НАЦІОНАЛЬНИЙ ЛІСОТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ЛІСОТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
ДЕБРИНЮК
Юрій Михайлович
УДК 630*238] (477.8)
ПЛАНТАЦІЙНІ ЛІСОВІ КУЛЬТУРИ
В ЗАХІДНОМУ ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ:
КОНЦЕПЦІЯ, МЕТОДОЛОГІЯ, РЕСУРСНИЙ ПОТЕНЦІАЛ
06.03.01 – лісові культури та фітомеліорація
Автореферат
на здобуття наукового ступеня
доктора сільськогосподарських наук
Львів - 2007
Дисертацією є рукопис
Робота виконана на кафедрі лісових культур і лісової селекції Національного лісотехнічного університету України Міністерства освіти і науки України
Науковий консультант: доктор сільськогосподарських наук, про-фесор Гузь Микола Михайлович, Національний лісотехнічний університет України, завідувач кафедри лісових культур і лісової селекції
Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор
Ониськів Микола Ількович, Національний
аграрний університет Кабінету Міністрів України, головний науковий співробітник НДІ лісівництва та декоративного садівництва
доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Шлапак Володимир Петрович, Національний дендрологічний парк "Софіївка" НАН України, заступник директора з наукової роботи
доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Левон Федір Михайлович, Національний ботанічний сад ім. М.М.Гришка НАН України, провідний науковий співробітник відділу дендрології та паркознавства
Провідна установа: Інститут екології Карпат НАН України, відділ охорони природних екосистем, м. Львів
Захист відбудеться 29 березня 2007 р. о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.072.02 в Національному лісотехнічному університеті України за адресою: 79057, м. Львів, вул. Ген. Чупринки, 103, зал засідань.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного лісотехнічного університеті України за адресою: м. Львів, вул. Ген. Чупринки, 101
Автореферат розісланий " 21 " лютого 2007 року
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради І.Є.Кульчицький-Жигайло
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. У сучасну епоху проблема дефіциту деревини стала глобальною, що обмежує можливості її імпорту. Загальний рівень споживання деревини невпинно зростає і кожні 25 років відбувається подвоєння обсягу її використання. У багатьох країнах, у т.ч. і в Україні, виникла настійна потреба пошуку ефективних шляхів збільшення обсягів її продукування.
Незважаючи на велику кількість наукових досліджень із проблеми підвищення продуктивності лісостанів, до цього часу не вдалося досягти бажаного практичного результату. Оскільки в Україні лісові ресурси значно вичерпані і в силу економічних причин їх імпорт неможливий, необхідно вирощувати деревину на теренах держави в обсягах, які б задовольняли як власні потреби, так і потреби експорту. В зв’язку з цим, плантаційне лісовирощування не має альтернативи і зумовлює актуальність розробки регіональних комплексних програм з вирощування високопродуктивних цільових деревостанів у загальнодержавному масштабі, зокрема й на території Західного Лісостепу України.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проведені поетапно в рамках таких науково-дослідних тем: “Прискорення відтворення лісосировинних ресурсів на основі заміни низькопродуктивних деревостанів, вирощування швидкорослих деревних порід плантаційними методами для забезпечення сировиною провідних галузей народного господарства” (1992-1994 р., № держреєстрації 0193U033942); “Розробка програмного забезпечення системи наукового обгрунтування аналізу структури використання природної продуктивності типів лісу та ефективного контролю за її трансформацією (1995-1997 р., № держреєстрації 0195U015895); “Методи підвищення продуктивності компонентів лісових фітоценозів” (1998-1999 р., № держреєстрації 0198U002976); “Генетико-селекційні основи формування лісових насаджень високої продуктивності та господарської цінності в умовах західного регіону України (2000-2002 р., № держреєстрації 0100U001485); “Генетико-селекційні основи вирощування лісового садивного матеріалу високопродуктивних та швидкоростучих деревних порід” (2003-2005 р., № 0103U000084).
Мета і завдання досліджень. Мета досліджень – розробити теоретичні, методологічні та технологічні основи створення і вирощування плантаційних лісових культур (ПЛК) у Західному Лісостепу України за участю швидкорослих хвойних порід для додаткового продукування деревини на принципах породозміни.
Завдання досліджень передбачали:–
розробку лісокультурного районування Західного Лісостепу України;–
розробку основ групування дерев за ростом, якістю та життєздатністю;–
визначення потенційної продуктивності лісових насаджень, обгрунтування способів підвищення їх фактичної продуктивності до потенційного рівня;–
вивчення особливостей росту деревостанів швидкорослих хвойних порід;–
обгрунтування доцільності вирощування ПЛК із коротким оборотом рубки на принципах породозміни без залучення додаткових земельних угідь;–
оцінку впливу насаджень хвойних порід на едафічні умови та інтенсивність використання ними основних елементів мінерального живлення;–
визначення фізичних властивостей деревини в штучних насадженнях різного складу та густоти, вирощуваних у режимі плантаційних культур;–
вивчення стереометричних і біометричних характеристик кореневих систем деревних порід, установлення відповідних залежностей між складовими їх підземної та надземної частин;–
обгрунтування та розробку математичних моделей прогнозування росту і накопичення деревини плантаційними лісовими культурами за віковими періодами;–
розробку технологій вирощування плантаційних лісових культур хвойних порід на території Західного Лісостепу України.
Об’єкт досліджень – чисті та змішані лісові культури ялини європейської, модрин європейської, японської та гібридної, псевдотсуги Мензіса, а також дуба звичайного.
