CC BY
15
HrynykH.H., Gromiak O.Yu., Shishkin A.V., MoseychukP.P. The Influence of Horizontal Structure on the Commodity Structure of Scotch Pine Forests Stands in the Different Types of the Forest
The features of influence of horizontal location of trees are investigational on forming of horizontal structure and its influence on the commodity structure of pine forests stands of type site condition C3 in the types of the hornbeam-oak-Scotch pine and oak-Scotch pine forest. It is set that prevails the biogroup type of horizontal structure. Found out differences in forming of clean pine and mixed biogroups in the probed types of the forest, and also difference in a commodity structure both forests stands on the whole and proper biogroup. With the increase of age there is enlargement of biogroups, and their amount without participation of Scotch pine trees is increased; in addition, there is diminishing of amount separate stand-up trees; for middle-age forests stands clean biogroups are characteristic from a Scotch pine-tree; during enlargement of biogroups a Scotch pine-tree enters into more close connection with other arboreal breeds, that results in formation of the mixed biotgroups.
Key words: Scotch pine, horizontal structure, commodity structure, biogroup.
УДК 630*53 Доц. А.М. Бтоус, канд. с.-г. наук -
НУ бюресурав i природокористування Украти, м. Кшв
ОЦ1НКА МОРТМАСИ ДЕРЕВН01ЛАМАН1 БЕРЕЗНЯК1В УКРАШСЬКОГО П0Л1ССЯ
Представлено теоретичш та прикладш результати дослщження компонента над-земно! мортмаси деревно! ламаш в березових насадженнях. Розроблено методичш ос-нови дослщження деревно! ламаш та здшснено ii експериментальну ощнку в березових насадженнях Укра!нського Полюся. Висв™ено особливост подiлу мортмаси деревно! ламаш на компоненти та класи деструкци. Встановлено базисну щшьнють компонента мортмаси деревно! ламанi I-V класiв деструкци. Розроблено математичнi моделi та створено нормативно-довiдковi матерiали для оцшки мортмаси деревно! ламанi в абсолютно сухому сташ.
Ключов1 слова: береза, мортмаса, деревна ламань, стовбур, гiлки, пень, щiльнiсть, Укра!нське Полiсся.
Вступ. Мортмаса лiсiв е невiд'eмним та надзвичайно важливим компонентом лкових екосистем. Накопичення оргашчно'1 речовини у процесi росту дерев у лкових фiтоценозах завжди супроводжуються процесом утворення мортмаси та ii розкладанням. Процес накопичення мортмаси в лках залежить вiд багатьох бютичних, абiотичних та антропогенних факторiв, але фактичний запас мортмаси переважно залежить вщ iнтенсивностi господарсько'' дiяльностi. В окремих пралiсах, у яких не проводились господарсью заходи, обсяг мортмаси може становити до 50 % запасу деревостану. Разом iз тим, у лках, де систематично здшснюеться лшогосподарська дiяльнiсть, запаси мортмаси можуть становити 10-20 % запасу [8, 9].
У контекста дослщження змш ктмату та швентаризаци парникових га-зiв, мортмаса лЫв мае важливе значення як окремий резервуар вуглецю, а три-валкть процесу деструкци мортмаси визначае ii фактичну роль. Мортмаса як середовище для кнування живих органiзмiв вдаграе ключову роль у забезпе-ченш бiорiзноманiття лiсових екосистем. За таких умов, кшьюсть i яюсний стан мортмаси лЫв визначае можливiсть кнування 6шьшо'1 частини лшово'' бiоти [6, 9]. Мортмаса е потенцшним горючим матерiалом у лiсових насадженнях, а ii
кiлькiсна ощнка мае ключове iнформацiйне значения для моделювання ризикiв пожеж та 'х можливий перебiг.
