CC BY
19
Нацюнальний лкотехшчний унiверситет Украши
1. Л1СОВЕ ТА САДОВО-ПАРКОВЕ ГОСПОДАРСТВО
УДК 630*[5+17]:582.475.4 Проф. П.1. Лакида, д-р с.-г. наук; здобувач
А.€. ШамраЙ - НУ бюресурсы i природокористування Украши, м. КиОв
НАДЗЕМНА Ф1ТОМАСА ТА ДЕПОНОВАНИЙ ВУГЛЕЦЬ ДЕРЕВ СОСНИ ЗВИЧАЙНО1 У ШТУЧНИХ ДЕРЕВОСТАНАХ ЧЕРКАСЬКОГО БОРУ
Розраховано математичш моделi основних компоненпв надземно! фiтомаси дерев сосни звичайно! у штучних деревостанах Черкаського бору. Дослiджено якiснi параметри компоненпв фiтомаси дерев. Опрацьовано нормативи ощнювання компо-нентiв фiтомаси крони та стовбура дерев сосни звичайно! та депонованого в них вуг-лецю.
Ключовг слова: сосна звичайна, математичне моделювання, надземна фгшмаса, депонований вуглець, нормативи ощнювання.
Моделювання стоку вуглецю в люовш екосистем1 в процеш фотосинтезу представляе собою передушм оцшку ф1томаси деревостану. Перш1 спро-би таких дослщжень виконували шляхом просто! екстраполяцп даних фгго-маси окремих пробних площ на значш люов1 репони, звичайно, 1з значними похибками кшцевих результата. Найбшьш досконалими на сучасному етат дослщження фггомаси в люових системах вважаються методи, пов'язаш з оцшкою вщповщних показниюв через регресшне моделювання компонента фракцш в абсолютних величинах або застосування перевщних коефщенпв 1з сумщенням в подальшому з банками люовпорядно! шформацп [1, 7].
В Укра!ш, як 1 в переважнш бшьшосп кра!н свпу, де люи вважаються дшовим еколопчним каркасом запоб1гання змшам кшмату, на сьогодш вже проведено Грунтовш дослщження бютично! продуктивносп люових наса-джень для люорослинних зон, домшуючих деревних порщ, адмшстративних 1 територ1альних об'еднань, природоохоронних об'екпв високого заповщного статусу, як мютять шформащю з обсяпв фггомаси, продукцп, депонованого вуглецю 1 !х динамжи [2-6]. Проте продуктивнють деревосташв ютотно ва-ртое як вщ перерахованих фактор1в, так 1 вщ антропогенного впливу на дов-кшля. Керуючись цим, можна зауважити, що дослщження бютично! продуктивносп штучних сосняюв Черкаського бору е актуальними завданням, яке б забезпечило опрацювання репональних нормативно-довщкових даних для ощнювання, анал1зу 1 прогнозу росту цих ушкальних деревосташв.
Мета дослвдження - розроблення комплексу нормативно-шформа-цшного забезпечення процесу ощнювання надземно! фггомаси дерев сосни звичайно! у регюш дослщження. Вщомо, що надземна фггомаса люових наса-джень - це складний природний об'ект, який потребуе системного тдходу у дослщженш та моделюванш !! основних компонента (зелеш асимшююш ор-
1 Наук. кер1вник: проф. П.1. Лакида, д-р с.-г. наук - НУ бюресурслв I природокористування Украши, м. Кшв
8
Збiрник науково-технiчних праць
гани, деревина стовбура, кора стовбура, деревина гшок крони, кора гшок крони, генеративш органи, пiдземнi органи i кореш).
Черкаський бiр розташований у центральны частинi Лiсостепу Укра-1ни на правому березi Днiпра у виглядi прямокутника загальною площею по-над 28,5 тис. га. У твшчно-схщнш частит вш прилягае до Дшпра, у твден-но-схiднiй - до мюта Черкаси i населених пункпв Руська Поляна, Дубiвка та Бiлозiр'я. Решта територп бору тдходить до рiчок 1рдинь, 1рдинка та 1р-динського болота. Лiси Черкаського бору неодноразово дослщжувались як впчизняними, так i зарубiжними науковцями [8], однак в опублжованих лгге-ратурних джерелах практично вщсутш аналiтичнi дат, яю б надавали систему нормативно-шформацшного забезпечення для оцiнювання бютично! про-дуктивностi цих насаджень на рiвнi окремого дерева, або деревостану.