Предмет дослідження – особливості росту й розвитку та ресурсний потенціал плантаційних лісових культур швидкорослих хвойних порід у зв’язку з технологічними методами і способами їх створення та вирощування.
Методи дослідження. Для виконання поставлених завдань використовували різноманітні лісівничі, таксаційні, грунтознавчі та кліматологічні методи досліджень, зокрема – кліматології, перерахувальної таксації, порівняльної екології, варіаційної статистики та математичного моделювання, а також конкретні методи – накладення, провідних факторів, об’ємних співвідношень, грунтових аналізів, препарування кореневих систем і коренів, неруйнівного контролю, розподілу верти-кально-фракційного складу фітомаси за частинами дерева.
Наукова новизна отриманих результатів. На підставі проведених досліджень вперше отримані такі наукові результати:
- сформульовано концепцію лісокультурного районування на основі врахування локальних клімато-едафотопічних умов та найбільш раціонального типу лісових культур;
- обгрунтовано доцільність застосування типу лісових культур за основними (види і категорії лісокультурних площ, види лісових культур, технологія їх створення) та допоміжними (агротехніка вирощування, ступінь використання потенціалу ТЛУ) їх характеристиками, як основи лісокультурного районування території;
- розроблено та обгрунтовано методологію розподілу дерев у штучних насадженнях за групами росту, класами якості та категоріями життєздатності на основі встановлення закономірностей розподілу чисельностей конкретного виду за показниками середньої висоти, середнього діаметра, протяжності живої крони, висоти до живої крони, об’єму середнього дерева, показника D2H в межах груп росту;
- розроблено методологічні основи визначення фактичної та потенційної продуктивності деревостанів з використанням сигмальної монотипічної шкали для розподілу деревостанів на групи фактичної продуктивності, визначено напрямки підвищення фактичної продуктивності лісів до потенційного рівня;
- на основі показників росту, продуктивності та стійкості обгрунтовано доцільність використання хвойних порід у плантаційних лісових культурах з коротким оборотом рубки;
- розроблено концепцію використання ПЛК як проміжної ланки в загальному циклі лісовирощування за принципом породозміни і схемою: похідний низькопродуктивний деревостан > плантаційні лісові культури > корінний деревостан; функціонування ПЛК триває із заданою циклічністю;
- на основі застосування методу повного препарування кореневих систем ялини, модрини та дугласії встановлено нові співвідношення за масою і протяжністю між окремими складовими підземної та надземної частин дерев хвойних порід (корені горизонтальні, вертикальні, косовертикальні; стовбур; гілки живі та мертві; хвоя; пеньок), що дає основу для оптимізації густоти плантаційних лісових культур;
- доказана можливість суттєвого поліпшення фізичних властивостей деревини ялини європейської при вирощуванні ПЛК цієї породи за межами природного ареалу шляхом оптимізації їх густоти;
- на основі математичного моделювання визначено ресурсний потенціал плантаційних лісових культур досліджуваних порід у різних типах лісорослинних умов Західного Лісостепу.
Практичне значення отриманих результатів. За даними досліджень проведено розподіл території Західного Лісостепу на лісокультурні округи та райони. Запропоновано поділ дерев у плантаційних лісових насадженнях за групами інтенсивності росту, класами якості стовбурів та категоріями життєздатності особин.
Визначено фактичну та потенційну продуктивність насаджень Українського Розточчя, встановлено причини зниження продуктивності та запропоновано шляхи підвищення її до потенційного рівня.
Розроблено технологічні етапи вирощування та експлуатації плантаційних лісових насаджень з коротким оборотом рубки.
На основі досліджень кореневих систем ялини, модрини та дугласії встановлено коефіцієнт С, який дає змогу визначати масу підземної частини деревних рослин з точністю ± 3% (пеньок + коренева система) без їх препарування.
Автором також розроблені та затверджені Науково-технічною радою Міністерства лісового господарства України (протокол №1 від 22.02.93 р.) практичні рекомендації "Застосування циклічного способу вирощування деревостанів із комбінованим оборотом рубки на принципах породозміни", основні положення яких впроваджені у виробництво.
Розроблені принципи та засади створення і вирощування плантаційних лісових культур використовуються державними лісогосподарськими підприємствами Івано-Франківсь-кого, Тернопільського та Львівського обласних управлінь лісового господарства. Окремі результати досліджень і практичні рекомендації застосовуються у навчальному процесі в НЛТУ України під час викладання дисциплін “Лісові культури”, “Лісове коренезнавство” та “Лісове товарознавство”.
Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є результатом багаторічних (1989-2005 рр.) лісівничих, лісокультурних та лісотаксаційних досліджень дисертанта. Автору належить постановка проблеми, визначення мети та завдань досліджень, формулювання концепції вирощування ПЛК на принципах породозміни, розробка методологічних основ окремих аспектів досліджень, визначення ресурсного потенціалу насаджень з коротким оборотом рубки. Дисертантом одноосібно зібрано й опрацьовано весь обсяг польових матеріалів, обгрунтовано й розроблено практичні та теоретичні засади плантаційного вирощування, здійснено узагальнення практичних і теоретичних положень дисертації, зроблено та обгрунтовано висновки за результатами дисертаційної роботи.
