CC BY
12
УДК 630*53 Доц. А.М. БЫоус, канд. с.-г. наук -
НУ бюресурав I природокористування Украти, м. Кшв
РОЗРОБЛЕННЯ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ОЦ1НЮВАННЯ МОРТМАСИ ДЕРЕВНО1 ЛАМАН1 ОСИКОВИХ Л1С1В УКРАШСЬКОГО ПОЛ1ССЯ
Встановлено особливостi процесу утворення та деструкци деревно! ламанi в оси-кових насадженнях Укра!нського Полiсся. Представлено методичш основи дослщжен-ня деревно! ламанi та здiйснено й експериментальну оцiнку на 14 тимчасових пробних площах у модальних осикових насадженнях Укра!нського Полiсся. Висвiтлено особли-вост структури мортмаси деревно! ламанi осики за компонентами та класами деструкци. Визначено базисну щiльнiсть компоненпв мортмаси деревно! ламанi осики 1-У кла-сш деструкци. Розроблено математичш моделi та створено нормативно-довiдковi мате-рiали для одшювання мортмаси деревно! ламаш в абсолютно сухому сташ на 1 га модальних осикових насаджень.
Ключовi слова: осика, модель, деревна ламань, мортмаса, стовбур, гики, пень, щiльнiсть, Укра!нське Полюся.
Вступ. Декiлька десятилiть тому наявнкть незначного обсягу мортмаси у лках вважали ознакою безгосподарностi та сприймали за неналежний саш-тарний стан насаджень. У сучасних умовах еколопзащя лiсiвничоí науки пози-цiонуe мортмасу як неввд'емну складову бiопродуктивностi та основу бiорiзно-манiття лiсiв [3, 8, 9, 11]. Дослщження мортмаси лiсiв основних лiсотвiрних по-рвд вiдiграe важливу роль для шзнання процесiв депонування вуглецю, збшь-шення бiорiзноманiття, формування рельефу та забезпечення пожежно! безпеки в лiсових насадженнях [5, 6, 10, 11].
Мортмаса лiсiв - оргашчна речовина мертвих деревних рослин, íх фрагментов та окремих мертвих компонентiв живих рослин. До мортмаси лiсiв належать: сухостш, деревна ламань, мертвi коренi, грубi гiлки, опад дабних плок i листя у шдстилщ та сухi плки живих дерев. До мортмаси ввдносять фрагменти оргашчно! речовини мертвих рослин, якi можна вiзуально iдентифiкувати. Ви-мiрюють мортмасу насадження в т- га-1 абсолютно сухо! речовини. Усi дрiбнi оргашчш рештки, якi утворились в процес розкладання рослинних органiзмiв i втратили ознаки, за якими можна вiзуально iдентифiкувати 'х походження, не вщносять до мортмаси.
Мортмаса деревно! ламаш мктить мортмасу цiлих дерев або !х частин, якi утворилися внаслвдок дií несприятливих факторш на живi дерева або за результатами деструкци деревини сухостiйних дерев (рис. 1, А). Також до мортмаси деревно!' ламаш ввдносять мортмасу пшв висотою до 1,3 м (рис. 1, Б) та залиштв (втрат) деревини шсля господарських заходав (рис. 1, В). Останнi компонента мортмаси не характерш для вах лiсових дшянок та незначш за обся-гом. Проте в реальних умовах лiсогосподарського виробництва в Украшському Полiссi, 'х запас може становити ктотну частку в структурi мортмаси осикових насаджень, оскшьки за умови невисокого попиту на дров'яну деревину осики частина продукцп може бути не реалiзована.
Мета роботи - розробити математичш моделi та нормативи для оцiнки мортмаси деревно! ламаш осикових лiсiв Украшського Полкся.
Методика та матерiали. Для ощнювання мортмаси розроблено i засто-совано методику дослщжень [1] та споаб оцшки мортмаси деревно! ламанi [3],
унiфiкованi та гармошзоват з методикою оцiнки фггомаси лiсiв проф. П.1. Ла-киди [4] для забезпечення комплексно!' ощнки бiопродуктивностi лiсiв.
Рис 1. Деревна ламань осики: А) деревна ламань утворена внатдок деструкцп сухостшних дерев; Б) мортмаса пня; В) - залишки деревини тсля здтснення господарських заходiв
Для до^дження мортмаси деревно! ламат осикових лкш в Укра'нсько-му Полiссi закладено 14 тимчасових пробних площ (ТПП). Оцiнку мортмаси здшснено вiдповiдно до стандартизованих норм [7] у модальних осикових наса-дженнях, в яких протягом остантх 5 роюв не проводили рубань, не ввдбувалися пожеж^ а також не було виявлено вогнищ шшднитв та хвороб.
