Лісівничі особливості насаджень за участю хвойних інтродуцентів Західного Полісся

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний лісотехнічний університет України

Михайлюк Василь Михайлович

УДК 630*582.894

ЛІСІВНИЧІ ОСОБЛИВОСТІ НАСАДЖЕНЬ ЗА УЧАСТЮ ХВОЙНИХ ІНТРОДУЦЕНТІВ ЗАХІДНОГО ПОЛІССЯ

06.03.03 - лісознавство і лісівництво

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Львів - 2009

ДИСЕРТАЦІЄЮ Є РУКОПИС

Робота виконана в Національному лісотехнічному університеті України Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник:

кандидат сільськогосподарських наук, доцент Шукель Ігор Володимирович,

Національний лісотехнічний університет України, доцент кафедри ландшафтної архітектури, садово-паркового господарства та урбоекології

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор Рябчук Василь Петрович,

Національний лісотехнічний університет України Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри ботаніки, деревинознавства та недеревних ресурсів лісу

кандидат сільськогосподарських наук

Попадинець Ігор Миколайович,

Тернопільське обласне управління лісового та мисливського господарства Державного комітету лісового господарства України, начальник управління

Захист відбудеться "26" _червня__ 2009 р. о _10_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.072.02 у Національному лісотехнічному університеті України за адресою: 79057, м. Львів, вул. Генерала Чупринки, 103, зал засідань.

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

Автореферат розісланий "____" __травня___2009 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В.В. Лавний

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Управління лісами та лісокористування на засадах сталого розвитку передбачає гармонізацію економічних, екологічних та соціальних аспектів лісогосподарської діяльності з метою збереження, невиснажливого використання лісів та підтримки їхніх багатогранних функцій у довготерміновій перспективі. Проблема раціонального лісокористування та лісовідновлення є визначальною у теорії та практиці лісівництва (Кучерявый, 1992; Бондар, 1999; Криницький, 2000; Дебринюк, 2007). Успішне її вирішення залежно від регіональних умов має різні варіанти. Одним з них є інтродукція хвойних дерев у лісові насадження. Екологічно-виправданою та економічно-доцільною буде така стратегія використання насаджень за участю хвойних інтродуцентів, яка на основі визначених закономірностей росту їхніх деревостанів дасть змогу з найменшими витратами для господарства проникнути в лісовий еволюційний процес (Кучерявый, 1991; Парпан, Санніков, 1993; Криницький, 1999, 2000; Копій, 2005; Фучило, 2005).

Інтродукція деревних порід у насадження є одним з реальних шляхів підвищення продуктивності лісів України та ліквідації, на основі цього дефіциту деревини. Ця проблема нагально постала перед лісовим господарством Західного Полісся, напрям ведення якого є експлуатаційно-водоохоронним (Генсірук, 2002). Однак, сучасний стан, особливості відтворення та господарського використання насаджень за участю хвойних інтродуцентів недостатньо вивчені. Це стримує опрацювання лісогосподарських заходів, спрямованих на використання лісівничих особливостей насаджень за участю хвойних інтродуцентів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Теоретичні та практичні питання, висвітлені в дисертації, виконано в рамках держбюджетної теми "Еколого-фізіологічні закономірності функціонування лісових екосистем як основа збереження їх біологічного різноманіття, підвищення продуктивності та стійкості проти несприятливих факторів довкілля" (№ держ. реєстрації 0197U016040) кафедри лісівництва Національного лісотехнічного університету України.

Мета і завдання дослідження. Мета роботи - виявити особливості лісотипологічної, вікової та просторової структури насаджень за участю хвойних інтродуцентів Західного Полісся та розробити засади їхнього раціонального використання.

Для досягнення цієї мети потрібно вирішити такі завдання:

? вивчити особливості лісотипологічної, вікової та просторової структур насаджень за участю хвойних інтродуцентів;

? дослідити структурні, кількісні та якісні зміни компонентів насаджень за участю хвойних інтродуцентів;

? дати лісівничу оцінку хвойних інтродуцентів;

? розробити напрямки і шляхи використання лісівничих особливостей насаджень за участю хвойних інтродуцентів.

Об'єктом дослідження є насадження за участю хвойних інтродуцентів Західного Полісся.

Предметом дослідження є лісівничі властивості насаджень за участю хвойних інтродуцентів.

Методи дослідження. У роботі використано емпіричні методи для визначення лісівничо-таксаційних показників насаджень (метод вимірювання), отримання типологічних показників (метод спостереження), встановлення відмінностей, відхилень показників (метод порівняння), перевірки правильності теоретичних розроблень (метод експерименту) та методи теоретичних досліджень для визначення узагальнених показників та формування наукових висновків (метод гіпотези та припущення), для розроблення методики робіт та моделі лісу сталого розвитку (метод формалізації).

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в умовах Західного Полісся охарактеризовано лісотипологічну, вікову та просторову структури насаджень за участю дев'яти хвойних інтродуцентів. Вперше узагальнено результати комплексного вивчення лісівничих особливостей насаджень за участю хвойних інтродуцентів у кліматичних умовах регіону. Удосконалено методику дослідження запасів та водно-фізичних властивостей лісової підстилки. Здійснено комплексну оцінку меліоративної та продукційної функції насаджень за участю хвойних інтродуцентів. Для розширення інтродукційного досвіду розроблено модель лісу сталого розвитку із врахуванням лісівничих особливостей хвойних інтродуцентів.

Практичне значення одержаних результатів. Практичне значення наукових результатів дослідження полягає у розробленні рекомендацій, спрямованих на формування лісу сталого розвитку за участю хвойних інтродуцентів.

