МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ АГРОЕКОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ТАРАСЕВИЧ

Олександр Васильович

УДК 582.766.5:581.5.003.12

ПОПУЛЯЦІЙНІ РІЗНОВИДИ РОДУ BETULA L. ТА ЇХ ОЦІНКА ДЛЯ ВИКОРИСТАННЯ В ПОЛІССІ УКРАЇНИ

03.00.16 – екологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Житомир – 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Державному агроекологічному університеті (м. Житомир) Міністерства аграрної політики України

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Литвак Петро Венедиктович, Державний агроекологічний університет, завідувач кафедри екології лісу і меліорації

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Гордієнко Михайло Іванович, Національний аграрний університет, професор кафедри лісових культур

доктор сільськогосподарських наук, доцент Гузій Анатолій Ількович, Житомирський державний агроекологічний університет, професор кафедри лісівництва, лісових культур і таксації

Провідна установа: Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України, м. Київ

Захист відбудеться 28.09. 2005 р. о _10_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 14.083.01 у Державному агроекологічному університеті за адресою: 10008 м. Житомир, вул. Старий бульвар, 7.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного агроекологічного університету за адресою: 10008 м. Житомир, вул. Старий бульвар, 7.

Автореферат розіслано 26.08.2005

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради |

Побірський М.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дисертації. Біологічні ресурси сьогодні є основою стійкості функціонування екосистем біосфери та капітальними ресурсами з величезним потенціалом в плані забезпечення сталих благ для людського суспільства. Незважаючи на все більш інтенсивні зусилля, що вживались протягом останніх десятиріч, процес втрати біологічної різноманітності планети триває, переважно в результаті знищення місць проживання, надмірної експлуатації, забруднення довкілля і згубної інтродукції в середовище чужорідних рослин і тварин. Тому необхідно вжити термінові й рішучі заходи, спрямовані на збереження і захист генетичних ресурсів, видів і екосистем з метою забезпечення сталого управління біологічними ресурсами та їх використання.

Проблема охорони, раціонального використання, збереження і відтворення популяційного різноманіття рослинних ресурсів та їх форм, в тому числі й деревних порід, є надзвичайно актуальною екологічною проблемою й для України. Площа природно–заповідного фонду України зростає повільними темпами і становить на сьогодні лише 2 млн. гектарів, або 3,4 відсотка території країни, що є недостатнім гарантом для забезпечення збереження і відтворення генофонду тварин і рослин та різноманіття природних екосистем. Існуючі ботанічні сади, дендрологічні та зоологічні парки через недостатнє фінансування, слабку матеріально-технічну та лабораторну базу нині не виконують функцій щодо збереження та відновлення рідкісних і типових видів флори і фауни. В сучасних еколого – економічних умовах особливої актуальності на сьогодні набуває проблема вивчення популяційних різновидів деревних порід, в тому числі роду Betula L., для їх оцінки і використання в Поліссі України як для збереження генетичного різноманіття флори в лісових екосистемах, так і з метою господарського використання шляхом створення високоцінних насаджень.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в рамках програми науково – дослідних робіт Державного агроекологічного університету “Вивчити агроекологічний стан ґрунтового покриву Полісся та розробити стратегію удосконалення управління продуктивністю лісоаграрних ландшафтів” (номер державної реєстрації 01040006127).

Мета і завдання дослідження. Мета роботи – з’ясування характеристик аборигенних й інтродукованих різновидів з роду Betula та оцінка можливостей їх використання у лісових фітоценозах Полісся України. Основним завданнями досліджень були пошук шляхів збереження та відтворення популяцій деревних порід, які продукують візерункову деревину, визначення їх насіннєвої продуктивності та оцінка можливостей вирощування берези карельської в умовах Полісся. Для досягнення вказаної мети були поставлені наступні завдання:

1. Виявити місця зростання берези української в лісових екосистемах Словечансько-Овруцького кряжа.

2. Провести таксаційні роботи на ділянках зростання різновидів берези повислої.

3. Дослідити процеси природного розселення і зростання берези української.

4. Вивчити лісорослинні умови місцезростання берези української і берези карельської.

5. Визначити діагностичні ознаки берези української і берези карельської.

6. З’ясувати фітобіологічні особливості беріз з візерунковою текстурою деревини та оцінити їх для використання в Поліссі України.

7. Оцінити значення явища поліморфізму у різновидів роду Betula, які продукують візерункову деревину.

8. Провести таксаційний облік 40-річних культур берези карельської, визначивши параметри кожного дерева.

Об’єкт дослідження. Онтогенетичні процеси берези повислої (контроль), берези української і берези карельської

Предмет дослідження. Береза українська, береза карельська і як контроль береза повисла.

Методи дослідження: еколого-лісівничі – для відбору експериментальних ділянок, таксаційних характеристик структури лісових насаджень; морфолого-генетичні – для вивчення зовнішньої і внутрішньої будови; геоботанічні – для визначення життєвих форм дерев; статистичні – для статистичної обробки польових матеріалів.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше охарактеризовані параметри різновидів беріз з візерунковою текстурою деревини з роду Betula L. в Поліссі України та виявлено в регіоні Центрального Полісся природнє зростання популяції – Betula pendula (verrucosa) var. ucrainica Litvak, яка продукує коштовну візерункову завилькувату деревину.