На всiй плошд ТПП проведено комплекс робiт з метою облжу запасiв ор-гашчно! речовини, зокрема оцiнка мортмаси деревно! ламанi з диференцiацieю на 1-У класи розкладання та ¡-VI групи за наявностi компонентiв мортмаси (дабних i грубих плок) i !х цiлiсностi [3]. За можливостi, встановлювали причину утворення мортмаси деревно! ламанi осики. Для встановлення базисно! шiльностi компонентов мортмаси вiдiбрано i дослiджено 210 зразкш стовбурiв деревно! ламанi 1-У класiв деструкцií та 84 зразки плок у корi деревно! ламанi.
Результати дослщження. На основi дослiджень мортмаси встановлено особливосп морфологiчнi характеристики деревно! ламанi осики рiзних класiв деструкцií (рис. 2):
• I - дерево або фрагмент його стовбура з уЫма гтками (у т.ч. дрiбними, диаметр яких менший або дорiвнюe 1 см), майже не ушкодженою корою та твердою деревиною.
• II - дерево або фрагмент його стовбура з грубими гтками ^аметр бшьший 1 см), з твердою деревиною та частково ушкодженою корою. Можуть бути роз-мщет свiжi плодовi тiла грибiв.
• III - дерево або фрагменти його стовбура як правило без гшок. Зберпжеться форма, помине зменшення твердоси. Кора мае багато трiщин, втрати кори можуть складати 30-40 %. Можуть бути розмщет плодовi тша грибiв.
• IV - дерево або фрагменти його стовбура без гшок. Деревина стовбура дефор-мована по довжит, повторюе мшрорельеф, частково iнтегрована до пiдстилки. Форма поперечного перетину деформована та може мати форму овалу. При на-тискант деревина прогинаеться, стискаетъся та частково розламуетъся. Кора
дуже потрюкана, може бути вщсутня на 60-80 % поверхт. Можуть бути залиш-ки плодових тiл грибiв.
• V - фрагменти стовбура без гток. Дуже деформоват по довжит, повтстю повторюють мiкрорельeф, iнтегрованi до тдстилки та частково до грунту. Форма поперечного перерiзу дуже деформована, при будь-якiй фiзичнiй дц деревина стовбура розсипаеться на дрiбнi частин. Кора вiдсутня, можуть бути залиш-ки кори в комлевш частинi. Можуть бути залишки плодових тiл грибiв.
Рис. 2. Мортмаса дерееног ламам осики 1-У клаае деструкцп
Деревна ламань осики часто утворюеться внаслвдок розламування сухос-тiйних дерев I класу деструкцп на 00,1-0,25 Ь у деревостанах вегетативного по-ходження. Такi дерева часто мають стовбурову гниль, яка утворюеться у комлевш частиш стовбура i розвиваеться у висхщному напрямку. Таким чином, мщ-нкть деревини в нижнiй частинi стовбура значно менша i злам стовбура може вщбутися ранiше, нiж деструкция гiлок крони дерева.
Деревну ламань в^овальних i буреломних дерев осики виявлено тальки у пристиглих, стиглих та перестиглих осичниках. В останшх виявлено найбшь-ший запас буреломно! та в^овально! мортмаси. У структурi мортмаси дерев-но! ламанi осичнитв рiвноправно домiнуе детрит III та IV клаав деструкцií (76 %), свiжа мортмаса I i II класу деструкцп представлена вщповвдно 7 i 13 % та всього 5 % найбшьше розкладено!' деревини V класу. У загальнш мортмас деревно!' ламанi пнi займали на дослщних дшянках 2 %, а залишки (втрати) деревини шсля господарських заходiв 1 %.
Середня базисна щiльнiсть мортмаси стовбурiв деревно!' ламаш осики для I класу деструкцп становить 394 кг-(м3)-1, для II класу - 325, III - 234, IV -147 та V - 77 кг-(м3)-1. Аналопчний показник для мортмаси плок у корi деревно! ламаш I i II класу деструкцп становив вiдповiдно 454 та 361 кг (м3)-1. Шдль-
нiсть мортмаси деревно! ламанi навiть в межах одного дерева може ктотно вщ-рiзнятися залежно вiд просторового розмщення частин дерева. Наприклад, як-що комлева частина лежить безпосередньо на поверхш грунту, то 11 деструкция буде вiдбуватися швидше, порiвняно з меншою за розмiром вершиною, яка зависла над поверхнею грунту.