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної робо-ти доповідались і обговорювались на 33 наукових конференціях, семінарах, си-мпо-зі-умах, читаннях, в тому числі: на 9-ти Міжнародних (Йошкар-Ола, 1992; Москва, 1992; С.-Петербург, 1993; Львів, 1995, 1999, 2006; Київ, 1997; Красноярськ, 2004, 2006), 5-ти Всесоюзних (Свердловськ, 1991; Гомель, 1990; Воронеж, 1991; Львів, 1991; Москва, 1991), 3-ох республіканських (Львів, 1989, 1991; Івано-Франківськ, 1990), 2-ох Всеукраїнських (Івано-Франківськ, 1993; Львів, 1994) та 14-ти вузівських (1989-2003 рр.).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 104 наукові роботи, з яких одна монографія, дві практичні рекомендації, 101 стаття, тези, матеріали всеукраїнських та міжнародних конференцій, у т.ч. у фахових виданнях – 55 наукових праць.
Структура і обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, дев’яти розділів, висновків і рекомендацій, списку використаних джерел, додатків. Бібліографічний список містить 786 джерел, із них 271 – іноземних.
Матеріали дисертаційної роботи представлені в двох томах. У томі І викладено результати досліджень на 538 сторінках машинописного тексту, в т.ч. основний текст – на 296 сторінках. Том І вміщає 89 таблиць та 326 рисунків. В томі ІІ наведені додатки на 681 сторінці, в т.ч. 281 таблицю та 218 рисунків.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Сучасні напрямки підвищення продуктивності лісів
Теоретичні та практичні засади суттєвого підвищення продуктивності лісів розроблялись протягом всієї історії лісовирощування (Лавриненко та ін., 1956; Голубець, 1959; Тимофєєв, 1977; Редько, Бабич, 1983; Атрощенко, 1987; Огієвський, Медвєдєв, 1991; Гордієнко та ін., 2005). При цьому приймались програми широкого впровадження швидкорослих порід, обгрунтовувались різні типи культур, проте кардинальних змін у підвищенні продуктивності лісів ці заходи так і не внесли.
Для підвищення фактичної продуктивності лісових насаджень і подолання розриву між нею та потенційною продуктивністю необхідна розробка диференційованих заходів за типами лісорослинних умов та типами лісу, лісокультурними районами та цілими регіонами (Воробйов, 1959; Кайрюкштис, 1969; Туркевич та ін., 1973; Вакулюк, 1988, 1993; Швиденко та ін., 1989; Бугаев,
1991; Калінін, 1995; Ониськів, 1995; Шлапак, 1997; Bruchwald, 1980). Проте існуючі методики з визначення продуктив-ності насаджень не дають можливостей без значних похибок виявляти резерви та намічати ефективні заходи з підвищення продуктивності лісів.
Відомо, що при повторному садінні рослини на одному і тому ж місці продуктивність та стійкість її наступних поколінь суттєво знижується. Цього негативного явища можна уникнути шляхом чергування культур різного складу (Захарієв-Боян, 1980; Бєлов, 1983; Логгінов, 1988; Баранецький, 1990). Однак, сучасні засади ведення лісового господарства не завжди відповідають вимогам сьогодення. Доцільним тут є перехід до циклічного вирощування деревостанів з використанням принципу породозміни, подібно до того, як це відбувається в процесі природної зміни порід.
Плантаційна система лісовирощування є одним із важливих елементів формування постійної лісосировинної бази (Шутов та ін., 1984; Морозов, 1985; Штукін, 1989; Бродович та ін., 1993; Гавриленко, 1996; Дебринюк, 2002, 2003, 2004; Ониськів та ін., 2003; Фучило, 2006; Kohlstock, 1984; Mitchel, 1988; Thomasius, 1990; Kenney, 1993). Перехід на частині лісових площ до плантаційного лісовирощування сприятиме інтенсифікації лісогосподарського виробництва.
При цьому створювати плантаційні лісові культури ялини з коротким оборотом рубки доцільно чистими за складом (Гордієнко, 1953; Лавриненко та ін., 1956; Голубець, 1959, 1968; Нікітін, 1960; Юркевич та ін., 1970; Порва, 1973; Логгінов, 1988; Дебринюк, 1995, 2003, 2004; Dengler, Rцhrig, 1980; Schmidt-Vogt, 1981).
Модринові культури можна створювати як чисті, так і змішані. Однак, більшість дослідників рекомендують створювати складні та змішані модринові насадження [Лавриненко, 1949, 1965; Тимофєєв, 1954, 1961, 1977; Пєшко, 1965; Живицький, 1968; Маслова, 1970; Нікітін, 1971; Дебринюк, 2003; Левон, 2004].
Насадження псевдотсуги Мензіса належать до найпродуктивніших типів деревостанів Землі, виявляючи високу інтенсивність росту як у чистих, так і в змішаних штучних насадженнях [Ейзенрейх, 1959; Маргус, 1963; Сироткін, Сєроглазова, 1970; Пірагс, 1979; Schober, 1954; Holubиik, 1960, 1976; Kleinschmit u.a., 1974; Љika, 1979; Dengler, Rцhrig, 1980; Gіaz, 1984]. В Україні насадження дугласії відзначаються дуже високою продуктивністю, накопичуючи в 60-80-річ-но-му віці 800-1300 м3/га стовбурної деревини [Бродович, 1969, 1978; Хмільовський, 1987, 1988; Матяш, 1988; Гунчак та ін., 1988; Шляхта, 1991; Яцик, Бродович, 1995; Дебринюк, 1999, 2006]. Проте слабо дослідженими залишаються питання технологічних аспектів ство-рення і вирощування плантаційних культур за участю ялини, модрини та псевдотсуги, прийомів зріджування штучних насаджень. Важливою проблемою, яка також потребує вирішення, є підбір перспективних екотипів та форм хвойних порід.
