Український ордена “Знак Пошани” науково-дослідний

інститут лісового господарства та агролісомеліорації

ім. Г.М.Висоцького

ГОЛОВЕЦЬКИЙ МИХАйЛО ПЕТРОВИЧ

УДК 630*228:630*23

ФОРМУВАННЯ ВИСОКОПРОДУКТИВНИХ І БІОЛОГІЧНО СТІЙКИХ ШТУЧНИХ НАСАДЖЕНЬ СОСНИ У СВІЖИХ БОРАХ ПІВНОЧІ КИЇВСЬКОГО ПОЛІССЯ

06.03.03 – лісознавство і лісівництво

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Харків - 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському ордена “Знак Пошани” науково-дослідному інституті лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького Державного комітету лісового господарства України

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Гордієнко Михайло Іванович, Національний аграрний університет, професор кафедри лісових культур

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Цилюрик Анатолій Васильович, Національний аграрний університет, завідувач кафедри захисту лісу

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Усцький Іван Мирославович, Український науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації Державного комітету лісового господарства України, завідувач лабораторії захисту лісу

Провідна установа: Український державний лісотехнічний університет Міністерства освіти і науки України, м. Львів

Захист відбудеться “_24__” __вересня 2003 року о __10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.828.01 в Українському ордена “Знак Пошани” науково-дослідному інституті лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького за адресою: 61024, м. Харків, вул. Пушкінська, 86.

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

Автореферат розісланий “_19__” __серпня 2003 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Михалків В. М.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Серед основних лісоутворюючих порід України на збіднених землях Полісся найбільш поширеною є сосна звичайна, насадження якої мають важливе сировинне значення та виконують важливі середовищезахисні, санітарно-гігієнічні та інші корисні функції. Вирощування штучних насаджень цієї породи у борах Полісся пов'язане з проблемами, стосовно вирішення яких не склалося єдиної думки: особливості підготовки грунту, початкові схеми, густота та склад лісових культур, доцільності введення у склад культур інших порід, способу й інтенсивності рубок догляду, впливу рекреаційних навантажень на продуктивність штучних деревостанів тощо. Вирішення зазначених питань і обумовлює актуальність теми досліджень.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувалися в рамках держбюджетної теми № 1 “Вдосконалити систему рубок, пов’язаних з веденням лісового господарства в рівнинних лісах України” (2000-2003 рр., № державної реєстрації 0100U001020) та госпдоговірної теми “Вивчення стану лісових насаджень і процесу лісовідновлення в лісових масивах Вище-Дубечанського держлісгоспу в зоні впливу Чорнобильської АЕС” (2000-2002 рр.).

Мета і завдання досліджень. Мета роботи – обгрунтувати найбільш ефективні лісокультурні і лісогосподарські заходи, які сприяють формуванню високопродуктивних, біологічно стійких соснових насаджень у свіжих борах півночі Київського Полісся.

Для досягнення поставленої мети передбачалося вирішити наступні завдання:

·

·

·

·

·

·

Об'єкт дослідження – ефективне відтворення і формування високопродуктивних штучних соснових насаджень.

Предмет дослідження – вирощування насаджень сосни звичайної у свіжих борах півночі Київського Полісся.

Методи дослідження. У роботі для досягнення поставленої мети використано метод порівняльної екології із застосуванням загальновизнаних методик. В основу досліджень покладено такі методи: закладки пробних площ та площадок – для визначення таксаційних показників росту, стану й продуктивності насаджень та для вивчення інтенсивності природного поновлення й життєздатності підросту сосни; лісотипологічних описів – для визначення типу умов місцезростання; грунтових розрізів з відбором зразків – для вивчення вологості, морфологічних, механічних та фізико-хімічних властивостей грунту; математичної статистики – для визначення достовірності результатів досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше в умовах свіжих борів півночі Київського Полісся проведено комплексне дослідження поновлення, росту, продуктивності й товарності штучних насаджень сосни звичайної, що дало можливість отримати нові дані відносно впливу на ці процеси особливостей лісокультурних і лісогосподарських заходів на етапах найвищого приросту об'ємів та наближення деревостанів до віку технічної стиглості. Встановлено залежність продуктивності насаджень з властивостями грунту і рекреаційним навантаженням, глибиною обробітку грунту, початковою густотою і розміщенням садивних місць у лісових культурах, способів й інтенсивності рубок догляду за лісом.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено вдосконалені рекомендації для лісогосподарських підприємств Київського та Чернігівського Полісся щодо особливостей створення лісових культур сосни в умовах свіжого бору (способи основного обробітку грунту, розміщення садивних місць, схеми змішування з листяними породами) і режиму формування високопродуктивних стійких штучних насаджень (способи, інтенсивність рубок догляду). Вони щорічно впроваджуються в лісогосподарських підприємствах регіону, зокрема у Вище-Дубечанському ДЛГ на площі 300 га.