На основi статистичного, аналiтичного та графiчного методов здiйснено аналiз сформованого масиву даних таксацiйних показникiв та мортмаси 1-У клаав деструкцií. Дослщш данi охоплюють необхвдний дiапазон вжу (А), се-реднього дааметра (П), середньо! висоти (Н), вiдносноí повноти (Р), бонiтету (В), запасу (М), якi характеризують модальнi осичники та необхвдш для моде-лювання мортмаси деревно! ламанi (Мдл) (табл. 1).
Табл. 1. Статистики розподму дослгдних даних осикових насаджень
Показник Мiнiмалъне Максималь- Середне арифме- Середне Асимет- Ексцес
значения не значення тичне значення вiдхилення рш
А, роюв 2 59 27,4 13,1 0,205 -0,512
П, см 1,1 32,5 14,1 7,84 0,385 -0,614
Н, м 2,7 28,9 16,9 5,9 -0,579 -0,408
Р 0,46 0,98 0,69 0,15 0,113 -1,468
В III Iй Г,4 1,36 0,588 0,163
М, м3га-1 29 487 230 137 0,452 -1,306
Мйл, т-га-1 0,20 5,60 2,26 1,52 0,931 -0,701
Кореляцшний аналiз дослвдних даних показав тiсний зв'язок мiж загаль-ною мортмасою деревно! ламанi осинников та середнiм дiаметром, середньою висотою i вiком насадження. Вiдсутнiй значущий зв'язок з боштетом (табл. 2). Аналiз зв'язкiв мортмаси деревно! ламанi ¡-V класiв розкладання (Мдл1, МдлП... МдлУ) вказав на досить слабку кореляцiю мортмаси I класу деструкцií з основни-ми таксацшними показниками.
Табл. 2. Корелящя мортмаси деревног ламат та таксацшних показнитв дослгдних осикових насаджень
Показник П, см Н, м М, м3га-1 Р В А, роюв
Мйл, т-га-1 0,91 0,83 0,93 0,65 0,12 0,89
Мйл1, тта-1 0,14 0,09 0,25 0,75 -0,24 0,14
Мйлп, тта-1 0,74 0,60 0,75 0,53 0,11 0,73
Мали, тта-1 0,79 0,80 0,82 0,50 0,09 0,80
Мйл1у, тта-1 0,90 0,83 0,86 0,54 0,26 0,87
МдлУ, тта-1 0,54 0,46 0,93 0,65 0,12 0,89
Для розроблення математичних моделей для ощнювання мортмаси де-ревно! ламанi використано рiзнi функцií. Найкрашi результати отримано з вико-ристанням степенево! функцп та рiзних комбiнацiй таксацшних показнитв як факторiв впливу. Перевiрку на адекватнкть витримали розробленi моделi (1-4) (табл. 3). Пошук математичних моделей для ощнки мортмаси деревно! ламаш рiзних класш деструкцií не дав позитивного результату.
У лкогосподарськш практищ використовують табличну форму представления моделей або системи моделей. Як правило, для розроблення лкотак-сацшних нормативов дослiдники використовують як "входи" в таблищ, так i по-
казники, яю просто i з достатньою точнктю вимiрюються в деревостанах та найчастше використовуються у довiдкових та аналиичних матерiалах.
Табл. 3. Математичн моделi для оцтки мортмаси деревног ламам осикових
насаджень
Номер моделi Модель Коефiцieнт детермiнацií (Я2)
1 Мдл=0,151 • А1,149 • В -°,25'- Р и'8 0,90
2 Мйл=0,150 • А0,928 • Р 1,185 0,90
3 Мдл=0,017 • • Н 1,902 • Р 1,044 0,86
4 Мдл=0,536 • Р3,140 • В 1,492 0,79
Враховуючи досввд створення норматив1в оцiнки фiтомаси деревостанiв та необхiднiсть в унiфiкацií нормативiв для ощнки бiопродуктивностi лiсiв, особливе значения мае модель (3). На п основi для оцiнки мортмаси деревно! ламанi, сформовано нормативнi таблицу для модальних осикових насаджень з повнотою 0,7-0,9. Фрагмент нормативу для ощнки мортмаси деревно! ламаш в абсолютно сухому сташ в осичниках з повнотою 0,7 наведено в табл. 4.
Табл. 4. Мортмаса деревног ламам осичникгв, ¡тга'
Середнiй дiаметр, см Середня висота, м
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
4 0,3 0,5 0,8 - - - - - - -
6 - 0,5 0,7 1,0 - - - - - -
8 - 0,5 0,7 1,0 1,3 - - - - -
10 - - 0,7 1,0 1,3 1,7 - - - -
12 - - - 0,9 1,3 1,6 2,1 - - -
14 - - - 0,9 1,2 1,6 2,0 2,5 - -
16 - - - - 1,2 1,6 2,0 2,4 - -
18 - - - - - 1,6 1,9 2,4 2,9 -
20 - - - - - 1,5 1,9 2,3 2,8 3,3
22 - - - - - - 1,9 2,3 2,8 3,3
Мортмаса деревно! ламаш осики мктить фракщю гшок 1-11 класу дес-трукцií, ят не вiдокремились вiд стовбура або його частини.
