Структура рослинної біомаси березових насаджень Чернігівщини Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

нлты

ы КРАЖИ

»mutet'

Науковий в!сн и к НЛТУУкраТни Scientific Bulletin of UNFU

http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40270605 Article received 19.09.2017 р. Article accepted 28.09.2017 р.

УДК 630*5:582.632.1(477.51/52)

ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)

1 EE3 Correspondence author Ya. V. Kovbasa yarik.kovbasa@gmail.com

Я. В. Ковбаса

Нацюнальний утверситет бюресурав i природокористування Украши, м. Кшв, Украта

СТРУКТУРА РОСЛИННО1 Б1ОМАСИ БЕРЕЗОВИХ НАСАДЖЕНЬ ЧЕРШПВЩИНИ

Проведено дослвдження фггомаси та мортмаси березових лгав. Опрацьовано методичш пiдходи для комплексного оць нювання кiлькiсних показникiв оргашчно! речовини живих та вiдмерлих деревних рослин. Здiйснено аналiз структури фггомаси та мортмаси за 1х компонентами. На основi емпiричних до^дних даних встановлено особливостi розподiлу компонента у структурi бiомаси. Дослщжено, що фiтомаса стовбурiв у ю^ 10-рiчного березового насадження може становити 48 %, фiтомаса крон - 9 %, фiтомаса коренiв дерев - 13 %, живий надгрунтовий покрив (з корiнням) - 7 %. Мортмаса сухостою становить 4 %, мортмаса пiдстилки у структурi загально1 рослинно1 бiомаси становить 16 %, а мортмаса коренiв дерев бере-зи - 3 %. Встановлено, що у дослiдному 53^чному березняку фiтомаса стовбурiв у корi становить 69 %, фiтомаса крон -6 %, фiтомаса корешв дерев - 15 % та фггомаса живого надгрунтового покриву (з коршням) - 1 %. Мортмаса в структурi 53-рiчного березового насадження становить 9 %, зокрема 5 % припадае на сухостш, 1 % - на деревну ламань, менше 1 % - на опад грубих гшок та 2 % - на тдстилку. Виявлено, що структурi загально1 бюмаси березнякiв характерне зменшення частки мортмаси з вжом. Встановлено обсяг живо1 та вiдмерлоl рослинно1 оргашчно1 речовини та виявлено, що у структурi рослин-но1 бiомаси (абсолютно сухий стан) березових лiсiв Чернiгiвщини загальна мортмаса становить 23 % у молодняках та 9 % у стиглих насадженнях.

Ключовi слова: фгго маса; мортмаса; деревина стовбурiв; сухостш; деревна ламань; люова пiдстилка.

Вступ. Лiсовий бюгеоценоз е складною саморегуля-тивною системою, яка постшно перебувае в динамщ. Рослинний, тваринний свiт, мiкроорганiзми, яш населя-ють певну дiлянку земно1 поверхнi, тiсно пов'язанi мiж собою через обмш речовин та енергп. У них змiнюеться рiст, розвиток, у фггоценозах вiдбуваеться диференць ащя дерев та деревостанiв, перебiгають безперервно 6i-ологiчнi процеси (Dyrenkov, 1984; Melekhov, 1980).

Дослвдження лiсових фiтоценозiв за компонентами бiопродуктивностi - фггомасою та мортмасою - е важ-ливим питаниям сьогодення, яке забезпечить виршен-ня багатьох питань еколопчного спрямування та дасть змогу знайти шляхи для бшьш рацiонального викорис-тання лiсових ресурсiв, зокрема встановлення обсягу депонованого вуглецю в компонентах фггомаси i мортмаси для швентаризацп парникових газiв, а також дос-лвдження обсягiв бiомаси та накопичено1 в нiй енергiï.