Особистий внесок здобувача полягає в постановці задач, розробці програми, деталізації методик дослідження, збиранні польових даних, проведенні лабораторних аналізів, їх математико-статистичній обробці, узагальненні інформації, формулюванні висновків та рекомендацій виробництву.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідались на щорічних науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу лісогосподарського факультету Національного аграрного університету (Київ, 2001, 2002), на міжнародній науково-практичній конференції “Сбережение и улучшение лесов Восточной Европы” (Гомель, Білорусь, 2001), на регіональній конференції “Бердичівщина: поступ у третє тисячоліття”(Житомир, Бердичів, 2001). У закінченому вигляді дисертаційну роботу розглянуто на розширеному засіданні лабораторії лісівництва УкрНДІЛГА.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 9 статей, з яких 4 – у фахових журналах України, 1 – за межами України.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 7 розділів основної частини, висновків і пропозицій виробництву, списку використаних джерел і додатків. Обсяг дисертації складає 191 сторінок комп'ютерного друку, в т.ч. основна частина - на 160 сторінках, додатки - на 31 сторінках. Текст основної частини ілюстровано 52 таблицями та 18 рисунками, які займають 40 сторінок. Список літератури містить 212 найменувань.

ОСНОВНИЙ Зміст роботи

1. Проблеми формування високопродуктивних та біологічно стійких насаджень сосни звичайної (огляд літератури)

Проаналізовано й узагальнено матеріали, які стосуються лісорослинних умов північної частини Полісся України з наявністю значної площі борів. Детальна їх характеристика на лісівничо-екологічній основі наводиться у працях Д.В.Воробйова і П.С.Погребняка [1929], Д.В.Воробйова [1953], Д.Д.Лавриненка [1954], П.С.Погребняка [1959, 1968, 1993], М.М.Горшеніна й А.І.Бутейко [1962], Б.Ф.Остапенка, І.П.Федця, В.П.Пастернака [1998], П.В.Литвака [2001] та інш.

Висновок про те, що основним способом лісовідновлення соснових насаджень тут на фоні їх слабкого природного поновлення є штучний [Гордієнко М.І., Рибак В.О., Гордієнко Н.М. та інші, 1996; Гордиенко М.И., Шаблий И.В., Шлапак В.П. 1995; Редько Г.И., Родин А.Р., Трещевский И.В., 1995] є достатньо обгрунтованим. Однак, на думку інших вчених [Побединский А.В., 1968; Лосев М.В., 2000; Шеляг-Сосонко Ю.Р., 2001] це положення з позиції збереження біологічного різноманіття суперечить основним вимогам сучасного світового лісівництва, яке орієнтується у лісовідновленні саме на природне поновлення. Це свідчить про те, що проблема вибору лісогосподарської системи у соснових лісах Полісся України на перспективу може бути вирішена лише на підставі більш поглиблених досліджень як сучасних тенденцій ходу природного лісопоновлення, так і впливу окремих складових процесу штучного лісовідновлення та лісовирощування на продуктивність деревостанів та родючість лісових грунтів, особливо у бідніших лісорослинних умовах.

2. Програма, умови, методика й об’єм досліджень

З врахуванням поставленої мети досліджень та стану розробки питання була розроблена наступна програма дисертаційної роботи:

1.

2.

3.

4.

5.

Збір експериментальних матеріалів проводився методом закладки пробних площ за загальноприйнятими у лісовій таксації методиками [Анучин Н.П., 1977]. У насадженнях штучного походження враховувались особливості їх створення [Огиевский В.В., Хиров А.А., 1964; Гордиенко М.И., 1979]: пробні площі закладались прямокутної форми, для змішаних культур – з включенням усього циклу змішування. Тип умов місцезростання визначався за лісотипологічною класифікацією Алєксєєва-Погребняка [Воробьев Д.В., 1953; Погребняк П.С., 1959]. Детально характеризувались підріст, підлісок, живий надгрунтовий покрив, лісова підстилка [Воробьев Д.В., 1967]. Запас лісової підстилки на пробній площі з розподілом на фракції вивчався на 10 облікових площадках розміром 1х1 м, розташованих у шаховому порядку [Роде А.А., Смирнов В.Н., 1972].

Для дослідження механічних і фізико-хімічних властивостей грунтів закладались розрізи на глибину 1,0-1,5 м до материнської породи з відбором зразків для аналізу . Лабораторні аналізи виконувались у 3-кратній повторності, що забезпечило допустиме відхилення від середньо-арифметичних величин [Урбах В.Ю., 1964]. Механічний склад грунтів визначався за методикою М.А.Качинського [1956], вміст гумусу – за Тюриним, азот – колориметричним способом, рухомі фосфати й обмінний калій – за Кирсановим, рН сольове – потенціометричним методом, гідролітична кислотність і сума обмінних основ – за Каппеном-Гільковіцем [Аринушкина Е.В., 1970]. Вологість грунту на різній глибині визначалась термоваговим методом, причому зразки грунту відбирались буром три рази протягом вегетаційного періоду в 5-кратній повторності. Твердість грунту визначали за допомогою твердоміра Рев'якіна на глибинах 5, 10, 15, 20, 25, 30 см у 30-кратній повторності.

