Державний комiтет лiсового господарства України

Український ордена Знак Пошани науково-дослiдний iнститут

лiсового господарства та агролiсомелiорацiї iм. Г. М. Висоцького

ПОЗНЯКОВА Світлана Iванівна

УДК 630*111: 630*18: 630*23

ОСОБЛИВОСТI ФОРМУВАННЯ ЛІСОВОГО СЕРЕДОВИЩА В КУЛЬТУРАХ ДУБА ЛІВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

06.03.03 – лiсознавство i лiсiвництво

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацiї на здобуття наукового ступеня

кандидата сiльськогосподарських наук

Харкiв - 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 сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

Ткач Віктор Петрович, Український ордена "Знак Пошани" науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького, директор

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор

Остапенко Борис Федорович, Харківський національний аграрний університет, завідувач кафедри лісівництва

кандидат сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

Улановський Михайло Семенович, Український науково-дослідний інститут екологічних проблем, старший науковий співробітник лабораторії заповідної справи та природокористування

Провідна установа:

Український державний лісотехнічний університет, кафедра лісівництва, Міністерство освіти і науки України, м. Львів.

Захист відбудеться 09.04.2003 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 06.03.2003 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Михалків В.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Лісові біоценози України виконують важливі еколого-захисні функції і мають надзвичайно велике народногосподарське значення. Одними з найбільш цінних є дубові насадження. У багатьох районах сучасний їх стан є незадовільним. Використання лісорослинного потенціалу дубовими лісами є неповним. Результати досліджень дубових біоценозів різних за складом та структурою дозволять розробити рекомендації, впровадження яких сприятиме підтриманню складної ценотичної структури дібров, підвищенню їх комплексної продуктивності, посиленню еколого-захисних та санітарно-оздоровчих функцій. Знання особливостей розвитку дубових насаджень у віковій динаміці та формування лісового середовища в них дозволить вдосконалити проведення лісогосподарських заходів на науково-обгрунтованій основі.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувалися в лабораторії лісівництва Українського науково-дослідного інституту лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького в рамках держбюджетних тем: № 8 “Розробити нові засади лісівництва, що забезпечать невичерпність, стабільність та збалансованість багатоцільового лісокористування в сучасних умовах” (1996-2000 рр., № державної реєстрації 0196U011521); № 1 “Вдосконалити систему рубок та нормативну базу ведення лісового господарства в рівнинних лісах України” (2001-2005 рр., № державної реєстрації 0100U001020).

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи було вивчення особливостей формування лісового середовища в культурах дуба різного віку в умовах Лівобережного Лісостепу України.

Завдання досліджень:

-

-

-

-

-

Об’єкт дослідження – процес формування лісового середовища в культурах дуба звичайного.

Предмет дослідження – культури дуба різного віку в умовах Лівобережного Лісостепу.

Методи дослідження. У дисертаційній роботі використані такі методи: лісівничо-таксаційні – для закладки пробних площ і визначення біометричних, таксаційних показників лісостанів; порівняльної екології – для типологічної характеристики насаджень; фітоіндикаційні – для індикації екологічних умов у насадженнях; математико-статистичні – для обробки експериментальних матеріалів та побудови математичних моделей росту деревостанів.

Наукова новизна одержаних результатів. Виявлено, що при незначній різниці за висотою та діаметром модальні та оптимальні культури дуба суттєво відрізняються за запасом деревини. Це свідчить про недостатнє використання лісорослинного потенціалу модальними деревостанами.

Встановлено закономірності змін мікрокліматичних показників в культурах дуба у зв’язку з їх віковою динамікою. Для умов Лівобережного Лісостепу вперше виявлено, що мікроклімат в дубових біоценозах на рівні трав’яного покриву зі збільшенням віку насаджень стає більш вологим як в сухій, так і в свіжій кленово-липовій дібровах.

Вперше детально досліджено динаміку живого надгрунтового покриву в штучних насадженнях дуба різного віку, створених на безлісних в минулому ділянках. Виявлено вікові зміни, що відбуваються в структурі трав’яного покриву дубових культур. Вперше проведено порівняльний аналіз трав’янистої рослинності в насадженнях дуба в їх віковій динаміці в різних типах лісу.

Проаналізовано за допомогою фітоіндикаційних методів Д.М. Циганова особливості формування лісового середовища в культурах дуба. Вперше встановлено, що із збільшенням віку насадження змінюються показники, які характеризують континентальність клімату, кріокліматичні умови, а також освітленість та вологість верхнього шару грунту.

Практичне значення одержаних результатів. Виявлені закономірності змін мікрокліматичних умов у зв’язку з ростом дубових насаджень необхідно враховувати при розробці цільових програм вирощування цінних дубових лісів.

Для вирішення низки важливих виробничих завдань щодо ведення господарства в дубових лісах Лівобережного Лісостепу практичне значення мають:

рекомендації щодо проведення прохідних рубок;

рекомендації щодо переформування ослаблених порослевих дубняків.

Одержані результати досліджень щодо індикації типів лісу доцільно використовувати при лісовпорядкувальних та лісотипологічних роботах.

Основні положення дисертації використані в навчальних курсах таких дисциплін як “Лісознавство” та “Лісівництво” в Харківському національному аграрному університеті.