Уперше на Словечансько-Овруцькому кряжі було установлено, що товстокорі форми берези повислої в комлевій частині стовбура продукують декоративну хвилясту деревину.

З’ясовані фітобіологічні особливості берези української в порівнянні з березою повислою і березою карельською.

Практичне значення одержаних результатів. Установлені фенотипічні маркерні ознаки для відбору дерев з візерунковою декоративною завилькуватою структурою деревини у популяції берези української і берези карельської. Виявлена хвиляста декоративна текстура деревини в комлевій частині стовбура у товстокорих форм берези повислої. Виділено три типи грубокорих форм, які розрізняються між собою висотою підняття грубої кірки по стовбуру та характером їх будови.

Результати досліджень впроваджені у виробництво: створені насадження на площі 300 га на території Малинського держлісгоспу, де зростає береза карельська, та на території Словечанського держлісгоспу, де зростає береза українська, які є насіннєвою базою для створення насаджень дерев з візерунковою структурою.

Особистий внесок здобувача полягає у виявленні місць зростання дерев популяції берези української в лісових екосистемах Словечанського держлісгоспу (Можарівське і Нагорянське лісництва), та Олевського АПК (Кишинське лісництво). Ним було здійснено таксаційні роботи на дослідних ділянках, відібрано рослинні та ґрунтові зразки і проведено їх аналізи. Обґрунтовано тему, визначено завдання, напрямок досліджень, методи і обсяги роботи. Одержані автором експериментальні матеріали були статистично опрацьовані, проаналізовані та узагальнені ним особисто.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися, обговорювалися й одержали позитивну оцінку на наукових конференціях студентів та аспірантів ДААУ (м. Житомир, 1996-1999), міжнародній науково - практичній конференції „Проблеми сільськогосподарської радіології: 17 років після аварії на Чорнобильській АЕС” (Житомир, 2003), науково – практичній конференції „Стратегія розвитку лісового господарства України та завдання лісопромислового комплексу Міністерства оборони України по веденню лісового господарства в умовах Івано – Франківського ЛПК МО України”, яка відбулася 24 – 25 вересня 2003 р. в Державному агроекологічному університеті.

У повному обсязі результати дисертації обговорені на об’єднаному засіданні кафедр екології лісу і меліорації, лісівництва, лісових культур і таксації факультету лісового господарства ДАУ (Житомир, 2005).

Публікації. За матеріалами теми дисертаційної роботи опубліковано 8 статей, з них 6 у фахових виданнях, регламентованих ВАК України.

Структура та обсяги дисертаційної роботи. Матеріали дисертаційної роботи викладені на 166 сторінках комп’ютерного тексту, в тому числі основний текст – на 158 сторінках. Дисертація складається з вступу, семи розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних літературних джерел та додатків. Цифровий матеріал систематизовано у 48 таблицях, з них 6 в додатках, ілюстровано 13 рисунками. Список літератури включає 209 найменувань (з них 8 латиницею).

ЗМІСТ РОБОТИ

1. Характеристика родини, роду Betula L. та стан вивчення питання

Родина березові (Betulaceae) відноситься до порядку Betulales. Життєві форми представлені деревами і кущами.

Розглядаються еколого-біологічні, лісівничі, морфолого-анатомічні ознаки популяційних різновидів з роду Betula.

Оригінальна текстура, візерунчастість й характерні фізико-механічні властивості деревини карельської берези забезпечували її широке використання в деревообробці ще в ХІІІ – XV ст.

Вивченню даного питання була присвячена низка робіт (Фокель, 1766; Мерклін, 1857; Вереха, 1898, 1903, 1929; Філіпов, 1916; Керн, 1925; Вольф, 1929; Соколов, 1932–1968; Яблоков, 1947–1965; Любавська, 1953-1982 та інші).

В Україні вивченню цих питань, в основному, присвячені роботи професора П.В. Литвака і, фрагментарно, М.Й. Соколова.

На жаль, невивченими і недостатньо вивченими в Українському Поліссі залишаються такі питання: характеристика аборигенних й інтродукованих різновидів з роду Betula, їх еколого-біологічні, лісівничі, морфолого-анатомічні показники. Результати досліджень цих показників є важливими з точки зору використання біологічного різноманіття, як однієї з основ невиснажливого природокористування. Це й визначило напрямок проведення досліджень.

2. Об’єкти, програма та методика проведення досліджень

Експериментальні роботи при вивченні берези української проводилися в природних насадженнях Словечанського держлісгоспу та Олевського АПК (Кишинське лісництво). Дослідження різновиду – берези карельської - були проведені в Українському лісництві Малинського держлісгоспу на шести пробних ділянках в урочищі „Карачун”. Пробні площі були закладені в 1963 р. професором П.В. Литваком у лісорослинних умовах В2 і В3. Основними типами є дерново-слабо- і дерново-середньопідзолисті супіщані ґрунти. У лісових масивах Словечанського держлісгоспу, де була виявлена береза українська, в широтному напрямі простягається масив осадково-метаморфічних порід Овруцьких кварцитів.