Визначення насиченості грунту фізіологічно активними корінцями (діаметром 2 мм і менше) здійснювали за методом М.А.Качинського [1930] у модифікації П.С.Погребняка [1954] і Д.Д.Лавриненка [1952].

Вивчення успішності природного поновлення сосни під наметом стиглих деревостанів та на зрубах виконувалось з використанням лінійного методу [Софронов М.А., Волокитина А.В., 2000], а на площах з кількістю підросту понад 1000 шт. на 1 га - додатково вивчалось на облікових площадках розміром 2х2 м, розташованих у шаховому порядку в кількості 25 шт. на ділянці. Процеси природного поновлення сосни вивчені на 50 пробних площах, де було закладено 50 трансект і 7600 облікових площадок.

На пробних площах визначалася за сумою біоморфологічних ознак категорія стану кожного дерева та розраховувався загальний індекс стану насаджень [Санітарні правила в лісах України, 1995]. Визначено категорію стану 6800 дерев на 64 пробних площах

Вплив рекреації на компоненти штучних соснових біоценозів (лісова підстилка і верхні шари грунту, надгрунтовий покрив, стан і поточний приріст деревостанів) вивчався за методикою УкрНДІЛГА [Ромашов Н.В., 1988] з визначенням стадії рекреаційної дигресії насадження. Динаміка поточного радіального приросту аналізувалась за методикою дендрохронології [Битвинскас Т.Т., 1974].

Враховуючи знаходження району досліджень у зоні впливу Чорнобильської АЕС, на пробних площах були відібрані для аналізу на забруднення радіонуклідами (137Cs) зразки грунту, а на лісосіках поточного року та в місцях заготівель – зразки деревини, деяких видів лікарської сировини, свіжих їстівних грибів на підставі діючих нормативів [Інструкція з відбору, 1998]. Аналіз вмісту 137Cs виконано на багатоканальному спектрометрі LP-4900B з напівпровідниковим детектором ДГДК-80В у радіологічній лабораторії Поліського філіалу УкрНДІЛГА.

Обстеження штучних соснових насаджень проведене на площі біля 2,5 тис.га. Закладено 83 пробні площі, 17 грунтових розрізів, відібрано 153 зразки грунту, в яких виконано 306 аналізів фізико-хімічних властивостей та 210 аналізів фізичних і водних показників грунтів. Вологість грунту визначена для 612 зразків. У 20 монолітах вивчалось розповсюдження фізіологічно активних коренів. На 340 площадках визначено масу підстилки за фракціями. Твердість грунту виміряна на трьох трансектах в 620 точках.

Проведено аналіз радіального приросту 42 модельних деревах та 600 кернів. Визначено вміст 137Cs в 240 зразках грунту, деревини і недеревної продукції лісу.

Обробка матеріалів досліджень здійснювалась за допомогою комп'ютерних прикладних програм з використанням методів математичної статистики, в т.ч. кореляційного і регресійного аналізів.

3. Природне поновлення сосни звичайної у свіжому бору

Облік самосіву і підросту сосни, проведений на площі 317,1 га під наметом переважно пристигаючих і стиглих материнських насаджень, виявив, що частка площі, де нараховувалось 1,0 тис. шт. і більше сходів та самосіву, складала 26,3 %. Вірогідного зв’язку кількості підросту з віком материнського деревостану в діапазоні 80-130 років не виявлено (r=0,37). Більш тісною (r=0,58) є кореляція загальної кількості підросту з повнотою деревостану.

Загальна кількість самосіву і підросту коливалась від 1,0 до 8,6 тис. шт. на 1 га, в т.ч. сосни – від 1,0 до 8,1 тис. шт. Найбільша частка самосіву та підросту відноситься до групи висоти до 20 см і сформована 1 –3-річними екземплярами. До груп висоти 21-100 і 101-200 см відноситься 4-7-річний підріст, 201-300 см – 8-13-річний, а висоту понад 300 см має найменш представлений підріст 14-23 (інколи 27-32) років. Насадження сосни, де кількість підросту перевищує 1 тис. шт. на 1 гектар, мають повноту 0,5-0,7.

У першій половині вегетаційного періоду вологість верхнього 20-см шару грунту досить висока (8,97-16,68 %) і достатня для проростання насіння сосни. Влітку вологість піщаних грунтів у свіжому борі зменшилась у декілька разів (2,54-6,20 %), що призводить до в'янення і загибелі значної частини сходів. Наприкінці вегетаційного періоду кількість сходів продовжує зменшуватись і в кінці вересня становить 15,0-60,9 % від їх початкової кількості.