Важливою складовою проблеми підвищення продуктивності лісів є оцінка впливу деревних насаджень різного складу на грунт (Смольянінов, 1969; Пастернак, 1970; Мігунова, 1993 та ін.). З цієї точки зору ялина, модрина та псевдотсуга виявляють специфічний вплив на грунт у різних типах лісорослинних умов [Погребняк, 1948; Ткаченко, 1955; Розанова, 1955; Вайчис, 1958, 1960; Шумаков, 1963; Пєшко, 1965; Гордієнко, 1967; Pelнљek, 1969, 1978; Lochman, 1980;Reemtsma, 1986;
Schulze, Lange, 1990]. Регулюючи співвідношення порід у змішаних культурах, застосовуючи різні способи та схеми їх змішування, можна досягти найефективнішого використання лісорослинного потенціалу лісових земель.
Формування плантаційних лісових культур з використанням ялини, модрини та псевдотсуги ми розглядаємо як концептуальну основу підвищення продуктивності лісів у регіоні Західного Лісостепу України.
Програма, об’єкти та методика досліджень
Програмою досліджень передбачено виконання поставлених завдань і обгрунтування концептуальних положень циклічного способу вирощування деревостанів на принципах породозміни.
Основні об’єкти досліджень знаходяться на території Західного Лісостепу, в межах виділених нами лісокультурних районів. Окремі об’єкти знаходяться також і в Прикарпатті, Українських Карпатах та Західному Поліссі. Насадження групувались за однорідністю агрофону та лісорослинних умов, за віковими періодами.
Як об’єкти досліджень вибрано насадження штучного походження всіх вікових груп з різною фактичною та потенційною продуктивністю, сформовані в найбільш поширених типах лісорослинних умов регіону – С2, С3, D2, D3, які займають в досліджуваних районах 60...99% вкритої лісом площі.
У процесі досліджень закладено більше 600 пробних ділянок, викопано 48 шур-фів, проаналізовано більше 200 грунтових зразків. Проаналізовано фактичну продуктивність більше 10 тис. ділянок лісових насаджень досліджуваної території. Для визначення фізичних характеристик деревини порід використано більше 1500 стандартних зразків. Для вивчення лісівничо-таксаційних, біометричних та стереометричних характеристик повністю препаровано кореневі системи 9-ти дерев 37-40-річного віку, зрізано і проаналізовано хід росту 124-ох модельних дерев. Для дослідження збігу стовбурів додатково було обміряно понад 200 дерев. Для вивчення особливостей накопичення надземної фітомаси досліджено 22 модельних дерева.
Як критерій оцінки впливу клімату на формування лісових фітоценозів ми використали показник вологості клімату (W) Д.В.Воробйова, для визначення вологозабезпеченості вегетаційного періоду – коефіцієнт водного балансу Г.Т.Селяніно-ва. При розробці лісокультурного районування Західного Лісостепу нами застосований також біокліматичний показник Патерсона CVP (climate-vegestation-producРозчленування досліджуваної території на лісокультурні одиниці проведено методом провідних факторів (Дем’янов, Остапенко, 1984; Редько, Яковлєв, 1988), а для уточнення меж районів використано метод накладення (Іваненко, 1977).
Континентальність клімату (А) визначали за Д.В.Воробйовим (1961), зволоженість місцевості – за коефіцієнтом Н.Н.Іванова. Виділення лісокультурних одиниць базувалось на аналізі орографічних, фітоценотичних та геоботанічних факторів з широким використанням літературних, картографічних та статистичних джерел. Враховано також поширення грунтів, лісистість територіальних одиниць, особливості розташування різнорангових природних комплексів.
Особливості будови, складу та продуктивності насаджень вивчали з використанням методів перерахувальної таксації (Моісеєв, 1971). Перелік дерев у деревостанах проведено за ярусами та деревними породами, з розподілом дерев на групи росту, класи якості стовбурів та категорії життєздатності особин (Дебринюк, 1992).
Для класифікації дерев за групами росту (4 групи), якістю стовбурів (4 класи) та життєздатністю (6 категорій) нами розроблені статистично-морфо-ло-гіч-ні критерії їх поділу з відповідним математичним обгрунтуванням. При цьому були враховані положення раніше розроблених методик (Нестеров, 1961; Жилкін, 1965; Кайрюкштис, 1969; Шутов та ін., 1984; Шапятене та ін., 1987; Kraft, 1884; Assmann, 1961, 1964, 1968; Schober, 1964; Vyskot, 1977).
Як додаткові показники продуктивності (Никончук, 1972, 1984) у модрини визначали кут гілкування, товщину сучків, густоту крони, будову кори. Для ялини (Шиманський та ін., 1988) визначали колір грубої кори, поверхню грубої кори, тип гілкування, форму крони. Форму на-сін-них лусок ялини вивчали за М.А.Го-луб-цем (1960, 1968). Для псевдотсуги вивчали форми за будовою кори (Шляхта, 1982).
При визначенні фактичної та потенційної продуктивності деревостанів застосована розроблена нами методика (Калінін, Дебринюк, 1995), яка враховує положення раніше розроблених методик (Воробйов, 1959; Медведєв, Лебедєв, 1971; Туркевич та ін., 1971, 1972; Бугаєв, 1972; Косяков, 1972; Остапенко, Герушинський, 1975; Каразія, 1980). При цьому насадження поділялись на шість груп за продуктивністю. Як показник потенційної продуктивності використовували середньозважений середній приріст групи деревостанів високої продуктивності.