Вщмерла деревина е важливим структурним компонентом люових екосистем i вщграе ключову роль у багатьох аспектах ï\ функцiонування, впливаючи на бь ологiчнi, фiзичнi та геохiмiчнi процеси (Pasternak & Ya-rotskyi, 2010). Пiсля деструкцiï вiдмерла деревина пе-ретворюеться у важливi компоненти люових грунтiв. Вiдмерла деревина мае ютотне значення для накопи-чення вуглецю та захисту грунтiв ввд ерозiï (Pasternak & Yarotskyi, 2010).

Мертва деревина - це iндикатор, який охоплюе бага-то елементiв природностi та стае одним iз загальних по-казник1в природних лiсiв (Dudley & Vallauri, 2004). В1д-

мерла деревина не е виршальним, але важливим, компонентом функцюнування лiсiв i вщграе особливу роль у 1х формуваннi:

• збереження продуктивностi лiсiв, а саме: забезпечення органiкою, вологою, поживними речовинами;

• створення домiвок для живих органiзмiв, що живуть, харчуються або гнiздяться у вiдмерлiй деревинi;

• забезпечення харчових ресурмв для таких споживачiв, як жуки, гриби, бактерiï.

• стабiлiзацiя лгав через збереження цЫсност схилiв та запобтання ерозiï Грунту;

• тривале збереження вуглецю, що певним чином пом'як-шуе вплив змiн клшату;

• створення мiкрорельефу в люових екосистемах. Аналiз основних дослвджень мортмаси лгав, здш-

снених у працях (Harmon, 1986; Treifeld, 2002; Wolden-dorp et al., 2004; Tarasov et al., 2000; Vorobev, 2004; Pasternak, 2008; Bilous, 2014) вказуе на рiзноманiтнiсть ме-тодичних пiдходiв для оцiнювання, рiзнi принципи по-дiлу на компоненти мортмаси та переважно вiдсутнiсть даних про фггомасу дослвджуваних насаджень.

Розроблення нормативно-шформацшного забезпечення для комплексного ощнювання компонентiв мор-тмаси березових насаджень становить актуальне зав-дання лiсiвничого характеру, виршення якого е важли-вою складовою у контекстi збалансованого розвитку ль сового господарства.

Данi про кiлькiснi характеристики мортмаси березняков можуть слугувати теоретичною основою досль

1нформащя про автора:

Ковбаса Ярослав Володимирович, канд. с.-г. наук, головний метролог, мол. наук. спiвробiтник. Email: yarik.kovbasa@gmail.com Цитування за ДСТУ: Ковбаса Я. В. Структура рослинно!' бiомаси березових насаджень Чернтвщини. Науковий вiсник НЛТУ

Украши. 2017. Вип. 27(6). С. 29-32. Citation APA: Kovbasa, Yа. V. (2017). Structure of the Vegetable Biomass of Birch Forests in Chernigiv Region. Scientific Bulletin of UNFU, 27(6), 29-32. https://doi.org/10.15421/40270605

дження бюпродуктивносп лiсiв, особливостей o6iry ре-човин в лiсових екосистемах та депонування вуглецю лiсовими насадженнями.

Метою дослщження е оцiнювання структури бюма-си березових лiсiв у Чершпвськш обл.

Матер1али та методи дослвдження. Оцiнювання компонентiв фiтомаси та мортмаси природних деревос-танiв берези повисло! Чершпвщини здiйснювали за ма-терiалами тимчасових пробних площ (ТПП). Польовi дослщження мортмаси березових насаджень проводили на 2 ТПП за методикою ощнювання фГтомаси (Lakida, 2005; Lakida & Matushevich, 2006) та мортмаси люу (Bi-lous, 2014) у березових насадженнях насiнневого похо-дження 10- та 53-рiчного вiкy.