У перші 15 років життя ріст підросту за висотою й діаметром уповільнений, річний приріст його в абсолютних величинах у 4-5 разів нижчий, ніж приріст лісових культур такого ж віку. В наступні роки хід росту окремих екземплярів підросту після зрідження деревостану прискорюється. Після першого прийому поступової рубки інтенсивність росту поновлення зрівнюються з інтенсивністю росту лісових культур, а в деякі періоди навіть перевищують останніх. Вірогідно, що до віку стиглості таксаційні показники лісових культур і збереженого підросту вирівняються

Наступне відновлення сосни на зрубах відбувається дуже повільно. Після суцільних рубок зберігається не більше 0,3 тис шт. підросту на 1 га, значна частина якого до того ж пошкоджена.

4. Штучне лісовідновлення сосни у свіжому бору

Хід росту і фактична продуктивність модальних деревостанів сосни звичайної штучного походження у районі досліджень за даними пробних площ істотно відрізняється від нормативних табличних даних.

Фактичний ріст за висотою лісових культур відхиляється від лінії 1 класу бонітету в сторону зменшення, особливо в середніх класах віку (табл. 1). Ріст лісових культур за діаметром має таку ж тенденцію, але відхилення від табличних даних не перевищує величини похибки. Крива зміни запасів деревини проходить нижче аналогічної табличної, характерної для насаджень II класу бонітету. Причому ця різниця спочатку незначна (2,8-3,2 %).

Після 55 років різниця між кривими зростає й у віці 80 років досягає 9,8, а в порівнянні з насадженнями 1 класу бонітету – до 30,9 %. Таке зниження до певної міри можна попередити шляхом оптимізації способів і технології лісогосподарського виробництва, особливостями штучного лісовідновлення (породний склад, розміщення і густота лісових культур). Вони можуть істотно вплинути на ріст насаджень і запаси деревини.

Таблиця 1

Зміна таксаційних елементів штучних деревостанів сосни в умовах свіжого бору

Вік, років | Середня висота, м | Серед-ній діаметр, см | Кількість стовбурів, шт. на 1 га | Сума площ перетину,м2 на 1 га | Запас стовбурів, м3 на 1 га | Зміна запасу, м3 на 1 га в рік

середня | поточна

20 | 8,7 | 8,6 | 3099 | 19,1 | 92 | 4,6 | -

25 | 10,4 | 10,5 | 2706 | 22,7 | 142 | 5,6 | 9,9

30 | 12,1 | 12,3 | 2347 | 25,9 | 187 | 6,2 | 9,4

35 | 13,8 | 14,1 | 2022 | 28,6 | 228 | 6,5 | 8,2

40 | 15,4 | 15,9 | 1731 | 30,9 | 265 | 6,6 | 7,4

45 | 17,0 | 17,6 | 1475 | 32,8 | 298 | 6,6 | 6,6

50 | 18,5 | 19,3 | 1252 | 34,2 | 326 | 6,5 | 5,7

55 | 20,0 | 20,9 | 1063 | 35,2 | 351 | 6,4 | 4,9

60 | 21,4 | 21,5 | 909 | 35,8 | 371 | 6,2 | 4,1

65 | 22,8 | 24,1 | 789 | 36,0 | 388 | 5,9 | 3,2

70 | 24,1 | 25,6 | 702 | 35,7 | 400 | 5,7 | 2,4

75 | 25,4 | 27,0 | 650 | 35,0 | 408 | 5,4 | 1,6

80 | 26,6 | 28,4 | 632 | 33,8 | 412 | 5,1 | 0,8

Аналіз даних свідчить, що загальновизнане положення про перевагу змішаних за складом і складних за формою насаджень у порівнянні з монокультурами в умовах свіжого бору [Гордієнко М.И., Шаблий И.В., Шлапак В.П., 1995] не завжди підтверджується. У 25-35-річних культурах сосни з березою (1 ряд Б і 4 ряди С, або 2 ряди Б і 5 рядів С) середні висота й діаметр сосни менші, ніж у чистих соснових культурах (табл. 2). Береза у середньовікових змішаних культурах у рядах не зімкнена, представлена окремими екземплярами або ланками по 2-3 дерева. Її частка становить лише 2,8-9,9 % від загальної кількості дерев. Незначний вклад берези і в загальний приріст деревини.

Характерною особливістю розподілу коріння сосни й берези у мішаних культурах свіжих борів є розміщення найбільшої частки фізіологічно активного коріння в гумусово-елювіальному горизонті. Так, у 25-річному деревостані на глибині 0-20 см знаходиться 59,0-69,6 % загальної кількості коріння діаметром до 2 мм, на глибині 21-40 см – 18,7-24,4 %, 41-70 см – 4,5-13,1 %, 71-100 см – 7,2-8,2 %. Основною причиною згаданого зниження темпів росту сосни у змішаних культурах може бути витіснення фізіологічно активного коріння цієї породи в перші десятиріччя життя з верхнього найбільш родючого горизонту грунту корінням берези. В розрахунку на 1 дерево маса коріння берези в 1-метровому шарі значно вища, ніж маса коріння сосни – у 2,1-3,4 рази, на глибині 0-20 см ця різниця збільшується до 3-5 разів.

