Зональна біопродуктивність лісів Львівщини та її динаміка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зональна біопродуктивність лісів Львівщини та її динаміка

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Системний підхід та стале управління у вирішенні ресурсно-енергетичних та екологічних проблем окремих регіонів України передбачає насамперед наявність широкого спектра нормативно-інформаційного забезпечення оцінки складників біологічної продуктивності деревостанів головних лісотвірних порід. Основними з узагальнюючих показників, що характеризують продуктивність і стан лісових екосистем, їхній вклад у головні біохімічні цикли, є фітомаса лісів та депонований у ній вуглець.

Тенденції розвитку біологічних досліджень спрямовують їх до якомога докладнішого та об'єктивнішого вивчення складних взаємопов'язаних природних систем. Використання сучасних математико-статистичних методів опрацювання масивів інформації дає можливість використовувати складне програмне забезпечення, з високою точністю оцінювати біологічну продуктивність деревостанів.

Львівська область - одна з найбільш лісистих у нашій державі. Наявні тут ліси в умовах жорсткого антропогенного та екологічного навантаження слугують за об'єкт підвищеної уваги як в науковому, так і в практичному аспектах. У першу чергу вони забезпечують виконання екологічних функцій, головною з яких є довгострокова здатність акумулювати вуглець біомасою деревних рослин та продукувати кисень. Тому для вирішення ресурсознавчих, енергетичних й екологічних проблем лісів України в цілому і Львівської області зокрема, потрібна розробка комплексу нормативно-інформаційного забезпечення кількісної та якісної оцінки їх біологічної продуктивності.

Дисертаційна робота присвячена вивченню біологічної продуктивності за компонентами фітомаси деревостанів головних лісотвірних порід Львівщини за лісорослинними областями. Розроблення нормативів динаміки для комплексної оцінки компонентів фітомаси деревостанів залишається актуальною лісотаксаційною проблемою, вирішення якої сприятиме екологічно збалансованому управлінню лісами регіону дослідження.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Виконана дисертаційна робота безпосередньо пов'язана з науковими дослідженнями, що здійснюються кафедрою лісового менеджменту Національного аграрного університету в межах держбюджетної теми: «Розробити методичне та нормативно-інформаційне забезпечення для оцінки вуглецедепонуючих функцій лісових насаджень, створених на землях, що вийшли із сільськогосподарського використання» (номер державної реєстрації 0106U004256), до виконання якої дисертантка залучалась як виконавець підрозділів.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційних досліджень є оцінка продуктивності за компонентами фітомаси та депонованого в них вуглецю панівних деревостанів Львівщини в межах лісорослинних областей. Для досягнення поставленої мети було сформульовано наступні завдання:

- дослідити лісорослинні особливості та поділити лісовий фонд Львівщини на лісорослинні області (Карпати, Передкарпаття, Опілля, Мале Полісся та Розточчя);

- охарактеризувати лісівничо-таксаційні показники деревостанів головних лісотвірних порід Львівської області;

- розробити математичні моделі динаміки фітомаси деревостанів за окремими фракціями (стовбур у корі, гілки крони, хвоя, коріння);

- створити інформаційний ресурс для багатомірного аналізу дослідних даних із використанням OLAP-технологій.

Об'єкт дослідження - процеси нагромадження живої органічної речовини лісовими насадженнями Львівської області та їх роль у формуванні загального вуглецевого бюджету регіону.

Предмет дослідження - динаміка зональної біопродуктивності лісів Львівської області.

Методи дослідження. В основу теоретичних досліджень даної роботи покладені як загальнонаукові (аналіз, синтез, спостереження, експеримент та моделювання), так і конкретні (спеціальні) методи пізнання, що розроблені для лісової таксації, лісівництва, фізіології рослин та інших лісівничих дисциплін. Для вирішення деяких спеціальних таксаційних задач (встановлення форми та ступеня тісноти зв'язків між таксаційними показниками, моделювання зв'язків між цими величинами, оцінки придатності та адекватності розроблених моделей) у процесі досліджень було використано окремі методи біометрії та математичної статистики (графоаналітичний, кореляційний і регресійний аналізи, тощо). Камеральні роботи виконувалися на ПК із використанням стандартних пакетів прикладних програм, спеціальних таксаційних і біометричних програм розроблених науковцями кафедр лісового менеджменту і лісової таксації та лісовпорядкування Національного аграрного університету.

За інформаційну базу дослідження слугували дослідні дані оцінки таксаційних показників та компонентів фітомаси на тимчасових пробних площах, а також дані державного лісового кадастру 1954, 1966, 1978, 1988, 1996, 2003 та 2006 років.

Наукова новизна одержаних результатів. Основні положення дисертаційних досліджень, які визначають новизну наукових результатів, полягають у наступному:

- вперше розроблено систему моделей для оцінки динаміки компонентів надземної фітомаси деревостанів головних лісотвірних порід Львівщини;

- удосконалено методичні підходи до вивчення біологічної продуктивності лісів, які на відміну від наявних дозволяють розраховувати обсяги загальної фітомаси лісів області за групами лісотвірних порід (хвойні, твердолистяні, м'яколистяні), групами віку (молодняки, середньовікові, пристиглі, стиглі та перестиглі) та деревними породами (сосна, ялина, ялиця, модрина, дуб, бук, граб, ясен, береза, осика та вільха);

- створений інформаційний ресурс на базі СУБД Ms Access із елементами OLAP аналізу;

- розраховано коефіцієнти відношень фітомаси деревостанів панівних порід Львівщини до їхнього запасу в корі;

- змодельована динаміка загальної фітомаси та депонованого в ній вуглецю у межах лісорослинних областей;

- здійснено прогнозовану економічну оцінку вуглецедепонуючих функцій лісів Львівської області.