Системнi науковi до^дження кiлькiсних i якiсних показникiв мортмаси лiсiв Украши, практично, вiдсутнi. У виробничих умовах пiд час лковпорядку-вання може здiйснюватися окомiрна таксащя сухостою та деревно' ламанi за наявносп !'х запасу понад 5 м3га-1. Така оцiнка не може задовольнити потребу в комплекснш шформацл про кiлькiснi параметри мортмаси лкш та, на думку на-уковщв, е неефективною [6]. Через значну рiзноманiтнiсть пiдходiв до застосу-вання термiнологií та класифiкацií компонентов мортмаси [1, 4-6, 8, 10] важливо викласти теоретичнi основи проведених дослiджень.
Мортмаса лiсiв - оргашчна речовина мертвих деревних рослин, !'х фраг-ментiв та окремих мертвих компоненпв живих рослин. До мортмаси лiсiв належать: сухостiй, деревна ламань, мертвi коренi, грубi гшки, опадання дрiбних п-лок i листя (хво!) у пiдстилцi та сух1 плки живих дерев. До мортмаси вщносять-ся фрагменти оргашчно!' речовини мертвих рослин, якi можна вiзуально вденти-фiкувати. Усi дабш органiчнi рештки, якi утворились у процес розкладання рослинних органiзмiв i втратили ознаки, за якими можна вiзуально вдентифшу-вати 'х походження, не вiдносяться до мортмаси. Вимрюеться мортмаса наса-дження у т- га-1 абсолютно сухо!' речовини.
Мортмаса деревно!' ламанi включае мортмасу щлих дерев або !'х частин, ят утворилися внаслiдок дií несприятливих факторiв на живi дерева (рис., А) або за результатами деструкцп деревини сухостшних дерев (рис., В). До мортмаси деревно' ламанi ввдноситься мортмаса пнiв висотою до 1,3 м (рис., С) та залишюв (втрат) нелiквiдноí деревини пiсля господарських заходiв (рис., Б). Останнi компоненти мортмаси не характерш для вах лiсових дiлянок та не значш за обсягом, проте 'х запас може складати iстотну частку в структурi мортмаси окремих лкових дiлянок.
Рис. Деревна ламань берези повислоИ: А - деревна ламань утворена вiд зламу живого дерева; В - деревна ламань утворена внамдок деструкцп сухосттного дерева; С - мортмаса пня; В - залишки нелiквiдноí деревини тсля лкокористування
До^дження мортмаси лiсiв первинно спираеться на особливосп 11 утво-рення. Мортмаса деревно! ламанi розглядаеться як похадна ввд фiтомаси або вiд мортмаси сухостою. Третину лiсiв Укра'нського Полiсся утворюють березовi насадження, площа яких найближчим часом буде збiльшуватись завдяки залк-ненню березою повислою староорних земель. Дослщження мортмаси березня-кiв дасть змогу розширити знання про 1х екосистемну роль та потенцiйнi мож-ливостi використання лiсовоí бiомаси для енергетики.
Мета дослщження - розробити математичш моделi та нормативи для ощнювання мортмаси деревно! ламанi в березняках Украшського Полiсся.
Методика та матер1али дослщження. Для оцiнювання мортмаси було розроблено i застосовано методику дослiджень та спосiб оцiнювання мортмаси деревно! ламанi [2], унiфiковано та гармошзовано за методикою оцiнювання фь томаси лiсiв проф. П.1. Лакиди [3] для забезпечення комплексно! ощнки бюпро-дуктивностi лiсiв. В основу розробки методики для ощнювання мортмаси дере-востану покладено принцип оргашчного зв'язку основних компонентiв бюпро-дуктивностг фiтомаси i мортмаси.
Для дослщження мортмаси деревно!' ламанi березових насаджень в Ук-ра'нському Полiссi було закладено 32 тимчасовi пробнi плошд (ТПП). Оцiнку мортмаси здайснювали ввдповвдно до стандартизованих норм [7] на ТПП у мо-дальних березових насадженнях Укра'нського Полiсся, в яких протягом остан-нiх 5 ротв не проводились рубання, не вщбувалися пожежi, а також не було ви-явлено шкiдникiв та хвороб. Дослвдш лiсовi дшянки були вщдалеш вiд населе-них пунктов. На ТПП проводився суцiльний перелiк дерев та рубання 3-10 мо-дельних дерев для встановлення таксацiйноí характеристики деревостану.