Висновки і пропозиції, обґрунтування напрямів і шляхи використання хвойних інтродуцентів впроваджено у структурних підрозділах Рівненського обласного управління лісового та мисливського господарства, під час створення виробничих лісових культур за участю хвойних інтродуцентів. Основні положення дисертаційної роботи використовують у навчальному процесі та науково-дослідній роботі лісогосподарського факультету НЛТУ України.

Особистий внесок автора. Сформульовані в дисертації наукові положення, наведені наукові матеріали, висновки та пропозиції належать особисто автору та є його науковим доробком. З наукових праць, опублікованих у співавторстві, у дисертації використано ідеї та положення, що є особистим результатом здобувача.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації оприлюднено та обговорено на науково-практичних конференціях Національного лісотехнічного університету України в 1996-2008 рр., Міжнародній науково-технічній конференції до 140-річчя кафедри лісівництва УкрДЛТУ (Львів, 1996), Міжнародній науково-технічній конференції в м. Гомелі 1998 р. (Білорусь), міжнародній науково-технічній конференції (Львів, 1998); Науково-практичній регіональній конференції "Теоретичні та практичні аспекти інтродукції рослин на Заході України" (Львів, 1998), Міжнародній науково-практичній конференції до 125-річчя лісівничої освіти на Заході України (Львів, 1999), Науково-практичній конференції до 60-річчя заповідника "Біловезька пуща" (Каменюки, 1999), Міжнародній науково-практичній конференції "Міські сади, парки: минуле, сучасне і майбутнє" (Львів, 2001), Міжнародній науково-практичній конференції до 80-річчя Канівського ПЗ (Канів, 2003), Науково-технічній конференції "Природно-ресурсний потенціал Західного Полісся: історія, стан, перспективи розвитку" (Березне, 2008).

Публікації. За темою дисертаційного дослідження автор опублікував 10 праць, із них 7 у наукових фахових виданнях, зокрема 3 - одноосібних.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел з 276 найменувань. Основний зміст дисертаційної роботи викладено на 168 сторінках, вона містить 42 таблиці, 22 рисунки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Стан вивчення питання

Для успішного вирощування насаджень за участю хвойних інтродуцентів важливо знати їхні біоекологічні особливості в конкретних типах лісорослинних умов, темпи росту, продуктивність та взаємовідносини з іншими породами (Логинов, 1991, Криницький, 1993; Кохно, Курдюк, 1994; Дроздов, 1999; Фучило, 2005; Дебринюк, 2007). Ці поняття належать до лісівничих властивостей насаджень (Погребняк, 1967).

У літературі наведено результати аналізу матеріалів вивчення еколого-фізіологічних особливостей адаптації рослин, що визначають успіх інтродукції (Интродукция…, 1997; Калиниченко, 1985; Кармазин, 1970; Рябчук, Юськевич, 1999; Козак, 2000); розкрито питання взаємодії екзотів з місцевими породами (Межвидовые …, 1987; Хайретдинов, 1990). Доведено, що поява репродуктивної здатності та своєчасне достигання плодів є ознакою натуралізації інтродукованих рослин (Велков, Александров, 1982; Молоткова, 1968). Відзначено, що насадження за участю хвойних інтродуцентів деградуюче впливають на верхні шари ґрунту, що поєднуються зі збідненням надґрунтового покриву (Rambouskova, 1984; Whіtehead, 1981; Vіskot, 1989). Склад, будова, загальна маса, швидкість мінералізації та волого-утримувальні властивості підстилки визначаються умовами формування та видовими особливостями інтродуцентів (Семечкин, 1967; Сироткин, Гвоздев, 1983; Погребняк, 1983; Термена та ін., 1988; Bobіnskі, 1990). Введення модрини в культури сосни знижує пожежну небезпеку в насадженні (Сементин, 1985).

Особливість сукцесії насаджень за участю інтродуцентів полягає в тому, що в насадженнях може бути виключена стадія тимчасових біоценозів за відсутності наступних поколінь (Логгинов, 1988). Заміна природних насаджень похідними за участю інтродуцентів супроводжується зниженням ефективності використання рослинним покривом енергетичних ресурсів живлення, ослабленням їхньої біологічної продуктивності, водорегулюючих, ґрунтозахисних та інших корисних функцій (Голубець, Козак, 1987; Генсірук та ін., 1998).

У період, коли більшість пралісів вирубано і їх замінили наступні покоління деревостанів, або лісові культури, для інтенсифікації ведення лісового господарства вкрай необхідна інформація про розвиток лісових культур (Пастернак и др., 1976; Логинов, 1981; Стойко та ін., 1997; Гузь та ін., 2004). Створення насаджень за участю хвойних інтродуцентів потребує врахування біоекологічних та популяційно-біологічних принципів формування насаджень (Пастушок и др, 1990; Криницький, 1993; Парпан, Санніков, 1993), спрямованих на вирішення практичних завдань (Kotar, 1987).

Лісівничі особливості насаджень за участю хвойних інтродуцентів, зокрема в Західному Поліссі, вивчено недостатньо, тому низка питань потребує подальших детальних досліджень.

Програма, методика, обсяг досліджень

Лісівничі властивості насаджень за участю хвойних інтродуцентів вивчали за комплексом фізіологічних, морфологічних, екологічних, флористичних характеристик (Виноградов, 1964; Норин, 1984) на засадах порівняльної екології. У лісостанах здійснювали відбір еталонних природних насаджень, що вирізняються мінімальним порушенням та ділянок за участю хвойних інтродуцентів. Підбір та закладання пробних площ виконували за апробованими методиками, які базуються на лісівничо-типологічних дослідженнях (Сукачев и др, 1957; Воробьев, 1967; Никитин, 1966; Анучин, 1973; ОСТ-5669-83), у період з другої половини червня до кінця серпня, коли стабілізувався рослинний покрив (Каразия, 1986). Для порівняння морфометричних показників, меліоративної та продукційної функцій хвойних інтродуцентів використано комплексну оцінку Булигіна (Булыгин, 1985). Статистичне оброблення польових матеріалів здійснювали за стандартними лісівничо-таксаційними програмами (Никитин, 1973; Доспехов, 1981; Зайцев, 1996).

