Сучасний стан, структура і раціональне використання букових лісів Опілля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Український державний лісотехнічний університет

УДК 630*22:630*23:630*416.5

СУЧАСНИЙ СТАН, СТРУКТУРА І РАЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ БУКОВИХ ЛІСІВ ОПІЛЛЯ

06.03.03 - лісознавство і лісівництво

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Вітер Роман Михайлович

Львів 2004

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Українському науково-дослідному інституті гірського лісівництва ім. П.С. Пастернака Державного комітету лісового господарства України

Науковий керівник - доктор біологічних наук, професор Парпан Василь Іванович, Український науково-дослідний інститут гірського лісівництва ім. П.С. Пастернака, директор

Офіційні опоненти - доктор сільськогосподарських наук, доцент Копій Леонід Іванович, Український державний лісотехнічний університет, доцент кафедри лісівництва

- кандидат сільськогосподарських наук, Бойчук Ігор Іванович, Держлісгосп “Осмолода”, директор

Провідна установа - Інститут екології Карпат НАН України, відділ охорони природних екосистем, м. Львів

Захист відбудеться “_5_” листопада 2004 р. о 14⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.072.02 в Українському державному лісотехнічному університеті за адресою: 79057, Львів, вул. Ген. Чупринки, 103, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського державного лісотехнічного університету за адресою: 79057, Львів, вул. Ген. Чупринки, 101.

Автореферат розісланий “_1_” жовтня 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради І.Є. Кульчицький-Жигайло

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Букові ліси Опілля є джерелом цінної та високоякісної деревини, надійним складником сталого розвитку регіону. Шляхи їх раціонального використання необхідно визначати тільки на основі комплексного пізнання особливостей структури та тенденцій динаміки. Лісівничо-екологічні особливості букових лісів Опілля з різною повнотою вивчали Ю.Д. Третяк (1948), А.М. Гаврусевич (1958), С.І. Миклуш (1986), В.І. Парпан (1994), І.М. Попадинець (2002). В останні роки на східній межі ареалу виду проявляються ознаки погіршення стану букових біоценозів, що вказує на необхідність проведення моніторингових і лісівничих досліджень. Особливо актуальною є оцінка стану і раціонального використання букових лісів в зв'язку з масовим формуванням несправжнього ядра. Динаміку поширення несправжнього ядра та його вплив на якісні і вартісні параметри букових лісоматеріалів вивчено недостатньо. Комплекс лісівничо-екологічних проблем з відновлення, структури і раціонального використання букових лісів визначив актуальність теми дисертаційної праці.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертаційна робота виконана в лабораторії екології Українського науково-дослідного інституту гірського лісівництва ім. П.С. Пастернака. Вона була складовою частиною держбюджетних тем в період 1996-2003 років: “Розробити наукові та організаційні основи екологічного моніторингу лісів України” (№ ДР 0196U014655), “Оцінка техногенного впливу на стан природних екосистем методами інтегрального моніторингу та біогеохімічної індикації лісів” (№ ДР 0199U003324), “Удосконалити систему рубок в гірських лісах на основі вивчення особливостей формування молодняків та відновлення захисних функцій лісів” (№ ДР 0100U003433), “Вивчити вплив псевдоядра на якість і вартісну оцінку пристигаючих і стиглих букових деревостанів Рогатинського ДЛГ” (№ ДР 0100U001527), “Дати оцінку динамічних змін під впливом антропогенних і техногенних факторів на основі моніторингових досліджень в лісах регіону Карпат” (№ ДР 0100U001489).

Мета і завдання дослідження. Мета роботи - проаналізувати структуру букових деревостанів, стан відновлення під наметом деревостанів і на зрубах різних способів рубок, вплив несправжнього ядра на якість і вартість букової деревини та розробити рекомендації щодо раціонального використання букових лісів Опілля.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі основні завдання:

· проаналізувати стан вивчення біоекологічних особливостей бука європейського, структури, відновлення і використання букових лісів;

· дати лісівничо-таксаційну характеристику букових лісів та оцінку їх сучасного стану;

· вивчити особливості структури букових деревостанів;

· дослідити природне відновлення під наметом деревостанів і на зрубах та екологічну сукцесію трав'яного вкриття;

· встановити особливості поширення несправжнього ядра у букових деревостанах та його вплив на вартість ліквідної деревини;

· опрацювати екологічні засади використання і відновлення букових лісів.