З метою поділу насаджень на групи продуктивності з використанням показника основного відхилення () від середнього значення м була побудована сигмальна монотипічна шкала з відповідним математичним опрацюванням.
При визначенні фізичних властивостей деревини користувались положеннями ГОСТ 16483.37-80, ГОСТ 16483.38-80, а також існуючим методичним забезпеченням (Полубояринов, 1973; Полубояринов та ін., 1987; Божок, Вінтонів, 1992). Аналіз грунтів проведено за загальноприйнятими стандартними методиками.
Аналіз біометричної, морфологічної та стереометричної будови кореневих систем проведено з використанням рекомендацій І.Н.Рахтеєнка (1967), М.І.Калініна (1976), М.М.Гузя (1996). Окрім повного препарування, був використаний електрометричний метод не-руйнівного контролю кореневих систем (Якушев, 1972).
Для моделювання росту плантаційних культур за густотою, висотою, діаметром та запасом стовбурної деревини нами були використані функції з програми "Statistica" (Gadow, 1987; Gadow v K., Hui, 1999; Pretzsch, 1992, 2001). Адекватність моделей (и) визначалась на підставі квадратів різниці між фактичними і модельними значеннями зі встановленням тісноти зв’язку (r) та визначення відносної частки змін залежності ознаки під впливом незалежної (R2). Результати досліджень опрацьовані методами варіаційної статистики (Доспехов, 1979; Свалов, 1983 та ін.).
Лісокультурне районування Західного Лісостепу як основа підвищення продуктивності лісових насаджень
В основу розробленого нами лісокультурного районування покладені наступні основні концептуальні положення:
- лісогосподарська ефективність є комплексним проявом відповідності екобіологічних властивостей лісотвірних порід конкретним лісорослинним умовам;
- сезонна, річна, періодична змінність космічних і земних факторів у поєднанні з специфікою лісобіологічних особливостей (тривалий розвиток лісової рослинності, різна реакція рослин на фактори довкілля в залежності від періоду розвитку та ін.) зумовлюють різний кінцевий результат лісогосподарської діяльності;
- лісокультурна теорія і практика повинні орієнтуватись на забезпечення най-вищої продуктивності та оптимальної структури насаджень, які слід розглядати як найважливіші лісобіологічні домінанти в конкретних природно-істо-рич-них умовах.
Лісорослинні та економічні умови рівнинної частини західного регіону України є досить різноманітними. Більш повне використання потенціалу типів лісорослинних умов, успішне введення нових технологій лісовирощування з прискореним отриманням деревини можливе лише при повному врахуванні природно-кліма-тичних особливостей того чи іншого району. Існуючі схеми територіальних районувань України або дуже загальні, або розроблені для інших цілей, або стосуються інших регіонів. Із-за зазначених причин вони не можуть належним чином задовольнити вимоги лісокультурного виробництва окремих регіонів України, зокрема – Західного Лісостепу.
Необхідність розробки деталізованого лісокультурного районування для Західного Лісостепу зумовлена також значним щорічним обсягом лісокультурних робіт, необхідністю підвищення лісистості території та інтенсифікації лісокультурного виробництва через впровадження системи плантаційного лісовирощування.
При розробці районування застосовано принцип територіальної цілісності одиниць (Дем’янов, Остапенко, 1984). У ранзі таксонів прийнято кла-сифікаційні одиниці – лісокультурний округ та лісокультурний район, виділення яких зроблено з урахуванням природно-кліматичних їх відмінностей, складу деревної рослинності, переважання тих чи інших типів лісу, фактичної продуктивності деревостанів. Об’єктами аналізу були п’ять основних груп факторів, які використані як критерії деталізації лісокультурного районування (Дебринюк, 2003) (рис. 1). Районування вписується в загальноприйняту чотирирангову ієрар-хію таксонів: мега-, макро-, мезо- і мікрорайонування. Виділений Б.Й.Ло-г--гі--новим і П.Г.Каль-ним (1966) лісокультурний район Західного Лісостепу прийнято як лісокультурну зону (макрорайон). На рівні мезо-ра-йо-нування виділено 7 лісокультурних ок-ру-гів (Волинської височини, Малополіський, Надсанський, Розточчя, Опілля, Західно-По-
ЛІСІВНИЧІ | Типи лісорослинних умов і типи лісу; формаційна структура лісової рослинності; співвідношення типів лісу за переважаючими породами; характер розміщення лісових масивів (кон’югати); лісистість території; типи лісових культур
КЛІМАТИЧНІ | Середньорічна температура повітря; тривалість вегетаційного періоду; вологість клімату; коефіцієнт зволоження; коефіцієнт водного балансу
ГЕОЛОГО-ГЕО-МОРФОЛОГІЧНІ | Середня висота над рівнем моря; форми рельєфу; коефіцієнт розчленування місцевості; грунтотвірні породи; типи грунтів
ТЕХНОГЕННІ | Ступінь дигресії ландшафтів; характер і види антропогенного впливу
СОЗОЛОГІЧНІ | Можливість відтворення раритетних фітоценозів
Рис. 1. Критерії лісокультурного районування територій
дільський, Північно-Східноподільський), які на рівні мікро-райо-нування поділяю-ть-ся на 22 лісокультурні райони (Дебринюк, 1999, 2003, 2004).