Дослідження в природних лісових фітоценозах і культурах були проведені у відповідності до вимог лісової екології з урахуванням питань вивчення лісових культур. Вони детально описувались в екологічному, лісівничому, лісокультурному аспектах за методиками В.М. Сукачова, Д.В. Воробйова і М.І. Гордієнка.

У програму досліджень входило виявлення в лісових екосистемах Житомирщини різновидів аборигенних деревних порід з роду Betula, які формують візерункову деревину, виявлення їх фітобіологічних особливостей, проведення аналізу грунтово-кліматичних умов місцезростання, облік аборигенних різновидів, їх таксаційні показники, вивчення анатомічних елементів ксилеми берези повислої та її різновидів, пасокопродуктивності і насіннєвої продуктивності, росту, розвитку та поліморфізму різновидів.

Польові та лабораторні дослідження проводили за сучасними методиками. Аналітичні дослідження ґрунтових зразків виконані загальноприйнятими методами: гумус – по ГОСТу 26213-84, азот, що легко гідролізується – по Корнфілду (ГОСТ 26211 – 84), рухомі форми фосфору та обмінні форми калію – по ГОСТУ 22204 – 84, рНKCl – по ГОСТу 2649 – 85, цинк – по Крупському і Александровій в модифікації ЦІНАО (ОСТ 10147 – 88), мідь – по Пейве і Ренькису в модифікації ЦІНАО (ОСТ 10146 – 88), свинець, і кадмій – методом атомно – адсорбційної спектрометрії в модифікації ЦІНАО. Обробка експериментальних даних проведена з використанням сучасних методів математичної статистики.

3. Лісорослинні умови Українського Полісся та перспективи їх використання для поширення різновидів з роду Betula

Українське Полісся охоплює більшість регіонів Волинської, Рівненської, Житомирської, Чернігівської та частину районів Львівської, Хмельницької, Київської і Сумської областей. Природні лісорослинні умови його досить різноманітні, зумовлені строкатістю та мозаїчністю ґрунтового покриву.

Площа борів у держлісфонді Волинської області становить 65458,2 га, суборів – 155208,1 га, сугрудків – 144595,6 га і грудів – 21962 га. Бори в держлісфонді Рівненської області займають 114016 га, субори – 273633 га, сугрудки – 154241 га, груди – 27880 га. Загальна площа лісових земель у держлісфонді Житомирської області становить 750424 га. Найбільша кількість земель припадає, як і в інших областях, на суборовий комплекс – 48,83%, в сугрудковому – 33,06%, боровому – 12,63% і грудовому – 5,49%.

Береза повисла найбільш поширена в свіжих і вологих суборах та в сугрудках.

Найбільш доцільно вирощувати різновиди у свіжих і вологих суборах, а також на деградованих сільськогосподарських угіддях та рекультивованих землях.

4. Характеристика едафічного середовища зростання різновидів з роду Betula в Поліссі України

Розглядаються лісорослинні умови зростання культур берези карельської та берези української. Наведені середні багаторічні метеорологічні показники регіону поширення культури берези карельської, гранулометричний склад, фізичні та хімічні властивості ґрунтів.

У ґрунтах, на яких зростає береза українська, виявлена недостатня кількість багатьох макро- і мікроелементів, перш за все, Мо, В, Са, Со, Сu, Рb та інших. Ґрунт має низькі запаси поживних речовин. Кислотність ґрунту становить від 4,4 до 4,7, гумусу в горизонті НЕ міститься 1,45%, з глибиною його вміст різко зменшується і складає в горизонті Е лише 0,24%, а в горизонті J - лише 0,15%. Фосфор у ґрунті знаходиться в дуже малих кількостях (від 0,50 до 0,80 мг на 100г ґрунту), дещо більше міститься калію (від 0,60 до 1,10 мг на 100г ґрунту). Такі ґрунтові умови сприяли збереженню і формуванню природних низькоповнотних деревостанів, що давало можливість виживати березі українській у гострій конкурентній боротьбі з іншими деревними породами.

Під час проведення досліджень були виявлені наступні життєві форми берези української: високостовбурова, середньостовбурова, низькостовбурова, кущиста і кущова. Переважають у деревостанах Словечанського держлісгоспу середньстовбурові (37,18%) і високостовбурові (30,46%) форми, що пов’язано з віком деревостанів (табл. 1). Дослідження показали доцільність використання різновидів з роду Betula для вирощування в лісових екосистемах Полісся України. Найбільш оптимальними для їх вирощування є свіжі і вологі субори. Береза карельська і береза українська мають низьку конкурентну здатність, тому доцільно застосовувати їх плантаційне широкорядне вирощування.

5. Листковий апарат як індикатор оцінки впливу екологічних факторів на рослинний організм

Подано загальний опис онтогенезу структури листка з південного і північного сектора крони. Листки з південної сторони крони менші, ніж з північної, але вони мають більш удосконалену будову порівняно з тіньовими. З південної сторони крони бруньки мають більші розміри і розвиток їх іде значно інтенсивніше, ніж на північній стороні.