Особистий внесок здобувача. Автором обгрунтовані теоретичні положення дисертаційної роботи, розроблені програма та методика досліджень, проведені дослідження на об’єктах, статистично оброблені отримані дані, сформульовані висновки та практичні рекомендації.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації оприлюднено на міжнародних науково-практичних конференціях “Экология и молодежь. Исследования екосистем в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды” (Гомель, Біларусь, 1998), “Экологическая и техногенная безопасность” (Харків, 2000), “Концепція розвитку лісової типології в Україні в контексті лісової освіти і підвищення продуктивності лісових насаджень” (Харків, 2000), на міжнародних конференціях молодих вчених “Лес, наука, молодежь” (Гомель, Біларусь, 1999), “Рослина і середовище” (Харків, 2001), на восьмих Погребняківських читаннях “Лісова типологія в умовах сталого розвитку лісового господарства України” (Харків, 2002). У закінченому вигляді дисертаційну роботу розглянуто на розширеному засіданні лабораторії лісівництва УкрНДІЛГА.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 9 авторських робіт, із яких 3 статті – у фахових виданнях та 6 публікацій – у матеріалах і тезах конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 6 розділів, висновків та рекомендацій, списку використаних джерел і додатків. Загальний обсяг дисертації 326 сторінок. Основний текст викладено на 147 сторінках комп’ютерного друку, ілюстровано 34 рисунками та 53 таблицями. 23 додатки вміщено на 120 сторінках. Список використаних джерел містить 272 найменування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ЕКОЛОГІЧНІ УМОВИ ДУБОВИХ НАСАДЖЕНЬ (літературний огляд)

У розділі проаналізовано і узагальнено матеріали, які характеризують мікрокліматичні умови в дубових насадженнях, а саме – температуру та вологість повітря, світловий режим, температуру та вологість грунту. Найбільш різнопланово мікроклімат під наметом лісу вивчали О.О. Молчанов (1954, 1961), М.І. Костюкевич (1969), П.Т. Єрмилова (1965), Н.С. Чугай (1955), Ю.Л. Цельнікер (1978), О.В. Пучило (1999), В.Б. Гєдих (1999). Їх дослідження були спрямовані на встановлення різниці між екологічними показниками на відкритих ділянках та під наметом лісу, в насадженнях, які мають різний склад та структуру і формуються в різних типах лісу. Вивчена також динаміка світлового режиму, температури повітря та грунту під впливом рубок головного користування та лісовідновних рубок (В.О. Бузун, 1993). Проте питання динаміки мікрокліматичних показників у зв’язку з віком дубових насаджень є недостатньо вивченим. Аналіз літературних джерел свідчить, що на сучасному етапі мікрокліматичні дослідження в дібровах майже не проводяться (З.Г.Образцова, 2000).

Особливу увагу дослідники приділяли фітоіндикаційним дослідженням. За даними С.В. Вікторова (1970), А.Х. Газізуліна (1996), Л.М. Ющенкової (1990) трав’яниста рослинність виступає індикатором гірських порід, ступеню засолення, кислотності грунтів. На сучасному етапі розвитку фітоіндикації особливо актуальними є дослідження щодо вивчення антропогенних та техногенних навантажень на рослинні угруповання (В.П. Ворон, 1992; Л.П. Єфремова, 1995; В.І. Таранков, 1998). Для фітоіндикації умов мікроклімату часто застосовують шкали Д.М. Циганова (1983). Я.П. Дідух (1994) використовував їх для індикації екотопів різних кліматичних зон України. Але на даний час все ще відсутні наукові публікації щодо використання шкал Циганова для оцінки лісового середовища в культурах дуба різного віку.

Формування трав’яного покриву, як структурно–функціонального елементу лісового біоценозу, вивчалося багатьма дослідниками протягом тривалого часу (О.Л Бельгард, 1971; Т.К Горишина, 1975; В.М. Федорчук, 1995; В.О. Баранов, 1997). Показано, що трав’яний покрив є надійним індикатором умов місцезростання (Д.В. Воробйов, 1967; Б.Ф. Остапенко, М.С. Улановський, 1978). Формування трав’янистої рослинності під наметом дубових насаджень досліджено всебічно і різнопланово. Проте динаміка трав’янистої рослинності, її екоморфна структура в культурах дуба різного віку в сухій та свіжій кленово-липовій дібровах все ще є майже не вивченою.

ПРИРОДНО-КЛІМАТИЧНІ УМОВИ ЛІВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

У розділі наведено характеристику території, рельєфу, кліматичних умов, грунтоутворюючих порід та грунтів Лівобережного Лісостепу України. Більш детально проаналізовано лісорослинні умови Харківської області, де проводилися дослідження. Ці умови є типовими для Лівобережного Лісостепу України. Клімат регіону характеризується досить високим біоенергетичним потенціалом. Так, енергія радіаційного балансу, за рахунок якої протікають фізіологічні процеси в рослинах, в середньому за рік становить 1747±46,1 МДж/м2. Тепловий режим літнього періоду, який обумовлює інтенсивність росту та розвитку рослин, характеризується відносною стабільністю. Середні температури липня та серпня майже однакові (19-200С), а червень є холоднішим лише на 1-20С. Тривалість вегетаційного періоду становить в середньому 195±5 днів.