Практичне значення одержаних результатів. Для вирішення низки екологічних, ресурсознавчих та виробничих галузевих питань, що потребують вирішення як у регіоні досліджень, так і в Україні у цілому, для практичного використання рекомендовані:

- довідкові таблиці динаміки основних параметрів компонентів фітомаси та депонованого у ній вуглецю;

- математичні моделі оцінки динаміки компонентів фітомаси деревостанів головних лісотвірних порід Львівської області (абсолютно сухий стан);

- коефіцієнти відношень компонентів надземної фітомаси деревостанів головних лісотвірних порід області до їхнього запасу в корі.

Частина вказаних розробок була реалізована в Львівському обласному управлінні лісового та мисливського господарства, Львівською державною лісовпорядною експедицією та Обласним комунальним спеціалізованим лісогосподарським підприємством «Галсільліс», що підтверджено відповідними документами.

Особистий внесок здобувача. Основна частина сформульованих у дисертації наукових положень, висновків і пропозицій, а також розроблені математичні моделі та довідкові таблиці належать особисто автору і є його науковим доробком.

Дисертація є завершеною науковою працею, в якій розв'язано важливі завдання - доповнено методику змістовного аналізу, що стосується досліджень структури фітомаси та продукції; удосконалено математичні моделі динаміки фітомаси та депонованого в ній вуглецю; одержано кількісні результати обсягів фітомаси головних лісотвірних порід Львівської області та депонованого в ній вуглецю. Створена база даних, яка складається зі 189 тимчасових пробних площ, закладених у деревостанах головних лісотвірних порід регіону досліджень. При первинній обробці дослідних даних на ПК автор застосувала пакет прикладних програм, розроблених доцентом Я.А. Юдицьким та професорами А.З. Швиденком і П.І. Лакидою.

Апробація результатів дисертації. Основні теоретичні положення, висновки й практичні рекомендації дисертаційної роботи періодично доповідалися на науково-практичних конференціях Навчально-наукового інституту лісового і садово-паркового господарства Національного аграрного університету (м. Київ, 2006-2008), на внутрішньодержавних конференціях: «Наукові основи підвищення продуктивності та біологічної стійкості лісових та урбанізованих екосистем» (м. Львів, 2005), «Природно-ресурсний комплекс Західного Полісся: історія, стан, перспективи розвитку» (м. Березне, 2007) а також на міжнародній науковій конференції: «Лісівництво України в контексті світових тенденцій розвитку лісового господарства» (м. Львів, 2006).

Публікації. За темою дисертаційних досліджень опубліковано 16 наукових праць, з яких 9 статей у наукових фахових виданнях у збірниках наукових праць та 7 тез доповідей у збірниках матеріалів конференцій.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, 4 розділів, висновків, пропозицій виробництву, списку використаних джерел (319 найменувань, у т. ч. 27 іноземних авторів) та 11 додатків на 87 сторінках. Загальний обсяг роботи 248 сторінок комп'ютерного тексту, на 130 з яких викладено основний зміст. Дисертація містить 28 таблиць, ілюстрована 24 рисунками.

Основний зміст роботи

фітомаса лісівничий деревостан

Розділ 1. Сучасний стан досліджень компонентів біологічної продуктивності лісів та їхньої динаміки. Наведено основні визначення складників біологічної продуктивності лісів, висвітлено головні напрями дослідження останньої та динамічні процеси в лісових екосистемах і методи їх оцінки, представлено аналіз фітомаси, вуглецю та глобальних кліматичних змін.

Над вивченням біологічної продуктивності деревостанів працювали дослідники багатьох країн світу: Л.К. Поздняков, В.М. Горбатенко, В.В. Протопопов (1969), П.І. Лакида (1997), В.К. М'якушко (1972, 1978), Л.І. Половников (1970), Л.Є. Родін, Н.П. Ремезов, Н.І. Базілевич (1968), А.І. Уткін (1982, 1995), А.З. Швиденко (2000, 2004), В.А. Усольцев (1985, 1988, 2003), H.A.I. Madgwick (1970), J. Parde (1980) та ін. Важливу роль у розвитку цих досліджень відіграла Міжнародна біологічна програма (МБП), яка сформувалася на початку 70-х років минулого століття і сприяла науковій розробці та практичній реалізації низки екологічних і біогеоценологічних питань. Завдяки цим дослідженням у науковій літературі вперше з'явилися обґрунтовані визначення біологічної продуктивності лісів та її складників.

Проте як показав аналіз результатів дослідження біологічної продуктивності лісів за компонентами фітомаси, які були отримані в період виконання МБП, вони недостатні. Адже у 1965-1975 рр. дослідники віддавали перевагу вивченню продуктивності тільки цінних твердолистяних порід за зональними типами рослинності, а в багатьох районах лісової зони у рослинному покриві переважають деревостани хвойних та м'яколистяних порід, штучні насадження та похідні ліси, біологічна продуктивність яких вивчена ще недостатньо. Методика досліджень МБП не передбачала розробку нормативів оцінки компонентів біологічної продуктивності деревостанів, а проведеним дослідженням притаманний переважно ботанічно-описовий характер.

Дослідження біологічної продуктивності лісів можна звести до двох історично зумовлених напрямів: біогеоценологічного (екологічного), що пов'язаний з вивченням закономірностей нагромадження, кругообігу речовин і енергії у лісі та ресурсознавчого, який передбачає оцінку фітомаси лісу як ресурсного потенціалу галузі за необхідними для народного господарства компонентами. Наукові дослідження за першим напрямом були пріоритетними для таких вчених, як В.К. М'якушко (1972), Я.П. Одинак, Д.В. Борсук (1977), А.П. Андрущенко (1978), Я.П. Одинак (1983) тощо. Ресурсознавчий напрям характерний для наукових

робіт Л.А. Козирацького (1975), С.М. Козьякова (1984), В.С. Бондаря, Д.А. Телішевського (1985) та ін.