Товщина стовпчастої тканини пластинки листка берези повислої в 2002р. становила 36,7 мк, а в 2003 р. вона була дещо більшою – 39,8 мк, що обумовлено кількістю опадів. Губчаста тканина листка досягає товщини у берези повислої 44,7 і 46,3 мк, берези карельської 40,4 і 42,5 мк. Разом стовпчаста і губчаста тканина відповідно складала у берези повислої за роки досліджень 81,4 та 86,1, а у берези карельської 74,6 і 78,8 мк.

З південної і північної сторони крони простежуються суттєві відмінності у статистичних показниках листків у верхній, середній та нижній частинах крони берези повислої (табл. 2). Товщина листкової пластинки, довжина сітки жилок на 1 мм2, кількість продихів на 1 мм2 з південної частини крони була більша, ніж з північної сторони, зазначені показники закономірно зростали від нижньої до верхньої частини крони дерева. У не підсочених дерев вони були меншими, ніж у підсочених. Довжина продиху з північної сторони крони була меншою, ніж з південної аналогічно у підсочених і не підсочених дерев.

За роки досліджень пасокопродуктивність берези повислої та її різновидів у ранкові години складала у берези повислої – 70,05 ± 0,75 мл за годину, берези карельської високостовбурової – 18,3 ± 0,51; берези карельської середньостовбурової – 5,80 ± 0,51 і берези карельської низькостовбурової – 4,45 ± 0,38 мл. за годину. Середні показники пасокопродуктивності в денний період були такі: береза повисла – 80,70 ± 0,80; береза карельська високостовбурова – 21,10 ± 0,69, середньостовбурова – 7,15 ± 0,48, низькостовбурова – 5,85 ± 0,42 мл. за годину. Дослідження, проведені у вечірній період, свідчать про те, що кількість виділеної пасоки на усіх дослідах знизилась і становила у берези повислої – 62,05 ± 0,95, берези карельської високостовбурової – 16,15 ± 0,79, середньостовбурової 6,05 ± 0,50 і низькостовбурової – 4,30 ± 0,29 мл. за годину.

За період досліджень (2001 – 2004 рр.) у листках берези карельської вміст хлорофілу а+в на початку вегетації перевищував показники пігментів берези повислої і берези української (табл. 3).

Крім цього, найбільший вміст хлорофілу а+в в пластидах листків берези карельської відмічений у серпні, тоді як у берези повислої і берези української – у вересні.

Кардинальні температурні точки біосинтезу хлорофілів і каротиноїдів та формування пластид у них різні.

Різновидові особливості дерев проявляються в численних відтінках хімічного складу їх хлоропластів. Вміст хлорофілу а+в та каротиноїдів у хлоропластах листків на протязі вегетаційного періоду не постійний, а динамічний і тісно пов’язаний з онтогенезом листкового апарата і загальним фізіологічним станом рослин та екологічними факторами.

6. Екологічна оцінка популяційних різновидів з роду

Betula L.

Вивчення анатомії декоративної деревини у різновидів показує, що вона сформована з волокнистих трахеїд, судин, серцевинних променів та деревної паренхіми (табл. 4), подібно до деревини берези повислої. У муфтовидних потовщеннях різновидів, порівняно з деревиною берези повислої, значно зростає частка серцевинних променів і деревної паренхіми, зменшується число судин. Крім цього, у декоративній деревині різновидів спостерігається зменшення, порівняно з березою повислою, кількості волокнистих трахеїд і члеників судин.

Візерункова деревина не лише має більшу кількість серцевинних променів та паренхімних клітин, але й сформована з меншої кількості судин та волокнистих трахеїд. Тому у залежності від кількості анатомічних елементів у деревині будуть змінюватися її фізико-хімічні властивості. Поряд з кількісними анатомічними змінами візерункової деревини у різних форм беріз, зокрема як карельської, так і української, вичленовуються їх якісні відміни між собою та березою повислою.

Від високостовбурових до кущових форм у деревині простежується значне збільшення відсотка серцевинних променів та деревної паренхіми, а також зменшується відсоток судин. У декоративній деревині кущовидних форм відмічений найнижчий відсоток судин (карельська – 12,1%, українська – 12,0%), який майже в два рази менший, ніж у берези повислої (22,4%).

Отже, будова серцевинних променів складає основну відмінність візерункової деревини від деревини берези повислої. У візерунковій деревині берези карельської і берези української формуються високі багатошарові серцевинні промені, які відсутні у ксилемі берези повислої. Візерункова деревина в кущовидних форм берези карельської і берези української має в два рази більший відсоток серцевинних променів (49,0% і 48,5%) у порівнянні з волокнистими трахеїдами (23,1% і 23,4%). Деревна паренхіма у візерунковій деревині берези карельської і берези української за кількістю клітин більш чисельна, ніж у берези повислої. Вона, переважно, метатрахеальна, рідше дифузна.