Об'єкт дослідження - букові ліси Опілля.

Предмет дослідження - стан, структура, відновлення і раціональне використання букових лісів Опілля. деревостан бук ліс зруб

Методи дослідження. У дисертаційній роботі використані такі методи: лісівничо-таксаційні - для закладки пробних площ і визначення біометричних показників деревостану, стану лісових біогеоценозів, вивчення впливу несправжнього ядра на сортиментно-сортну структуру, обліку самосіву і підросту; порівняльної екології - для оцінки типів лісорослинних умов, типів лісу і деревостанів; математично-статистичні - для обробки експериментальних даних; фітоценотичні - для характеристики структури і динаміки трав'яного вкриття на зрубах; атомно-емісійної спектроскопії - для визначення вмісту важких металів у компонентах лісових біогеоценозів.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше на території Опілля досліджено структуру і динаміку природного відновлення бука європейського на зрубах. Встановлено особливості природного відновлення бука під наметом деревостанів в залежності від типу розмірної структури деревостанів. Досліджено систематичний та еколого-біологічний склад трав'яного вкриття на зрубах букових лісів, динаміку різних екологічних груп рослин у ході екологічної сукцесії. Проаналізовано динаміку зустрічності та об'єму несправжнього ядра бука. Вивчено вплив несправжнього ядра на сортиментно-сортну структуру букових деревостанів та вартість ліквідної деревини. Охарактеризовано стан букових лісів на основі моніторингових досліджень.

Практичне значення одержаних результатів. На основі отриманих узагальнень обґрунтовано оптимальні форми раціонального господарювання. Враховуючи розвиток несправжнього ядра у дерев бука з віком, запропоновано зниження віку рубки головного користування у букових деревостанах на десять років, що дозволить запобігти втратам вартості ліквідної деревини.

Пропозиції автора знайшли відображення у “Рекомендаціях із сталого лісокористування в Карпатах (пріоритетні напрямки)”.

Особистий внесок здобувача. Основні роботи, що пов'язані з розробкою програми і методики проведення досліджень, збором польових матеріалів, їх аналізом, узагальненням, інтерпретацією результатів досліджень, проведені особисто автором. У наукових статтях, опублікованих у співавторстві, автор брав участь у зборі експериментальних матеріалів, проведенні їх теоретичної інтерпретації та підготовці тексту.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи та результати досліджень доповідались на наукових, науково-практичних конференціях і школах: Другій науковій конференції “Рогатинська земля: історія та сучасність” (Рогатин, 2000); ХІ з'їзді Українського ботанічного товариства (Харків, 2001); Міжнародній науково-практичній школі для молодих учених і спеціалістів “Природні екосистеми Карпат в умовах посиленого антропогенного впливу” (Ужгородський національний університет, Ужгород, 2001); Сьомих Погребняківських читаннях (Київ, 2001); Міжнародній конференції “Лісівницькі дослідження в Україні на початку третього тисячоліття” (Львів, 2002); Дев'ятих Погребняківських читаннях (Львів, 2003).

Публікації. За результатами представлених в цій роботі досліджень опубліковано 9 наукових робіт, із них 6 - у фахових виданнях.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, семи розділів, висновків, списку використаних літературних джерел, який включає 280 найменувань і додатків. Загальний обсяг роботи становить 229 сторінок. Основний текст займає 154 сторінки. У дисертаційній роботі міститься 43 рисунки, 34 таблиці, список 280 використаних посилань - на 24 сторінках і додатки - на 51 сторінці.