Деякі автори розглядають біологічну продуктивність дуже широко, включаючи елементи як рослинного, так і тваринного походження та мікроорганізми. Для лісового господарства першочергове значення має облік елементів рослинного походження. У цьому випадку до складу фітомаси, як основного складника біологічної продуктивності, входить стовбурова деревина, а також інші частини дерева, підлісок, живий наґрунтовий покрив. На теперішній час найбільш повно може бути використана надземна фітомаса, до складу якої входить маса стовбурової деревини, гілок, кори і листя.

В Україні П.І. Лакидою (1997) та науковцями його школи (О.М. Колоском (2002), М.М. Петренком (2002), А.Г. Лащенком (2004), Л.М. Матушевич (2004), Р.Д. Василишиним (2007), І.В. Блищиком (2008)) було виконано ґрунтовні дослідження структури компонентів фітомаси основних лісотвірних порід України. Однак перераховані роботи не закривають дане питання для подальшого вивчення. Адже дослідження фітомаси з розподілом її за фракціями потребує дуже великих затрат часу і праці в порівнянні із затратами на одержання таксаційної характеристики деревостану. Тому дані про запаси і продуктивність фітомаси все ще характеризуються фрагментарністю й залишаються недостатніми.

Розділ 2. Характеристика об'єкта досліджень. Викладено обґрунтування об'єкта досліджень, лісорослинне районування, фізико-географічні та кліматичні умови Львівської області, її економічні, екологічні й соціальні умови, а також лісівничо-таксаційну характеристику деревостанів Львівщини.

Для можливості управління лісами стосовно вуглецевих запасів, необхідні точні кількісні знання їх обсягів та потоків як усередині окремої лісової екосистеми, так і в загальному екологічному циклі планети. Деякі науковці зауважують, що за певних змін у кліматі та в управлінні ліси можуть стати джерелом емісії СО₂ в атмосферу. Дотепер знання системи екологічних зв'язків та потоків різних речовин у лісових екосистемах значною мірою фрагментарні. Тому дуже важливо визначити існуючі резервуари вуглецю в лісах та їх обсяги. В світовій практиці оцінка продуктивності насаджень з точки зору вуглецевого балансу набуває важливого значення. Навіть при застосуванні критеріїв сталого управління лісами в Європі, які єдині для всіх країн-членів Європейського Союзу, кількісний індикатор оцінки запасів та потоків вуглецю в критерії «Продуктивність лісів» є обов'язковим.

Львівська область - одна із 24 областей України. Вона утворена 4 грудня 1939 р. у результаті приєднання Західноукраїнських земель до Української РСР. Площа області дорівнює 21,8 тис. км², що становить 3,6% території України. За розмірами Львівська область посідає сімнадцяте, а за кількістю населення - шосте місце в Україні.

Львівщина відзначається великою різноманітністю природних умов і багатством природних ресурсів. На її території є рівнини й гори, поширені поліські, лісостепові та лісолучні ландшафти. Надра регіону багаті на поклади нафти і горючих газів, кам'яного вугілля й самородної сірки, різноманітних солей та мінеральних вод тощо. Така різноманітність природних умов і природних ресурсів зумовлена географічним положенням, геологічною будовою та характером поверхні області. На її території вирізняють п'ять лісорослинних областей: Українські Карпати і прилегла до них область Передкарпаття - на півдні, Опілля та Розточчя - в центральній частині та Мале Полісся - на півночі.

Як зазначалося Львівська область - одна з найбільш лісистих у нашій державі. Загальна площа лісових ділянок, вкритих лісовою рослинністю, тут на даний час складає 629,1 тис. га, що становить 28,9% її території. Оптимальна лісистість для області, більша частина якої розташована в Карпатському регіоні, сягає 30%. Лише за такого рівня лісистості за попередніми підрахунками та теоретичними обґрунтуваннями вчених, ліси, розташовані на цій території, найбільш позитивно впливатимуть на клімат, стан ґрунтів і водних ресурсів, зменшуватимуть наслідки водної й вітрової ерозії, забезпечать одержання більшої кількості деревини.

Лісовий фонд області перебуває в юрисдикції різних відомств, що в багатьох випадках ускладнює вироблення єдиної політики розвитку лісового господарства, здійснення раціональної політики лісокористування, яка б відповідала сучасним вимогам. Основна частина лісового фонду (станом на 01.01.2006 року) підпорядкована Державному комітету лісового господарства України (68,6%), Міністерству аграрної політики України (21,6%) та Міністерству оборони України (7,7%). Решта лісів (2,1%) розподілені серед інших 14 лісокористувачів.

Ліси на території області розташовані нерівномірно. Основна частина площі лісових ділянок, вкритих лісовою рослинністю, припадає на гірські райони Карпат, а також Розточчя та Мале Полісся. Найбільші масиви лісів зосереджені у Сколівському (104,8 тис. га), Турківському (68,0 тис. га), Старосамбірському (55,3 тис. га), Яворівському (52,0 тис. га) та Дрогобицькому (47,6 тис. га) районах. Невеликі площі лісові ділянки, вкриті лісовою рослинністю, займають в Городоцькому (9,4 тис. га), Самбірському (12,0 тис. га), Пустомитівському (16,5 тис. га) та Жидачівському (18,5 тис. га) районах.

За величиною площі лісових ділянок, вкритих лісовою рослинністю, найбільш залісненими є Сколівський (69,9%), Турківський (56,7%) та Старосамбірський (46,1%) райони. Серед рівнинних слід виділити Яворівський (37,1%), Бродівський (32,6%) та Перемишлянський (31,8%) райони. Найменш лісистими є Самбірський (13,3%), Городоцький (13,4%) та Пустомитівський (16,5%), тобто рівнинні та передгірні райони, що пов'язано із давнім освоєнням цих територій та високою щільністю населення.

У результаті приведених досліджень отримали повну характеристику поширення соснових, ялинових, ялицевих, дубових, букових та вільхових насаджень у Львівській області за лісорослинним районуванням.

