,6 %. Найбільша площа похідних деревостанів сформувалась у періоди з неналежим доглядом за молодим поколінням дуба - 1904 - 1923, 1944 - 1953 та 1974 - 1993 роки.

4. Формування вікової та вертикальної структури грабово-дубових деревостанів в різних частинах регіону досліджень характеризується подібними тенденціями і має спільну природу. Зростання частки запасу дуба та граба з віком в аналізованих деревостанах характеризується лінійною залежністю, що описується для дуба рівнянням , а граба . Частка дубової деревини протягом росту грабово-дубових насаджень зростає порівняно з молодняками від п'яти до дев'яти часток, а частка запасу граба звичайного поступово зменшується у першому поколінні від чотирьох до двох, а в другому - від трьох до одної одиниці.

5. Інтенсивність розрідження грабового ярусу в грабово-дубових деревостанах істотно впливає на перерозподіл вздовж ґрунтового профілю вмісту органічних речовин, хімічних елементів, сорбційної здатності та зміну кислотності ґрунту. Найбільш істотне зменшення гумусу (на 28,2 %) у верхньому (0,0 - 10,0 см) та поступове накопичення у нижніх (11,0 - 40,0 см) прошарках ґрунту відзначено на секції з суцільним вирубуванням другого ярусу граба. Характерним для всіх варіантів досліду (суцільна, рівномірно-поступова, групово-вибіркова вирубка другого ярусу) є накопичення азоту у верхньому шарі ґрунту (0,0 - 10,0 см), де його вміст при проведенні групово-вибіркової рубки зріс на 29,9 %, а суцільної - на 13,4 %.

Вирубування та розрідження грабового ярусу сприяє також значному зменшенню показника кислотності поверхневих шарів ґрунту, збільшенню радіального приросту у дерев дуба, послабленню активності поглинання поживних речовин кореневими системами граба, що створює сприятливі умови для проростання та розвитку самосіву дуба звичайного.

6. Проведення рубок зумовлює збіднення мікофлори в ґрунті. На секції з суцільною вирубкою другого ярусу відзначено зникнення мікроміцетів-симбіонтів та мікоризоутворюючих грибів (Mortierella ramanniana, Phizopus oryzae, Mucor hiemalis, Trichoderma koningii, Botrytis cinerea, Penicillium jenseni, Penicillium lividum, Fusarium culmorum). Видовий склад грибів на цій секції значно зменшився (14 видів) порівняно з контролем (27 видів) та характеризується появою нетипових для даних лісорослинних умов видів (Penicillium cuclopium, Penicillium ochro-chloron, Sclerotium sp., Merothecium verrucaria, Humicalasp., Aurobasidium pullulans, Phomopsis meliloti).

7. Вирубування грабового ярусу у грабово-дубових старовікових деревостанах стимулює плодоношення дуба звичайного. На наступний рік після проведення рубки відзначено помірне плодоношення дуба звичайного на дослідних секціях (понад 82 тис. шт./га жолудів). Найбільш істотне зростання врожаю жолудів відзначено на третій рік після рубки на секції з суцільною вирубкою другого ярусу (майже 1,6 т/га, що у 2,5 рази більше, ніж на контролі). На секції з рівномірно-поступовим розрідженням другого ярусу (близько 800 кг/га) та секції з групово-вибірковим зрідженням грабового ярусу (понад 700 кг/га), найменше обліковано жолудів на контролі (616 кг/га).

8. Жолуді дуба інтенсивно пошкоджуються ентомошкідниками і патогенними грибами (до 85 %). Найчастіше вони уражаються личинками жолудевого і ліщинового довгоносиків та плодожерок, а також окремими видами сапрофітних та паразитуючих грибів з роду Rhisopus, Mucor, Stromatinia, Phomopsis та ін. Маса здорового насіння становить близько 48 % загального урожаю.

9. Розрідження дубових деревостанів зумовлює істотні зміни у розвитку трав'яного покриву. На секції з суцільним вирубуванням граба, видовий склад трав'яних рослин зріс з 22 до 53 видів і характеризується значною диференціацією за висотою. На другий рік після проведення розрідження, загальна зімкнутість живого надґрунтового покриву на цій секції зросла до 0,95 з розподілом трав'яних рослин на три висотні групи (висотою до 0,3 м, 0,3-0,5м і більше 0,5 м). Найбільш характерними і представленими на всіх секціях стаціонару є зеленчук жовтий, безщитник жіночий, щучка дерниста, щитник австрійський, хаменерій вузьколистий.