Під час підготовки дисертації виконано такий обсяг робіт: здійснено літературний пошук з досліджуваної теми; складено програму та методику робіт; здійснено рекогносцирувальне обстеження лісів; підібрано і закладено 34 пробні площі; виконано лісотипологічний аналіз найпоширеніших типів лісу: свіжого соснового бору, свіжого дубово-соснового субору, вологого дубово-соснового субору, вологого дубово-сосново-азалієвого субору та вологого грабово-дубово-сосново-азалієвого сугрудку; на пробних площах здійснено детальний аналіз деревостану, підросту, підліску, живого надґрунтового покриву та підстилки; визначено морфолого-стереометричні показники підросту у 450 екземплярів Pinus banksiana Lamb. (сосна Банкса), P.sylvestris L. (сосна звичайна) та Picea abies (L.) Karst. (ялина європейська); вивчено морфолого-анатомічні показники хвої Larix decidua Mill. (модрина європейська), L.polonica Racib. (модрина польська); Pinus austriaca Hull. (сосна чорна), P. banksiana Lamb., P.strobus L. (сосна Веймута), P. ponderosa DougL. (сосна жовта), та P. sylvestris L., Picea engelmannii Parry ex Engelm. (ялина Енгельмана), P.pungens Engelm. (ялина колюча) та P.abies (L.) (ялиця біла); вивчено запас, структуру та водозахисні властивості підстилки на 11 пробних площах; здійснено комплексну меліоративну та продукційну оцінку хвойних інтродуцентів; розроблено принципову модель лісу сталого розвитку з використанням лісівничих особливостей насаджень за участю хвойних інтродуцентів.

Лісівничі властивості природних соснових насаджень

Природні соснові насадження є змішаними з пануванням сосни звичайної, де трапляється до 11 видів субедифікаторів. У молодому віці субдомінантом у борах та суборах є береза повисла, у суборах домішується дуб звичайний, липа дрібнолиста, груша лісова, яблуня лісова, черешня, а в сугрудах - вільха клейка, черемха, клен гостролистий, явір, а в другому ярусі - граб звичайний росте разом з сосною. З віком, за посилення конкуренції, значна кількість супутніх, а в бідніших умовах всі, відстають у рості, переходять в другий ярус і випадають. У підліску зареєстровано 23 деревних та чагарникових види. У борах виявлено бузину червону, ялівець звичайний, у вигляді чагарнику зростають дуб звичайний, липа дрібнолиста, яблуня лісова та груша звичайна. У суборах дуб звичайний, липа дрібнолиста, яблуня лісова та груша звичайна ростуть у другому ярусі. Окрім цього, до них домішується горобина звичайна, крушина ламка, верба козяча, черешня, глід одноматочковий, алича, ліщина звичайна, ожина сиза, жостір проносний, малина, бруслина європейська, рододендрон жовтий та ірга овальна. У підліску сугрудів домішується свидина біла, смородина золотиста, шипшина собача та в'яз шорсткий. Видовий склад підросту не завжди відповідає складу деревостану. Видове розмаїття підросту зростає від борів до сугрудів, від сухих до вологих ґрунтів, де, окрім сосни звичайної, зростають дуб звичайний, липа дрібнолиста, клен гостролистий, явір, граб, береза, у сируватих умовах - осика, ясен звичайний, ялина звичайна та в'яз шорсткий. Видовий склад, походження, чисельність, стан, висота та трапляння підросту визначаються типом лісорослинних умов, віком насадження, його повнотою та ярусністю. У пристигаючих, стиглих та перестиглих насадженнях чисельність надійного підросту (висотна група більше 0,5 м) змінюється від 10 до 24 тис. шт.·га^-1 і є достатньою для формування в майбутньому корінного або близького до нього насадження.

У природних соснових насадженнях переважають одновікові та умовно-одновікові деревостани і лише в заповідних урочищах та приміських лісах можна побачити умовно-різновікові (різниця поколінь 20-100 р.) та різновікові (більше 100 р.) деревостани, віком не старше 140 років.

У вертикальній структурі природні соснові насадження є багатоярусні не стільки за таксаційними показниками, скільки за біологічними горизонтами, що виділяються на рівні висот ярусів. Будова деревостанів характеризується обернено-пропорційним зв'язком у розподілі чисельності дерев та запасу за ступенями товщини. У розподілі дерев за природними ступенями товщини у разі збільшення середнього діаметра деревостану розмах ступенів зменшується з 27 до 11, збільшується щільність частот у центральних ступенях з 16,2 % до 32,1 %, відбувається зміщення максимально заселених ступенів з 1,2 до 0,9, зменшується представництво максимально-заселених ступенів та звужується їх зміщення. В середньовікових, пристигаючих, стиглих та перестиглих природних соснових насадженнях виділяється основна та декілька доповнювальних синузій. Підібрані як еталон для порівняння властивостей насадження на пробних площах за лісівничо-таксаційними характеристиками близькі до природних соснових насаджень.