Висновки. Основною причиною утворення деревно! ламанi у вегетатив-них осичниках е розламування стовбура сухостшних дерев на 0,10,25 Ь. Найбiльший запас мортмаси деревно! ламанi вiтровальних i буреломних дерев осики виявлено у перестиглих осичниках. Запас мортмаси деревно! лама-ш осичникiв поступово зростае зi збшьшенням вiку, середнього дiаметра i висо-ти насадження.
Встановлено, що базисна щшьнкть деревно! ламанi стовбур1в у корi осики зменшуеться з 394 кг(м3)-1 у I клас до 77 кг-(м3)-1 у V класi деструкцií, а щшьнкть мортмаси гiлок з 454 кг-(м3)-1 у I класi до 361 кг(м3)-1 у II клас дес-трукцií.
Розробленi математичнi моделi та нормативи можуть бути використаш для здiйснения комплексно! оцiнки запасу бюмаси осикових насаджень та екологiчного та енергетичного потенцiалу.
Лiтература
1. Бшоус А.М. Методика дослщження мортмаси лiсiв / А.М. Бшоус // Бюресурси i приро-докористування : зб. наук. праць. - 2014. - Т. 6, № 3-4. - С. 134-140.
2. Воробьев О.Н. Методика сбора и обработки данных по древесному детриту сосновых насаждений Марий Эл / О.Н. Воробьев // Материалы науч.-техн. конф. МарГТУ в 2003 г. : сб. стат. студ., аспир. и докторантов. - ЙошкарОла : Изд-во МарГТУ, 2004. - С. 13-16.
3. КМ Споаб оцшки мортмаси деревно! ламаш (u201406106 вщ 03.06.2014 р.).
4. Лакида П.1. Бiопродуктивнiсть та енергетичний потенцiал м'яколистяних деревостанiв Украшського Полiсся : монографiя / П.1. Лакида, А.М. Бшоус, Р.Д. Василишин, Л.М. Матуше-вич, Я.1. Макарчук. - Корсунь-Шевченкiвський : ФОП В.М. Гавришенко, 2012. - 454 с.
5. Тарасов М.Е. Оценка запаса и динамики детрита в лесах Ленинградской области / М.Е. Тарасов, В.А. Алексеев, Б.Н. Рябинин // Труды Санкт-Петербургского НИ института лесного хозяйства. - 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. Пкщ пробш люовпорядш. Метод закладання. - Введ. 26.12.2006. - К. : Вид-во Мшагрополпики 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 No 20, LTER Network Office, 1996. - 73 p.
11. Stevens V. The ecological role of coarse woody debris: an overview of the ecological importance of CWD in B.C. forests / V. Stevens // Res. Br., B.C. Min. For., Victoria, B.C. Work. Pap. 30, 1997. - 32 p.
Билоус А.М. Разработка моделей для оценки мортмассы валежника осиновых лесов Украинского Полесья
Исследованы особенности процесса образования и деструкции валежника в осиновых насаждениях Украинского Полесья. Представлены методические основы исследования валежника и осуществлена ее экспериментальная оценка на 14 временных пробных площадях в модальных осиновых лесах Украинского Полесья. Приведены особенности структуры мортмассы валежника осины по компонентам и классам деструкции. Определена базисная плотность компонентов мортмассы валежника осины IV классов деструкции. Разработаны математические модели и созданы нормативно-справочные материалы для оценки мортмассы валежника в абсолютно сухом состоянии на 1 га модальных осиновых лесов.
Ключевые слова: осина, модель, валежник, мортмасса, ствол, ветви, пень, плотность, Украинское Полесье.
Bilous A.M. The Development of Models for the Assessment of Coarse Woody Debris in Aspen Forests of Ukrainian Polissya
The peculiarities of the formation and decomposition of woody debris in aspen stands of Ukrainian Polissya are ascertained. The methodological base for the research of woody debris is presented; its experimental evaluation on 14 temporary test plots in modal aspen stands of Ukrainian Polissya is done. Some specific features of the structure of coarse woody debris (logs) of aspen broken wood and classes of degradation were demonstrated. The basic density of components of coarse woody debris (logs) and aspen of I-V classes of degradation were determined. The mathematical models have been elaborated and reference materials for evaluation of coarse woody debris (logs) in a totally dry state per 1 ha of modal aspen stands were created.
Key words: aspen, model, coarse woody debris (logs), trunk, branches, stumps, density, Ukrainian Polissya.