10. Проведення розріджувальних рубок, сприяє формуванню оптимальних умов для росту і розвитку самосіву дуба звичайного. Найбільшу кількість (17,2 тис. шт./га) самосіву дуба звичайного обліковано на секції з суцільною рубкою грабового ярусу, дещо менше його зафіксовано при рівномірно-поступовому (10,8 тис. шт./га) та групово-вибірковому (6,3 тис. шт./га) розрідженні граба і найменше на контролі (4,1 тис. шт./га).

11. Найвищими висотою та діаметром кореневої шийки характеризується підріст дуба на секції з суцільною вирубкою грабового ярусу. У 3-річному віці його висота становила 86,1 см, діаметр 9,2 мм. На секціях з рівномірно-поступовою та групово-вибірковою вирубкою граба ці показники підросту дуба, відповідно, дорівнювали 37,7 см; і 6,0 мм та 44,3 см і 5,9 мм. Реальну загрозу росту і розвитку підросту дуба, парость другорядних деревних порід створює на третій-четвертий рік після проведення рубок.

12. Для забезпечення насінного відтворення дуба у високозімкнутих грабово-дубових деревостанах необхідно передбачати декілька етапів їх переформування:

– перший етап доцільно розпочинати за 3-5 років до проведення рубки головного користування з часткового (до 25 % запасу) розрідження другого ярусу граба, що сприятиме послабленню конкурентного впливу граба, зменшенню кислотності поверхні ґрунту, перерозподілу у нижні прошарки ґрунту поживних речовин та стимулюванню дерев дуба до плодоношення;

– другий етап необхідно приурочувати до насінних років дуба, під час якого необхідно провести суцільну вирубку граба та частково дуба, що дасть змогу забезпечити оптимальні умови для появи максимальної кількості самосіву дуба звичайного;

– кінцевий етап передбачає остаточну вирубку материнського деревостану взимку по глибокому снігу за наявності достатньої кількості життєздатного (4-7-річного) підросту дуба звичайного.

13. У дібровах з порушеною вертикальною структурою, підлісковою породою в яких є ліщина, рекомендується проведення рубок в рік значного урожаю, оскільки часткове розріджування намету може призвести до розростання ліщини та погіршення екологічних умов для появи самосіву дуба звичайного. Рубки в таких лісостанах проводяться після масового опадання жолудів, в період з жовтня урожайного до квітня наступного року.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Статті у наукових фахових виданнях

1. Копій Л. І. Напрямки підвищення продуктивності та відтворення насаджень за участю дуба звичайного в умовах вологої грабової діброви приміських лісів м. Львова / Л. І. Копій, С. Л. Копій // Наук. вісник НЛТУ України: Зб. наук.-техн. праць: - Львів: НЛТУ України. - 2005. - Вип. 15.4. - С. 19-23. (Аспірантом проведена закладка пробних площ, збір польових матеріалів і їх аналіз)

2. Криницький Г. Т. Особливості плодоношення дуба звичайного у старовікових деревостанах заходу України / Г. Т. Криницький, В. О. Крамарець, С. Л. Копій // Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість: Міжвідомчий наук.-техн. зб. - Львів: НЛТУ України. - 2006, вип. 32. - С. 333-338.(Аспірантом проведено збір польових даних, їх обробка та аналіз).

3. Копій С. Л. Дендрохронологічні методи оцінки впливу лісогосподарських заходів на зміну приростів дуба звичайного / С. Л. Копій // Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість: Міжвідомчий наук.-техн. зб. - Львів: НЛТУ України. - 2008, вип. 34. - С. 35-42.

4. Копій С. Л. Структурний аналіз високоповнотних грабово-дубових деревостанів у свіжих грудах / С. Л. Копій, Ю. Й. Каганяк, Л. І. Копій // Наук. вісник НЛТУ України: Зб. наук.-техн. праць: - Львів: НЛТУ України. - 2009. - Вип. 19.9. - С. 12-20. (За участю аспіранта проведено збір дослідних матеріалів, проаналізовано результати, підготовлено висновки).

5. Копій С. Л. Вплив лісогосподарських заходів на динаміку перерозподілу органічної речовини та окремі хімічні елементи у ґрунтовому профілі дібров / С. Л. Копій // Наук. вісник НЛТУ України: Зб. наук.-техн. праць: - Львів: НЛТУ України. - 2009. - Вип. 19.12. - С. 20-28.