Важливе практичне значення має дослідження плодоношення берези повислої та її різновидів, які формують типові трьохшпорові анемофільні пилкові зерна. Пилкові зерна були класифіковані на три фракції: дрібна – від 4 до 6 мкм, середня – від 7 до 10 мкм і велика - більше 10 мкм. Фракційний склад пилкових зерен є добрим орієнтиром при вирішенні селекційних питань та показує збалансованість генотипів. Пилковий склад берези повислої є наступним: 19% - дрібна фракція, 73% - середня і лише 8% - крупна. Переважання середньої фракції в складі пилку свідчить про стійкість цього природного виду і його наявну селекційну потенцію. Формула пилкового складу така: 1:4:0,5. Фракційний склад пилку берези української високостовбурової є таким: 26,3% становить дрібна фракція і 73,7% - середня, крупна фракція відсутня. Формула пилкового складу така: 1:3:0. Береза карельська високостовбурова за фракційним складом пилкових зерен має 40% дрібної підфракції, 60% - середньої, крупна підфракція пилкових зерен відсутня. Формула пилкового складу така: 1:1,5:0.

У дисертації наведена урожайність високостовбурових середньостовбурових, низькостовбурових форм. Урожайність насіння берези повислої та її різновидів приведена в таблиці 5. Як свідчать результати досліджень, найбільш сприятливі умови для формування плодів берези повислої та її різновидів складаються в низькоповнотних насадженнях та на поодиноких деревах.

Відсоток виходу чистого насіння з сережок складав біля 33%, маса 1000 насінин складала 23 – 24 г. Число насінин в одному кілограмі насіння було у берези повислої 4166, берези української (високостовбурова форма) – 4348, берези карельської (високостовбурова форма) – 4348 тисяч штук. Відповідно врожайність насіння дорівнювала 43,9; 14,0; 7,4 кг/га. Найбільша урожайність насіння мала місце у середньостовбурових форм (15,8 і 15,3 кг/га), а найменша - у низькостовбурових (2,7 і 4,4 кг/га).

7. Поліморфізм і ріст різновидів берези повислої

Аналіз онтогенетичного розвитку культури берези карельської свідчить про те, що завдяки поліморфізму вона складається з сукупності форм, які розрізняються між собою за фітобіологічними ознаками та певними фізіологічними особливостями особин від їх зародження з статевих зачатків до вегетативного і репродуктивного розвитку. Дослідження показали, що насінні нащадки розщеплюються на високостовбурові безвізерункові особини, високостовбурові візерункові та інші життєві форми, а їх висота відповідає І - ІV бонітетам.

Всього було виявлено 952 особини берези української з запасом візерункової деревини 125,82 м3.

Характерною особливістю онтогенезу берези повислої і її різновидів є галуження. Галуження – один з важливих засобів збільшення розмірів тіла та прояв загальної закономірності еволюції живих істот – диференціації. У берези повислої та її різновидів головна вісь на протязі декількох років може наростати моноподіально за рахунок верхівкової бруньки. Проте на третій – п’ятий рік життя в рослини спостерігається процес перевершування за рахунок бокових бруньок. Перевершування повторюється при подальшому рості стовбура дерева, практично щорічно, але не завжди регулярно.

Дослідженнями внутрішньовидової мінливості берези повислої в умовах Центрального Полісся України було виявлено сім її форм за типом тріщинуватості й кольору кори і три форми за типом листкової пластинки. Це важливо враховувати при рубках догляду: слід залишати швидкоростучі форми цієї породи, які мають гладкокорі, ромбовидно - тріщинуваті стовбури. Найменш швидкоростучими виявилися груботріщинуваті форми, але серед них були виявлені особини, які продукують цінну декоративну хвилясту деревину в окоренковій частині стовбурів. Нами були виділені три типи грубокорих форм, які розрізняються висотою підняття кірки по стовбуру і характером її будови. Перший тип – товстокора правильноборозенчаста з поступовим переходом товстої кірки в гладеньку білу бересту. Другий тип – правильноборозенчаста з різким переходом товстої кірки в гладеньку бересту. Третій тип – товстокора неправильноборозенчаста високотріщинувата (табл.6).

Отже, крім візерункової завилькуватої деревини берези карельської і берези української хвиляста декоративна деревина простежується й у грубокорих форм берези повислої.

Результати проведених досліджень свідчать, що хвилястість деревини у трьох типів товстокорих форм має свої характерні особливості. Суттєво відрізняються між собою типи товстокорих форм за кількістю деревних хвиль. Зі зростанням цього показника збільшується насиченість текстури деревини цятками та смужками хвилястості. Встановлено, що найбільша кількість деревних хвиль спостерігається в нижній частині стовбура і знаходиться у прямолінійній залежності від типу товстокорих форм. У першому типі товстокорих форм кількість деревних хвиль складає 4,3 ± 0,14 шт, у другому типі форм – 8,0 ± 0,15 шт, а в третьому цей показник становить 11,7 ± 0,26 шт. Відповідно, висота хвиль деревини була у першому типі форм – 1,1 ± 0,05 мм, другому – 1,9 ± 0,07 мм і в третьому – 2,7 ± 0,09 мм.

ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

У дисертації наведено теоретичні узагальнення та аналіз експериментальних даних з питань вивчення еколого-біологічних, лісівничих, морфолого-анатомічних показників популяційних різновидів з роду Betula та їх оцінки щодо можливостей використання у лісових фітоценозах Полісся України.

1. У регіоні, зокрема в межах Словечансько-Овруцького кряжу, вперше в природних лісових насадженнях виявлена популяція берези української - Betula pendula (verruccosa) var. ucrainica Litvak, яка є різновидом берези повислої – Betula pendula Rot.

Насіннєвим нащадкам різновидів властивий поліморфізм. У Нагорянському лісництві біологічна структура популяції берези української в своєму складі мала особин високостовбурових форм 30,73%; середньостовбурових – 40,78%; низькостовбурових – 19,94 і кущоподібних – 8,55% форм.

2. Ґрунти, на яких у природному стані зростає береза українська, характеризуються недостатньою кількістю багатьох макро- і мікроелементів, перш за все Mo, B, Ca, Co, Cu, Pb , рНKCl становить від 4,4 до 4,7, вміст гумусу в шарі 0 – 20см 1,45%, вміст рухомого фосфору - 0,50 - 0,80 мг на 100г ґрунту, обмінного калію - 0,60 - 1,10 мг на 100г ґрунту. Найбільш придатними для вирощування берези карельської і берези української є свіжі і вологі субори, площа яких у держлісфондах Житомирської області - 181,9; Рівненської – 209,2; Волинської – 129,1 тис. га. З них в першу чергу важливо відбирати площі для посадки, які уражені кореневою губкою. Можливе їх вирощування на деградованих та рекультивованих землях. Обидва різновиди не вимогливі до трофності ґрунту, вони тільки негативно реагують на надлишок вологи.

3. Береза карельська і береза українська в умовах Полісся України продукують візерункову деревину, мають низьку конкурентну здатність, тому вирощувати їх найбільш доцільно плантаційним способом. Сіянці з ознаками

високо- і короткостовбурових форм на плантаціях рекомендується висаджувати за схемою: 1,5 : 3м і 2 х 3м. Для посадки доцільно використовувати 2-3 річні рослини.

4. Найбільша генеративна здатність у берези повислої та її різновидів має місце у поодиноких дерев, де відмічена освітленість з південної сторони крони від 5450 до 5640 лк, а з північної – від 3700 до 3750 лк. Кількість квіток берези повислої становить 14,8 шт на одному погонному метрі пагона, у берези карельської – 13,8 шт, у берези української – 14,1 шт. Менше було виявлено квіток на пагонах дерев, які зростають при повноті 0,7 ніж 0,3 (береза повисла 13,3 і 11,4, береза карельська – 12,6 і 10,9, береза українська – 12,2 і 10,7 шт.).

5. Листкова пластинка у берези карельської формується тоншою, ніж у берези повислої. Товщина стовпчастої тканини у неї складає 34,2 мк, губчастої – 40,4 мк, а у берези повислої – 36,7 мк і 44,7 мк відповідно.

6. Найвища пасокопродуктивність мала місце у берези повислої: за період досліджень вона становила 70,72±0,83 мл за годину, тоді як у берези карельської (високостовбурова форма) – 18,85±0,63, у берези карельської (середньостовбурова форма) – 6,30±0,49, у берези карельської (низькостовбурова форма) – 4,88±0,36. Розверзання листкових бруньок у підсочених дерев запізнюється на дві – три доби у порівнянні з не підсоченими деревами.

7. Виявлено, що у берези карельської вміст хлорофілу а+в на початку вегетації (травень – червень) перевищує показники пігментів берези повислої і берези української. Різновидові особливості рослин проявляються в численних відтінках хімічного складу їх хлоропластів.

8. Анатомічні дослідження показують, що в деревині берези карельської і берези української візерунок формується за рахунок коричневих включень флоеми, серцевинних променів, паренхіми та завилькуватої структури волокнистих трахеїд і волокон лібриформу.

Продукування візерункової деревини камбієм на протязі онтогенезу у різних життєвих форм різновидів відбувається неодночасно: кущисті форми починають формувати її у 3 – 4 річному віці, низькостовбурові – з 4 – 6 річного віку, середньостовбурові – з 6 – 8 річного віку, а високостовбурові – з 10 – 12 річного віку. Чіткими діагностичними ознаками цього процесу є прояв муфтовидних потовщень при основі стовбурця дерева. Ці особливості необхідно враховувати при проведенні рубок догляду.

Деревина берези повислої має простий рисунок, більш складний він у берези української і найбільш добірний для виробництва у берези карельської. Береза карельська продукує деревину з більш густим мармуроподібним рисунком, береза українська продукує деревину з менш ускладненим рисунком, але у неї переважають коричневі цятки.