Дослщження структури бiомаси насаджень берези повисло! включали ощнювання основних компоненпв фггомаси та мортмаси. Збiр дослiдного матерiалy для дослщження фiтомаси березових насаджень було проведено з розподшом на фггомасу деревини стовбура, фь томасу кори стовбура, фiтомасy гшок (грyбi та дрiбнi гiлки) та фггомасу листя. Для забезпечення комплексного тдходу пiд час дослщження структури рослинно! бiомаси збiр дослщного матерiалy зосередили на фГто-маа живого надгрунтового покриву. Для вивчення фь томаси живого надгрунтового покриву насадження оп-рацьовано спецiальнy методику, зпдно з якою на тим-часовiй пробнiй площi закладали 3-5 пробних дшянок площею 1 м2 (1x1 м) (Bilous, 2014). Для кожно! дiлянки проводили оцiнювання фггомаси живого надгрунтового покриву методом монолту за панiвними видами рослин та визначали площу проектного покриття. Здшснювали гербаризацiю рослин (Yakubenko, 2011) та вщбирали середнi зразки фiтомаси рослин. Загальну мортмасу бе-резових насаджень визначали як суму мортмаси сухостою, деревно! ламанi, опаду грубих гiлок та тдстилки в абсолютно сухому сташ Дослiднi данi обробляли в ка-меральних умовах з допомогою прикладних програм PERTA, MS EXCEL.

Результата дослщження. Проведет дослщження березових насаджень Чершпвщини максимально спря-мованi на отримання даних для бiльшостi компонентiв бюпродуктивностг

Дослщження структури рослинно! бiомаси проведено на основi тимчасових пробних площ рiзних груп вiкy (табл.). Аналiз даних здiйснено за компонентами фгго-маси та мортмаси.

Табл. 1. Таксац1йна характеристика тимчасових пробних _площ_

Bk, роюв Серед-нш дь аметр, см Середня висота, м Запас у корт м3-га 1 ВГднос-на пов-нота Боштет Тип ль сорос-линних умов

10 2,7 6,1 34,1 0,80 Ib B3

53 17,6 23,2 221,4 0,85 Ib B2

На основi емтричних дослiдних даних, отриманих пiд час закладання тимчасових пробних площ у дослщ-них насадженнях, встановлено структуру фггомаси бе-резових насаджень за основними компонентами (рис. 1).

Фгтомаса стовбyрiв у корi 10-рГчного березового насадження становить близько 85 %, з них 16,1 тга-1 - фь томаса стовбyрiв та 2,4 тга-1 - фггомаса кори стовбура, фiтомаса крони - 15 %, з них фггомаса гшок крони становить 2,0 тга-1 та фггомаса листя - 1,4 тга-1. У наса-

дженш 53-рГчного вжу фГтомаса стовбyрiв становить 91 %, з них близько 105,4 т га-1 становить фггомаса стовбyрiв та 16,5 тга-1 - фггомаса кори стовбура. Фггомаса крони становить 9 %, з них близько 9,1 тга-1 становить фггомаса гшок крони та 1,9 тга-1 - фггомаса листя (рис. 2).

| | Фшжаса стовбура \7\ Фшжаса кори стовбура Q Фшжаса гшок кори

Фшжаса листя

Рис. 1. Структура фггомаси у 10-рiчномy березовому насаджен-т, %

j | Фшжаса стовбура [7\ Ф1томаса кори стовбура [\\| Ф1томаса гшок кори Фгеомаса листя

Рис. 2. Структура фггомаси у 53-рiчномy березовому насаджен-т, %

ОсобливГстю польових дослГджень мортмаси берез-някгв е шдивщуальний пщхщ до кожного компоненту, оскшьки кожен компонент мае рГзш способи ощнювання. У структурГ мартмаси березнякгв 10-рГчного вжу мормаса сухостою становить близько 1,5 тга-1, з них 0,2 тга-1 - мортмаса сухостшних дерев та 1,3 тга-1 -мортмаса сухих гшок живих дерев, мортмаси деревно! ламаш, зокрема i пшв - 0,7 тга-1 та мортмаси тдтил-ки - 6,3 тга-1, з них 6,0 тга-1 становить мортмаса листя та 0,3 тга-1 - опад дрГбних гшок (рис. 3).