Лісівничі особливості насаджень за участю хвойних інтродуцентів

Насадження за участю хвойних інтродуцентів подібні за флористичним складом до природних з пануванням Pinus sylvestris L., де в складі з різною долею присутні хвойні інтродуценти (табл. 1). Серед них варто виокремити: Pinus ponderosa Dougl., P. nigra Arnold, P. strobus L., P. banksiana Lamb., Р. rіgіda Mіll, Larix decidua Mill., L. polonica Racib., Picea abies (L.) Karst., P. engelmannii Parry ex Engelm., P. pungens Engelm. Підлісок насаджень за участю хвойних інтродуцентів різноманітнішиий, ніж у природних соснових насадженнях, бо тут вагомим є антропогенний чинник.

Серед чагарників виявлено 28 видів, з них екзоти: Amelanchier ovalis Medik., Amorpha fruticosa L., Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot, Ptelea trifoliata L., Ribes aureum Pursh. У підліску виділено групи чагарників за поєднанням життєвих форм: віоленти (12 видів); патієнти (12); експлеренти (4 види). Ці групи не виходять за межі деревовидної, чагарникової та сланкої біологічних морф, що відповідає структурі підліску природних соснових насаджень.

Під наметом насаджень за участю хвойних інтродуцентів нараховується від 4 до 50 тис. шт. підросту, різного за породним складом, віком та висотою. Видовий склад підросту переважно відповідає складу природних соснових лісів. Крім того, тут трапляються види, привнесені людиною: ялина європейська; сосни Банкса, смолиста, Веймута; клен ясенелистий; робінія псевдоакація, дуб червоний; гіркокаштан звичайний. Хвойні інтродуценти, з яких - сосни: Банкса, Веймута, чорна, жорстка; модрини європейська та польська, смереки європейська та Енгельмана плодоносять, формують шишки та утворюють насіння. Але надійний підріст формують не всі породи. Розраховувати на природне поновлення можна лише в сосни Банкса та сосни смолистої в борах та суборах, а у вологих сугрудах - на природне поновлення ялини європейської. Між освітленістю в точці росту і морфо-стереометричними показниками підросту встановлено слабку кореляційну залежність і лише з приростом центрального пагона поточного та попереднього років кореляційна залежність середня. Визначальним для росту підросту є вік, що підтверджують результати кореляційної залежності між віком та висотою, приростом поточного та двох попередніх років, діаметром стовбурця на рівні кореневої шийки та параметрами крони. Ці особливості покладено в основу вікових морфологічної та стереометричних моделей росту типу

Y=ax³+bx²+cx+d

для підросту ялини європейської, сосни Банкса та сосни звичайної, що отримає застосування в лісовому та садово-парковому господарствах.

У складі живого надґрунтового покриву насаджень за участю хвойних інтродуцентів трапляється від 14 до 92 видів трав та мохів різних біоекологічних морф. Порушення фітоценотичної структури рудеральними видами та змінами синузіальної структури покриву зумовлено, окрім змін верхнього намету лісу, рекреаційним пресом, дискретністю рослинного покриву, використанням суцільних рубань, впливом сільськогосподарського виробництва, складуванням сміття тощо.

Таблиця 1. Видова структура насаджень за участю хвойних інтродуцентів

У насадженнях за участю інтродуцентів в умовах А₂-С, В₂-дС та С₃-гр-д-С запаси лісової підстилки змінюються від 145,22^±14,87 до 488,25^±77,25 ц·га¹, її товщина становить від 1,55^±0,13 до 3,85^±0,11 см, об'єм активної фракції лісової підстилки змінюються від 46,90 до 0,00 % (табл. 2).

Таблиця 2. Структура підстилки насаджень за участю хвойних інтродуцентів

Особливістю лісової підстилки насаджень за участю хвойних інтродуцентів є переважання умовно-активної фракції, частка якої становить від 35,80 % до 92,73 %. Характерною властивістю підстилок досліджуваних деревостанів є їхня висока волого-утримувальна здатність. Умовний коефіцієнт поглинання змінюється від 0,97 до 2,11. Найбільшу волого-утримувальною здатністю володіє підстилка насаджень з участю модрини європейської. Так, у насадженні (ПП11Д; С₃-гр-д-С; 10Мдє + Грз, Дзв, Клг, Ясзв, Сзв, Взш, Лпдр; 142 р.; 49,5 м; 52,6 см; Іd; Р=0,9) кількість утримуваної вологи одиницею об'єму підстилки досягає 239,14 л·м^-3; одиницею площі - 64,09^±6,52 тис. л·га^-1; одиницею маси - 210,85 л·ц^-1. Коефіцієнт поглинання становить 2,11. Із зменшенням віку деревостану та збільшенням частки листяних порід волого-утримувальні характеристики підстилки знижуються. Так, у 30-річному модриновому насадженні кількість утримуваної води одиницею об'єму становить 88,25 л·м^-3, одиницею площі 25,68 тис. л·га^-1, одиницею маси 123,17 л·ц^-1, коефіцієнт водопоглинання становить 1,23. У насадженнях з переважанням ялини європейської волого-утримувальні характеристики підстилки поступаються модриновому насадженні, але вищі ніж у природних соснових деревостанах (ПП1К, кількість утримуваної води 167,99 л·м^-3, 54,26 тис. л·га^-1, 119,19 л·ц^-1 та коефіцієнт водопоглинання 1,11).

Участь у складі насадження сосни Банкса в суборах - ПП12 (В₂-д-С; 10СБ+Сзв, Вбс, Вб, Кляс; 20 р.; 8,7 м; 12,1 см; Іа; 0,64) істотно підвищує водозахисні властивості підстилки - волого-утримувальна здатність підстилки становить 243,79 л·м^-3; 42,42 тис. л·га^-1, 183,82 л·ц^-1 та коефіцієнт водопоглинання 1,84.

