ЛісівничІ основи формування високопродуктивних насадженьу дібровах

Мета та задачі досліджень. Основна мета роботи — провести теоретичні узагальнення та опрацювати практично доступні для виконання лісогосподарські заходи, спрямовані на створення і формування біологічно стійких та високопродуктивних насаджень з участю дуба звичайного в умовах Закарпаття.

Для досягнення цієї мети передбачалось вивчити та розв’язати такі завдання:

· проаналізувати сучасний стан лісового фонду в дібровах;

· провести оцінку плодоношення та природного насіннєвого поновлення на зрубах та в часткових культурах;

· виявити особливості росту та продуктивність деревних порід у природних насадженнях і в часткових культурах;

· провести вартісну оцінку деревини в природних лісостанах та штучних насадженнях з різною шириною міжрядь;

· проаналізувати процеси очищення стовбурів від гілок та інтенсивність їх росту за довжиною, виявити вплив ширини міжрядь на загальну масу гілок та листя, проекцію крони, об’єм заболонної деревини та її вологість;

· визначити вплив ширини міжрядь на розповсюдження дрібного коріння, вологість ґрунту та його фізико-хімічні властивості;

· обґрунтувати вплив домішки опалого листя липи дрібнолистої (Tilia cordata Mill.), клена гостролистого (Acer platanoides L.), граба звичайного (Carpinus betulus L.) та інших деревних рослин на інтенсивність мінералізації органічного опаду дуба та вміст поживних речовин у підстилці;

· встановити інтенсивність росту надземної частини та кореневої системи в дуба звичайного залежно від виду садивного матеріалу;

· проаналізувати вплив плодових та ягідних порід на ріст та продуктивність дубових культур;

· встановити взаємозв’язок інтенсивності доглядових рубань з властивостями ґрунту, розмірами крони та продуктивністю насаджень у часткових культурах на постійних пробних площах;

· оцінити особливості росту й збереження географічних культур дуба звичайного, створених у дібровах

· визначити життєвість дуба звичайного в часткових культурах з різною шириною міжрядь та при проведенні доглядових рубань різної інтенсивності.

Об’єкт дослідження — біопродукційні процеси в лісових ценозах дібров.

Предмет дослідження — лісівничі механізми впливу на продукційний процес у дубових лісостанах.

Методи дослідження.Основними методами досліджень були: лісівничо-таксаційні — при вивченні стану природного відновлення, розповсюдження дрібного коріння в ґрунті, інтенсивності росту та продуктивності деревних порід; агрохімічні — для визначення вмісту поживних речовин у підстилці та ґрунті; фізіологічні — для вивчення життєвості дуба звичайного та вологості заболонної деревини; математичної статистики — при обробці дослідних даних, їх аналізі та моделюванні ростових процесів.

Наукова новизна одержаних результатів. На основі теоретичних узагальнень і репрезентативної експериментальної перевірки виявлено нові біологічні та екологічні властивості дуба звичайного, береки лікувальної (Sorbus torminalis (L.) Crantz.), черешні звичайної (Cerasus avium (L.) Moench), груші звичайної (Pyrus communis L.) та інших деревних рослин. Вперше вивчено інтенсивність розростання трав’яних рослин на зрубах та в часткових культурах і їх вплив на природне поновлення деревних рослин у свіжих дібровах. Виявлено вплив ширини міжрядь на розмір крони, загальну масу гілок, листя і запас стовбурової деревини та встановлено взаємозв’язок розмірів крони з приростом дерев дуба за діаметром. Вперше вивчено вплив ширини міжрядь на об’єм заболонної деревини та її вологість, а також на вологість ґрунту та зосередження дрібного коріння за шарами ґрунту у вертикальній площині. На основі стаціонарних досліджень виявлено вплив інтенсивності доглядових рубань у часткових культурах на продуктивність насаджень, вихід та вартість сортиментів.

Вперше доведено, що найвищий запас стовбурної деревини, вихід сортиментів та їх вартість формуються в часткових культурах дуба звичайного з шириною міжрядь два-три метри. На основі електрофізіологічних параметрів (імпедансу, поляризаційної ємності та біоелектричних потенціалів) вперше висвітлено залежність життєвості дуба звичайного від інтенсивності проведення доглядових рубань і ширини міжрядь у часткових культурах.