Такий підхід зберігає цілісність існуючого лісокультурного районування України і є логіч-
ним продовженням раніше роз-роб-леної схеми лісокультурного райо-нування Українських Карпат та При-кар-паття (Гаврусевич, 1987). При виділенні на території Західного Лісостепу лісокультурних округів та районів, уточненні їх меж додатково враховано коефіцієнт зволоження за І.Є.Бу-чинським (1963), вологість клімату за Д.В.Вороб-йовим (1961), середньорічну температуру повітря, тривалість вегетаційного періоду, лісистість території, площу лісів, запас деревини на одиницю площі, структуру та продуктивність переважаючих рослинних формацій, цільове призначення лісів, характер направленості лісовідновних заходів.
Основою лісокультурного районування, його стрижнем є тип лісових культур, який в різних районах Західного Лісостепу має свою специфіку. Територіальні, лісівничо-такса-ці-й-ні та природно-кліма-тич-ні показники характеризуються певними абсолютними та відносними величинами в межах кожної лісокультурної одиниці і визначають оптимальні типи лісових культур.
Запропоноване лісокультурне районування Західного Лісостепу показало специфічність під-хо-дів до проблеми лісовідновлення в межах кожного із виділених лісокультурних округів і районів, врахування яких сприятиме підвищенню продуктивності лісових насаджень регіону.
Методологічні засади оцінки продуктивності деревостанів
Нами розроблені теоретико-ме-то-дологічні основи класифікації дерев в одновікових штучних насадженнях для визначення ступеня диференціації особин у деревостані, встановлення закономірностей їх росту залежно від прийнятих технологічних прийомів лісовирощування, впливу еле-
ментів технології культивування на ріст дерев, їх життєздатність та якість.
Так, ранги середнього дерева в досліджених чистих і змішаних насадженнях ялини, модрини, дугласії та дуба за показниками Dср (54-62%), Hср (54-59%), Lкр (54-62%) є досить близькими і не залежать від віку, складу насаджень та породи. Розподіл дерев за відносними ступенями в межах груп росту в основному відображається кривими нормального розподілу.
Моделі, які описують висоту прикріплення живої гілки у насадженнях досліджуваних порід, залежать передусім від діаметра та загальної висоти дерева, а також від соціального положення особини в деревостані.
Результати вивчення будови штучних насад-жень за участю ялини, модрини, дугласії та дуба свідчать про наявність загальних тенденцій у розподілі вказаних показників у культурах різного складу. Отримані закономірності їх будови дають можливість групування дерев у насадженнях. Групування для одновікових штуч-них насаджень враховує три види ознак: 1) соціологічні (положення дерев в насадженні, як відображення інтенсивності їх росту та продуктивності); 2) технічні (якість стовбурів); 3) біологічні (життєздатність).
Методологічною основою такого групування дерев є встановлення тенденцій і закономірностей розподілу численностей кожного деревного виду за групами росту, класами якості стовбурів та категоріями життєздатності.
Дерева у досліджуваних культурах за інтенсивністю росту поділяли на 4 групи – від особин дуже сильного росту (група 1) до особин слабкого росту (група 4). Для віднесення дерев до тієї чи іншої групи росту використано сигмальну монотипічну шкалу, де критеріями розподілу є висота та діаметр стовбура. Особини, які за таксаційними показниками знаходяться в проміжку +у ...-у, є середніми за інтенсивністю росту і віднесені до групи середнього росту. При цьому розподіл відносної кількості дерев досліджуваних порід за групами росту не залежить від віку, складу насаджень та породи; цей показник є подібним у межах кожної групи росту насаджень для всіх вікових груп (табл. 1).
Аналіз зміни величини ознак дерев за групами росту показав, що із погіршенням росту особин їх загальна висота, протяжність живої крони, об’єм середнього дерева, середній діаметр та показник D2H суттєво знижуються, будучи найнижчими у дерев слабкого росту незалежно від віку, породи та складу насадження. При масових спостереженнях виявляються звичайні статистичні ряди як у межах груп росту, так і в межах всього деревостану. Це підтверджує правильність підбору критеріїв групування дерев, які поєднують кількісну та якісну ознаки деревостану.
Зроблено висновок, що відношення H/D стовбура залежить, пе-ре-дусім, від деревного виду, віку насадження та його густоти. Згідно з співвідношенням Н/D, найбільш стійкими є особини 1 і 2 груп росту незалежно від густоти, породи чи віку культур. Середньою стійкістю відзначаються дерева 3-ої групи росту дуба, модрин європейської та японської. Дерева ялини та обох видів модрин 4-ої групи росту є слабо стійкими. Слабостійкою є й 3-тя група росту дерев ялини.
Співвідношення Ннас/Нгр.росту та Dнас/Dгруп росту не залежать від породи та віку деревостану, але із зменшенням інтенсивності росту особин цей показник збільшується. При цьому середню висоту та середній діаметр насадження в цілому репрезентують дерева 3-ої групи росту.
Аналіз розподілу абсолютних і відносних таксаційних показників дерев у лісових культурах свідчить про існування чіткої закономірності розподілу особин за групами росту, класами якості та категоріями життєздатності незалежно від віку, породи та складу насадження, відображає інтенсивність росту особин та їх соціальне положення в насадженні. Отримані нами результати є підставою для запровадження тризначної оцінки дерев і виділення наступних груп росту.