Умови зволоження району досліджень залежать в основному від кількості опадів і випаровування, яке регулюється енергетичними ресурсами та дефіцитом насиченості повітря водяною парою. Грунтовий покрив Лівобережного Лісостепу є досить різноманітним. Проте найбільш чітко виділяються два типи грунтів – чорноземні типові та сірі лісові грунти. Грунтово-кліматичні умови Лівобережного Лісостепу є сприятливими для зростання цінних для народного господарства лісових порід.

ПРОГРАМА, МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ, ОБСЯГ ВИКОНАНИХ РОБІТ

Програмою робіт передбачалось: дослідити за матеріалами лісовпорядкування вікову динаміку таксаційних показників модальних дубових насаджень Лівобережного Лісостепу; вивчити мікрокліматичні умови в культурах дуба різного віку: світловий і температурний режими, вологість повітря та грунту; дослідити динаміку трав’янистої рослинності в насадженнях різного складу та віку, а також сезонні зміни живого надгрунтового покриву, який є індикатором лісового середовища.

Дослідження проводились у насадженнях дуба Куп’янського, Жовтневого та Данилівського держлісгоспів Харківської області, в яких було закладено 67 пробних площ. У сухій діброві дослідження проводились у чистих та мішаних культурах дуба віком 10, 38, 58 років, створених на безлісних в минулому ділянках. У свіжій діброві детально обстежені культури дуба віком від 5 до 66 років та порослеві природні 65-90 - річні насадження. Дослідження також проводились у 1-5 - річних культурах дуба, що були створені на вузьких зрубах в досліді, закладеному лабораторією лісівництва УкрНДІЛГА з метою переформування порослевих дубняків, а також в культурах такого ж віку, створених на широких зрубах.

Пробні площі закладались згідно загальноприйнятих у лісівничий таксації та геоботаніці методик (М.П. Анучин, 1977; Д.В. Воробйов, 1967; Полевая геоботаника, 1964). Для глибшого вивчення особливостей розвитку дубових насаджень на 21 пробній площі закладались облікові ділянки, на яких проводили картування крон лісотвірних порід з подальшим розрахунком площ їх живлення.

На кожній пробній площі детально вивчалась трав’яниста рослинність, її екоморфна структура, визначались рясність та проективне покриття кожного виду. У культурах дуба різного віку проведено актинометричні та градієнтні спостереження, термоваговим методом визначена вологість грунту. Фітоіндикаційний аналіз екологічних режимів у дубових насадженнях різного віку проводився за методикою Д.М. Циганова (1983).

Матеріали польових та камеральних досліджень оброблялись стандартними методиками, які застосовуються в математичній статистиці (Б.А. Доспехов, 1979; Грейг-Смит П,1967) з використанням персональних комп’ютерів.

ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ ДУБОВИХ НАСАДЖЕНЬ ЛІВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ

За матеріалами лісовпорядкування, проаналізовано на типологічній основі 773 виділи природних порослевих та штучних насаджень дуба у 8 лісництвах Куп’янського, Данилівського, Жовтневого держлісгоспів. Ці деревостани досить повно репрезентують особливості росту дубових насаджень Лівобережного Лісостепу.

Культури дуба, що створені в умовах D2, до 25-30 років суттєво не відрізняються за висотою від природних насаджень. 35-40-річні культури ростуть вже значно краще, ніж природні порослеві насадження дуба. Так, модальні культури дуба в 40-60 років мають більшу висоту на 1,3-2,0 м, ніж модальні порослеві деревостани. Із збільшенням віку насадження ця різниця зростає. Ріст модальних культур дуба в D1 майже не відрізняється від порослевих насаджень і близький до росту оптимальних культур.

Аналіз ходу росту за діаметром показує, що дуб у штучних насадженнях у свіжій кленово-липовій діброві має більший діаметр, ніж у модальних порослевих. У сухій кленово-липовій діброві навпаки – порослевий дуб має діаметр більший, ніж у штучних насадженнях в середньому на 1,2-1,4 см. Діаметр порослевого дуба в сухій та свіжій кленово-липовій діброві відрізняється на 0,6-2,0 см.

Динаміка запасів модальних дубових деревостанів має суттєві відмінності. Модальні порослеві насадження до 50 років мають вищий запас, ніж модальні культури. Після 50 років ця закономірність змінюється (рис.1). Запас деревини дуба в модальних культурах є меншим на 30-75 м3 у D1-кл-лД і на 23-70 м3 у D2-кл-лД, ніж в оптимальних культурах. Це пояснюється тим, що модальні насадження мають значно меншу густоту, ніж оптимальні. Відмінності між ними за висотою та діаметром є незначними, а запас – менший в 1,2-1,7 рази. Певні недоліки у веденні господарства призводять до зменшення продуктивності деревостанів, що вказує на необхідність переформування ослаблених стиглих порослевих насаджень на більш цінні і продуктивні.

Порівняння фактичної та потенційної продуктивності лісових культур у сухій та свіжій кленово-липовій дібровах показує, що ефективність використання ними лісорослинного потенціалу умов місцезростань у свіжій діброві в середньому складає – 75%, а у сухій діброві – лише 66%.