Основний зміст роботи

Особливості біоекології бука європейського, структури, відтворення та використання букових лісів Українських Карпат та рівнинних територій знайшли відображення у працях різних дослідників (Domin, 1931; Zlatnik, 1935, 1938; Vincent, 1936; Третяк, 1948, 1954; Молотков, 1966, 1971, 1972; Гаврусевич, 1958, 1959; Сабан, 1958; Смаглюк, 1964, 1967; Парпан, Стойко, 1999; Криницький, Савич, 1973; Парпан, 1986, 1994; Парпан, Маковський, 1985, 1986, 1988; Парпан, Олєнева-Антощенко, 1992; Парпан, Прикладовська, 1989; Парпан, Воропаєва, 1986; Каплуновський, 1958, 1961, 1967; Горошко, Миклуш, 1988; Миклуш, 1986, 1998; Миклуш, Горошко, 1992; Попадинець, Криницький, 1939; Попадинець, 1999, 2002; Генсірук, 1964; Чернявський, 2003; Шпарик, 2001). Проте, окремі аспекти, зокрема, особливості перебігу відновних процесів на зрубах вузьколісосічних рубок потребують більш грунтовного вивчення. Вивченню динаміки трав'яної рослинності на відкритих антропогенно-порушених місцезростаннях присвячено невелику кількість публікацій (Работнов, 1950; Kovacs, 1961; Парпан, 1994).

За літературними даними (Приходько, Марків, 1996; Парпан, Шпарик, 1999; Шпарик, 2002) стан букових лісів Українських Карпат і прилеглих територій є стабільним, а, починаючи з 1995 року, спостерігається тенденція до його покращення. В інших публікаціях йде мова про поступову деградацію рослинних угруповань бука європейського, порушення репродуктивних процесів під впливом техногенних емісій (Попадинець, 2002). Суперечливий характер даних зумовив необхідність оцінки стану лісів формації бука європейського на Опіллі.

Однією з головних проблем стану букових лісів Опілля є масове поширення несправжнього ядра (Парпан, Вітер, Кудра, 2001). Аналіз вітчизняної та зарубіжної літератури (Вакин, Чернцов, Акіндінов, 1952; Ванін, 1955; Перелигін, 1964; Молотков, 1966; Сопушинський, 2001; Necesany, 1958, Seeling, 1992; Kotar, 1994; Frank, 1996) свідчить, що досліджень з вивчення його впливу на сортиментно-сортну структуру букових деревостанів та динаміку вартості ліквідної деревини не проводилось.

Загалом, літературні дані з питань сучасного стану букових лісів на межі ареалу досить обмежені і часто мають фрагментарний характер, що ускладнює розробку шляхів оптимізації їх відтворення і раціонального використання.

Об'єкти і методика досліджень

Об'єктами наших досліджень були букові ліси Опілля, які знаходяться на території Рогатинського і Галицького держлісгоспів Івано-Франківського обласного управління лісового господарства та Бібрського держлісгоспу об'єднання “Львівліс”.

За геоботанічним районуванням регіон досліджень відноситься до Кременецько-Хотинського геоботанічного округу букових та дубово-букових лісів, Західноукраїнської підпровінції Східноєвропейської провінції Європейської широколистяно-лісової області (Шеляг-Сосонко, 1977). За лісогосподарським районуванням входить до складу Опільсько-Розтоцького лісогосподарського району в межах Західноукраїнського лісостепового округу Лісостепової області (Генсірук, Шевченко, Бондар, 1981).

Типи лісорослинних умов, типи лісу і деревостанів визначали за принципами лісівничо-екологічної класифікації (Погребняк, 1955; Воробйов, 1967; Герушинський, 1988).

Оцінка стану лісів проведена на об'єктах локального моніторингу за методикою програми “ІСР-Forest”. Для визначення вмісту важких металів у компонентах лісових біогеоценозів застосовано метод атомно-емісійної спектроскопії в індуктивно зв'язаній плазмі (АЕС ІЗП) на приладі Plasmaqant-110. Стандарти, використані для хіміко-аналітичних вимірювань металів: препарати Фізико-хімічного інституту ім.А.В.Богацького АН України.