Товарність змішаних сосново-березових культур гірша, ніж чистих соснових. У чистих 25-річних культурах сосни частка ділової деревини становила 86,1 % від загального запасу, а в штучному змішаному деревостані сосни з березою того ж віку – 79,1 %. Таксова вартість деревини в чистих соснових культурах вища на 15,8 %.

Таблиця 2

Ріст і продуктивність сосново-березових культур у порівнянні з чистими сосновими

№№ПП | Схема змішу-вання | Розмі-щення садив-них місць, м | Вік ро-ків | По-ро-да | Таксаційні показники

середні | на 1 га

висота, м | діа-метр, см | кіль-кість дерев, шт | сума площ перети-ну, м2 | запас дере-ревини, м3 | серед-ній приріст, м3

53 | 10С | 2,0х0,5 | 25 | С | 11,0 | 11,9 | 2405 | 26,7 | 170 | 6,8

47 | 4рС1рБ | 2,0х0,5 | 25 | С | 10,4 | 10,7 | 2809 | 25,3 | 162 | 6,4

Б | 11,8 | 10,4 | 81 | 0,7 | 5 | 0,2

Разом : | 2890 | 26,0 | 167 | 6,6

115 | 5рС2рБ | 2,0х1,0 | 30 | С | 13,3 | 12,5 | 2278 | 27,9 | 198 | 6,6

Б | 4,7 | 3,8 | 120 | 0,1 | 1 | -

Разом : | 2378 | 28,0 | 199 | 6,6

26 | 10С | 1,5х0,7 | 35 | С | 15,8 | 15,1 | 1333 | 23,9 | 190 | 5,4

33 | 4рС1рБ | 1,5х0,7 | 35 | С | 14,3 | 15,0 | 1334 | 23,6 | 188 | 5,4

Б | 19,5 | 20,7 | 146 | 2,6 | 20 | 0,4

Разом : | 1480 | 26,2 | 208 | 5,8

В культурах сосни з аморфою значна частка останньої загинула уже в перше десятиріччя і на період обстеження залишились лише поодинокі її кущі. В шурфах, закладених в міжряддях, коріння аморфи у верхньому 20-см шарі грунту, становило, порівнюючи з масою коріння сосни, незначну (5-7 %) частку. Середній діаметр чистих соснових культур у віці 40 років є більшим, ніж діаметр культур сосни з аморфою (відповідно 17,3 і 16,8 см). При цьому середній приріст деревини культур сосни з аморфою змінюється у межах 6,3-7,2, а чистих соснових – 6,7-8,0 м3 на 1 га у рік. Запаси деревини на 1 га чистих штучних сосняках зростають з 237 м3 у 35 років до 458 м3 в 60 років, а культур сосни з аморфою цього віку – з 223 до 412 м3.

Початкова густота соснових культур, створених з міжряддями шириною 1,0; 1,5; 2,0 м і в ряду- через 0,5-0,7 і 1,0 м, коливається в межах від 5 до 17 тис. шт. на 1 га. Найбільші середній приріст і запас деревини спостерігаються при схемі садіння 1,5 х (0,5-0,7) м, найменші – при схемах 1,0 х (0,5-0.7) м і 2,0 х 1,0 м з початковою густотою 17,1 і 5,0 тис. шт. на 1 га.

Загальна маса коріння сосни в культурах з віком збільшується від 10,7 т / га у 20-річному насадженні до 23,4 т у 70-річному. Маса фізіологічно активного коріння спочатку (до 40-45-річного віку) збільшується від 8 до 12,9 т/га, а надалі – постійно зменшується і у віці 70 років становить 10,9 т/га. Частка ж його в загальній масі коріння зменшується вже з 20-річного віку, і в 70-річних культурах становить 46,6 % проти 74,8 % - у культурах 20-річного віку.

У 40-річних культурах (схема садіння 1,5х0,7 м) відзначено найбільший вихід крупної (8,8%) і середньої (68,5%) ділової деревини. Відповідно зростає таксова вартість ліквідної деревини (на 17,0-29,1%) у порівнянні з насадженнями, які створені за іншими схемами.

5. Властивості грунтів у свіжому бору після переходу на штучне лісовідновлення

У досліджених штучних деревостанах сосни природний хід процесу грунтоутворення порушений. В більшості з них замість гумусового і елювіального горизонту утворився своєрідний орний горизонт НЕ, який в багатьох випадках заглиблюється у верхній шар ілювіального горизонту. Залежність потужності горизонту НЕ від початкової глибини обробітку грунту у чистих 40-річних культурах виражена коефіцієнтом кореляції r=0,45, а в 60-річних – r=0,64. Тобто є підстави рекомендувати у свіжому бору більш глибокий (до 30 см) обробіток грунту під лісові культури.