Формування лісових культур тісно пов’язане із динамікою зімкнутості намету. Вона значною мірою обумовлюється складом насаджень. Природньо, що у чистих культурах зімкнутість крон насадження є такою ж, як і зімкнутість крон породи. У мішаних культурах ці показники суттєво відрізняються. Зімкнутість крон головної породи – дуба звичайного коливається в діапазоні 0,60-0,69, а зімкнутість крон супутньої породи – клена гостролистого є значно вищою і сягає

Рис.1 Динаміка запасів дубових насаджень

1- модальні порослеві насадження, D1-кл-лД 4- модальні культури дуба, D2-кл-лД

2- модальні порослеві насадження, D2-кл-лД 5- оптимальні культури дуба, D1-кл-лД

3- модальні культури дуба, D1-кл-лД 6- оптимальні культури дуба, D2-кл-лД

0,90-0,95. На зімкнутість крон насадження майже не впливає густота. Зі збільшенням густоти деревостану цей показник майже не змінюється.

Відношення площі проекції крони до площі живлення свідчить про ефективність використання площі живлення деревами дуба різних класів Крафта. У 10-річних культурах найбільш ефективно використовують площу живлення дерева, у яких вона є незначною (4-8м2). Відношення площі проекції крони до площі живлення у них наближається до 1. У насадженнях 30-70 – річного віку дерева дуба І класу Крафта, які мають найбільші площі живлення, найкраще їх використовують.

Дослідження також проводилися в культурах дуба, створених на вузьких 25-метрових зрубах однорічними та дворічними сіянцями. Культури дуба, що створені однорічними сіянцями, мають кращу приживлюваність, ніж культури, створені дворічним садивним матеріалом. Вони також мають в перші роки більші приріст, висоту та діаметр.

МІКРОКЛІМАТИЧНІ УМОВИ В КУЛЬТУРАХ ДУБА РІЗНОГО ВІКУ

Результати вивчення мікрокліматичних показників у культурах дуба різного віку свідчать, що вікова динаміка деревостану обумовлює динаміку екологічних показників, які характеризують лісове середовище. Із збільшенням віку дубових насаджень кількість сумарної та прямої радіації, що надходить під їх намет, зменшується.

Освітленість у сухій та свіжій дібровах найбільш суттєво відрізняється в молодих культурах дуба. Так, середній показник освітленості в 10-річних культурах у сухій кленово-липовій діброві складає 33 тис. лк., або 35% від освітленості на відкритих ділянках. У культурах дуба в свіжій діброві завдяки більшій зімкнутості крон цей показник у два рази менший і дорівнює 15% від освітленості на відкритих ділянках. Відповідно відрізняються і максимальні показники. Після зімкнення крон освітленість у культурах дуба в сухій та свіжій кленово-липовій дібровах майже не відрізняється. Проте в чистих та мішаних насадженнях вона має суттєві відмінності. Так, якщо в чистих 38-річних культурах сухої діброви освітленість складає 5,3% від освітленості на відкритих ділянках, то у мішаних насадженнях – лише 1,5%. Подібна закономірність відзначена і у свіжій кленово-липовій діброві.

Вікова динаміка деревостану обумовлює динаміку температурного режиму та вологості повітря. Так, в сухій діброві незімкнуті 10-річні культури дуба зменшують температуру повітря на 0,2-0,70С. У 38-річних деревостанах температура повітря є меншою на 1,7-3,00С, ніж на відкритих лучно-степових ділянках. У 58-річних насадженнях ця різниця складає 1,2-3,70С.

Із збільшенням віку насаджень підвищується їх вплив на вологість повітря. У 10-річних культурах дуба вологість повітря є більшою на 2-3%, ніж на відкритих ділянках; а в 38-річному насадженні – вже на 3-6%. У 58-річних культурах вона є вищою на 6-8%, ніж на лучно-степових ділянках.

Температура грунту в насадженнях дуба різного віку найбільш суттєво відрізняється у верхньому п’ятисантиметровому горизонті, який є теплішим (рис.2). Так, незімкнуті 10-річні культури дуба зменшують температуру грунту в період з травня по серпень на 2,0-5,00С, в порівнянні з лучно-степовими ділянками. Ще більше впливають на температуру грунту зімкнуті культури дуба, знижуючи її на 4,0-8,00С.

Створення дубових насаджень на безлісних в минулому ділянках призводить до збільшення вологості приповерхневого горизонту грунту як в сухій, так і в свіжій кленово-липовій дібровах. Із збільшенням віку насадження зростає вологість верхнього п’ятисантиметрового шару грунту. Якщо на лучному степу вологість цього шару становить 22,5%, то у культурах 10-, 38- та 58-річного

Рис. 2 Динаміка температури грунту на глибині 5 см в культурах дуба різного віку

0 лучний степ, ? 10-річні культури, ^ 38-річні культури, ? 58-річні культури.

віку – відповідно 33,1%, 34,4%, 40,5%. На глибині 25-50 см відзначається інша закономірність. Так, у травні 1999 року вологість грунту лучного степу на глибині 50 см складала 27,4%, у 10-річних культурах – 36,4%. У 38- та 58-річних насадженнях із збільшенням глибини вологість грунту відповідно зменшується до 22,9% і 22,1%.

Таким чином, формування лісового середовища у культурах дуба у зв’язку з їх ростом характеризується зменшенням освітленості, зниженням температури повітря та грунту, підвищенням відносної вологості повітря та вологості приповерхневого шару грунту. Це впливає на динаміку трав’яного покриву, який є індикатором цих змін у дубових насадженнях.