Для ощнювання мортмаси, з урахуванням особливостей стану деструк-цп, здiйснювався подiл мортмаси деревно!' ламаш берези повисло!' за класами розкладання:
I) Дерево або фрагмент його стовбура з ушма гiлками (зокрема дрiбними, дЬ аметр яких менший або дорiвнюe 1 см) майже не ушкодженою корою та твердою деревиною.
II) Дерево або фрагмент його стовбура з грубими гшками (адаметр бшьший 1 см) з твердою деревиною та поодиноко ушкодженою корою. Можуть бути розмщеш свiжi плодовi тiла грибiв.
III) Дерево або фрагменти його стовбура без гшок. Зберкають форму i твер-дкть. Кора мае трiщини, часто бувають ушкодження та втрати кори вщ життeдiяльностi бiоти. Можуть бути розмщеш плодовi тiла грибiв.
IV) Дерево або фрагменти його стовбура без гшок. Деревина стовбура дефор-мована по довжиш, повторюючи мiкрорельeф. Форма поперечного перетину деформована та нагадуе овал. Пд час натискання деревина проги-наеться, стискаеться та розламуеться. Кора мае трщини та ушкодження вщ життeдiяльностi бiоти. Можуть бути залишки плодових т1л грибiв.
V) Фрагменти стовбура без гшок. Дуже деформоваш по довжинi, повторюючи мшрорельеф, у просторi частково штегроваш до пiдстилки та Грунту. Форма поперечного перерiзу дуже деформована, при будь-якш фiзичнiй ди деревина стовбура розсипаеться на дрiбнi частин. Кора може зберкати пев-ну цшсшсть, мае трiщини та наявш ушкодження вiд бiоти. Можуть бути залишки плодових тш грибiв.
Особливiсть деструкцп мортмаси берези повисло!' полягае в тому, що кора берези може тривало залишатися неушкодженою i цiлiсною при повнiстю розкладенiй деревиш Для дослiдження запасiв органiчноí речовини на всш площi ТПП проводився комплекс робiт, який включав ощнювання мортмаси де-ревно! ламанi з диференщащею на I-V класи розкладання та I-VI групи за наяв-ностi компонент мортмаси (дрiбних i грубих гiлок) i ix цшсносп. За можли-востi встановлювалась причина (фактор) утворення мортмаси деревно!' ламаш.
Найчастiше деревна ламань вiдносилась до III-V класiв розкладання. Мортмаса I-II класш розкладання представлена цшими деревами або ix фрагментами, що були раптово утвореш за наслвдком дц абiотичниx факторiв (нап-риклад: вiтровал, бурелом, снiголам) на живi дерева. З метою врахування вах компонент мортмаси пiд час облшу деревну ламань розподшено за I-VI група-ми: I - цшсне дерево з дрiбними i грубими гшками; II - частина дерева з даб-ними i грубими гшками крони; III - дерево з грубими гшками; IV - частина дерева з грубими гшками; V - стовбур без гшок; VI - частина стовбура без гiлок та пнi. Щд час облiку повалених дерев, що зберегли цшснкть стовбура, вимь ряно дiаметр на довжинi 1,3 м ввд основи та довжину. У дерев, ят були зламанi на висоп до 1,3 м, вимряно дааметр на довжинi, яка доршнювала рiзницi 1,3 м i висоти пня. Вданачено наявнiсть дрiбниx i грубих гiлок та можливий час утворення деревно! ламанi.
У деревно! ламанi, яка утворена внаслщок розламування стовбура (роз-пилювання) дерева, вимряно довжину, дiаметр на середиш довжини частин стовбура, а також вщзначено належнiсть до I-V класу розкладання, наявнiсть i стан ^бних та грубих гiлок. Крiм цього, для деревно!' ламанi частини дерева з гшками визначено дiаметр на висоп 1,3 м у того зламаного дерева, вщ якого во-на вiдламалась. Для визначення базисно!' щшьносп мортмаси деревно!' ламанi вщпиляно по 3 зразки деревини в корi стовбурш i гшок кожного класу розкладання на ТПП та проведено зважування !'х у свiжо вiдiбраному станi й обмiр. Пiсля висушування до абсолютно сухого стану ще раз зважено.