Зпдно з отриманими дослщними даними у 53-рГчно-го березового насадження в надземнш мортмаа може накопичуватись близько 8,0 т га-1 сухостою, що скла-даеться з мортмаси сухостшних дерев - 6,8 т га-1 та мортмаси сухих гшок живих дерев - 1,2 тга-1 (рис. 4).

Близько 2,0 т га-1 становить деревна ламань та пт, майже 1,0 т га-1 мортмаси гшок бшьших шж 1 см та

близью 5,1 тга-1 мортмаси тдстилки, з них опад листя становить 4,3 тга-1 та 0,8 тга-1 - опад дабних гшок. Ввд-повщно до отриманих даних часка мортмаси сухостшних дерев та опаду др1бних гшок збшьшуеться з вшом.

ГД Опад др1бних гшок (<1 см)

Сухостшш дерева

[7} Сух! гшки живих дерев

Деревна ламань

| | Опад листя Рис. 3. Структура мортмаси у 10^чному березовому насадженш, %

15%

I | Фш>маса деревини стовбур1в Щ Сухостшш дерева ГГП Ф1томаса кори стовбур1в Д Сух1 гшки живих дерев

Фггомаса гшок [х^ Опад листя

У Ф1томаса листя ЦОпад др1бних гшок (<1 см)

^ Ф1томаса корешв дерев ^Мортмаса корешв Х7\ Живий надгрунтовий покрив

Рис. 5. Структура бiомаси у 10-рiчному березовому насадженш за компонентами фiтомаси та мортмаси, %

ГГП Опад листя

Опад др1бних гшок (<1 см)

I I Сухостшш дерева Рис. 4. Структура мортмаси у 53^чному березовому насадженш, %

Рослинна бюмаса молодняюв березових насаджень (рис. 5) представлена 34 тга-1 рослинно! оргашчно! ре-човини.

Фiтомаса стовбурiв у корi 10-рiчного березового на-садження може становити 48 %, фггомаса крон - 9 %, фиомаса корешв дерев - 13 %, живий надгрунтовий покрив (з коршням) - 7 %. Мортмаса сухостою становить 4 %, зокрема мортмаса сухоспйних дерев - 1 % та сухих гшок живих дерев - 3 %. Мортмаса тдстилки (опад листя та дабних плок диаметром до 1 см) у структурi загально! рослинно! бюмаси становить 16 %, а мортмаса корешв дерев берези - 3 %.

Також встановлено, що у до^дному 53^чному березняку накопичено 151 тга-1 оргашчно! рослинно! ре-човини. Визначено, що у структурi рослинно! бюмаси березового насадження фiтомаса стовбурiв у корi становить 69 % (з них фиомаса кори стовбурiв - 9 %), фь томаса корешв дерев - 15 %, фггомаса крон - 6 % та фь томаса живого надгрунтового покриву (з корiнням) -1 % (рис. 6).

[ | Фкомаса деревини стовбур1в |

ГШ Ф1томаса кори стовбур1в

Фггомаса гшок

Фгеомаса листя

\/\ Ф1томаса коретв дерев

Д Живий надгрунтовий покрив Рис. 6. Структура рослинно! бюмаси в 53^чному березовому насадженш за компонентами фггомаси та мортмаси, %

Висновки. За результатом дослщжень встановлено, що у структурi загально! бюмаси берези повисло! у Чершпвськш обл. частка мортмаси 10^чного насадження становить 23 %, зокрема 4 % припадае на су-хостш, менше 1 % на деревну ламань та опад грубих п-лок, а також 16 % - на шдстилку. Своею чергою, частка фтомаси в молодняках берези повисло! становить 77 %, з яких 48 % - фггомаса стовбурiв у корi. У струк-турi загально! бiомаси 53-рiчного березняка частка фь томаси становить 91 %, а мортмаси - 9 %, зокрема 5 % припадае на сухостш, 1 % - на деревну ламань, менше 1 % - на опад грубих плок та 2 % - на шдстилку. Структурi загально! бюмаси березняков характерне зменшення частки мортмаси з вiком.