Об'ємна маса гумусово-елювіального горизонту змінюється в межах від 0,93 до 1,56 г/см3, причому прямої її залежності від віку соснових культур не спостерігається. Твердість грунту у рядах на глибині 5-30 см становить 16,62-37,68 кг/см2, у міжряддях – 18,06-40,65, а на прогалинах – 21,25-41,47 кг/см2. У коридорах, утворених після вирубки рядів сосни чи випадання берези й аморфи, така залежність часто порушується. Так, у вирубаних неорних рядах сосни твердість грунту змінюється у межах 23,50-40,28 кг/см2, в орних рядах – у межах 15,75-40,28 кг/см2. Найбільш істотно змінюється твердість грунту в рядах берези: в неорних від 14,75 кг/см2 на глибині 5 см до 51,62 кг/см2 на глибині 25 см, в орних – відповідно з 13,50 до 46,00 кг/см2. На глибині 30 см ущільнення грунту є настільки значним, що практично неможливо взяти відліки за допомогою твердоміра. Таке ущільнення негативно впливає на розвиток кореневих систем сосни.

Унаслідок ущільнення і збільшення твердості грунту погіршується його водний режим. Загальна шпаруватість грунту в гумусово-елювіальному горизонті становить 27,4-62,8 %, значно зменшуючись в ілювіальному горизонті й материнській породі. У 25-40-річних штучних деревостанах сосни шпаруватість гумусово-елювіального горизонту становить 45,4-62,8 %. У сосново-березових культурах 25-35-річного віку вологість горизонту НЕ нижча на 14,6-41,9 %.

У 25-річних чистих соснових культурах, порівняно з сосново-березовими культурами того ж віку, вологість верхнього 1-метрового шару грунту вища на всіх глибинах. Подібна ситуація спостерігається й при порівнянні вологості верхнього 1-метрового шару грунту в чистих 40-річних соснових культурах з вологістю грунту в культурах такого ж віку з аморфою. У цих же деревостанах вміст гумусу складає 0,53, в культурах з березою – 0,72 %, а у 35-річних штучних деревостанах – відповідно 0,60 і 0,74 %. Уведення берези в соснові культури свіжого бору позитивно позначається на родючості грунтів, проте збільшення маси її коріння у верхньому шарі грунту приводить до витіснення коренів сосни у нижні, менш родючі шари.

Динаміка інших фізико-хімічних показників грунту під лісовими культурами свіжого бору, в основному, має ті ж тенденції, що й динаміка гумусу. Обсяги поживних речовин (азоту, фосфору і калію) з віком поступово зростають. Вміст легкогідролізного азоту збільшується з 0,87 мг на 100 г грунту у 25-річних культурах до 0,96 мг у 60-річних. Обсяги фосфору збільшуються з 5,1 до 7,2 мг на 100 г грунту з максимумом (8,9 мг) в 40-річних культурах. Вміст К2О практично не зростає: в 25-річних культурах він дорівнював 1,0 мг на 100 г грунту, в 60-річних – 1,1 мг.

Такі ж тенденції характерні й для суми поглинутих основ, яка збільшується у середньовікових культурах сосни з 0,8 до 1,9 мг-екв. на 100 г грунту. Відповідно зростає й насиченість грунту основами (з 9,4 до 19,5 %). Все це свідчить про поступове відновлення в штучних деревостанах початкової родючості грунту.

6. Рекреаційне лісокористування у штучних насадженнях сосни свіжого бору

Зростання інтенсивності рекреаційного навантаження на лісові екосистеми призводить до поступової їх дигресії. Зокрема, величина твердості грунту у межах бази відпочинку в сосновому насадженні на глибині 5 см збільшується порівняно з таким же насадженням поза цією базою на 37,6 %, 10 см – 6,2, 15 см – 19,5, 20 см – 21,6, 25 см – 20,1, 30 см – 18,4 %. Це пов’язано із зменшенням шпаруватості, водопроникності верхніх шарів грунту, погіршенням його водного режиму. В результаті ущільнення усього гумусово-елювіального горизонту зростає об'ємна маса верхнього 20-см шару грунту і зменшується його вологоємності. За категоріями ущільнення на пробних площах грунт відноситься до IV категорії.

Під впливом рекреації слабшає буферна роль підстилки, як чинника протидії ущільненню грунту, зменшується її товщина та запас, змінюється фракційний склад. Так, на території бази відпочинку середня товщина підстилки у 5,7 рази менша товщини лісової підстилки у такому ж насадженні поза її межами і в 7,1 рази – за межами впливу організованих рекреантів, відповідно, маса підстилки (у перерахунку на абсолютно-суху) – менша у 2,9 і 3,0 рази.

Аналіз радіального приросту модельних дерев сосни на пробних площах дозволяє виділити три періоди антропогенної дії: 1) перші 15 років (1956-1970 рр.) – період слабкого рекреаційного навантаження; 2) наступні 15 років (1971-1985 рр.) – період наростання інтенсивності рекреаційного навантаження, коли спочатку помітне значне зменшення радіального приросту, а в кінці періоду – певна його стабілізація; 3) 15 років (1986-2000 рр.) – період після аварії на ЧАЕС, на початку якого приріст зменшується і лише через певний час (1991-1995 рр.) спостерігається його збільшення (рис. 1).