6. Копій С. Л. Вплив лісогосподарських заходів на динаміку мікологічної структури ґрунту / С. Л. Копій, М. Т. Копитко, В. П. Оліферчук // Наук. вісник НЛТУ України: Зб. наук.-техн. праць: - Львів: НЛТУ України. - 2010. - Вип. 20.1. - С. 37-47 (Аспірантом сплановано проведення експерименту, проведено аналіз отриманих результатів, сформовано висновки).

7. Копій С. Л. Особливості формування грабово-дубових деревостанів в умовах свіжих дібров / С. Л. Копій, Ю. Й. Каганяк, Л. І. Копій // Наук. вісник НЛТУ України: Зб. наук.-техн. праць: - Львів: НЛТУ України. - 2010. - Вип. 20.02. - С. 36-46 (За участю аспіранта проведено збір польових матеріалі, їх опрацювання та підготовку статті до друку).

8. Копій С. Л. Особливості змін трофності дібров під впливом господарських заходів різної інтенсивності / С. Л. Копій, Т. Ю. Бедернічек // Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість: Міжвідомчий наук.-техн. зб. - Львів: НЛТУ України. - 2009, вип. 35. - С. 42-47. (Аспірантом проведено збір польових матеріалів, їх обробку та обґрунтування висновків).

Статті, тези доповідей

1. Копій С. Л. Особливості видової структури деревостанів вологої грабової діброви ДП "Львівське лісове господарство" / С. Л. Копій // Науковий вісник Надслучанського інституту: Зб. Наук. праць. - Березне: НСІ, 2007. - Вип. 1. - С. 23-25.

2. Копій Л. І. Теоретичні засади формування екологічно стійких ландшафтів на порушених землях в умовах Надсанської низовини / Л.І. Копій, О. Г. Часковський, С. Л. Копій та ін. // Лісівнича академія наук України: Наукові праці. - Львів: Вид-во НУ "Львіська Політехніка", 2005. - Вип. 4. - С. 37-46. (Аспірантом проведено збір польових матеріалів та їх опрацювання).

3. Копій Л. І. Методи обліку самосіву та підросту / Л. І. Копій, С. Л. Копій // Українська енциклопедія лісівництва. - Львів: Українські технології, 2008. - С. 25. (Аспірантом проведено аналіз та узагальнення літературних джерел).

4. Копій Л. І. Насіннєве поновлення лісу / Л. І. Копій, С. Л. Копій // Українська енциклопедія лісівництва. - Львів: Українські технології, 2008. - С. 55. (За участі аспіранта проведено збір та аналіз літературних даних).

АНОТАЦІЯ

Копій С.Л. Особливості природного відтворення корінних деревостанів у грабових дібровах західного регіону України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.03.03 - лісознавство і лісівництво. - Національний лісотехнічний університет України, Львів, 2010.

В дисертації охарактеризовано особливості поширення, вікову структуру та закономірності формування деревостанів за участю дуба звичайного в межах регіону досліджень. За даними пробних площ досліджено вертикальну структуру, ріст, продуктивність дубових деревостанів та особливості впливу зімкнутості деревостанів на хід природного поновлення під наметом дубових лісостанів. На стаціонарному дослідному об'єкті проведено вивчення динаміки приростів дерев дуба та їх плодоношення внаслідок проведення різних способів розрідження другого ярусу грабово-дубових деревостанів. Проаналізовано особливості перерозподілу органічних речовин і хімічних елементів вздовж ґрунтового профілю, зміни мікологічної структури ґрунту та видового різноманіття живого надґрунтового покриву в результаті проведення лісогосподарських заходів різної інтенсивності.

Встановлено, що під наметом високозімкнутих деревостанів, освітленість на поверхні ґрунту яких не перевищує 1-4 % повної освітленості, підріст дуба віком старше 3-х років відсутній за винятком галявин та узлісь. При проведенні розріджувальної рубки другого ярусу спостерігається збільшення радіального приросту дерев дуба звичайного та відзначено їх плодоношення в наступні роки після проведення лісогосподарського заходу. Найбільш суттєво на плодоношення дуба вплинула суцільна вирубка другого ярусу за участю граба, дещо менш відчутно - рівномірно-поступова і найменше - групово-вибіркова. Зафіксовано істотне зменшення кислотності поверхневих прошарків ґрунту, перерозподіл органічних речовин та хімічних елементів в нижні шари ґрунту та зростання видового складу трав'яних рослин на всіх секціях наукового стаціонару. Характерним є збіднення видового складу мікоризоутвоювачів та грибів-симбіонтів на секції з суцільною вирубкою граба. Запропонована система лісогосподарських заходів щодо забезпечення насінного відновлення стиглих та старовікових дубових лісостанів Заходу України.