Встановлено обсяг живо! та вiдмерло! рослинно! оргашчно! речовини та виявлено, що у структурi рослинно! бюмаси (абсолютно сухий стан) березових лiсiв Чернiгiвщини загальна мортмаса становить 23 % в мо-лодняках та 9 % в стиглих насадженнях.

Наукову роботу виконано за тдтримки М1тстер-

ства освгги i науки Украши та Державного фонду фун-

даментальних дослвджень.

Перелiк використаних джерел

Bilous, A. M. (2014). Metodyka doslidzhennia mortmasy lisiv. [Methodology of the research mortmass of forest]. Biological Resources and Nature Management, 6(3-4), 134-140. [in Ukrainian].

Dudley Nigel. (2004). Deadwood - living forests. The importance of veteran trees and deadwood to biodiversity, Equilibrium, Daniel Vallauri. - Gland, Switzerland: WWF, 16 p.

Dyrenkov, S. A. (1984). Struktura i dinamika taezhnykh elnikov. Leningrad: Nauka. 174 p. [in Russian].

Harmon, N. E. et al., (1986). Ecology of Coarse Woody Debris in Temperate Ecosystems. Abvance in Ecological Research, 15, 133302. https://doi.org/10.1016/S0065-2504(08)60121 -X

Lakida, P. I. (2002). Fitomasa lisiv Ukraini. Ternopil: Zbruch. 256 p. [in Ukrainian].

Lakida, P. I., & Matushevich, L. M. (2006). Fitomasa berezovikh li-sostaniv Ukrainskogo Polissia. Kyiv: NNTc IAE. 228 p. [in Ukrainian].

Melekhov, I. S. (1980). Lesovedenie. Moscow: Lesnaia prom-st. 408 p. [in Russian].

Pasternak, V. P. (2008). Metodychni pidkhody do otsinky dynamiky vidmerloi orhanichnoi rechovyny u dibrovakh livoberezhzhia [Methodological approaches to the estimation of the dynamics of dead organic matter in the otters of the left bank of Ukraine]. Ukrainy Naukovyi visnyk Notsionalnoho ahrarnoho universytetu, 122, 145152. [in Ukrainian].

Pasternak, V. P., & Yarotskyi, V. Yu. (2010). Zapasy ta dynamika vidmerloi derevyny v lisakh pivnichnoho skhodu Ukrainy [Stocks and dynamics of dead wood in the forests of the north-east of Ukraine]. Naukovyi visnyk Natsionalnoho universytetu bioresursiv i pryrodokorystuvannia Ukrainy, 152(2), 93-100. [in Ukrainian].

Shvidenko, A. Z. (2009). Otcenka zapasov drevesnogo detrita v le-sakh Rossii [Estimation of wood detritus reserves in forests of Russia]. Lesnaia Lesnaia taksatciia i lesoustroistvo, 1(41), 133-147. [in Russian].

Tarasov, M. E. et al., (2000). Otcenka zapasa i dinamiki detrita v le-sakh Leningradskoi oblasti [Estimation of reserves and dynamics of detritus in the forests of the Leningrad region]. Trudy S.-Peter-burgskogo NII lesnogo khaziaistva, 1(2), 46-61. [in Russian].

Treifeld, R. F. et al., (2002). Metodika opredeleniia zapasov i massy drevesnogo detrita na osnove dannykh lesoustroistva [Method of determining the reserves and mass of wood detritus based on forestry data]. Moscow: Pushkino. 44 p. [in Russian].

Vorobev, O. N. (2004). Metodika sbora i iobrabotki dannykh po dre-vesnomu detritu sosnovykh nasazhdenii Marii El. [Methods of collection and processing of data on wood detritus of pine forests in Mari El]. Materialy nauchno-tekhnicheskoi konferentcii MarGTU, (pp. 13-16).