Результати дослщження. За результатами експериментально!' роботи на ТПП та камерально! оброблення дослiдниx матерiалiв було сформовано базу даних оцiнки кiлькiсниx i яккних показникш мортмаси деревно!' ламанi.
Встановлено середню базисну щiльнiсть компонентiв мортмаси деревно!' ламанi I-V класiв розкладання (табл. 1). Зважаючи на середню базисну щшь-нiсть фiтомаси стовбурш (513 кг(м3)-1) та гшок (506 кг(м3)-1) у корi берези повисло!', необхщно зауважити, що базисна щшьнкть мортмаси I класу розкладання практично не вiдрiзняеться ввд щiльностi фiтомаси. Особливо рiзке змен-шення щiльностi мортмаси деревно!' ламаш спостерпаеться в II-III класах деструкцп, що пояснюеться впливом особливо активно!' життедаяльносп мiкобiоти. Базисна щшьшсть мортмаси V класу деструкцп - дуже усереднений показник, оскшьки його визначення досить складне через нестабшьнкть структури деревини. Важливо усвщомлювати, що V клас деструкцй' мортмаси е останшм, а от-же, Ii показник щiльностi прямуе до мшмального значения.
Табл. 1. Базисна щтьшсть компонента мортмаси деревног ламан
Клас деструкци Базисна щшьнкть стовбура в корi, кг(м3)-1 Базисна щшьшсть гшок • / 3ч-1 у корi, кг(м )
I 485 471
II 441 427
III 260 231
IV 157 132
У 95 70
Ус результати ощнювання мортмаси деревно! ламаш в природному ста-нi в польових умовах перераховано в абсолютно сухий стан на основi показни-кiв базисно! щшьност! З метою недопущення помилок та невiдповiдностей в органiзацií дослiдних даних здiйснено !х статистичний, аналiтичний та графiч-ний аналiз. Загалом дослщш данi охоплюють необхвдний для моделювання мортмаси деревно!' ламанi (Мдл) дiапазон вiку (А), середнiй дiаметр (О), середню висоту (Н), вiдносну повноту (Р), бонiтет (В), запас (М) модальних березнякiв, а основнi описовi статистики дали змогу здiйснити адекватне моделювання мортмаси (табл. 2).
Табл. 2. Статистики розподту таксацшних показниюв деревосташв та мортмаси деревног ламаш берези повислог
Показник Мшмальне Максималь- Середне арифме- Середне Аси- Ексцес
значения не значення тичне значення вщхилення метрш
А, роюв 10,0 81,0 31,0 13,8 0,811 0,760
О, см 2,5 23,2 12,4 5,4 -0,091 -1,055
Н, м 5,8 24,1 15,7 4,6 -0,370 -0,766
Р 0,35 1,11 0,71 0,13 0,400 0,762
В III I1 Г,3 1,43 -0,916 0,418
М, м3га-1 34 285 132 58,8 0,354 -0,753
Мдл, тга-1 0,11 4,5 1,35 0,98 1,121 0,559
Кореляцшний аналiз дослвдних даних вказав на ткний зв'язок мiж морт-масою деревно!' ламанi та середнiм дiаметром, середньою висотою i вiком наса-дження, а також на значно слабший зв'язок з бонiтетом i дуже слабкий з ввднос-ною повнотою (табл. 3). Аналiз зв'язюв мортмаси деревно!' ламанi 1-У класш розкладання (Мдл1, Мдл11... Мдлу) вказав на досить слабку кореляцда мортмаси III класiв розкладання з основними таксацiйними показниками.