9. Установлено, що будова серцевинних променів складає основну відмінність візерункової деревини берези карельської від деревини берези повислої. У візерункової деревини берези карельської та берези української формуються високі багатошарові серцевинні промені, які практично не виявляються у ксилемі берези повислої. Візерункова деревина у кущових форм берези карельської і берези української має в два рази більший відсоток серцевинних променів (49 % і 48,5 %) у порівнянні з волокнистими трахеїдами (23,1 % і 23,4 %). Деревна паренхіма у візерунковій деревині різновидів за кількістю клітин більш чисельна, ніж у берези повислої. Вона переважно метатрахеальна, рідше дифузна.

10. Муфтовидні потовщення на стовбурах дерев у різновидів формуються латеральною меристемою, яка через порушення координації в роботі тканинних агрегатів клітин камбію продукує горбкувато – ямкувату поверхню щорічної ксилеми.

11. Для берези повислої і її різновидів характерним є процес перевершування, коли відбувається перехід від моноподіального до симподіального галуження. Найбільш чітко цей процес простежується у кущистих і низькостовбурових форм.

12. При рубках догляду слід враховувати, що високостовбурові форми берези карельської і берези української характеризуються вираженою акротонією гілкування, середньостовбуровим і низькостовбуровим формам притаманне мезотонне гілкування, а кущоподібні форми мають базитонне гілкування.

13. За товщиною кірки товстокорих форм берези повислої було виділено три типи, які розрізняються висотою підняття кірки по стовбуру і характером її будови. Перший тип – товстокора правильноборозенчаста з поступовим переходом товстої кірки в гладеньку білу бересту. Другий тип – правильноборозенчаста з різким переходом товстої кірки в гладеньку бересту. Третій тип – товстокора неправильноборозенчаста, високотріщинувата. Грубокорі форми берези повислої продукують хвилясту декоративну деревину. Коефіцієнт кореляції між товщиною кірки, кількістю хвиль, їх висотою та довжиною становить 0,43; 0,41 та 0,39, що свідчить про помірність зв’язків між цими ознаками.

14. Урожайність насіння берези повислої становить 43,9 кг/га; берези української високостовбурової форми – 14,0 кг/га; середьостовбурової – 15,8 кг/га; низькостовбурової – 2,7 кг/га, берези карельської високостовбурової форми – 7,4 кг/га; середньостовбурової – 15,3 кг/га; низькостовбурової – 4,4 кг/га. Середня маса сережок одного модельного дерева за 2001 – 2003 рр. становила 605±37,4г; у берези української високостовбурової форми – 591±37,7г; середьостовбурової - 596±39,3г; низькостовбурової - 625±41,0г;у берези карельської високостовбурової - 526±34,1г; середньостовбурової - 544±32,3г; низькостовбурової - 491±33,2г. Відсоток виходу чистого насіння з сережок складав близько 33%.

15. Різновиди через поліморфізм диференціюються, а ріст їх особин відповідає І – ІV бонітетам. Високостовбурові безвізерункові різновиди в 40 річному віці ростуть за Іа і Ів бонітетами, високостовбурові з ознаками візерунчастої текстури деревини – за І і ІІ бонітетом, середньостовбурові за ІІ і ІІІ, низькостовбурові - ІV бонітетом.

Основні положення дисертації викладені у роботах:

1. Тарасевич А.В. Полесский государственный заповедник. Охрана и рациональное использование лесных ресурсов, тезисы докладов Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов. - Москва, 1991. - С. 51 – 52.

2. Литвак П.В., Ткачук В.І., Тарасевич О.В. Цінна знахідка в Словечансько-Овруцькому кряжі. Урал в мініатюрі (природні багатства Житомирщини, їх вивчення та перспективи використання). - Житомир, 1996. - С. 80 – 81.

3. Литвак П.В., Тарасевич О.В. Фітобіологічне значення нового осередку беріз з візерунчастою текстурою деревини //Вісник ДАУ. – 1999. - №1-2. - С. 222 – 230.

4. Литвак П.В., Тарасевич О.В. До анатомічної характеристики деревини деяких представників роду Betula L. // Вісник ДАУ. – 2003. №1. - С. 151 – 156.

5. Литвак П.В., Тарасевич О.В. Про особливості онтогенезу берези карельської і української // Вісник ДАУ. – 2003. - №2. - С. 89 – 95.

6. Литвак П.В., Тарасевич О.В. Пасокопродуктивність та виділення пасоки деякими представниками роду Betula L. // Вісник ДАУ. – 2004. - №1. - С. 69 – 78.

7. Тарасевич О.В. Оцінка та можливості використання березової фітомаси з радіоактивно забруднених територій. Проблеми сільськогосподарської радіології: 17 років після аварії на Чорнобильській АЕС. (Доповіді учасників четвертої міжнародної науково – практичної конференції). – Житомир, 2003. - С. 143 – 146.

8. Литвак П.В., Тарасевич О.В. Внутрівидова мінливість берези повислої в умовах Центрального Полісся України // Вісник ДАУ. – 2004. - №2. - С. 187 – 197.

анотація

Тарасевич О.В. Популяційні різновиди роду Betula L. та їх оцінка для використання в Поліссі України. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. Державний агроекологічний університет, м. Житомир. 2005.