Розділ 3. Методика досліджень та характеристика дослідних даних. Наведено методику збору і обробки дослідних даних, їх загальну характеристику, використання засобів OLAP для аналізу продуктивності лісового фонду області та характеристику динаміки площ і запасів головних лісотвірних порід за лісорослинними областями.

У роботі як дослідні дані для інформаційного забезпечення моделювання оцінки і прогнозу динаміки компонентів біологічної продуктивності лісів Львівщини були використані тимчасові пробні площі (ТПП), закладені науковцями кафедр лісового менеджменту і лісової таксації та лісовпорядкування Національного аграрного університету, в кількості 189 шт. Загальна кількість опрацьованих модельних дерев з повною оцінкою фітомаси склала 995 шт. Використані ТПП були закладені у Львівській області та сусідніх областях: Закарпатській, Чернівецькій, Івано-Франківській, Волинській, Хмельницькій та Тернопільській. Усі пробні площі були підібрані та закладені за єдиною методикою згідно з лісівничими та лісотаксаційними вимогами у панівних типах лісорослинних умов (ТЛУ), продуктивністю І^d-ІV класів бонітету. Віковий діапазон деревостанів, що підлягали вивченню, становить від 10 до 135 років. Використані у дослідженнях тимчасові пробні площі репрезентують насадження головних лісотвірних порід даного регіону.

Розподіл кількості ТПП за лісотвірними породами Львівщини наступний:

- деревостани сосни звичайної - 45 ТПП (Мале Полісся та Розточчя);

- деревостани ялини європейської - 32 ТПП (Карпати);

- деревостани ялиці білої - 34 ТПП (Карпати, Передкарпаття);

- деревостани дуба звичайного - 9 ТПП (Мале Полісся та Розточчя);

- деревостани бука лісового - 16 ТПП (Карпати);

- деревостани вільхи клейкої - 41 ТПП (Опілля та Мале Полісся).

Результати польових і лабораторних досліджень оброблялися на ПК з використанням табличного процесора Ms Excel та пакета спеціальних статистичних програм SPSS і STATISTICA. Таксаційну характеристику досліджуваних насаджень одержано за спеціальною програмою ПЕРТА (Швиденко А.З., Юдицький Я.А., 1984). Біометрична обробка дослідних даних виконувалася за прикладними програмами ZRIZ, ZRIZ-K, PLOT, KRON, розробленими П.І. Лакидою (1997, 2002).

Проаналізовано статистики вихідних даних у натуральних величинах за методиками, викладеними у наукових працях К.Є. Нікітіна, А.З. Швиденка (1978), С.М. Кашпора, А.А. Строчинського, Л.М. Березівського (2002) та М.П. Горошка, С.І. Миклуша, П.Г. Хомюка (2004). Виявлено, що жодний з рядів розподілу досліджувальних параметрів повністю не задовольняє умови закону нормального розподілу (А=0; Е=0). Проте за окремими показниками дана сукупність значень характеризується нормальним розподілом, оскільки фактичні значення показників косості (А) та крутості (Е) не перевищують їх критичних значень.

Для розрахунку фітомаси деревостанів було зібрано дані державного лісового кадастру 1954, 1966, 1978, 1988, 1996, 2003 та 2006 років.

Запис і зберігання даних проводилися в реляційних таблицях СУБД Ms Access, з використанням засобів OLAP аналізу.

Призначення системи класу OLAP - забезпечити користувача гнучким інтуїтивно зрозумілим і простим доступом до даних, наявність якого дозволяє відмовитися від використання наперед сформованих запитів і звітів, робить користувачів самодостатніми, незалежними від адміністраторів БД і програмістів. У основі концепції OLAP інформація представлена у вигляді багатовимірного куба, причому користувач має можливість швидко згорнути або розгорнути дані за будь-яким виміром. Ця технологія не заміщує, а доповнює традиційні реляційні бази даних з первинною інформацією. Процедура наповнення передбачає перенесення даних із матеріалів державного лісового кадастру в реляційні таблиці. Цей масив у подальшому буде джерелом інформації для засобів OLAP аналізу. Наявні дослідні дані тимчасових пробних площ репрезентативно представляють об'єкт і є достатніми для використання в подальших дослідженнях. Його використання дозволить розв'язати ряд завдань, поставлених в межах даної роботи, а саме: розробити адекватні математичні моделі оцінки компонентів фітомаси модальних деревостанів Львівської області та їх динаміки; на основі розроблених моделей оцінити загальні обсяги фітомаси (за фракціями) та кількість депонованого у ній вуглецю в лісах даного регіону.

Розділ 4. Моделювання динаміки біопродуктивності деревостанів Львівської області. У розділі наведено методичний підхід до розробки моделей, здійснено оцінку моделей конверсійних коефіцієнтів компонентів фітомаси деревостанів, а також моделювання та алгоритм розрахунку показників фітомаси насадження, визначено динаміку фітомаси та депонованого вуглецю в деревостанах Львівщини, загальну фітомасу та депонований вуглець за лісорослинним районуванням і представлено прогнозну економічну оцінку вуглецедепонуючих функцій лісових масивів Львівської області.

У даній роботі пошук математичних моделей взаємозв'язку конверсійних коефіцієнтів насаджень регіону дослідження із загальною фітомасою насаджень здійснювався з використанням наступної залежності:

R_v = f (A, Б, П, М), (1)

Як залежну змінну використовували відношення (R_v) маси фракції фітомаси (M_fr) до стовбурового запасу деревостану в корі (М):

R_v = M_fr/М. (2)

Для оцінювання R_v була створена база даних, яка включає 189 ТПП, на яких здійснювалося безпосереднє визначення фракцій фітомаси і вимірювалися необхідні таксаційні показники деревостану.

Значущість впливу факторів на досліджувані компоненти фітомаси оцінювалася на 5%-му рівні за довірчими інтервалами коефіцієнтів регресії. Крім цього, адекватність одержаних моделей вихідним даним оцінювалася статистиками їхніх залишків та за коефіцієнтами детермінації одержаних рівнянь.