Вагому роль у волого-утримувальній здатності підстилки відіграє гуміфікована фракція, яка володіє більшою вологомісткісю. Це зумовлює потребу у меліоративних заходах впливу на лісову підстилку з метою регулювання її фракційного складу та підсилення волого-регулювальних властивостей.

Насадження за участю хвойних інтродуцентів здебільшого одновікові. І навіть у пристигаючому та стиглому насадженні з ялини європейської не завжди можна виділити друге покоління (табл. 3, рис. 1, б).

лісівничий насадження хвойний інтродуцент

Таблиця 3. Морфологічна структура насаджень за участю хвойних інтродуцентів

Вертикальна структура насаджень за участю хвойних інтродуцентів формується багатоярусною. У молодих насадженнях прослідковується лише 1-2 яруси, а з віком їхня кількість зростає до 4. Найбільше ярусів можна виділити в модриновому насадженні. І ярус формує 93,7 % запасу насадження за 55,8 % кількості стовбурів, ІІ ярус - 1,8 % запасу за 9,4 % кількості стовбурів, ІІІ - 4,0 % запасу за 24,6 % кількості дерев, а ІV - 0,5 % запасу за 10,2 % кількості дерев.

Запас насадження визначається типом лісу, віком та складом насадження і змінюється від 78 до 1285 м^-3·га. Відповідно, змінюється і кількість дерев у насадженні від 630 до 2400 шт.·га^-1.

На І ярус у всіх вікових групах припадає від 76,0 % до 100 % запасу, ІІ ярус - від 0,9 % до 15,6 %, ІІІ - від 1,2 % до 4,5 %, а ІV ярус досягає всього лише 0,5 % запасу. Кількість дерев в насадженнях має обернено-пропорційну залежність і складає для І ярусу від 27,3 % до 100,0 %, ІІ ярус формує від 1,1 % до 60,5 % дерев, ІІІ ярус - 18,3 % до 63,0 % і ІV ярус до 10,2 % кількості дерев. У різновікових насаджень крива розподілу за діаметром має дві вершини. У І та ІІ ярусах кількість дерев зменшується зі збільшенням віку насаджень, а в ІІІ і ІV ярусах простежується зворотна картина - кількість дерев зростає. Це свідчить не стільки про хід лісовідновлення, а про те, що досліджувані деревостани мішані за складом і в нижчих ярусах зосереджені субедифікатори та їх поновлення.

З рис. 1, б видно, що насадження характеризується деякою просторовою неоднорідністю розміщення дерев, що зумовлено змішаним походження деревостану - ялина європейська була посаджена, а сосна звичайна і граб звичайний мають природне походження. Намет крон деревостану здебільшого значний і його потужність становить від 1,5 м до 12 м - у граба звичайного і від 5,5 м до 37,5 м - у ялини європейської. Диференціація дерев ялини зумовлена внутрівидовою диференціацією дерев. Для ялини характерний рівномірний розвиток крони.

Рис. 1. Вертикальна та горизонтальна будова насаджень:

а) соснового насадження; б) ялинового насадження.

Горизонтальна будова насаджень за участю хвойних інтродуцентів подібна до горизонтальної будови природних соснових насаджень. Найбільші фітоценотичні зміни в горизонтальній структурі простежуються під впливом ялини європейської, де синузіальна структура мало подібна до природного насадження - формуються асоціації Pіceto-Pіneto-oxalіdosum та Pіceto-Pіneto-majantemosum на суцільному покриві з Mnіum undulatum.

Статистики ряду розподілу діаметра дерев насаджень за участю хвойних інтродуцентів подібні до таксаційних характеристик нормальних сосняків регіону. З віком насадження коефіцієнт варіації для окремо взятої породи спадає, а для всього насадження зростає. Розподіл дерев за діаметром для конкретної породи характеризується високою мінливістю асиметрії ряду (As). Так, для ялини європейської As змінюється з - 0.16 до +2.90, а для всіх порід As спадає з 0.45 до - 0.12. У слаборозладнаних деревостанах розподіл кількості дерев для однієї породи As змінюється від 0,08 до 2,90. У пристигаючих та стиглих деревостанах асиметрія знижується до від'ємних значень (- 0.01 на ПП2К до - 0,23 на ПП10Д), аналогічне простежується у молодих розладнаних насадженнях. Для ряду розподілу дерев ексцес (Ех) також досить мінливий. Він набуває як додатних, так і мінусових значень. У нормальних деревостанах середні значення Ех незначні. З підвищенням розладнаності в межах вікової групи зміни в ексцесі набагато переважають вікові, що особливо проявляється в стиглих і пристигаючих насадженнях.

Розподіл кількості дерев за природними ступенями товщини засвідчує, що з збільшенням середнього діаметра деревостану не простежується різкої зміни розмаху ступенів за діаметром, щільністю частот у центральних ступенях та зміщення максимально заселених ступенів. Тут визначальним є участь інтродуцента у складі деревостану. Для насаджень за участю хвойних інтродуцентів простежується така залежність: зі збільшенням діаметра зростає розмах ступенів, зменшується представництво максимально-заселених ступенів та звужується їх зміщення.

Розраховані та модифіковані за використанням формули Вейбула F (x) = 1 - exp (-((x-c)/a) *b) підтверджують, що досліджувані насадження на пробних площах належать до одного таксаційного ряду та їхні лісівничі та таксаційні характеристики близькі до природних соснових насаджень Західного Полісся.