Практичне значення отриманих результатів. Визначено види садивного матеріалу, які доцільно використовувати при створенні культур на зрубах. Рекомендовано вирощувати штучні насадження у свіжих дібровах Поділля з шириною міжрядь 2,5-3,0 м, при якій досягаються найвищі лісівничо-таксаційні показники деревостанів та найбільша їх господарська цінність. Показана лісівнича та господарська ефективність проведення в дубових насадженнях доглядових рубань помірної інтенсивності та доцільність створення лісових культур шпиговкою жолудів. Виявлено значний позитивний ефект введення до складу дубових культур, створюваних в умовах Поділля, плодових та ягідних деревних порід. Виявлено географічні екотипи дуба звичайного, які у свіжих дібровах характеризуються інтенсивним ростом і високою продуктивністю, визначено лісорослинні райони заготівлі жолудів для лісокультурних потреб державних лісогосподарських підприємств регіону досліджень.

МЕТОДИКА проведення доСЛІДЖЕНЬ

У процесі збору експериментального матеріалу закладено 307 пробних площ (табл. 1), у тому числі 28 — в природних насадженнях. Для вивчення потенційної продуктивності деревостанів, опрацьовано лісівничо-таксаційні дані п'яти постійних пробних площ, на яких вивчали вплив інтенсивності рубок догляду на запас стовбурової деревини і вихід цінних сортиментів. На решті 279 пробних площ вивчали всі проблемні питання, передбачені планом дисертації, зокрема на 74 — досліджували інтенсивність розростання трав'яних та насіннєве відновлення деревних рослин на свіжих зрубах і в часткових культурах до повного змикання гілок, на 20 — стан деревних ягідних та плодових порід та їх лісівничі властивості тощо.

Таблиця 1

Кількість пробних площ, закладених у природних лісостанах та часткових культурах дуба звичайного, шт.

На підставі матеріалів лісовпорядкувань та обліку лісових насаджень при безпосередньому їх обстеженні були визначені ділянки, в яких закладали тимчасові пробні площі. Вивченням охоплено насадження всіх вікових груп. Пробні площі закладали за загальноприйнятими в лісівництві методами (В. К. Захаров, 1967; В. В. Огиевский, А. А. Хитров, 1967; М. І. Гордієнко та ін., 2000). Тип лісорослинних умов встановлювали за видовим складом трав’яних рослин, типом ґрунту та рельєфу (П. С. Погребняк, 1955).

Розмір пробної площі перебував в межах від 0,25 до 1,0 гектара і визначався наявністю на кожній з них не менше 200 дерев породи, що вивчалась. Після суцільного переліку на пробній площі у 20-25 дерев кожної породи інструментально визначали висоту і відразу будували графіки висот.

Для визначення ходу росту за висотою та діаметром на кожній пробній площі зрізали мінімум три модельних дерева всіх порід, які входили до складу насаджень. На зрізаному дереві заміряли діаметр, загальну висоту, довжину безсучкової частини стовбура, приріст за висотою за останні п'ять років, а також визначали проекцію крони у вертикальній площині через кожні два метри від її початку.

На зрізаних модельних деревах дуба звичайного визначали приріст гілок за довжиною через кожні 0,5 м. Площу проекції крони визначали у 40-50 дерев у насадженнях усіх вікових груп. З цією метою на пробних площах виділяли ділянку, на місцевості намічали вішками облікові площини із сторонами 5×5 м і в масштабі на міліметровому папері наносили розташування кожного дерева. Нумерували їх, заміряли діаметр стовбура на висоті 1,3 м і за чотирма (в культурах), або за вісьма (у природних насадженнях) радіусами наносили в масштабі форми проекції крони на міліметровому папері.

Фізіологічно активні корені вивчали за методикою Н.А. Качинського (1931) з урахуванням модифікації П. С. Погребняка (1949) та Д. Д. Лавриненка (1952) і сучасними методичними підходами при дослідженні кореневих систем лісової деревної рослинності (М. М. Гузь, 2000). Шурфи закладали біля середніх або близьких до них дерев, а в мішаних насадженнях між деревами тих видів, взаємодію яких вивчали. В останньому випадку шурфи розташовували так, щоб з обох боків на відстані 2,5-3,0 м від нього були однакові за розмірами (діаметр стовбура, висота, розмір крони тощо) дерева порід, які вивчали. Враховуючи це, для вивчення розповсюдження дрібних корінців шурфи закладали в трьохкратній повторності. За даними І. Н. Рахтеєнка (1963), така кратність забезпечує високу вірогідність.