Індикаторна роль трав’яного покриву при оцінці лісового середовища в штучних дубових насадженнях

Трав’янисту рослинність досліджували у культурах дуба різного віку, створених на безлісних в минулому ділянках та на зрубах. Отримані результати дозволили з’ясувати особливості сукцесійних змін трав’яного покриву, динаміку екоморфної структури в сухій та свіжій кленово-липовій діброві.

Із збільшенням віку насадження зменшується видове різноманіття травостою, проте кількість лісових видів зростає. Трав’яниста рослинність в культурах дуба у D1-кл-лД представлена більшою кількістю видів, ніж у D2-кл-лД, як в незімкнутих, так і в зімкнутих деревостанах. Кількість видів у 10-річних культурах у сухій діброві становить 53, у свіжій діброві відзначено лише 30 видів. У чистих культурах дуба виявлена більша кількість трав’янистих видів, ніж у мішаних.

За допомогою дисперсійного аналізу оцінено різницю між видовим різноманіттям трав’янистої рослинності в культурах дуба різних за віком та складом і на безлісних лучно-степових ділянках. Отримані результати свідчать, що найбільш достовірною є різниця між трав’яним покривом у 10-річних та 58-річних дубових насадженнях. Трав’яниста рослинність безлісних ділянок та 10-річних культур, які були створені саме на таких ділянках, майже не відрізняється.

Визначено показники флористичної та фітоценотичної схожості травостою в насадженнях дуба різного віку, а також у культурах дуба одного віку, але із різною зімкнутістю крон. Трав’яний покрив на лучно-степових ділянках та в незімкнутих 10-річних культурах дуба є найбільш подібним. У зімкнутих 38- та 58-річних деревостанах формуються подібні екологічні умови, сприятливі для зростання спільних видів.

Проведено екоморфний аналіз травостою в культурах дуба різного віку в сухій та свіжій кленово-липовій дібровах. Вікова динаміка деревостану обумовлює динаміку ценоморфної структури трав’янистої рослинності. У культурах дуба в сухій діброві із збільшенням віку в надгрунтовому покриві зменшується кількість степових (St), лучних (Pr) та рудеральних (Ru) видів. При цьому збільшується частка лісових (Sil) трав (табл.1), серед яких найбільш поширеними є такі види, як бутень п'янкий, тонконіг дібровний, медунка темна, фіалка дивна, розхідник шорсткий, гравілат міський.

Таблиця 1

Ценоморфна структура трав’янистої рослинності у культурах дуба

та на лучному степу

Ділянка | Кількість пробних площ | Середня кількість видів | Ценоморфи

St | Pr | Sil | Ru

лучний степ | 12 | 45,0±3,05 | 13,3±0,68 | 25,3±1,92 | 0 | 6,4±0,86

10-річні культури | 12 | 39,0±2,51 |

3,2±0,61 |

27,3±2,00 |

4,0±0,91 |

4,5±0,35

38-річні культури | 17 | 17,0±2,24 |

0 | 6,4±1,49 |

9,0±0,80 |

1,6±0,40

58-річні культури | 13 | 7,0±0,59 |

0 | 0,6±0,14 |

5,8±0,55 |

0,6±0,24

У культурах дуба в свіжій діброві ценоморфна структура трав’яного покриву має подібну динаміку. Частка лісових видів у мішаних насадженнях дуба є більшою в середньому на 30%, ніж в чистих деревостанах одного віку. Ця закономірність є характерною для обох типів лісу.

Трофоморфна структура надгрунтового покриву в насадженнях у сухій та свіжій кленово-липовій дібровах є схожою. У незімкнутих культурах дуба домінують мезотрофи (материнка звичайна, суниці зелені, звіробій звичайний), в зімкнутих – мегатрофи (купина багатоквіткова, фіалка дивна).

Найбільші відмінності в екоморфній структурі трав’янистої рослинності між двома типами лісу виявлені при проведенні гігроморфного аналізу. В обох типах лісу трав’янисті рослини належать до 5 гігроморф, але їх кількісне співвідношення є різним. Так, в сухих умовах місцезростання в 10-38- річних насадженнях домінують ксеромезофіти (рутвиця мала, залізняк бульбистий); у молодих культурах представлені також і ксерофільні види (чебрець, тонконіг вузьколистий, шавлія дібровна). У трав’яному покриві 58-річних культур дуба домінують мезофіти (табл.2).

Таблиця 2

Гігроморфна структура трав’янистої рослинності у культурах дуба та на лучному степу

Ділянка | Кількість пробних площ | Середня кількість видів | Гігроморфи

Ks | KsMs | MsKs | Ms | MsHgr

лучний степ | 12 | 45,0±3,05 |

8,5±0,53 |

23,6±1,62 |

5,2±0,64 |

7,7±0,60 |

0

10-річні культури | 12 | 39,0±2,51 |

3,4±0,62 |

22,4±1,27 |

3,0±0,32 |

9,4±1,04 |

0,8±0,14

38-річні культури | 17 | 17,0±2,24 |

0 | 5,6±1,19 |

2,0±0,35 |

8,3±0,70 |

1,1±0,18

58-річні культури | 13 | 7,0±0,59 |

0 | 0 | 0 | 6,0±0,46 |

1,0±0,23

Це свідчить про зростання вологості верхнього шару грунту із збільшенням віку насадження, а трав’яниста рослинність виступає індикатором цих змін.

