Розроблення моделей для оцінювання мортмаси деревної ламані осикових лісів Українського Полісся

Встановлено особливості процесу утворення та деструкції деревної ламані в осикових насадженнях Українського Полісся. Представлено методичні основи дослідження деревної ламані та здійснено її експериментальну оцінку на 14 тимчасових пробних площах у модальних осикових насадженнях Українського Полісся. Висвітлено особливості структури мортмаси деревної ламані осики за компонентами та класами деструкції. Визначено базисну щільність компонентів мортмаси деревної ламані осики І-V класів деструкції. Розроблено математичні моделі та створено нормативно-довідкові матеріали для оцінювання мортмаси деревної ламані в абсолютно сухому стані на 1 га модальних осикових насаджень.

Ключові слова: осика, модель, деревна ламань, мортмаса, стовбур, гілки, пень, щільність, Українське Полісся.

Вступ

Декілька десятиліть тому наявність незначного обсягу мортмаси у лісах вважали ознакою безгосподарності та сприймали за неналежний санітарний стан насаджень. У сучасних умовах екологізація лісівничої науки позиціонує мортмасу як невід'ємну складову біопродуктивності та основу біорізноманіття лісів [3, 8, 9, 11]. Дослідження мортмаси лісів основних лісотвірних порід відіграє важливу роль для пізнання процесів депонування вуглецю, збільшення біорізноманіття, формування рельєфу та забезпечення пожежної безпеки в лісових насадженнях [5, 6, 10, 11].

Мортмаса лісів - органічна речовина мертвих деревних рослин, їх фрагментів та окремих мертвих компонентів живих рослин. До мортмаси лісів належать: сухостій, деревна ламань, мертві корені, грубі гілки, опад дрібних гілок і листя у підстилці та сухі гілки живих дерев. До мортмаси відносять фрагменти органічної речовини мертвих рослин, які можна візуально ідентифікувати. Вимірюють мортмасу насадження в т- га-1 абсолютно сухої речовини. Усі дрібні органічні рештки, які утворились в процесі розкладання рослинних організмів і втратили ознаки, за якими можна візуально ідентифікувати їх походження, не відносять до мортмаси.

Мортмаса деревної ламані містить мортмасу цілих дерев або їх частин, які утворилися внаслідок дії несприятливих факторів на живі дерева або за результатами деструкції деревини сухостійних дерев (рис. 1, А). Також до мортмаси деревної ламані відносять мортмасу пнів висотою до 1,3 м (рис. 1, Б) та залишків (втрат) деревини після господарських заходів (рис. 1, В). Останні компоненти мортмаси не характерні для всіх лісових ділянок та незначні за обсягом. Проте в реальних умовах лісогосподарського виробництва в Українському Поліссі, їх запас може становити істотну частку в структурі мортмаси осикових насаджень, оскільки за умови невисокого попиту на дров'яну деревину осики частина продукції може бути не реалізована.

Мета роботи - розробити математичні моделі та нормативи для оцінки мортмаси деревної ламані осикових лісів Українського Полісся.

Методика та матеріали

Для оцінювання мортмаси розроблено і застосовано методику досліджень [1] та спосіб оцінки мортмаси деревної ламані [3],

Для дослідження мортмаси деревної ламані осикових лісів в Українському Поліссі закладено 14 тимчасових пробних площ (ТПП). Оцінку мортмаси здійснено відповідно до стандартизованих норм [7] у модальних осикових насадженнях, в яких протягом останніх 5 років не проводили рубань, не відбувалися пожежі, а також не було виявлено вогнищ шкідників та хвороб.

На всій площі ТПП проведено комплекс робіт з метою обліку запасів органічної речовини, зокрема оцінка мортмаси деревної ламані з диференціацією на І-V класи розкладання та I-VI групи за наявності компонентів мортмаси (дрібних і грубих гілок) і їх цілісності [3]. За можливості, встановлювали причину утворення мортмаси деревної ламані осики. Для встановлення базисної щільності компонентів мортмаси відібрано і досліджено 210 зразків стовбурів деревної ламані І-V класів деструкції та 84 зразки гілок у корі деревної ламані.