Викладені результати вивчення популяційних різновидів роду Betula L. та їх оцінки для використання в Поліссі України. Дослідження проведено в природних деревостанах Словечансько – Овруцького кряжа та в лісових культурах берези карельської Українського лісництва Малинського держлісгоспу.

У дисертації привернута увага і розроблений новий напрямок вирішення проблеми збереження, використання і відтворення популяційних різновидів роду Betula в ґрунтово - екологічних умовах Полісся України.

Уперше в регіоні Словечансько – Овруцького кряжа було виявлено в природних лісових фітоценозах популяцію берези української (Betula pendula var. ucrainica), яка є різновидом берези повислої (B. pendula).

Виявлено, що оптимальними умовами для вирощування візерункової деревини берези карельської і берези української є свіжі та вологі субори, площі яких складають в держлісфонді Житомирської області 181,9; Рівненської – 209,2; Волинської – 129,1 тис. га. Через низьку конкурентноздатність їх доцільно вирощувати плантаційним способом.

Встановлено, що листковий апарат є добрим індикатором оцінки впливу екологічних факторів на рослинний організм. Висвітлені питання формування вегетативних і генеративних органів берези повислої та її різновидів, а також їх пасокопродуктивність і вміст пігментів пластид в листках. Наведена екологічна оцінка популяційних різновидів і анатомічна структура деревини та особливості їх онтогенезу і плодоношення. Висвітлено питання внутрівидової мінливості берези повислої в умовах Центрального Полісся України та ріст і розвиток різновидів, їх поліморфізм.

Ключові слова: популяція, різновид, едафічне середовище, індикаційна оцінка, пасокопродуктивність, поліморфізм.

аннотация

Тарасевич А.В. Популяционные разновидности рода Betula L. и их оценка для использования в Полесье Украины. – Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 – экология. Государственный агроэкологический университет, г. Житомир, 2005.

Диссертация посвящена изучению популяционных разновидностей рода Betula L. и их оценке для использования в Полесье Украины. Исследования проведены в естественных лесных экосистемах Словечанско – Овручского кряжа и в лесных культурах березы карельской Украинского лесничества Малинского гослесхоза.

В диссертации разработано новое направление в решении проблемы сохранения, использования и выращивания популяционных разновидностей рода Betula L. в условиях Полесья Украины.

Впервые в регионе Словечанско – Овручского кряжа была обнаружена в естественных лесных фитоценозах популяция березы украинской (Betula pendula var. ucrainica), которая есть разновидностью березы повислой (Betula pendula).

Установлено, что оптимальными условиями для выращивания ценной древесины березы карельской и березы украинской есть свежие и влажные субори, площадь которых составляет в гослесфондах Житомирской области 181,9; Ровенской – 209,2; Волынской - 129,1 тыс. га. Низкая конкурентоспособность этих разновидностей требует выращивать их плантационным способом.

Установлено, что листовой аппарат есть хорошим индикатором оценки влияния экологических факторов на растительный организм. Освещены вопросы формирования вегетативных и генеративных органов березы повислой и ее разновидностей, изучена также их сокопродуктивность и содержание пигментов пластид в листьях. Проведена экологическая оценка популяционных разновидностей, анатомическая структура их древесины. Изучены вопросы онтогенеза, плодоношения и внутривидовой изменчивости березы повислой в условиях Центрального Полесья Украины.

Рассмотрены особенности роста и развития березы повислой и ее разновидов, а также их полиморфизм.

Ключевые слова: популяция, разновидность, эдафическая среда, индикаторная оценка, сокопродуктивность, полиморфизм.

SUMMARY

Tarasevych O.V. Population varieties of genus Betula L. and their estimation for using in Ukrainian Polissya. – Manuscript. The thesis for f candidate of agricultural sciences degree of specialty: 03.00.16 – ecology. The State Agrotcological University, Zhytomyr, 2005.

The dissertation dedicates to learning of population varieties of class Betula L. and their estimation for using them in Ukrainian Polissya. Experiments are taken place in natural tree plantings of Slovechansko – Ovruchsky range and in forests of Karelian birch of Ukrainian forest of Malinsky derzhlisgosp.

In the dissertation it is attracted and made a new way of solving problem about saving, using and renovating of population varieties of class Betula in conditions of Ukrainian Polissya. It was the first in region of Slovechansko – Ovruchsky range when the population of Ukrainian birch (Betula pendula var. ucrainica) was found in natural forest phytocenosis as a variety of drooping birch.

It was found that optimal conditions for growing picturesque wood of Karelian and Ukrainian birches were fresh and wet forests with square 181,9 in Zhitomir region; 209,2 in Rivne region; 129,1 hundreds hectares in Volin region. Because of low competitiveness it is useful to grow them by planting.

The dissertation has results of studding conditions of growing Karelian and Ukrainian birches in natural forest ecosystems. It was found that leaves were good indicators for estimation of influence of ecological factors on planting organism and question about forming vegetation and generation organs of drooping birch and its varieties, and also their productiveness and content of pigments in leaves. Ecological estimation of population varieties and anatomic structure of wood, peculiarities of their ontogenesis and fertility have been showed there.

The question of inside classical changes of drooping birch in conditions