Табл. 3. Кореляцшна матриця таксацшних показнитв та мортмаси деревног ламан березових насаджень
Показник О, см Н, м М, м3га-1 Р В А, роюв
Мйл, тга-1 0,80 0,68 0,75 0,09 0,33 0,79
МдлЬ тга-1 0,10 0,17 0,17 0,08 0,12 0,12
Мдл11, тга-1 0,05 0,16 0,07 -0,03 -0,07 -0,01
Мйлш, гга-1 0,64 0,55 0,65 0,13 0,16 0,64
Мйл¡у, тга-1 0,79 0,66 0,72 0,01 0,42 0,81
Мдлу, гга-1 0,71 0,51 0,60 0,12 0,28 0,70
За результатами аналiзу структури мортмаси деревно! ламаш за класами розкладання встановлено, що в середньому частка деревно! ламаш I класу дес-
трукцií становить 13 %, II класу деструкцц - 25 %, III класу деструкцií - 31 %, IV класу деструкцл - 26 % та V класу деструкцц - 6 %. За результатами мате-матичного моделювання розроблено моделi (1-3) з високими коефiцieнтами де-термшацп для оцiнювання мортмаси деревно! ламаш (табл. 4). Зважаючи на досвщ моделювання фiтомаси деревостанiв та необхщнкть в унiфiкацií норма-тивiв, особливе практичне значения мае модель (2).
Табл. 4 Математичш моделi для оцтювання мортмаси деревног ламам
№ з/п Модель Коефiцieнт детермшацп
1 Мдл = 0,010 • А0,904• В и'789 • Р 1Д)75 0,90
2 Мдл = 0,015 • В1^ Н °,449 • Р 1,151 0,85
3 Мдл = 2,637 • 10-3- А2,005 • В -0,683 0,80
На основi моделi (2) для ощнювання мортмаси деревно! ламанi сформовано нормативш таблицi для модальних насаджень з повнотою 0,7-0,8. Показ-ники мортмаси, наведеш, в нормативах вказують на фактично наявний обсяг мортмаси в березових насадженнях. Фрагмент таблиц для оцiнювания мортмаси деревно! ламанi в абсолютно сухому сташ в березняках iз повнотою 0,7 наведено в табл. 5.
Табл. 5. Мортмаса деревног ламам насаджень берези повислог, пуга'
Середнiй Середня висота, м
диметр, см 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
4 0,2 0,2 0,2
6 0,3 0,4 0,4
8 0,5 0,5 0,6 0,6
10 0,7 0,8 0,8 0,9
12 1,0 1,1 1,1 1,2
14 1,2 1,3 1,4 1,5 1,5
16 1,6 1,7 1,8 1,8
18 1,9 2,1 2,2 2,3
20 2,2 2,4 2,5 2,6
22 2,7 2,8 2,9 3,1
Мортмаса деревно! ламаш включае фракцда плок, яш не вщокремились вiд стовбура або його частини. Частка мортмаси пшв i залиштв (втрат) нелж-вiдноí деревини в загальнш мортмасi деревно! ламанi становила менше 1,0 %.
Висновки. За результатами експериментальних робiт здiйснено досль дження базисно! щiльностi компонентов мортмаси деревно! ламанi. Встановле-но, що базисна щiльнiсть деревно! ламаш стовбур^в у корi ¡-V клас1в деструкцií зменшуеться вiдповiдно вiд 485 до 95 кг(м3)-1, а шдльнкть мортмаси гiлок - вiд 471 до 70 кг-(м3)4.
Мортмаса деревно! ламанi поступово збiльшуеться з вшом насадження, И обсяги в березових молодняках 1а бонiтету з вщносною повнотою 0,7 можуть становити 0,1-0,2 тга-1 та збiльшитись у вшд стиглостi до 1,6 тга-1.
Застосування розроблених математичних моделей та нормативних таб-лиць дае змогу здшснювати комплексну оцiнку запасу мортмаси деревно! лама-нi березиякiв, а в поеднанш з моделями iнших компонентов мортмаси та фиома-
си дае змогу здшснити комплексну оцiнку бюпродуктивносп, екологiчного та енергетичного потенцiалу лкш Украши.