У ході регресійного аналізу виявилося, що найбільш придатною є двофакторна модель залежності конверсійних коефіцієнтів від таких таксаційних ознак, як вік (А) та клас бонітету (Б) насадження.

З метою вибору «найкращої» аллометричної форми використовували наступні види рівняння:

R_v=а₀·А^а1·Б^а2, (3)

R_v= а₀·А^а1, (4)

R_v= а₀·Б^а1, (5)

У кожному конкретному випадку, залежно від обсягу подання вихідних даних і адекватності моделі дослідному процесу, відбиралося одне з наведених рівнянь. Детальна характеристика параметрів рівнянь коефіцієнтів відношень Rv фракцій фітомаси в насадженнях головних лісотвірних порід Львівської області наведена в табл. 1.

Оцінка загальної фітомаси насаджень у подальшому здійснювалася із розрахунком коефіцієнтів відношень Rv для таких компонентів:

Rv(l) - листя (хвоя);

Rv(g) - гілки (деревина і кора гілок крони);

Rv(st) - деревина стовбурів;

R_v(k) - кора стовбурів;

Rv(kor) - підземна фітомаса деревостану;

Rv(pr) - фітомаса піднаметової частини (підріст, підлісок, живий наґрунтовий покрив та їхні кореневі системи).

Коефіцієнт загальної фітомаси деревостану R_v(tot) розраховується як сума зазначених компонентів.

Таблиця 1. Множинні регресійні рівняння конверсійних коефіцієнтів R_v оцінки компонентів фітомаси

Модель регресії
Сосна звичайна	Дуб звичайний
Rv(st)=0,201A 0,0703Б 0,1039	Rv(st)=0,098А 0,1008Б 0,3614
Rv(k)=1,390A -0,4256Б -0,6199	Rv(k)=9,662A -0,2896Б -1,0608
Rv(g)=21,035A -0,6255Б -0,9293	Rv(g)=5,360А -0,6286Б -0,1616
Rv(l)=495,406A -1,7884Б -1,1082	Rv(l)=389,820A -1,0207Б -1,8707
Ялина європейська	Бук лісовий
Rv(st)=0.215A 0,0382Б 0,0666	Rv(st)=0,327А 0,0251Б 0,1316
Rv(k)=0,547A -0,4526Б -0,3733	Rv(k)=11,326А -0,3242Б -1,3785
Rv(g)=64,482A -1,5498Б -0,2201	Rv(g)=15,293А -0,4389Б -0,7550
Rv(l)=154,281A -2,1101Б -0,1955	Rv(l)=13991,130A -1,2212Б -2,6307
Ялиця біла	Вільха клейка
Rv(st)=0,621A -0,0308Б -0,1058	Rv(st)=0,334А 0,0055Б 0,0243
Rv(k)=0,651А -0,2913Б -0,4531	Rv(k)=0,088А -0,0186Б -0,0820
Rv(g)=148,220A -0,7418Б -1,4968	Rv(g)=0,062А -0,1965
Rv(l)=38339,29A -1,3319Б -2,5394	Rv(l)=2,178A -1,3641Б -0,1669

Оскільки при проведенні досліджень біологічної продуктивності лісів не досліджувалася фітомаса піднаметової рослинності та підземна фітомаса деревостанів головних лісотвірних порід Львівщини, то були використані множинні регресійні рівняння конверсійних коефіцієнтів компонентів фітомаси головних лісотвірних порід України П.І. Лакиди (1996).

Важливим показником, який характеризує продуктивність та екологічний стан лісових біоценозів, а також їх здатність впливати на основні геобіохімічні цикли, що відбуваються в природних лісових екосистемах, є запас фітомаси лісів. Результати проведених розрахунків свідчать, що у лісах Львівщини накопичено близько 109,5 млн т фітомаси, в якій акумульовано 54,5 млн т вуглецю (табл. 2).

Мінливість показників фітомаси у межах Львівської області є похідною від мінливості значень основних таксаційних показників деревостанів, які в свою чергу, певною мірою, відображають ефективність ведення господарства на даній території. Варто зазначити, що найбільш продуктивними є лісові масиви Карпат, де переважають ялиново-буково-ялицеві ліси, середній запас яких на 1 га лісових ділянок, вкритих лісовою рослинністю, становить 273 м³, а середня щільність фітомаси на 11% вища від середнього значення досліджуваного регіону (17,4 кг·(м²)^-1).

Таблиця 2. Розподіл основних лісотаксаційних показників за лісорослинними областями

Лісорослинна область	Площа лісових ділянок, вкритих лісовою рослинністю, тис. га	Запас стовбурової деревини, млн м3	Запас на 1 га, м3	Середній бонітет	Запас фітомаси, млн т	Щільність фітомаси, кг·(м2)-1
Карпати	191,687	52,298	273	Іа,9	36,910	19,3
Передкарпаття	091,505	20,327	222	Іа,6	16,363	17,9
Опілля	107,119	23,110	216	Іа,6	20,317	19,0
Мале Полісся	145,175	31,839	219	І, 3	22,960	15,8
Розточчя	093,600	17,478	187	І, 6	13,005	13,9
Львівська область	629,086	145,052	230	І, 0	109,530	17,4

Найнижчою продуктивністю характеризуються лісові масиви Розточчя (187 м³·га^-1), де переважають сосново-дубові деревостани, в яких зосереджено близько 12% загальної фітомаси лісів Львівщини.

На рис. 1 можна простежити чіткі тенденції до зміни обсягів фітомаси лісів залежно від лісорослинної області. Так, у напрямку від Карпат до Малого Полісся (з південного заходу на північний схід) спостерігається зростання частки фітомаси м'яколистяних деревостанів на 7%, а в напрямку із заходу на схід (Розточчя > Опілля) частка фітомаси твердолистяних деревостанів зросла на 36%. Основна маса хвойних деревостанів зосереджена на північному сході (Мале Полісся) та південному заході (Карпати) області.