Група 1 – дерева дуже сильного росту, із сильним річним приростом пагонів, виключно добре розвинуті. Співвідношення H/D становить від 0,38 для дуба до 0,70 – у ялини. Це надпанівні дерева (Kraft, 1884), які завжди знаходяться у верхньому ярусі і найкраще освітлені. Співвідношення Ннас. / Нгр.росту становить 0,81-0,95, Dнас. / D гр.росту – 0,55-0,71.
Таблиця 1
Розподіл дерев за групами росту в досліджуваних насадженнях
№ ПД;
вік | Склад
насадження | Кількість дерев за групами росту, шт./га / % | Сума дерев всіх груп, шт. / %
1 | 2 | 3 | 4
Лісові культури за участю дуба звичайного
4д; 124 р. | 7Д2Г1Мдє + С, Яс | 5 / 3 | 15 / 11 | 102 / 73 | 18 / 13 | 140 / 100
5я; 51 р. | 8Д2Г + Б, Лп, Бк | 11 / 2 | 75 / 15 | 331 / 66 | 86 / 17 | 503 / 100
3р; 37 р. | 10Дзв + Дпн | 31 / 3 | 103 / 12 | 636 / 70 | 138 / 15 | 908 / 100
Лісові культури за участю псевдотсуги Мензіса
8ст;
50 р. | 9,5Пд0,5С + Г, Яс, Д, Кля, Мд, Бк | 5 / 1 | 57 / 15 | 240 / 64 | 76 / 20 | 378 / 100
2ст; 68 р. | 10Пд + Бк, С, Г, Б | 5 / 2 | 38 / 13 | 194 / 65 | 61 / 20 | 298 / 100
1о; 103 р. | 10Пд | 8 / 3 | 42 / 14 | 181 / 62 | 60 / 21 | 291 / 100
15т; 140 р. | 10Пд | - / 0 | 50 / 17 | 180 / 60 | 70 / 23 | 300 / 100
Лісові культури за участю ялини європейської
6а-1; 41 р. | 9Ял1Яс + Д | 4 / 1 | 128 / 17 | 496 / 66 | 124 / 16 | 752 / 100
9-5п; 45 р. | 10Ял + Мдє, С | 22 / 2 | 119 / 13 | 659 / 68 | 168 / 17 | 968 / 100
10п; 19 р. | 10Ял | 54 / 2 | 393 / 13 | 1910 / 65 | 589 / 20 | 2946 / 100
11п; 18 р. | 10Ял | 63 / 3 | 437 / 18 | 1500 / 63 | 375 / 16 | 2375 / 100
Лісові культури за участю модрини
13лп; 39 р. | 10Мдє + Яс, Кля, Д, Г, Лп | 21 / 4 | 69 / 13 | 372 / 69 | 76 / 14 | 538 / 100
12п-3м;
38 р. | 8Мдя1Яс1Г + Лп, Клг, Кля, Чш | 4 / 2 | 47 / 18 | 168 / 64 | 43 / 16 | 262 / 100
Лісові культури за участю модрини та ялини (6Мдя3Ял1Яс)
ПД-7а-1;
39 р. | Модрина японська | 3 / 2 | 29 / 15 | 118 / 63 | 38 / 20 | 188 / 100
Ялина європейська | 13 / 4 | 38 / 11 | 226 / 66 | 64 / 19 | 341 / 100
В с ь о г о | 16 / 3 | 67 / 13 | 344 / 65 | 102 / 19 | 529 / 100
Лісові культури за участю модрини та дуба (6Мдя2Г1Дзвпр1Дзвшт+ Клг, Кля, Влч)
ПД-15т;
75 р. | Модрина японська | 5 / 4 | 19 / 16 | 82 / 67 | 16 / 13 | 122 / 100
Дуб звичайний | 1 / 3 | 5 / 14 | 22 / 61 | 8 / 22 | 36 / 100
В с ь о г о | 6 / 4 | 24 / 15 | 104 / 66 | 24 / 15 | 158 / 100
Середній приріст особин за висотою та діаметром найвищий в насадженні (відповідно, 0,25-0,73 м та 0,67-1,59 см). Протяжність крони у дерев теж є найвищою у насадженні і становить в межах 35-59% від загальної висоти стовбура в залежності від породи та віку деревостану.
Група 2 – дерева сильного росту, із сильним або середнім приростом пагонів. Співвідношення H/D є більшим, ніж для групи 1 (0,44-0,88). Це панівні дерева з добрим або середнім освітленням крон. Співвідношення Ннас. / Нгр.росту становить 0,83-0,95, Dнас. / D гр.росту – 0,65-0,79. Отже, середні висота та діаметр дерев групи росту 2 все ж залишаються вищими від середніх показників насадження, але ця перевага вже помітно менша, ніж у дерев групи росту 1.
Приріст за висотою та діаметром залишається високим і становить, відповідно, 0,24-0,82 м та 0,70-1,34 см. Протяжність крони у дерев цієї групи росту є значною (31-55% висоти стовбура), але меншою, ніж у дерев групи росту 1.
Група 3 – дерева середнього росту, із середніми темпами приросту пагонів. Співвідношення H/D є помітно більшим, ніж у дерев попередніх груп росту і становить від 0,53 у дуба до 1,08 у ялини. Це підпанівні дерева, які середньо освітлені, відстають у рості від дерев другої групи, але при покращенні умов росту здатні переходити в групу 2, а при погіршенні – в групу 4. Співвідношення Ннас. / Нгр.росту становить 0,96-1,02, Dнас. / D гр.росту – 0,95-1,04, що є помітно вищим, ніж по групах росту 1 і 2 і свідчить про значну подібність цих показників загалом по насадженню та по даній групі росту дерев.