Основні напрямки сукцесій насаджень за участю хвойних інтродуцентів визначено за типами лісорослинних умов: сосна Банкса зростає в борах, суборах та сугрудах, де простежується спадковість у складі ярусів, що підтверджує найвищий ступінь інтродукції; сосна Веймута є стійкіша в умовах свіжого субору; сосна чорна регулярно плодоносить, але підросту не формує, хоча і трапляється в ІІ та ІІІ ярусах; ялина європейська поширена в І, ІІ ярусах та підрості, формує високобонітетні змішані лісостани в умовах вологого сугруду. Не виявлено в ІІ і ІІІ ярусах та у природному поновленні ялини Енгельмана, хоча вона в насадженні плодоносить; модрини європейська та польська в умовах свіжого та вологого сугруду є головною породою в І ярусі, а відсталі екземпляри переходять до ІІ ярусу. Причому модрина європейська, в умовах С₃-г-д-С, росте за І^d бонітетом і формує 4 деревні яруси. Сосна жорстка здатна формувати як змішані так і чисті насадження. Це єдина хвойна порода, що дає порость від пня. На одному пні нараховується до 46 порослевих пагонів. Загалом, природні сосняки району характеризуються значною фітоценотичною стійкістю, а існуючі зміни в складі І та ІІ ярусів не спричиняють значного фітоценотичного розриву в складі насадження.

Дослідження анатомо-морфологічної будови хвої 20-річних інтродуцентів та сосни звичайної в умовах В₂-д-С засвідчили, що за комплексною оцінкою (Булыгин, 1985) до кращих віднесено сосни звичайну (g1=8,234) та жовту (g2=5,672), до незадовільних - ялини колючу (g8=2,896), Енгельмана (g9=2,772) та модрину європейську (g10=1,770), до середніх видів - модрину сибірську (g3=4,451), сосну Веймута (g4=4,338), модрину польську (g5=3,632), ялину європейську (g6=3,544) та сосну Банкса (g7=3,211). Визначений ранг дерев за анатомо-морфологічною будовою хвої не відображає положення породи за меліоративною та продукційною функціями. Це підтверджує тезу, що статистичні методи, моделювання та математичне програмування призначені лише для оптимізації рішень та наукового обґрунтування результатів і є допоміжними і не можуть компенсувати нестачу інформації з конкретних лісівничих питань (Рахов, 1987; Eko, 1990).

Для оцінки меліоративної функції хвойних інтродуцентів використано показники трофності та гігрогенності виду, фітоценотичну стійкість; особливості природного поновлення, термін змикання породи у культурах. Встановлено, що перше місце в ряду меліорантів посідає сосна жорстка, завдяки своїй екологічній пластичності та здатності поновлятися за допомогою порослі. Вона є кращим меліорантом у борах (g1=5.000), суборах (g1=4.444), ділить перше-друге місця з аборигеном - сосною звичайною. У борах кращим фітомеліорантом, поряд з сосною звичайною (g2=4.111), є сосна Банкса (g2=4.111). Задовільними фітомеліораторами у вологих суборах можуть використовуватись ялина європейська (gі=1.888), сосни Веймута (gі=0.999) та чорна (gі=0.888) і ялина Енгельмана (gі=0.888). Здійснена оцінка меліоративної функції інтродуцентів узгоджується з даними практики лісового господарства та наукових відомостей по регіону досліджень.

Комплексну продуктивність визначено вищою для сосни звичайної, як породи, що пройшла в умовах Західного Полісся тривалий філогенез. Наша оцінка збігається з твердженням акад. М.А. Голубця (1985, 2000), що найвищою продуктивністю характеризуються місцеві породи. Подібна ситуація простежується у всіх трофотопах - як за трофорядом так і за гігрорядом. В умовах бору кращими продуцентами є сосна жорстка та Банкса, (g2=4,151, g3=3,640); середнім у борах є сосна Веймута (g4=1,908). У суборах кращими продуцентами визначено сосни жорстка та Веймута (g2=4,604, g3=4,361), задовільними - сосни чорна, жовта та Банкса (відповідно, g4=3,324, g5=1,235, g6=1,185). У сугрудах кращим продуцентом встановлено сосну жорстку (g2=4,460); середніми є сосни Веймута та чорна, модрини європейська та польська, сосна жовта, ялини європейська та Енгельмана (відповідно, g3=3,853, g4=3,009, g5= 2,555, g5=2,555, g6=2,489, g7=2,127, g7=2,127).

Окремо взята порода - інтродуцент за якимось з показників переважає абориген - сосну звичайну, а за комплексною оцінкою поступається їй. Все це свідчить про те, що кожен інтродуцент повинен мати цільове використання.

Використання лісівничих особливостей насаджень за участю хвойних інтродуцентів

Для лісового фонду Західного Полісся характерно переважання суборів (47 %), значно менші площі займають бори (28 %) і сугруди (21,3 %), груди трапляються лише на 3,0 % лісопокритої площі. Особливістю є панування свіжих (33,6 %) та вологих (33,5 %) гігротопів. На частку сухих гігротопів припадає 5,9 % площі, сирих - 18,7 %, а мокрих - 8,3 %.

Лісотипологічний аналіз насаджень A₂-C, В₂-дС, В₃-дС, В₃-д-С-А та С₃-гр-д-С-А показує, що насадження в основному середньовікові і середній вік відповідно становить 29,7; 30,3; 43,2; 53,6 та 27,4 роки. Максимальний вік деревостанів не перевищує 140 років. Частка стиглих та перестиглих насаджень незначна, відповідно - 1,65; 0,66; 1,92; 1,37 та 1,57 %. У всіх типах лісу деревостани здебільшого похідні, що, відповідно, становить 72,70; 98,60; 98,64; 93,32 та 100 %. Основною причиною є значні лісозаготівлі у післявоєнний час, відновлення лісосік здійснювалось культурами, частка яких помітно зростає від багатших до бідніших умов. Це призвело до того, що частка використання типологічного потенціалу становить відповідно до типів лісу 66,82 %; 68,28 %; 65,25 %; 71,64 % та 70,39 %. І це при тому, що відносна повнота "еталонних" насаджень становить лише 0,8.