В останнє п’ятиріччя (1996-2000 рр.) знову відмічено під впливом відновленої рекреації чергове падіння радіального приросту. Так, середньорічні темпи його змін у соснових культурах поряд з базою відпочинку в перший період дорівнювали +0,7 %, а після інтенсифікації рекреаційної діяльності – суттєво знизилися (-2,9 %) і згодом (в період припинення рекреації) дещо покращилась (-1,3 %).

Порівнюючи товарну структуру й таксову вартість деревини соснових культур V класу віку, які зазнають рекреаційного впливу різної інтенсивності, відмічаємо, що найбільша частка ділової деревини (92,4 % від ліквідної) є у насадженні, котре знаходиться за межами території масового відпочинку. Не дивлячись на те, що деревостан інтенсивно проріджувався і його повнота знизилась до 0,62, таксова вартість деревини тут є найвища (2732 грн. з 1 га .).

7. Способи й інтенсивність лісогосподарського догляду в культурах сосни

В умовах інтенсивного господарського впливу показники розподілу дерев за станом на пробних площах істотно відрізняються. Так, частка дерев 1-ї категорії стану змінюється в межах 9-59 % від загальної кількості, 2-ї - в межах 13-42, 3-ї – 11-43, 4-ї – 1-24, 5-ї – 0-14, 6-ї – 0-22. У досліджених 40-річних культурах простежується зв'язок стану дерев з тривалістю часу, що пройшов після чергового проріджування. На пробних площах, де після рубки догляду пройшло 2 роки, з’являються лише перші ознаки ослаблення дерев і всихання поодиноких екземплярів. Надалі, через 4-5 років, процес зрідження прискорюється, а через 7-9 років після рубки насадження починають переходити в категорію дуже ослаблених. Отже, у 40-річних культурах тривалість часу між проріджуваннями не повинна перевищувати 7-8 років.

На пробних площах у 60-річних культурах спостерігається подібна ж залежність стану дерев із тривалістю часу, який пройшов після попереднього прийому проріджування чи першої прохідної рубки. Процес зрідження деревостану в цьому віці уповільнюється. Через 7-8 років після рубки з'являються лише поодинокі сухостійні дерева. Відчутна частка старого сухостою в культурах накопичується лише через 12-14 років. Прохідна рубка може повторюватись через більший проміжок часу, ніж проріджування, причому його діапазон повинен бути ширшим (12-16 років) для того, щоб запобігти істотному зменшенню запасів деревини у віці стиглості. Виходячи із співвідношення повноти і зімкнутості крон у пристигаючих соснових деревостанах і фактичної їх зрідженості (рис.2), остання прохідна рубка може не призначатись.

В Іванківському держлісгоспі, територія якого частково радіоактивно забруднена, в частині штучних деревостанів рубки догляду після аварії на ЧАЕС не проводилися. Індекс стану дерев у них збільшився у середньому на 6,6 % в порівнянні з насадженнями Вище-Дубечанського держлісгоспу, відповідно 2,28 та 2,43. Істотно (з 10,1 до 16,4 %) збільшилась частка відмираючих дерев 4-ї категорії, а питома вага сухостою збільшилась у два рази (з 4,6 до 9,3 %). Ще більш виразно проявилось погіршення стану соснових культур після припинення лісогосподарської діяльності у Поліському держлісгоспі, де радіоактивне забруднення території сягало подекуди 80 Кі/км2. Індекс стану дерев становить тут у середньому 2,57, що на 12,7 % більше, ніж у Вище-Дубечанському держлісгоспі. Частка сухостійних дерев збільшилась до 11,7 %, причому дуже істотним є зростання питомої ваги (9,2 %) старого сухостою. Це свідчить про відсутність, або значне запізнення з проведенням рубок догляду.

Співвідношення питомої ваги площ, які за щільністю забруднення віднесені до відповідних зон і підзон, змінюється в бік зменшення обмежень господарської діяльності. Рівень радіоактивного забруднення деревини в корі є набагато нижчим за встановлений допустимий рівень: в середньому для деревини сосни він становить лише 0,7 %, для деревини берези – 0,9 % від допустимого. В той же час аналіз лікарської сировини свідчить, що навіть у підзоні 3а її радіоактивне забруднення є значним чи навіть більшим від допустимого (500 Бк/кг) рівня. Дуже істотне перевищення допустимого рівня радіоактивного забруднення виявлено в деяких видах свіжих їстівних грибів.

Найбільш чітко за інтенсивністю вибірки деревини відрізняються селективний і лінійний способи проведення рубок. При дуже сильній лінійній рубці з вибіркою другого чи третього ряду стан залишених дерев, порівнюючи з насадженнями, де рубка проведена з меншою інтенсивністю, набагато гірший: загальний індекс стану досягає тут 3,28, а на інших пробних площах – 2,23-2,32. Унаслідок цього запаси й приріст ередньовікових культур сосни зменшуються в межах від 4,2 до 47,6 % порівняно з насадженнями, де рубки проводились рівномірно і помірно. При цьому погіршується товарна структура і зменшується таксова вартість деревини. У цілому, лінійна технологія рубок догляду у середньовікових і пристигаючих соснових культурах свіжого бору приводить до втрати 7-15 % запасу і 10-15 % таксової вартості деревини.