Лiтература
1. Воробьев О.Н. Методика сбора и обработки данных по древесному детриту сосновых насаждений Марий Эл / О.Н. Воробьев // Материалы научно-технической конференции МарГТУ в 2003 г. : сб. статей "Студентов, аспирантов и докторантов". - Йошкар-Ола : Изд-во МарГТУ, 2004. - С. 13-16.
2. КМ Споаб оцшки мортмаси деревно! ламаш (u201406106 вщ 03.06.2014 р.).
3. Лакида П.1. Бюпродуктнвшсть та енергетичний потенщал м'яколистяних деревосташв Украшського Полiсся : монографiя / П.1. Лакида, А.М. Бiлоус, Р.Д. Василишин, Л.М. Матуше-вич, Я.1. Макарчук. - Корсунь-Шевченкхвський : Вид-во ФОП Гавришенко В.М., 2012. - 454 с.
4. Трейфельд Р.Ф. Методика определения запасов и массы древесного детрита на основе данных лесоустройства / Р.Ф. Трейфельд, О.Н. Кранкина, Е.Д. Поваров. - Пушкино : Изд-во ВНИИЛМ, 2002. - 44 с.
5. Тарасов М.Е. Оценка запаса и динамики детрита в лесах Ленинградской области / Тарасов М.Е., Алексеев В. А., Рябинин Б.Н. // Труды Санкт-Петербургского Национального института лесного хозяйства. - СПб. : Изд-во СПНИЛХ. - 2000. - Вып. 1(2). - С. 46-61.
6. Трейфельд Р.Ф. Запасы и масса крупного древесного детрита : дис. ... канд. с.-г. наук: спец. 06.03.02 - "Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация" / Трейфельд Рудольф Фрицевич. - Санкт-Петербург, 2001. - 152 с.
7. СОУ 02.02-37-476 : 2006. Площi пробш люовпорядш. Метод закладання. - Введ. 26.12.2006. - К. : Мшагрошштики Украши, 2006. - 32 с.
8. Швиденко А.З. Оценка запасов древесного детрита в лесах России / А.З. Швиденко, Д.Г. Щепащенко, С. Нильссон // Лесная таксация и лесоустройство. - Сибирь : Изд-во СГТУ, 2009. - Вып. 1 (41). - С. 133-147.
9. Dudley N. Мертва деревина - живi люи / N. Dudley, E. Vallauri, D. Vallauri // WWF Report, 2004. - 16 с.
10. Harmon M.E. Guidelines for measurements of woody debris in forest ecosystems / M.E. Harmon, J. Sexton // Washington, Seattle, publication, LTER Network Office, 1996. - No 20. - 73 p.
Белоус А.М. Оценка мортмассы валежа березняков Украинского Полесья
Представлены теоретические и прикладные результаты исследования компонентов надземной мортмассы валежа в березовых насаждениях. Разработаны методические основы исследования валежа и осуществлена его экспериментальная оценка в березовых насаждениях Украинского Полесья. Приведены особенности разделения мортмас-сы валежа на компоненты и классы деструкции. Определена базисная плотность компонентов мортмассы валежа I-V классов деструкции. Разработаны математические модели и созданы нормативно-справочные материалы для оценки мортмассы валежа в абсолютно сухом состоянии.
Ключевые слова: береза, мортмасса, валеж, ствол, ветви, пень, плотность, углерод, Украинское Полесье.
Bilous A.M. The Assessment of Coarse Woody Debris in Birch Forests of Ukrainian Polissia
The theoretical and applied research results of aboveground coarse woody debris (logs) components in birch forests are presented. Some aspects of the coarse woody debris (logs) separation into components and I -V class destruction are described. The methodical bases of coarse woody debris (logs) research are offered and its experimental evaluation in birch stands of Ukrainian Polissiа is completed. The basic density of mortmass coarse woody debris components of I -V degradation classes is determined. Mathematical models and standard tables for coarse woody debris (logs) evaluation in a completely dry state are provided.
Key words: birch, mortmass, coarse woody debris (logs), trunk, branches, stump, density, carbon, Ukrainian Polissia.