Середня щільність вуглецю для вкритих лісовою рослинністю лісових ділянок Львівщини сягає 8,7 кг·(м²)^-1 із мінімальним значенням 6,9 кг·(м²)^-1 у Розточчі і максимальним 9,6 кг·(м²)^-1 у Львівських Карпатах. Для порівняння, середня щільність вуглецю для лісових ділянок, вкритих лісовою рослинністю, України становить 6,6 кг·(м²)^-1.

Зрозуміло, що щільність фітомаси та вуглецю значною мірою залежить від якісних параметрів компонентів фітомаси породи, типу лісорослинних умов, вікової динаміки тощо. Ліси Львівщини підлягають інтенсивному господарському впливу, що призвело до переважання молодих та середньовікових насаджень, які активно депонують вуглець.

За даними найбільшу частку в усіх групах віку складає деревина стовбура. Деревина і кора гілок зменшується від молодняків до стиглих та перестиглих насаджень. Листя (хвоя) також найбільшу частку становить в молодняках (8,7%) і в порядку спадання в середньовікових (2,4%), пристиглих (1,6%), стиглих та перестиглих (1,0%) деревостанах.

Вікова структура деревостанів Львівщини типова для Карпатського регіону з перевагою середньовікових (53%) та пристиглих (20%) деревостанів у всіх групах лісотвірних порід. У молодняках та стиглих і перестиглих деревостанах накопичено 27% загальної фітомаси лісів області.

Порівнюючи показники щільності фітомаси за групами віку, слід відмітити, що найбільших значень для всіх лісотвірних порід Львівської області цей показник досягає в стиглих та перестиглих насадженнях (орієнтовно 20,8 кг·(м²)^-1) і майже вдвічі він менший у молодняках (близько 10,6 кг·(м²)^-1).

Аналіз динаміки щільності фітомаси і депонованого в ній вуглецю у насадженнях Львівської області в період з 1954 до 2006 року свідчить про позитивну тенденцію до збільшення останнього. За підтвердження цього слугує зростання абсолютного значення згаданого показника за останні 50 років на 90%.

Аналізуючи зазначені зміни (див. рис. 4.) за досліджуваний період, слід відмітити, що збільшення щільності фітомаси та вуглецю відбулося в основному за рахунок значного перерозподілу у віковій структурі лісових насаджень (табл. 3), збільшення повноти, а відповідно й зростання стовбурового запасу.

Так, за останні півстоліття частка молодняків у групі хвойних порід зменшилася на 49% за запасом і 50% за площею. У свою чергу, частка пристиглих, стиглих і перестиглих насаджень зросла на 120% та 86% відповідно. Така ж ситуація характерна для твердолистяних та м'яколистяних груп порід.

Таблиця 3. Динаміка площі лісових ділянок, вкритих лісовою рослинністю, та запасів стовбурової деревини за групами віку в деревостанах Львівщини

Група порід та група віку	Показники за роками
	площа, тис. га	запас, млн м3	середній запас, м3·(га)-1
	1954	2006	1954	2006	1954	2006
Хвойні	177,7	190,7	31,10	55,8	175	293
Молодняки	103,0	51,4	8,39	5,60	91	109
Середньовікові	47,9	88,0	12,75	30,31	269	344
Пристиглі	19,7	35,2	8,37	13,28	321	377
Стиглі та перестиглі	7,1	16,1	1,59	6,39	349	397
Твердолистяні	164,2	199,8	18,58	50,52	113	253
Молодняки	85,9	32,6	4,94	3,50	55	107
Середньовікові	42,6	108,2	8,73	29,60	152	274
Пристиглі	18,8	32,3	2,75	9,48	199	293
Стиглі та перестиглі	16,9	26,7	2,16	7,95	214	298
М'яколистяні	39,5	36,6	3,21	6,11	81	167
Молодняки	15,9	2,3	0,31	0,09	20	39
Середньовікові	12,2	17,8	1,59	2,52	112	142
Пристиглі	6,6	7,7	0,82	1,54	123	200
Стиглі та перестиглі	4,8	8,8	0,49	1,96	148	223

Ще однією позитивною тенденцією, яка безпосередньо впливає на структуру компонентів фітомаси та значною мірою залежить від ефективності ведення лісового господарства, є збільшення середнього запасу на 1 га в усіх групах порід (див. табл. 3). Однак така ситуація не характерна для деяких відомств, у підпорядкуванні яких знаходяться лісові маси Львівщини. Найефективніше лісоуправління притаманне для лісів Держкомлісгоспу України, в яких ведення лісового господарства спрямоване на підвищення їх продуктивності та збереження і посилення екологічних та соціальних функцій лісів, про що свідчать порівняно високі значення основних таксаційних показників деревостанів. Значно менше уваги приділяється ефективності ведення лісового господарства в лісах Міністерства освіти і науки України та Міністерства аграрної політики України. Таке господарювання призвело до поширення деструктивних процесів у лісових фітоценозах, зниження їх продуктивності та загального екологічного стану, що негативно впливає на стан лісових масивів Львівщини у цілому.

Щорічний приріст фітомаси в лісах регіону складає 1264,9 тис. т, в яких акумулюється 626,1 тис. т вуглецю. За даними Львівського обласного управління статистики, викиди забруднюючих речовин у 2006 році становили 206,7 тис. т, з яких 81,6 тис. т складають викиди оксидів вуглецю, що на 10% більше у порівнянні з попереднім роком. При цьому, 88% викидів вуглецю здійснюється пересувними джерелами. Тенденція до щорічного збільшення викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря не може не турбувати наукову спільноту та населення області. Хоча лісові масиви Львівщини ще здатні витримувати навантаження шкідливих викидів, така ситуація потребує невідкладних змін у ставленні до навколишнього природного середовища.