Матер1али i методика досл1дження. Пщ час проведення польових та лабораторних дослщжень за основу було використано методику П.1. Лакиди [1], яка орiентована на розроблення системи нормативiв оцiнювання компо-нентiв фiтомаси дерев i деревосташв та охоплюе пакет прикладного програм-ного забезпечення оброблення результапв експериментальних дослiджень на ПК. Пробш площi закладали в деревостанах, що формувалися в переважа-ючих типах лiсорослинних умов i клашв бонiтету iз забезпеченням максимально можливого дiапазону вiку та повноти. Вивчення компоненпв фггома-си сосни звичайно! охоплюе виконання польових люотаксацшних робiт на тимчасових пробних площах (ТПП) та лабораторних науково-дослiдних ро-бiт iз визначення деяких яюсних компонентiв надземно1 фiтомаси дерев.
Детальну таксацiйну характеристику дослiдних деревостанiв було от-римано внаслiдок оброблення на ПК початкових даних ТПП (результата пе-релжово! таксацп та обмiру модельних дерев) за програмою ПЕРТА, розроб-леною у 1984 р. ствробггаиками кафедри люово! таксацп та люовпорядку-вання НУБiП Укра1ни А.З. Швиденком та Я. А. Юдицьким. Розрахунок яюс-них показникiв компонентiв фггомаси стовбура та крони (показники щшьнос-тi, вмiсту абсолютно сухо1 речовини тощо) здiйснювали з використанням прикладних програм GIL, ZRIZ та PLOT, розроблених П. I. Лакидою [1].
Зпдно з обраною методикою внаслщок проведення польових та лабораторних дослщжень у регiонi закладено 23 ТПП з рубкою та полiфрак-цшним опрацюванням за кшьюсними та яюсними компонентами фiтомаси 168 модельних дерев. Тимчасовi пробнi площi було закладено в штучних деревостанах сосни звичайно! у широкому дiапазонi титв лiсорослинних умо-вах Черкаського бору (А1-А2, В1-В2 та С2), 1а-Ш класiв бонiтету, модального дiапазону повнот 0,5-1,0 та I-Х клашв вiку. Варто зазначити, що зiбранi та опрацьованi експериментальнi данi адекватно описують наявш в лiсовому фондi Черкаського бору штучнi сосновi деревостани i дають змогу розв'язати низку завдань, поставлених у межах виконувано1 роботи.
Результати дослщження. У лiсовiй бюметрп вщомо, що основним джерелом отримання необхщно! шформацп з коректних експериментальних даних е математичне моделювання - перспективна форма взаемодп математики та бюлогп. Моделювання нормативного забезпечення процесу ощню-
Нацюнальний лкотехшчний унiверситет УкраУни
вання основних компонента надземно! фiтомаси дерев - один з найбшьш оп-рацьованих аспекта у системi бiометричних дослгджень.
Моделюванню пiдлягали такi компоненти надземно! фГтомаси стовбу-рiв дерев сосни звичайно!: об'ем деревини стовбура (уук), об'ем кори стовбура (ук), об'ем стовбура у корi (убк), фггомаса гiлок крони фiтомаса деревно! зеленi (ддз) фiтомаса хво! (дхе), загальна фiтомаса крони дерева (дкр), надземна фiтомаса дерева (дзаг) та вмют у нiй депонованого вуглецю (дас). Моделюван-ня компонентiв надземно! фГтомаси дерев сосни звичайно! здшснювали з ви-користанням масиву даних, що характеризуе основнi таксацiйнi показники модельних дерев, при цьому основними аргументами рiвнянь виступали дь аметр дерева на висот грудей (й), висота дерева (И) та вщносна повнота дере-востану (Р). Шдлягали апробацi! й iншi таксацiйнi ознаки дерев та деревоста-нiв (вж, дiаметр крони, протяжнiсть крони тощо), однак у межах представлено! роботи вони не аналiзувались.
Керуючись результатами статистичного аналiзу розподiлу дослгджу-ваних величин, !х кореляцiйними зв'язками, а передушм адекватнiстю i точ-нiстю отриманих математичних моделей (02) та !х придатнiстю для побудови простих i зрозумiлих при практичному використанш нормативiв, за результатами багатоварiантного регресiйного пошуку отримано регресшш рiвняння основних компонентiв надземно! фГтомаси дерев сосни звичайно!, якi зроста-ють у штучних сосняках Черкаського бору (табл. 1).