Принципова особливість лісокористування сталого розвитку полягає у забезпеченні неперервності лісокористування, що досягається формуванням різновікового лісу. Не всі хвойні інтродуценти природно поновлюються, тому основним способом формування лісу сталого розвитку є поєднання природного поновлення з лісовими культурами. При цьому, на одних стадіях формування лісу переважають лісівничі заходи впливу на умови місцезростання і на деревостан, а в інших - лісокультурні (рис. 2).

Концепція лісу сталого розвитку з використанням лісівничих особливостей насаджень за участю хвойних інтродуцентів складається з 4 етапів, кожен з яких має свої стадії: І етап - формування одноярусного деревостану за участю хвойних інтродуцентів, що створюються з метою екологічною, або промисловою; ІІ - формування складних насаджень за участю хвойних інтродуцентів та едифікаторів природного деревостану відповідно до типу лісу; - ІІІ - етап плекання близького до природного одновікового листяно-соснового деревостану без участі хвойних інтродуцентів; ІV - етап формування різновікового деревостану. Загальна тривалість формування лісу сталого розвитку з використанням хвойних інтродуцентів становить біля 110 років. Наведеною схемою не вичерпуються всі варіанти і види окремих етапів та стадій розвитку. Залежно від умов зростання, віку і структури лісу будь-який етап, а в межах його стадія принципової моделі лісу сталого розвитку - є початковим моментом формування лісу сталого розвитку.

Рис. 2. Концептуальна модель використання лісівничих особливостей насаджень за участю хвойних інтродуцентів в умовах Західного Полісся.

Загальні висновки та рекомендації виробництву

У дисертації наведено теоретичні узагальнення та аналіз експериментальних даних щодо визначення лісівничих особливостей насаджень за участю хвойних інтродуцентів Західного Полісся: характеру їхньої лісотипологічної, вікової та просторової структур, кількісних та якісних показників компонентів (деревостан, підріст, підлісок, живий надґрунтовий покрив, підстилка), лісівничої оцінки порід і насаджень. У кінцевому підсумку обґрунтовані напрямки використання лісівничих особливостей насаджень за участю хвойних інтродуцентів.

На основі досліджень з високим рівнем достовірності встановлено:

1. У лісовому фонді Західного Полісся переважають свіжі та вологі субори. Максимальний вік насаджень не перевищує 140 років. Насадження переважно середньовікові, їхній середній вік сягає 54 роки. Частка стиглих та перестійних насаджень незначна (до 2 %). Для регіону характерна велика частка похідних деревостанів, що знижує ступінь використання лісотипологічного потенціалу.

2. Насадження за участю хвойних інтродуцентів є подібними за флористичним складом до природного соснового насадження, де в складі присутні з різною домішкою хвойні інтродуценти. Здебільшого насадження одновікові.

3. Вертикальна структура насаджень формується багатоярусною не стільки за таксаційними показниками, скільки за біологічними горизонтами. У молодих насадженнях виділяються 1-2 біогоризонти, а з віком їх кількість зростає до 4. На частину І ярусу припадає від 76,0 % до 100 % запасу, ІІ - від 0,9 % до 15,6 %, ІІІ - від 1,2 % до 4,5 %, а ІV ярус досягає лише 0,5 % запасу. Кількість дерев у насадженнях має обернено-пропорційну залежність.

4. У насадженнях за участю хвойних інтродуцентів внаслідок незначного запасу можна не виділяти ІІ, ІІІ та ІV яруси, однак, враховуючи значну представленість едифікаторів типів лісу, які є основою майбутніх деревостанів, ІІ та наступні яруси слід визначати. Під час таксації ярусів доцільно вказувати склад, середні вік, висоту, діаметр і розподіл дерев по площі.

5. Під наметом насаджень за участю хвойних інтродуцентів нараховується до 50,0 тис. шт. різного за складом, віком і висотою підросту. Надійний підріст формують не всі хвойні інтродуценти. Найвищу ступінь адаптації пройшли сосни Банкса та жорстка, ялина європейська, частково сосна Веймута, модрини європейська та польська в своїй екологічній ніші.

6. Вплив освітленості підросту на ріст незначний, а більш вагомим для розвитку є його вік. Ці залежності покладено в основу вікових морфологічної та стереометричних моделей росту підросту ялини європейської, сосен Банкса та звичайної.

7. Підлісок насаджень за участю хвойних інтродуцентів набагато різноманітніший, ніж у природних соснових насадженнях (виявлено 34 види). Підлісок формують, окрім дерев в бідних умовах, і чагарники за значної різноманітності життєвих форм, які не виходять за межі деревоподібної, чагарникової та сланкої груп. Наявність в підліску екзотів зумовлена біотичними та антропогенними чинниками.

8. У складі живого надґрунтового покриву насаджень за участю хвойних інтродуцентів трапляється від 14 до 92 видів трав та мохів. Їхня синузіальна структура "наслідується" від природних соснових насаджень регіону. Для більшості парцел характерна стійкість флористичного складу.

9. У насадженнях за участю інтродуцентів процес нагромадження лісової підстилки відбувається інтенсивніше, ніж у природних соснових насадженнях. Запас підстилки визначається типом лісу, віком, складом та повнотою деревостану і змінюється від 145,22^±14,87 до 488,25^±77,25 ц·га^-1. Товщина підстилки змінюється від 1,55^±0,13 до 3,85^±0,11 см. Характерним є переважання умовно-активної фракції, яка становить від 35,8 % до 92,7 %. Домішка листяних порід, зниження повноти та віку деревостану збільшує частку активної фракції.