Ці шурфи і додатково по дві прикопки глибиною 0,5-0,7 м в кожному насадженні використовували для визначення типів ґрунтів та відбору зразків для агрохімічних аналізів. Після опису генетичних горизонтів із двох-трьох останніх шурфів і прикопок відбирали зразки ґрунту, на поліетиленовій плівці ретельно перемішували їх і відбирали середні зразки.

Середні зразки підстилки для агрохімічного аналізу відбирали таким же способом.

Для вивчення впливу листя деревних порід на інтенсивність мінералізації опаду дуба звичайного закладали спеціальні досліди. Вони полягали в тому, що під пологом 60-річних часткових культур дуба звичайного із зімкнутістю крон 0,8, восени після повного опаду листя розчищали площадки від підстилки і трав'яних рослин розміром 1,5×1,5 м. На кожну з цих площадок розкладали свіжий органічний опад дуба звичайного і до нього додавали 10 % за масою (враховуючи вагові одиниці) листя деревних порід. Загальна маса дослідних зразків становила 4,0 кг, в тому числі 3,6 кг органічного опаду дуба і 0,4 кг деревних порід, які були включені в досліди. Органічний опад дуба з домішкою листя інших порід ретельно перемішували і розкладали на розчищені площинки. Але в межах площі 1,0×1,0 м. За таких умов дослідні зразки не контактували із старою підстилкою, яка була в насадженні.

Для кожного варіанта дослідів розчищали одинадцять площинок, на десяти із них навесні, влітку і восени до опаду листя збирали суміш (органічний опад дуба з домішками листя), зважували і знову розкладали на площинки в межах 1,0×1,0 м. Одночасно з одинадцятої площинки кожного варіанта дослідів відбирали зразки для визначення вологості та проведення агрохімічних аналізів.

Таким чином, органічний опад дуба звичайного з домішкою листя, в одному з варіантів, липи дрібнолистої, клена гостролистого у другому, в третьому — ліщини звичайної (Corylus avellana L.) і т.д. знаходився в тих природних умовах, в яких і підстилка. На ці дослідні зразки також однаково впливали низькі і високі температури повітря та ґрунту, атмосферні опади, проміння сонця, безхребетні тварини тощо.

Вміст поживних речовин у підстилці і ґрунті визначали в лабораторії. У підстилці визначали азот за Тюріним, фосфор — за Кирсановим, калій — полум’яним фотометром, кислотність — рН-метром, кальцій — тригонометричним методом. У зразках ґрунту визначали гумус і азот за Тюріним, фосфор — за Кирсановим, калій — за Каппен-Гільковицем (А. В. Петербургский, 1968).

Вологість заболонної деревини — за методикою Л. А. Іванова (1948) з застосуванням приладу «Вимірювач вологості деревини» марки WHT-770.

Вологість ґрунту визначали в шестикратній повторності. Зразки відбирали з прикопок на глибині 10-15, 45-50 і 95-100 см.

З метою вивчення інтенсивності росту дуба звичайного в культурах, створених посадкою сіянців і посівом жолудів на постійне місце, було створено дослідно-виробничі культури в 2001-2003 роках на загальній площі 24,3 га на свіжому зрубі Іванівського лісництва Вінницького ЛВК. Всі ділянки за умовами місцезростання належать до свіжих судібров. Підготовку ґрунту проводили КЛБ-1,7. Диски ставили таким чином, щоб прокласти суцільну розпушену смугу. По середині останньої висаджували однорічні сіянці під меч Колесова, а жолуді (по 2-3 в лунку) висівали під сапку на глибину 6-8 см.

Результати дослідів обробляли методом математичної статистики (А. К. Митропольский, 1971; К. Е. Никитин, А. З. Швиденко, 1978).

ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Детально проаналізовано стан лісового фонду в дібровах регіону, на підставі комплексних досліджень охарактеризовано структуру, ріст та особливості їх відтворення шляхом природного насіннєвого поновлення та різних технологій лісокультурного виробництва. Проведено аналіз формування кореневих систем і крони дерев дуба звичайного залежно від способів вирощування деревостанів. У підсумку окреслено напрями підвищення продуктивності та біологічної стійкості дубових насаджень на основі використання лісівничо-ефективних та економічно-доцільних технологій створення лісових культур, вивчення ролі доглядових рубань у формуванні цінних деревостанів, дослідження впливу складу насадження на утворення підстилки, її мінералізацію і вміст поживних речовин у ґрунті, селекційного відбору високопродуктивних географічних екотипів дуба звичайного.

- Частка дуба звичайного в складі природних насаджень становить 27 %, а граба звичайного — 48 %. Співвідношення цих деревних порід у складі часткових культур залежить від ширини міжрядь. Зі зменшенням їх ширини кількість дуба звичайного в складі часткових культур пристигаючого і стиглого віку зростає.

- Зруби свіжих дібров інтенсивно заростають трав’яною рослинністю. Найбільше поширення на зрубах мають пирій повзучий, просянка розлога, іван-чай, кропива дводомна. У 4-7-річних культурах вони утворюють густі зарослі (56-118 шт./м²) і досягають висоти 100-150 см. Інтенсивний розвиток трав’яних видів та їх опад є головною причиною, що стримує природне відновлення дуба та ясена і пригнічує ріст саджанців.

- Задовільне природне насіннєве поновлення основної типотвірної та господарськи цінної породи на Поділлі – дуба звичайного та його супутника ясена звичайного спостерігається лише на 17 % зрубів. Із підгінних деревних порід найкраще відновлюються граб і клен гостролистий. Липа, берест, береза, осика, глід (Grataegus oxyacantha), ліщина і бузина чорна (Sambucus nigra L.) відновлюються недостатньо. Після створення культур дуба звичайного поява самосіву цінних деревних порід на закультивованих зрубах продовжується до змикання крон, що в умовах Поділля наступає, як правило, у 8–10-річних посадках.

- З віком культур кореляція кількості дерев дуба звичайного з шириною міжрядь зменшується. Водночас частка дуба в культурах з шириною міжрядь 2–3 м залишається відносно високою і доцільною у лісівничому аспекті. Кількість дерев дуба у середньовікових часткових культурах (40–60 р.) з шириною міжрядь 4–8 м коливається в межах від 184 до 486 шт./га, з шириною 3 м — 410–586 шт./га.

- У стиглих насадженнях (95-111 років) запас стовбурової деревини дуба й інших порід та її вартість зростають зі зменшенням ширини міжрядь. У культурах з двометровими міжряддями порівняно з шестиметровими середній запас деревини дуба збільшується на 171 %, насадження в цілому — на 40 %, вартість деревини дуба — на 67 % і деревини насадження — на 52 %.

- У часткових культурах, де проводиться догляд за ґрунтом створюються сприятливі умови для росту саджанців дуба звичайного. Інші деревні породи, які з’являються в міжряддях природним насіннєвим шляхом, не впливають у цей період на ріст дуба та розповсюдження його коріння в горизонтальному і вертикальному напрямках.

- У природних насадженнях дуб звичайний до 7-річного віку проявляє слабкий ріст. У старшому віці відмінності за висотою і діаметром дуба у природних насадженнях і часткових культурах з шириною міжрядь 6 м виявились незначними і коливаються в межах одного метра. До 90-річного віку найбільшу висоту дуб звичайний має в культурах з 4-метровими міжряддями, а найбільший діаметр у природних деревостанах. Найбільший приріст дуба звичайного за висотою в природних насадженнях і часткових культурах спостерігається в другому і третьому десятиріччях.

- У стиглих природних насадженнях і часткових культурах граб звичайний, клен гостролистий, липа дрібнолиста і берест зростають в другому ярусі і незначною мірою впливають на формування стовбурів дуба і ясена та очищення їх від гілок.