Висновки й пропозиції виробництву

У дисертації наведено результати досліджень особливостей росту і продуктивності штучних насаджень у борах. Виявлено, що окремі науково-практичні положення, котрі стосуються способів і технології лісовідновлення та лісовирощування сосни звичайної на півночі Київського Полісся, зараз ще є недостатньо науково обгрунтовані. Зокрема, остаточно не вирішені питання особливостей основного обробітку грунту, початкової густоти і схем створення лісових культур сосни, доцільності введення інших порід, способу й інтенсивності рубок догляду за лісом. Розроблення найбільш ефективних лісокультурних і лісогосподарських заходів, спрямованих на формування високопродуктивних та біологічно стійких соснових насаджень у свіжих борах цього регіону має важливе наукове і практичне значення. За результатами дисертаційного дослідження зроблено наступні висновки.

1. Природне поновлення під наметом материнських деревостанів у свіжих борах переважно відсутнє або недостатнє. Мінімальна тривалість періоду, необхідного для накопичення під наметом насаджень повнотою 0,5-0,7 кількості підросту, що забезпечить формування майбутнього продуктивного насадження сосни, становить 15 років. Збереження попереднього підросту сосни може бути успішним лише за умови застосування складних способів рубань і проведення заходів щодо сприяння природному поновленню. Наступне поновлення сосни на зрубах відбувається дуже повільно.

2. Показники росту середньовікових і пристигаючих культур сосни за висотою і діаметром у свіжих борах відповідають даним I-II класів бонітету таблиць ходу росту повних штучних деревостанів цієї породи. Продуктивність (запас і середня його річна зміна) є нижча, ніж повних деревостанів II класу бонітету, причому ця різниця збільшується у віці технічної стиглості.

3. У змішаних сосново-березових культурах, в яких береза введена чистими рядами, фізично-хімічні показники грунту дещо поліпшуються. Проте при цьому значна частка фізіологічно активного коріння сосни витісняється корінням берези в нижній малородючий ілювіальний горизонт. У 25-35-річному віці береза у деревостані представлена лише окремими екземплярами і послаблює при цьому свої грунтополіпшуючі функції. Товарна структура таких деревостанів є гірша, ніж чистих соснових, а таксова вартість деревини нижча на 11,9-15,8 %. Неглибока оранка грунту (15-20 см) при створенні лісових культур сприяє накопиченню фізіологічно активного коріння сосни у приповерхневому шарі грунту, яке істотно пошкоджується агротехнічними доглядами.

4. Культури сосни з уведеною рядами аморфою характеризуються, починаючи з 35 років, меншими на 6,1-10,6 % запасами деревини, ніж чисті культури сосни. Із зростанням віку культур ця різниця збільшується. Уведення берези і аморфи в соснові культури дещо сприяє зростанню родючості грунту, проте приводить до витіснення коренів сосни у нижні, менш родючі шари грунту.

5. Найкращі середній приріст, запаси, товарність та таксова вартість деревини середньовікових культур сосни спостерігаються при початковому розташуванні садивних місць за схемою 1,5х0,7 м.

6. Під наметом штучних соснових насаджень утворюється гумусово-елювіальний горизонт, який може перемішуватись з верхнім шаром ілювіального горизонту. Корчування пеньків також призводить до порушення структури ілювіального горизонту. Початкова структура грунту відновлюється повільно: у 60-річних культурах вміст гумусу є на 14,8 % меншим, ніж у природному сосновому деревостані.

7. Інтенсивне рекреаційне навантаження штучних соснових насаджень в умовах свіжого бору приводить до рекреаційної дигресії, уповільнення процесу відновлення родючості грунту, погіршення його водно-фізичних властивостей. Твердість верхнього 25-см шару грунту під сосновим наметом збільшується на 6,2-37,6 %, об'ємна маса – на 7,2-41,3 %, загальна шпаруватість грунту зменшується в 1,6 разів, товщина лісової підстилки – у 5,7 разів, її маса – у 2,9-3,0 разів. Це негативно впливає на розвиток кореневої системи сосни, призводить до зниження радіального приросту дерев, зменшення запасів і погіршення товарності насаджень, втрати таксової вартості деревини.

8. Стан середньовікових і пристигаючих штучних насаджень сосни залежить, головним чином, від тривалості часу, який пройшов після останньої рубки догляду. 40-річні деревостани починають переходити в категорію дуже ослаблених через 7-9 років після рубки, 60-річні – через 12-14 років.

9. У насадженнях із слабким радіаційним забрудненням грунту 137Cs (до 2 Кі/км2) рівень забруднення деревини є значно