Як показують дані, існує значний резерв поглинання вуглецю у кожній лісорослинній області регіону. Відповідно до Кіотського протоколу, надлишки від зниження викидів СО2 можуть стати об'єктами купівлі-продажу і в цьому контексті збільшення запасів вуглецю та їх відповідна оцінка набувають для Львівської області ще й економічного значення. В результаті проведених розрахунків встановлено, що загальний рівень рентабельності продажу вуглецевих квот, які забезпечуються лісовими масивами Львівщини, коливається від 100 до 130%. При цьому абсолютне значення щорічного прибутку перевищує 20 млн грн.

Таким чином, зважаючи на проведені дослідження, можна стверджувати, що лісові масиви області мають значний ресурсний потенціал, ефективне використання якого здатне сприяти вирішенню низки економічних та екологічних проблем Львівщини. Крім того, дослідження біологічної продуктивності лісів за лісорослинними областями дає змогу деталізувати нормативно-інформаційне забезпечення для оцінки екологічних функцій лісів з метою забезпечення ефективного управління ними.

Висновки

На міжнародному рівні визнано, що проведення заходів у лісовому господарстві являє собою один з найбільш перспективних, екологічно безпечних і економічно виправданих шляхів запобігання змінам клімату. Серед основних показників екологічних функцій лісів слід виділити запаси фітомаси та депонованого в ній вуглецю, що істотно впливають на природоохоронні можливості лісу. При цьому актуальність досліджень біологічної продуктивності насаджень давно вийшла за межі регіональної проблематики та набула глобального характеру.

До способів, які створюють можливості для одержання якісної інформації про ліс та наслідки господарювання в ньому, відносяться наукові дослідження. У рамках представленої дисертаційної роботи з використанням основних засад системного підходу було одержано комплексні результати, які відображають оцінку біологічної продуктивності за компонентами надземної фітомаси головних лісотвірних порід однієї з найбільш лісистих областей України - Львівської. За результатами проведених дисертаційних досліджень можна зробити такі висновки:

1. Природно-кліматичні умови Львівської області оптимальні для вирощування високопродуктивних соснових, ялинових, ялицевих, дубових, букових та вільхових деревостанів. Незважаючи на загальну подібність природно-кліматичних умов області, в кожній виділеній нами територіальній одиниці сформувалися відмінні риси видового складу фітоценозів, їх продуктивності, лісистості території. Виділені лісорослинні області є однорідними за геоморфологічними та орографічними умовами, складом, структурою і продуктивністю лісів, направленістю процесів лісовідновлення та лісорозведення, за інтенсивністю ведення лісового господарства тощо.

2. Як засвідчив ретроспективний аналіз стану вивчення біологічної продуктивності лісів України, поряд із відносно широкою інформаційною базою про обсяги компонентів фітомаси окремих деревних порід та наявною системою нормативно-інформаційного забезпечення оцінки і прогнозу даних компонентів, практично відсутні будь-які системні дослідження, які б можна було використати для комплексної оцінки ресурсного й екологічного потенціалу компонентів надземної фітомаси деревостанів головних лісотвірних порід Львівщини.

3. Використання загальнонаукових та лісотаксаційних методів наукового пізнання в процесі збору, обробки та аналізу дослідних даних дозволило одержати вірогідну інформацію про загальні обсяги надземної фітомаси та депонованого у ній вуглецю для лісів Львівської області.

4. У процесі досліджень для згаданого регіону використано дані 189 ТПП (995 модельних дерев), запозичених із баз даних кафедр лісового менеджменту, лісової таксації та лісовпорядкування Національного аграрного університету. Зібрані дослідні дані тимчасових пробних площ охоплюють широкий діапазон соснових, ялинових, ялицевих, дубових, букових та вільхових насаджень Карпат, Передкарпаття, Опілля, Розточчя та Малого Полісся і репрезентативно описують його в генеральній сукупності. Тобто сукупність дослідних даних на рівні насадження адекватно відображають весь спектр екологічних та ценотичних умов їх росту.

5. Розроблена і реалізована методика розрахунку загальної фітомаси лісів Львівщини і депонованого в ній вуглецю на основі узагальненого обліку її лісового фонду за запасом стовбурової деревини на рівні лісорослинних областей, лісокористувачів, лісогосподарських підприємств, а також по групах лісотвірних (хвойні, твердолистяні, м'яколистяні) і деревних (сосна, ялина, ялиця, модрина, дуб, бук, граб, ясен, береза, осика та вільха) порід, системи математичних моделей зв'язку вагових параметрів основних компонентів фітомаси із запасами стовбурової деревини дослідних насаджень.

6. Як залежну змінну при моделюванні залежності фітомаси деревостану від таксаційних показників використовували конверсійні коефіцієнти (Rv), тобто відношення маси фракції фітомаси (Мfr) до запасу стовбура в корі (М). При обґрунтуванні набору таксаційних показників, які включалися в моделі, виходили з того, що вони мають забезпечувати максимально доступну точність моделей, а показники, використані як входи в моделі, повинні знаходитися у зведених даних державного обліку лісового фонду проведеного ВО «Укрдержліспроект». За результатами регресійного аналізу встановлено, що на динаміку коефіцієнтів Rv найістотніше впливають вік та клас бонітету насаджень. Одержано відповідні моделі.

7. У лісах Львівської області станом на 01.01.2003 р. на загальній площі вкритих лісовою рослинністю лісових ділянок 629,086 тис. га із запасом стовбурової деревини 145,05 млн м³ було нагромаджено більше 109,6 млн т фітомаси, в якій акумульовано понад 54,5 млн т вуглецю. Частка основних компонентів у загальній фітомасі лісів Львівщини складає: деревина та кора стовбурів - 62,3%, гілки - 18,2, кореневі системи - 14,2, листя (хвоя) - 3,0 та піднаметова рослинність - 2,3%.

Середня щільність фітомаси на 1 м² лісових ділянок, вкритих лісовою рослинністю, становить 13,4 кг·(м²)^-1 з діапазоном варіювання 0,26-41,8 кг·(м²)^-1, вуглецю - 8,7 кг·(м²)^-1 і 0,1-20,8 кг·(м²)^-1 відповідно.