У свіжих умовах місцезростання в надгрунтовому покриві культур дуба різного віку домінують мезофіти. Із збільшенням віку насадження їх частка підвищується від 42% до 80%. При цьому збільшується видове різноманіття мезогігрофітів від 4% до 20% і зменшується частка ксеромезофітів та мезоксерофітів від 28% до 4%.

Динаміка трав’янистої рослинності в культурах дуба, створених на зрубах, також має певні особливості. На свіжих зрубах домінують лісові види, в молодих культурах, створених на орних в минулому землях – лучні види. На вузьких 25-метрових зрубах, незалежно від відстані до стіни лісу, протягом 5 років після створення культур у трав’яному покриві відзначені лісові види. На широких 100-метрових зрубах вже в культурах 3-річного віку у надгрунтовому покриві відбуваються певні зміни, збільшується видове різноманіття та рясність лучних видів, лісові види виявлені біля стіни лісу.

Результати вивчення рослин–ефемероїдів на початку вегетаційного періоду дають більш повне уявлення про особливості формування травостою в дубових насадженнях різного віку в сухій та свіжій кленово-липовій дібровах. Рослини-ефемероїди також виступають індикаторами формування лісового середовища, а вікова структура деревостану обумовлює їх динаміку. Із збільшенням віку насаджень збільшується видове різноманіття та рясність ефемероїдів. У молодих культурах в сухій та свіжій кленово-липовій дібровах формування надгрунтового покриву із рослин-ефемероїдів відбувається аналогічно.

Результати аналізу динаміки екологічних режимів за методами Д.М. Циганова, які репрезентують процес формування лісового середовища, свідчать, що із збільшенням віку насадження зменшуються показники, що характеризують континентальність клімату і кріокліматичні умови, збільшуються показники вологості повітря. Із збільшенням віку насадження найбільш помітно змінюються показники вологості грунту та освітленості.

ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

У дисертації наведені результати вивчення динаміки екологічних показників, що характеризують лісове середовище в зв’язку зі зміною віку в насадженнях дуба в сухій та свіжій кленово-липовій дібровах Лівобережного Лісостепу України. Продуктивність дубових деревостанів цього регіону не відповідає лісорослинному потенціалу умов і є значно нижчою, ніж потенційно можлива. Природні умови Лівобережного Лісостепу дозволяють вирощувати на значних площах високопродуктивні дубові насадження. Тому дослідження динаміки формування лісового середовища в культурах дуба різного віку сприятимуть розробці науково-обгрунтованих заходів щодо підвищення продуктивності та посилення еколого-захисних функцій дубових насаджень. За результатами дисертаційних досліджень зроблені наступні висновки.

1. Використання лісорослинного потенціалу місцезростань модальними дубовими насадженнями в Лівобережному Лісостепу є неповним. Їх запас є меншим на 23-30%, ніж запас оптимальних деревостанів. Природні ослаблені порослеві деревостани потребують переформування на більш продуктивні та цінні.

2. Культури дуба, що створені однорічними сіянцями на вузьких 25-метрових зрубах, утворених внаслідок проведення рубки, спрямованої на переформування ослабленого порослевого дубового насадження, мають кращу приживлюваність, характеризуються більшими приростом, висотою та діаметром, ніж культури, що створені дворічними сіянцями. Вузький зруб забезпечується достатньою кількістю світла, на ньому швидко формується лісове середовище, що сприятливо впливає на розвиток лісових культур.

3. Зімкнутість крон насаджень в деревостанах ІІІ-VІІ класів віку майже не залежить від їх густоти і коливається в межах 0,60-0,75. Зімкнутість крон дерев різних порід в насадженні є різною. Зімкнутість крон дуба звичайного становить в середньому 0,65±0,01, а клена гостролистого – 0,95±0,03.

4. Співвідношення площі проекції крони до площі живлення, що характеризує ступінь використання площі живлення, в молодих культурах дуба є найвищим у дерев з меншою площею живлення. Ефективність використання площі живлення найбільш розвинутими деревами дуба зі збільшенням їх віку зростає. Після 25-30 річного віку дерева дуба І класу Крафта ефективніше використовують площу живлення, ніж дерева ІІ та ІІІ класів.

5. Формування лісового середовища у культурах дуба в процесі їх росту характеризується зменшенням освітленості, зниженням температури повітря та грунту, підвищенням відносної вологості повітря та вологості верхнього шару грунту.

6. Створення лісових культур на безлісних в минулому ділянках призводить до зменшення видового різноманіття травостою, зниження його проективного покриття та появи лісових видів.

7. Видове різноманіття рослин – ефемероїдів у культурах дуба різного віку в сухій та свіжій кленово-липовій дібровах суттєво не відрізняється, але рясність цих видів є вищою в свіжих умовах місцезростання. У мішаних культурах дуба видове різноманіття, рясність та проективне покриття рослин-ефемероїдів є більшим, ніж у чистих культурах такого ж віку.