10. Підстилка насаджень за участю інтродуцентів характеризується високою волого-утримувальною здатністю. Зростання частки листяних порід у насадженнях істотно покращує волого-утримувальні характеристики підстилки.

11. Напрямки сукцесій насаджень за участі хвойних інтродуцентів визначені за ярусами: сосна Банкса добре поновлюється в свіжих борах, суборах і сугрудах; сосна Веймута є стійкою у свіжому суборі; сосна чорна насіннєносить, але підросту не формує; сосна жорстка поновлюється поросллю у свіжих та вологих суборах; модрини європейська та польська в умовах вологого сугруду формують 4 деревні яруси; ялина європейська представлена у всіх ярусах вологого сугруду; ялина Енгельмана насіннєносить, але підросту не виявлено.

12. Введення в насадження хвойних інтродуцентів не спричинить значного фітоценотичного розриву, оскільки природні соснові насадження Західного Полісся характеризуються значною фітоценотичною стійкістю.

13. Таксаційна будова насаджень за участю хвойних інтродуцентів подібна до таксаційної будови нормальних соснових насаджень регіону. Коефіцієнт варіації розподілу за діаметром в інтродуцентів не відрізняється від природних насаджень. З віком насадження відбувається спадання значення коефіцієнта варіації для окремо взятої породи, а для всіх порід насадження - зростання. Зі збільшенням діаметра деревостану не простежено різкої зміни розмаху ступенів за діаметром, щільністю частот у центральних ступенях та зміщення максимально заселених ступенів.

14. Кращими фітомеліорантами для Західного Полісся визначено сосни жорстка, звичайна та Банкса; середніми - сосна Веймута, ялина європейська, сосна жовта. За комплексною продуктивністю кращою окрім сосни звичайної є сосна жорстка; середньою - модрини європейська та польська; ялини європейська та Енгельмана; сосни жовта та Банкса. Окремо взята порода - інтродуцент за якимось з показників переважає сосну звичайну, але за комплексною оцінкою поступається їй, що свідчить про те, що інтродуцент повинен мати цільове використання в лісовому господарстві.

15. Модель концепції лісу сталого розвитку з використанням хвойних інтродуцентів надасть змогу сформувати ліс сталого розвитку за 110 років, що охоплює складний комплекс взаємопозв'язаних елементів.

Лісогосподарському виробництву для використання пропонуємо:

? вводити хвойні інтродуценти в лісові культури з метою охорони видового багатства природної флори; підвищення продуктивності та біологічної стійкості лісів; відновлення корінного деревостану; вирощування деревини заданих властивостей на плантаціях; скорочення обороту рубань; меліорації девастованих лісових земель; озеленення населених пунктів;

? для меліорації земель використовувати сосну Банкса - у сухих та свіжих борах, сосну жорстку - у свіжих та вологих борах, суборах; сосну Веймута - у свіжих суборах та ялину європейську - в свіжих та вологих суборах і сугрудах;

? для продукування сортиментів заданих властивостей у сухих і свіжих борах використовувати сосну Банкса, у свіжих та вологих борах - сосну жорстку, у свіжих та вологих суборах - сосни Веймута та жорстку, у свіжих та вологих сугрудах - сосну жовту, модрини європейську та польську, ялини європейську та Енгельмана;

? для лісокультурної та озеленювальної практики використовувати вікові морфологічні та стереометричні моделі росту підросту сосни звичайної, ялини європейської та сосни Банкса;

? для регулювання фракційного складу лісової підстилки насаджень за участю інтродуцентів доцільно застосовувати рихлення підстилки.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Статті у наукових фахових виданнях

1. Михайлюк В.М. Захисні властивості підстилки насаджень за участю хвойних інтродуцентів / В.М. Михайлюк // Науковий вісник УкрДЛТУ. - Львів, 1998. - Вип. 9.4. - С. 290-292.

2. Михайлюк В.М. Перспективные интродуценты для сугрудков Украинского Западного Полесья / В.М. Михайлюк //Дуб - порода третьего тысячелетия. - Гомель, 1998. - Вып. 48. - С. 194_196.

3. Михайлюк В.М. Структура фітоценозів хвойних інтродуцентів Західного Полісся / В.М. Михайлюк, М.С. Михайлюк // Науковий вісник УкрДЛТУ. - Львів, 1999. - Вип. 9.10. - С. 143-147. (Виконання польових досліджень, аналіз і узагальнення отриманих результатів).

4. Шукель І.В. Репродуктивні властивості фітоценозів хвойних інтродуцентів / І.В. Шукель, В.М. Михайлюк // Дослідження, охорона та збереження біорізноманіття. - Львів, 2001. - Вип. 10.1. - С. 185-188. (Виконання польових досліджень, аналіз отриманих результатів).

5. Шукель І.В. Концепції використання інтродуцентів у формуванні лісу сталого розвитку в умовах Західного Полісся / І.В. Шукель, В.М. Михайлюк // Охорона біорізноманіття: теоретичні та прикладні аспекти. - Львів, 2001. - Вип. 10.4. - С. 174-180. (Аналіз отриманих результатів).

6. Шукель І.В. Популяційна оцінка підліскового ярусу насаджень за участю хвойних інтродуцентів Західного Полісся / І.В. Шукель, В.М. Михайлюк, М.С. Михайлюк, Ю.В. Ніжаловський // Дослідження, охорона та збереження біоріз...