Результати дослідження. На основі досліджень мортмаси встановлено особливості морфологічні характеристики деревної ламані осики різних класів деструкції:

• І - дерево або фрагмент його стовбура з усіма гілками (у т.ч. дрібними, діаметр яких менший або дорівнює 1 см), майже не ушкодженою корою та твердою деревиною.

• ІІ - дерево або фрагмент його стовбура з грубими гілками (діаметр більший 1 см), з твердою деревиною та частково ушкодженою корою. Можуть бути розміщені свіжі плодові тіла грибів.

• ІІІ - дерево або фрагменти його стовбура як правило без гілок. Зберігається форма, помітне зменшення твердості. Кора має багато тріщин, втрати кори можуть складати 30-40 %. Можуть бути розміщені плодові тіла грибів.

• IV - дерево або фрагменти його стовбура без гілок. Деревина стовбура деформована по довжині, повторює мікрорельєф, частково інтегрована до підстилки. Форма поперечного перетину деформована та може мати форму овалу. При натисканні деревина прогинається, стискається та частково розламується. Кора дуже потріскана, може бути відсутня на 60-80 % поверхні. Можуть бути залишки плодових тіл грибів.

* V - фрагменти стовбура без гілок. Дуже деформовані по довжині, повністю повторюють мікрорельєф, інтегровані до підстилки та частково до ґрунту. Форма поперечного перерізу дуже деформована, при будь-якій фізичній дії деревина стовбура розсипається на дрібні частин. Кора відсутня, можуть бути залишки кори в комлевій частині. Можуть бути залишки плодових тіл грибів.

Деревна ламань осики часто утворюється внаслідок розламування сухостійних дерев I класу деструкції на 00,1-0,25 h у деревостанах вегетативного походження. Такі дерева часто мають стовбурову гниль, яка утворюється у комлевій частині стовбура і розвивається у висхідному напрямку. Таким чином, міцність деревини в нижній частині стовбура значно менша і злам стовбура може відбутися раніше, ніж деструкція гілок крони дерева.

Деревну ламань вітровальних і буреломних дерев осики виявлено тільки у пристиглих, стиглих та перестиглих осичниках. В останніх виявлено найбільший запас буреломної та вітровальної мортмаси. У структурі мортмаси деревної ламані осичників рівноправно домінує детрит ІІІ та IV класів деструкції (76 %), свіжа мортмаса І і ІІ класу деструкції представлена відповідно 7 і 13 % та всього 5 % найбільше розкладеної деревини V класу. У загальній мортмасі деревної ламані пні займали на дослідних ділянках 2 %, а залишки (втрати) деревини після господарських заходів 1 %.

Середня базисна щільність мортмаси стовбурів деревної ламані осики для І класу деструкції становить 394 кг-(м3)-1, для ІІ класу - 325, ІІІ - 234, IV 147 та V - 77 кг-(м3)-1. Аналогічний показник для мортмаси гілок у корі деревної ламані І і ІІ класу деструкції становив відповідно 454 та 361 кг-(м3)-1. Щільність мортмаси деревної ламані навіть в межах одного дерева може істотно відрізнятися залежно від просторового розміщення частин дерева. Наприклад, якщо комлева частина лежить безпосередньо на поверхні ґрунту, то її деструкція буде відбуватися швидше, порівняно з меншою за розміром вершиною, яка зависла над поверхнею ґрунту.

На основі статистичного, аналітичного та графічного методів здійснено аналіз сформованого масиву даних таксаційних показників та мортмаси І-V класів деструкції. Дослідні дані охоплюють необхідний діапазон віку (А), середнього діаметра (D), середньої висоти (H), відносної повноти (P), бонітету (В), запасу (М), які характеризують модальні осичники та необхідні для моделювання мортмаси деревної ламані (Мдл) (табл. 1).

Табл.1.Статистики?озподілудосліднихданмхосиковихнасаджень