8. Проведені дисертаційні дослідження підтвердили, що ліси Львівщини виконують важливу стабілізаційну роль в екологічних процесах регіону, що має важливе значення не тільки для регіону дослідження, а й для України в цілому.

Пропозиції виробництву

Для практичного використання запропоновано комплекс лісотаксаційних нормативів для оцінки фітомаси деревостанів головних лісотвірних порід Львівської області, а саме:

- математичні моделі динаміки та довідкові таблиці обсягів компонентів фітомаси насаджень головних лісотвірних порід Львівщини (абсолютно сухий стан);

- відношення надземної фітомаси насаджень до запасу насаджень у корі;

- таблиці вмісту вуглецю в надземній фітомасі деревостанів головних лісотвірних порід Львівщини.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Домашовець Г.С. Біопродуктивність лісів Львівщини / Г.С. Домашовець // Науковий вісник Національного аграрного університету. -

2. 2006. - Вип. 100. - С. 250-254.

3. Домашовець Г.С. Зональний розподіл лісів Львівщини / Г.С. Домашовець // Науковий вісник Національного аграрного університету. -

4. 2006. - Вип. 103. - С. 95-99.

5. Лакида П. І. Динаміка продуктивності головних лісоутворювальних порід Львівщини / П. І. Лакида, Г.С. Домашовець // Науковий вісник НЛТУУ. - 2006. - Вип. 31. - С. 214-221. (Здійснено дослідження, проведено аналітичний огляд літератури, сформульовано висновки).

6. Домашовець Г.С. Дослідження продуктивності лісів Львівщини в контексті лісорослинного районування / Г.С. Домашовець, Р.Д. Василишин // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2007. - Вип. 105. - С. 212-219. (Статистична обробка даних, аналіз результатів).

7. Домашовець Г.С. Аналіз продуктивності лісів Львівської області / Г.С. Домашовець // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2007. - Вип. 106. - С. 112-118.

8. Домашовець Г.С. Характеристика інформаційного забезпечення моделювання біологічної продуктивності лісів Львівщини / Г.С. Домашовець, П.І. Лакида // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2007. - Вип. 113. - С. 159-165. (Статистична обробка даних, аналіз результатів).

9. Петренко М.М. Використання засобів OLAP для аналізу продуктивності лісового фонду Львівщини / М.М. Петренко, Г.С. Домашовець // Науковий вісник НЛТУУ. - 2007. - Вип. 17.8 - С. 30-34. (Збір дослідних даних, здійснено аналіз і узагальнення отриманих результатів).

10. Лакида П. І. Динаміка фітомаси та депонованого вуглецю в деревостанах Львівщини / П. І. Лакида, Г.С. Домашовець // Аграрна наука і освіта. - 2008. - Т. 9. - №1-2. - С. 79-86. (Статистична обробка даних, аналіз результатів).

11. Василишин Р.Д. Фітомаса та депонований вуглець лісів Львівської області в контексті лісорослинного районування / Р.Д. Василишин, Г.С. Домашовець // Науковий вісник НЛТУУ. - 2008. - Вип. 18.3. - С. 50-58. (Статистична обробка даних, аналіз результатів).

12. Домашовець Г.С. Сучасний стан та динаміка біологічної продуктивності лісів Львівщини: матер. 55 наук.-техн. конф. проф.-викл. складу ЛГФ НЛТУ України [«Наукові основи підвищення продуктивності та біологічної стійкості лісових та урбанізованих екосистем»], (Львів, 19-21 трав. 2005 р.) / Нац. лісотехн. університет. - Львів: НЛТУ, 2005. - С. 27-29.

13. Домашовець Г.С. Зональна продуктивність лісів Львівщини / Г.С. Домашовець // Конф. наук.-педагог. працівників, наук. співроб. і асп. та 60-ї ювіл. студент. наук.-вироб. конф., 11-12 квіт. 2006 р.: тези доп. - К., 2006. -

14. С. 78-80.

15. Домашовець Г.С. Динаміка площ і запасів лісів Львівщини / Г.С. Домашовець // Конф. наук.-педагог. працівників, наук. співроб. і асп. та 61-ї студент. наук.-вироб. конф., 4-5 квіт. 2007 р.: тези доп. - К., 2007. - С. 50-51.

16. Домашовець Г.С. Характеристика лісового фонду Львівщини за лісорослинними зонами: матер. міжнар. наук.-прак. конф. присвяченої 150-річчю витоків кафедри лісівництва НЛТУУ України [«Лісівництво України в контексті світових тенденцій розвитку лісового господарства»], (Львів, 20-23 верес. 2006 р.) / Нац. лісотехн. університет. - Львів: НЛТУУ, 2006. - С. 203-205.

17. Домашовець Г.С. Динаміка площ та запасів смерекових насаджень Львівщини: матер. наук.-практ. конф. [«Природно ресурсний комплекс Західного Полісся: історія, стан, перспективи розвитку»], (Березне, 25-26 квіт. 2007 р.) // Г.С. Домашовець, П. І. Лакида // Березнівський лісовий коледж. - Березне: НСІ, 2007. - С. 43-44.

18. Домашовець Г.С. Вікова структура біопродуктивності лісів Львівщини / Г.С. Домашовець // Конф. наук.-педагог. працівників, наук. співроб. і асп. та 62-ї студент. наук.-вироб. конф., 10-11 квіт. 2008 р.: тези доп. - К., 2008. - С. 44-45.

19. Василишин О.М. Вуглецевий баланс хвойних деревостанів Львівської області / О.М. Василишин, Г.С. Домашовець // Конф. наук.-педагог. працівників, наук. співроб. і асп. та 62-ї студент. наук.-вироб. конф., 10-11 квіт. 2008 р.: тези доп. - К.: НАУ, 2008. - С. 46-47.

Размещено на Allbest.ru

...