Прирости за висотою та діаметром є середніми в насадженні і становлять, відповідно, 0,22-0,68 м та 0,54-1,01 см, що є помітно нижче, ніж у дерев групи росту 2. Протяжність крони у дерев 3-ої групи росту теж є дещо меншою (27-51%).
Група 4 – дерева слабкого росту, зі слабким приростом пагонів, відсталі в рості. Співвідношення H/D становить від 0,69 у дугласії до 1,37 у ялини і є помітно більшим, ніж у дерев інших груп росту. Це переважно пригнічені дерева з погано освітленими кронами. Перехід у групу 3 можливий рідко. Співвідношення Ннас. / Нгр. росту становить 1,05-1,38, Dнас. / D гр. росту – 1,41-1,84.
Прирости за висотою та діаметром є нижчими за середні показники насадження (відповідно, 0,20-0,70 м та 0,28-0,67 см). Якщо висотний приріст порівняно з групою 3 знизився незначно, то приріст за діаметром зменшився дуже суттєво. Протяжність крони у дерев 4-ої групи росту теж є дещо меншою, ніж у дерев інших груп росту і становить 21-50% від загальної висоти стовбура.
До показників якості дерев віднесли кривизну стовбура, товщину сучків, сучкуватість та збіжистість стовбурів, якість поверхні стовбура та ін. (класи 01-04). За показником життєздатності виділено шість категорій дерев у штучних насадженнях – від повністю здорових дерев (категорія 001) до засохлих (категорія 006). Так, дерево з тризначною оцінкою 234 характеризується сильним ростом, має задовільну якість стовбура та є середньовсихаючим за життєздатністю.
У групах дуже сильного (1) та сильного (2) росту повністю переважають високоякісні ділові (01) та повністю здорові (001) і відносно здорові (002) екземпляри. В групі дерев середнього (3) росту зафіксовані особини всіх класів якості (01-04) та категорій життєздатності (001-006), однак з помітною перевагою ділових, рідше - напівділових здорових екземплярів або з слабкими ознаками всихання.
Отримані результати групування дерев за ознаками інтенсивності їх росту, якості стовбурів та категоріями життєздатності дають чітке спрямування пошуку оптимальних режимів вирощування ПЛК з коротким оборотом рубки.
На основі багаторічних досліджень продуктивності лісів Західного Лісостепу, а також Прикарпаття та Карпат нами виявлено значну диференціацію деревостанів за показником продуктивності в межах однакових типів лісу та вікових періодів. Перевищення середньозваженого середнього приросту деревостанів високої продуктивності над деревостанами низької продуктивності становить 3-6 разів. При цьому деревостани з найвищим показником ДМ є своєрідним зразком для встановлення потенційного рівня продуктивності типу лісорослинних умов і типу лісу.
Для визначення фактичної продуктивності на основі по-каз-ника ДМ (м3/га) лісостани поділялись на 6 груп продуктивності. Для спрощення розрахунків можливе об’єднання шести груп у три групи – високої (І і ІІ), середньої (ІІІ і ІV) та низької (V і VІ) продуктивності, оскільки розходження отриманих показників продуктивності за першим і другим варіантами незначні – в межах 1%.
Пропонована нами методика базується на раніше розроблених положеннях (Дебринюк, 1993, 1995; Калінін, 1995; Калінін, Дебринюк, 1995). Вона поєднує характеристики основних критеріїв продуктивності (запасу, приросту) з детальним аналізом інших, не менш важливих (складу, повноти, віку) показників.
Нами встановлено, що насадження групи високої продуктивності на території Розточчя займають порівняно невелику площу (20-30%), але саме ці насадження є зразком для проведення робіт з підвищення продуктивності насаджень груп ІІ і ІІІ. Насадження середньої продуктивності займають більше половини площі й формують основну частину запасу лісового фонду лісокультурного району (табл. 2).
Деревостани низької продуктивності займають порівняно невисокий відсоток (за площею – 20-40%, за запасом – 10-20%), але це суттєво знижує загальнорегіональний рівень продуктивності насаджень. Показник ДМ залежно від вікової групи та типу лісорослинних умов коливається в межах 1,5-2,5 м3/га.
Внаслідок наявності деревостанів груп низької і середньої продуктивності недоодержується 18-40% від загального обсягу деревини, яку можна отримати за умови досягнення потенційної продуктивності типу лісу (Дебринюк, 1995, 2001).
Підняття продуктивності лісів до потенційно можливого рівня дасть можливість без розширення вкритих лісом площ додатково одержати близько 3,3 млн. м3 деревини лише в межах лісокультурного району Розточчя (див. табл. 2).
Запропонований метод визначення продуктивності лісів дає можливість встановити ступінь використання грунтово-гідроло-гіч-но-го потенціалу типу лісу, прогнозувати запаси деревостанів на визначені проміжки часу, а також розробити і впровадити ефективні заходи з підвищення фактичної продуктивності лісів, в т.ч. і за рахунок створення плантаційних лісових культур.
Вплив плантаційних лісових культур на едафічні умови
Для вивчення впливу деревних порід на фізико-хімічні властивості та гранулометричний склад переважаючих типів грунтів Західного Лісостепу нами були проведені дослідження в