8. Ценоморфна структура трав’янистої рослинності зімкнутих культур дуба у сухій та свіжій кленово-липовій дібровах є схожою. Після змикання культур у складі їх трав’яного покриву домінують лісові види.

У сухій та в свіжій дібровах із збільшенням віку насадження в трав’яному покриві зростає кількість мезофітів.

Трофоморфна структура надгрунтового покриву культур дуба в сухій та свіжій кленово-липовій діброві є схожою. У незімкнутих культурах дуба домінують мезотрофи, в зімкнутих – мегатрофи.

9. Видове різноманіття та ценоморфна структура трав’янистої рослинності у культурах дуба свіжої кленово-липової діброви, створених на колишніх сільськогосподарських землях, і в культурах, створених на свіжих зрубах, суттєво відрізняються. На свіжих зрубах домінують лісові види, а в молодих культурах, створених на орних в минулому землях – лучні види.

У культурах, створених на вузьких зрубах шириною 25м, кількість лісових видів є значно вищою, ніж у культурах, створених на широких 100-метрових зрубах.

10. Проведений за методом Д.М. Циганова аналіз екологічних режимів свідчить, що в культурах дуба із збільшенням їх віку змінюються показники, що характеризують континентальність клімату, кріокліматичні і омброкліматичні умови, а також освітленість та вологість верхнього шару грунту. Це свідчить про середовищнотвірну роль лісових дубових фітоценозів.

Метод Д.М. Циганова доцільно застосовувати для індикації типів лісу при лісовпорядкуванні.

11. Виявлені особливості динаміки трав’яного покриву в різних за складом та віком культурах дуба, необхідно враховувати при складанні діагностичних таблиць типів лісу та типів умов місцезростання.

12. У дубових насадженнях після 60-річного віку прохідні рубки можуть не проводитись, доцільно обмежуватись при цьому проведенням вибіркових санітарних рубок.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1.

2. Познякова С.І. Фітоіндикаційна оцінка особливостей формування лісового середовища в культурах дуба різного віку // Лiсiвництво i агролiсомелiорацiя. – Харків, 1999. – Вип.94. – с. 82-87.

3. Познякова С.І. Особливостi формування трав’янистої рослинностi в культурах дуба рiзного вiку в сухій кленово-липовій діброві // Лiсiвництво i агролiсомелiорацiя. – Харків, 1999. – Вип.95. – с. 86-90.

4. Познякова С.І. Динаміка ефемероїдів у сухій та свіжій кленово-липових дібровах в залежності від походження, віку і складу насаджень // Лісова типологія в умовах сталого розвитку лісового господарства України. – Харків, 2002. – с. 83-87.

5. Познякова С.И. Динамика травянистой растительности в разновозрастных культурах дуба // Труды Междунар. конф. “Экология и молодежь’’. – Гомель, 1998. – Том 1. – С. 44-45.

6. Познякова С.И. Особенности формирования лесной среды в культурах дуба и ее фитоиндикационная оценка // Труды Междунар. конф. “Лес, наука, молодежь”. – Гомель: ИЛ НАН Б, 1999. – Том 1. – С. 207-209.

7. Познякова С.И. Роль травянистого покрова дубрав Левобережной Лесостепи в индикации экологических условий // Экологическая и техногенная безопасность (материалы конференции). – Харьков, 2000. – С. 268-271.

8. Познякова С.И. Роль травянистого покрова в индикации экологических условий дубрав Левобережной Лесостепи // Концепція розвитку лісової типології в Україні в контексті лісової освіти і підвищення продуктивності лісових насаджень (матеріали конференції). – Харків, 2000. – С.185-187.

9. Познякова С.І. Динаміка екологічних умов в штучних дубових фітоценозах Лівобережного Лісостепу України // Рослина і середовище (матеріали конференції). – Харків, 2001. – С. 104-105.

Познякова С.І. Особливості формування лісового середовища в культурах дуба Лівобережного Лісостепу України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.03.03 – лісознавство і лісівництво. Український науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького. Харків, 2003.

У дисертаційній роботі досліджено особливості формування лісового середовища в культурах дуба різного віку. Аналізуючи динаміку модальних дубових насаджень Лівобережного Лісостепу, встановлено, що ефективність використання лісорослинного потенціалу місцезростань модальними дубовими деревостанами є недостатньою. Природні ослаблені порослеві насадження потребують переформування на більш продуктивні.

Вивчено динаміку зімкнутості крон культур дуба різного віку та ефективність використання ними площі живлення.

Досліджено динаміку світлового, температурного режимів, вологості повітря та грунту. Зазначається, що вікова динаміка деревостану обумовлює зменшення освітленості під його наметом, зниження температури повітря та грунту, але при цьому збільшуються вологість повітря та вологість верхнього шару грунту.

Всебічно вивчено видовий склад трав’янистої рослинності в культурах дуба різного віку та різного складу лісотвірних порід в сухій та свіжій кленово-липовій дібровах. Проведено екоморфний аналіз надгрунтового покриву, за допомогою дисперсійного аналізу оцінена достовірність різниці між видовим складом травостою в насадженнях різного віку. Проаналізовано сезонну динаміку трав’янистої рослинності в культурах дуба, створених на безлісних в минулому ділянках та на свіжих зрубах. Досліджено динаміку екологічних показників у насадженнях дуба за допомогою фітоіндикаційних шкал та методів Д.М. Циганова.