Woldendorp, G., Keenan, R. J., Barry, S., & Spencer, R. D. (2004). Analysis of sampling methods for coarse woody debris. Forest Ecology and Management, 198(1-3), 133-148. https://doi.org/10.1016/jforeco.2004.03.042

Yakubenko, B. Ye. (2011). Polovyi praktykum z botaniky. Kyiv: Fito-sotsiotsentr. 400 p. [in Ukrainian].

Я. В. Ковбаса

Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, г. Киев, Украина

СТРУКТУРА РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ БЕРЕЗОВИХ НАСАЖДЕНИЙ ЧЕРНИГОВЩИНЫ

Проведено исследование фитомассы и мортмасы березовых лесов. Обработано методические подходы к комплексной оценки количественных показателей органического вещества живых и отмерших древесных растений. Осуществлен анализ структуры фитомассы и мортмассы по их компонентам. На основе эмпирических исследовательских данных установлены особенности распределения компонентов в структуре биомассы. Доказано, что фитомасса стволов в коре 10-летнего березового насаждения может составлять 48 %, фитомасса крон - 9 %, фитомасса корней деревьев - 13 %, живой напочвенный покров (с корнями) - 7 %. Мортмасса сухостоя составляет 4 %, мортмасса подстилки в структуре общей растительной биомассы - 16 %, а мортмаса корней деревьев березы - 3 %. Установлено, что в исследованом 53-летнем насаждении березы фитомасса стволов в коре составляет 69 %, фитомасса крон - 6 %, фитомасса корней деревьев - 15 % и фитомасса живого напочвенного покрова (с корнями) - 1 %. Мортмасса в структуре 53-летнего березового насаждения составляет 9 %, в том числе 5 % приходится на сухостой, 1 % - на валеж, менее 1 % - на опад грубых ветвей и 2 % - на подстилку. Выявлено, что структуре общей биомассы березняков присуще уменьшение доли мортмассы с возрастом. Установлен объем живого и отмершего растительного органического вещества и выявлено, что в структуре растительной биомассы (абсолютно сухое состояние) березовых лесов Черниговщины общая мортмасса составляет 23 % в молодняках и 9 % в спелых насаждениях.

Ключевые слова: фитомасса; мортмасса; древесина стволов; сухостой; валеж; лесная подстилка.

Ya. V. Kovbasa

National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine

STRUCTURE OF THE VEGETABLE BIOMASS OF BIRCH FORESTS IN CHERNIGIV REGION

The study of phytomass and mortmass of birch forests was conducted. It is stated that dead wood is an important structural component of forest ecosystems and plays a key role in many aspects of their functioning, influencing biological, physical and geochemi-cal processes. The methodical approaches to the complex estimation of the quantitative indices of organic matter of living and deciduous tree plants are worked out. The research of birch forests of Chernihiv region is aimed at obtaining data for the majority of components of bioproductivity. The study of the structure of plant biomass was conducted on the basis of temporary test areas of different age groups. An analysis of the structure of phytomass and mortmass by their components was carried out. Based on empirical research data, features of distribution of components in the structure of biomass are established. It has been proved that the phytomass of trunks in the cortex of 10 years of birch forests can be 48 %, phytomass of crowns - 9 %, phytomass of tree roots - 13 %, live vegetable cover (with roots) - 7 %. Mortmass snags is 4 %, mortmass of litter in the structure of total vegetative biomass is 16 %, and mortmass of roots of birch trees - 3 %. It was found that in the 53-year-old of birch forests, the phytomass of trunks in the cortex was 69 %, the phytomass of crowns was - 6 %, the phytomass of the roots of the trees was - 15 %, and the phytomass of the live vegetation cover (with roots) was 1 %. Mortmass in the structure of 53-year-old birch forests makes up - 9 %, including snags - 5 %, 1 % -logs, less than 1 % to the fall of coarse branches and 2 % to litter. The volume of live and dead plant organic matter was determined and the total mortmass in the structure of plant biomass (absolutely dry state) of birch forests in Chernihiv region were 23 % in young and 9 % in ripe plantings.

Keywords: phytomass; mortmass; trunk stem; snags; logs; forest litter.