Табл. 1. Модел для оцшювання компонентгв фiтомаси стовбурiв дерев сосни звичайноТ
Номер моделГ | Вид моделГ |
Для оцшюваиия об'ему стовбурГв у кор1 дерев
1. 1 П ЛПГ\ 1 П-4 7 1,800 7 1,005 1 vvк= 0,470-10 -а • И | 0,99
Для оцшювання об'ему деревини стовбурГв дерев
2. 1 п лсг\ 1 п-4 7 1,919 7 0,983 1 убк= 0,400^10 а • И \ 0,99
Для оцiиюваиия фггомаси гглок крони
3. | дгЫ= 0,274 Й И "1,312-(-0,690+ 2,831Р- 2,070Р") | 0,92
Для оцшювання фггомаси деревно! зелеиi
4. 1 Чдз= 0,457 й И "и92-Р -°-295 | 0,83
Аналiз отриманих моделей свщчить (табл. 1), що показники степеня таксацшних показниюв у математичних моделях (1-2) мають додатне значения, що тдтверджуе лопчну тенденщю до зростання об'ему компонента фггомаси стовбурiв дерев сосни звичайно! зi збiльшенням дiаметра на висот 1,3 м i висо-ти, що цшком вiдповiдае природi росту дерев. У рiвняннях (3-4) коефщенти при висотi дерев вiд'емнi, що також дае змогу стверджувати про зменшення ма-си гiлок i деревно! зеленi у дослiджуванiй генеральнш сукупностi при збшь-шеннi висоти дерев (при рiвних iнших умовах). Аналопчну тенденцiю де-монструе вщносна повнота деревостанiв, що цiлком лопчно, адже зi збшьшен-ням вщносно! повноти деревостанiв параметри крон дерев стають меншими.
У бiометричнiй наущ уже стало загальноприйнятим, що компоненти фГтомаси дерев чи деревостанiв подаються у одиницях маси в абсолютно сухому станг У процес дослiджень за дослiдними зразками !х лабораторним та
10
Збiрник науково-техшчних праць
комп'ютерним опрацюванням було встановлено якiснi показники компонента фпомаси стовбура та крони дерев сосни дослщжуваного об'екта, а саме: базисна щшьнють деревини стовбура (рбдер), кори стовбура (рбк°р), стовбура дерева у корi (рбд+к), деревини гшок стовбура (рбгдер), кори гшок стовбура (рбг°р) та деревини гшок у корi (рбгд+к)■ Окрiм цього визначались вiдсоток хво! у деревнiй зеленi (рхе) та вмют абсолютно сухо! речовини у фракцп хво! (^хв)■ Усереднеш перерахованi ознаки базисно! щшьносп дерев сосни, якi ви-користаш при побудовi нормативiв, наведено у табл. 2
Табл. 2. Середня щтътстъ компонентгв фiтомаси cmoe6ypie i гток крони сосни звичайноТ
Репон зростання деревосташв Щшьшсть, кг-(м3)-1
стовбур гшки
деревина кора дер.+кор. деревина кора дер.+кор.
Черкаський б1р 408 288 396 411 392 404
Вщсоток хво! у деревнш зеленi в середньому становив (рхв=68,6 %), а вмют абсолютно сухо! речовини у фракцп хво! (sxe=0,425). На основi отрима-них регресiйних моделей (1-4) та загальновщомих таксацiйних залежностей (наприклад, vK = vyK - v6k; qXB = qd3- рхв /100 • sXB тощо), значень якiсних ознак компонентiв фiтомаси (базисна щшьнють гшок у кор^ вмiст абсолютно сухо! речовини в хво! тощо) за спещальним алгоритмом у середовищi MS EXCEL було побудовано нормативш таблиц оцiнювання вище перерахованих компонента надземно! фпомаси дерев сосни звичайно! для Черкаського бору. Фрагмент нормативу ощнювання хво! та загально! надземно! фггомаси дерев сосни в абсолютно сухому сташ наведено у табл. 3, 4 вщповщно.
Табл. 3. Фтомаса хвоТ дерев сосни звичайноТ у штучних деревостанах Черкасъкого бору, кг (повнота - 0,8)
Д1аметр, см Висота, м
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
4 0,8 0,5 0,3
6 2,2 1,3 0,9 0,7
8 2,7 1,9 1,5 1,2 1,0
10 4,7 3,4 2,6 2,1 1,7 1,5
12 7,4 5,3 4,0 3,2 2,7 2,3 2,0
14 7,7 5,9 4,8 4,0 3,4 2,9 2,6
16 11 8,2 6,6 5,5 4,7 4,1 3,6 3,2
18 11 8,9 7,4 6,3 5,5 4,8 4,3
20 14 11 9,6 8,2 7,1 6,2 5,6
22 15 12 10 9,0 7,9 7,1
24 18 15 13 11 9,8 8,8
26 18 16 14 12 11
28 22 19 16 14 13
Аналiзуючи дат табл. 3, легко побачити, що маса хво! дерев сосни зростае зi збшьшенням параметрiв стовбура дерева, однак за однакового дь аметра стовбура зi збiльшенням висоти дерева маса хво!, як частини фракцп