Ключові слова: культури дуба, лісорослинний потенціал, зімкнутість крон, мікрокліматичні показники, динаміка трав’янистої рослинності, фітоіндикаційний аналіз.

Познякова С.И. Особенности формирования лесной среды в культурах дуба Левобережной Лесостепи Украины. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.03.03 – лесоведение и лесоводство. Украинский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации им. Г.Н. Высоцкого. Харьков, 2003.

В диссертационной работе показаны особенности формирования лесной среды в культурах дуба разного возраста. Анализируя динамику модальных дубовых насаждений Левобережной Лесостепи, установлено, что эффективность использования лесорастительного потенциала модальными дубовыми древостоями недостаточна. Их запас меньше на 23-30% в сравнении с оптимальными древостоями, что обусловлено недостаточной густотой насаждения. Отмечено значительное снижение запаса порослевых модальных насаждений в сравнении с модальными и оптимальными культурами. Естественные порослевые насаждения требуют переформирования на более продуктивные. Изученный метод переформирования порослевых насаждений путем прорубки узких лесосек шириною 25м, с оставлением между ними кулисы материнского насаждения шириной 50м, оказался результативным и предложен производству.

Изучена динамика сомкнутости крон культур дуба разного возраста и эффективность использования ими площади питания. Деревья дуба І класса Крафта, которые имеют наибольшие площади питания, эффективнее используют их как в сухой, так и в свежей кленово-липовой дубравах.

Исследована динамика светового и температурного режимов, влажности воздуха и почвы. Отмечено, что возрастная динамика древостоя обуславливает уменьшение освещенности под его пологом, снижение температуры воздуха и почвы, а также повышение влажности воздуха.

После смыкания крон в насаждениях значительно изменяется освещенность, что определяет особенности формирования лесной среды. В культурах дуба с одинаковой сомкнутостью крон в сухой и свежей кленово-липовой дубравах световой режим существенно не отличается.

С увеличением возраста насаждений повышается влажность воздуха. В 10-летних культурах дуба влажность воздуха на 2-3% выше, чем на безлесных участках, в 38-58- летних культурах – на 6-8%. В несомкнутых 10-летних культурах дуба температура почвы с мая по август на 2,0-5,00С ниже, чем на безлесных участках. Сомкнутые культуры дуба еще больше изменяют температурный режим почвы, снижая его на 4,0-8,00С.

Изучена динамика влажности почвы на безлесных лугово-степных участках и в 10-, 38-, 58-летних культурах дуба в сухой дубраве. С увеличением возраста лесных культур повышается влажность верхнего горизонта почвы и усиливается иссушение более глубоких горизонтов.

Всесторонне проанализирована динамика травянистой растительности в культурах дуба разного возраста, которая выступает индикатором формирования лесной среды. Дисперсионный анализ выявил достоверную разницу между видовым составом травостоя в насаждениях разного возраста и с разным составом лесообразующих пород. Экоморфный анализ напочвенного покрова в этих насаждениях показывает, что ценоморфная структура травянистой растительности в сухой и свежей кленово-липовой дубравах подобна. После смыкания культур дуба в их травяном покрове доминируют лесные виды. Однотипна и трофоморфная структура травостоя в свежей и сухой кленово-липовой дубравах. В несомкнутых культурах дуба доминируют мезотрофы, в сомкнутых – мегатрофы. Наибольшие отличия выявлены в гигроморфной структуре травостоя в этих типах леса. С увеличением возраста лесных культур возрастает количество мезофильных видов.

Изучена динамика травянистой растительности в культурах дуба, созданных на свежих вырубках. Отмечено, что ценоморфная структура живого напочвенного покрова в молодых культурах, созданных на ранее безлесных участках, и в культурах, созданных на вырубках, имеет существенные отличия. В культурах, созданных на ранее безлесных участках, доминируют луговые виды, в культурах, созданных на вырубках – лесные виды.

В сухой и свежей кленово-липовой дубравах проанализированы особенности динамики растений эфемероидов в культурах дуба разного возраста. Установлено, что возраст и состав насаждения определяют видовое разнообразие, обилие, проективное покрытие растений эфемероидов.

В культурах дуба исследована динамика экологических показателей с помощью фитоиндикационных шкал и методов Д.Н. Цыганова. Полученные результаты свидетельствуют о том, что с увеличением возраста насаждений в них уменьшается континентальность климата, криоклиматический показатель и увеличивается влажность воздуха. С увеличением возраста дубовых культур наиболее существенно изменяются показатели влажности верхнего слоя почвы и освещенности.

Ключевые слова: культуры дуба, лесорастительный потенциал, сомкнутость крон, микроклиматические показатели, динамика травянистой растительности, фитоиндикационный анализ.

Poznyakova S.I. Peculiarities of forest environment forming in the oak plantations of the Left bank Forest Steppe of Ukraine – Manuscript.

Dissertation for obtaining scientific degree of Candidate of Agricultural Sciences in Specialty 06.00.03 – Forest Science & Forestry. Ukrainian Research Institute of Forestry & Forest Melioration named after G.M.Vysotskij. – Kharkiv, 2003.

Peculiarities of forest environment forming in oak plantations of different age have been investigated in dissertation. After analysis of modal oak stands dynamics in