- В часткових дубових культурах з широкими міжряддями, як правило, неможливо сформувати високоповнотні і високопродуктивні насадження з рівномірним розміщенням дерев на площі. У них дуб і ясен формують широкі розлогі крони, які не змикаються навіть у стиглому віці. Зі зменшенням ширини міжрядь в культурах і проведенні помірних доглядових рубань створюються кращі умови для очищення стовбурів дерев дуба від гілок, зменшується вік нижніх гілок і їх загальна маса в кроні (до 30-100 %), що сприяє збільшенню частки ділових дерев у деревостанах. У високоповнотних стиглих насадженнях природного і штучного походження суттєве зниження приросту гілок спостерігається при досягненні ними довжини 1,5-2,0 м. Між розмірами крони і діаметром стовбурів дерев дуба звичайного у лісах Поділля чіткі кореляційні зв’язки не встановлено. Інтенсивні доглядові рубання погіршують формування дерев дуба, інтенсифікується ріст гілок та поява водяних пагонів на стовбурах, збільшується протяжність крони та її загальна маса. Оптимізувати фітоценотичні умови розвитку дубових насаджень можна за умов проведення помірних доглядових рубань.

- Ширина міжрядь при створенні лісових культур не впливає на фізіологічний стан дерев дуба звичайного. Електрофізіологічні параметри життєвості в них є практично однаковими. Однак найвищі лісівничо-таксаційні показники деревостанів та найбільша їх господарська цінність формується при ширині міжрядь 2,5–3,0 м, яка є оптимальною при вирощуванні штучних насаджень у свіжих дібровах Поділля.

- Органічний опад липи дрібнолистої, клена гостролистого, черешні, груші звичайної пришвидшує мінералізацію листя дуба звичайного, а береки лікувальної не впливає на процеси його розкладу. Суміш органічного опаду дуба і липи дрібнолистої протягом року мінералізується на 70 %, дуба і клена — на 59 %, дуба і черешні — на 63 %, дуба і груші — на 65 %, а одного дуба — лише на 14 %. Органічний опад липи, клена, береки, груші і черешні збагачує лісову підстилку на вміст азоту, фосфору, калію і кальцію.

- Зі зменшенням ширини міжрядь вологість ґрунту на глибині 10-15 см збільшується. Зі збільшенням глибини ці відмінності поступово зникають і вже на глибині 45-50 см виявляються не істотними.

Впливу ширини міжрядь на вміст поживних речовин у ґрунті не виявлено.

- Інтенсивність доглядових рубань у часткових культурах до 40-річного віку не впливає на інтенсивність росту дуба. При досягненні 57-річного віку відмінності між дослідними варіантами з різною інтенсивністю доглядових рубань за висотою досягли 4,7 м. Найнижчу висоту дуб має на ділянці з інтенсивністю доглядових рубань на 50 % більшою від рекомендованої нормативними документами, а найбільшу — у варіанті з інтенсивністю рубань на 25 % меншою. Різниця між дослідними варіантами за діаметром досягла в середньому 2,8 см. Площа проекції крони, загальна маса гілок, діаметр і вік найтовстіших та найтонших гілок перебуває в прямій залежності від інтенсивності доглядових рубань. Зі збільшенням інтенсивності доглядових рубань ці показники збільшуються.

- Доглядові рубання незалежно від їх інтенсивності позитивно впливають на життєдіяльність дуба звичайного. У насадженнях, пройдених доглядовими рубаннями, показники імпедансу прикамбіальних тканин лубу дуба в період вегетації значно зменшуються, а поляризаційної ємності збільшуються, що свідчить про зростання його життєвості. Це підтверджується також тенденцією до зростання величини абсолютних значень біоелектричних потенціалів дуба на дослідних ділянках.

- Інтенсивність доглядових рубань не впливає на формування фітомаси листя та особливості розповсюдження дрібного коріння дуба. Водночас зі збільшенням інтенсивності доглядових рубань зростає поява водяних пагонів на стовбурах дерев дуба і ясена, зменшується формування заболонної деревини, знижується вологість верхнього 50-сантиметрового шару ґрунту, падає загальна продуктивність деревостанів і вартість сортиментів.

- Берека лікувальна, черешня звичайна і груша звичайна є необхідними компонентами у свіжих дібровах Поділля. Високу інтенсивність росту ці деревні породи проявляють до 20-60-річного віку. У пристигаючих і стиглих насадженнях вони зростають у другому ярусі. Берека, черешня і груша розвивають поверхневу кореневу систему, але вони не конкурують з дубом звичайним за елементи мінерального живлення. У лісові культури їх рекомендується вводити чистими рядами до 10–15 % від загальної кількості садивних місць. Вирубування дерев черешні доцільно проводити до 55-річного віку (до початку появи стовбурових гнилей).