Аналіз структури корінних та умовно-корінних деревостанів дубово-грабових бучин проведено за матеріалами постійних пробних площ (ППП), закладених за методикою “ІСР-Forest” із картуванням розміщення дерев та проекцій крон. Структуру деревостанів, назначених у рівномірно-поступову рубку, вивчали на основі матеріалів відводів, в яких автор приймав безпосередню участь, за методичними принципами В.І. Парпана, Г.М. Маковського (1986).

Облік природного відновлення та оцінку успішності відновних процесів проведено за методикою УкрНДІгірліс (1988). Класифікацію зрубів за давністю рубки виконували за методичними рекомендаціями В.І. Парпана, Л.В. Олєневої-Антощенко (1992), В.М. Турка (1995).

Структуру та особливості екологічної сукцесії трав'яного вкриття на зрубах букових лісів охарактеризовано за підходами, прийнятими у фітоценології (Работнов, 1950, 1966; Рысин, Казанцева, 1975).

Вивчення особливостей формування, поширення, морфологічних ознак несправжнього ядра бука, і його впливу на сортиментно-сортну структуру деревостанів проведено на пробних площах, закладених згідно загальноприйнятої методики (ОСТ 56-69-83…,1983). Ідентифікація сортоутворюючих вад виконувалась згідно діючих стандартів (ГОСТ 9462-88..., 1988) за двома методами - з врахуванням та без врахування наявності несправжнього ядра (фактичний і розрахунковий).

ПРИРОДНІ УМОВИ РАЙОНУ ДОСЛІДЖЕНЬ

На основі літературних та відомчих даних подано характеристику геоморфології і рельєфу, клімату, ґрунтів. За геологічною будовою Опілля відноситься до південно-західної окраїни Українського кристалічного щита. Клімат регіону досліджень помірно-континентальний з коефіцієнтом зволоження 1,1 та сумою активних температур 2440^оС. Найбільш поширені сірі лісові ґрунти, які займають 91,5% площі, вкритої лісовою рослинністю. Комплекс кліматичних та едафічних факторів в цілому сприятливий для формування деревостанів з домінуванням бука європейського, за участю кондомінантних і асектаторних видів (дуба звичайного, граба, клена гостролистого, явора, липи та ін.), що дозволяє успішно вести лісове господарство в регіоні.

ЛІСІВНИЧО-ТАКСАЦІЙНА ХАРАКТЕРИСТИКА І СУЧАСНИЙ СТАН БУКОВИХ ЛІСІВ

Лісівничо-таксаційна характеристика букових лісів. Букові ліси домінують в районі досліджень, і займають 71,7% площі, вкритої лісовою рослинністю. Флористичний склад налічує 18 видів, серед яких переважає бук європейський (60%). В межах формації виділено дві субформації - грабово-букову та дубово-грабово-букову. Переважає у лісовому покриві дубово-грабово-букова, яка включає чотири типи лісу: свіжу і вологу дубово-грабову субучини та бучини. Грабово-букова субформація представлена свіжою та вологою грабовою субучиною. Букові деревостани І та І^а класів бонітету займають 93,4% площі, вкритої лісовою рослинністю. У віковій структурі переважають середньовікові деревостани (52,2%), а за повнотою - середньоповнотні (68,7%). Тенденція до зменшення запасу в групі стиглих насаджень обумовлена прохідними рубками.

Техногенний вплив на стан букових лісів. Викиди промислових підприємств зумовлюють забруднення всіх структурних елементів лісових екосистем на території Опілля. Результати хіміко-аналітичного визначення полютантів свідчать про різну акумулятивну здатність хімічних елементів. Найбільш суттєве перевищення фонових концентрацій у ґрунті встановлено для 15 з 20 визначених хімічних елементів, за виключенням алюмінію, бору, барію, магнію і молібдену. В підстилці таке перевищення відмічено для 10 з 18 елементів; в листках дуба - для 12 з 18, а в трав'яному вкритті (осоці волосистій) - для 9 з 15 елементів.

Аналіз стану лісових екосистем Опілля, проведений за даними локального моніторингу, показав, що зони підвищеної дефоліації лісів (30-40%) переважно збігаються з поширенням старовікових дубових деревостанів. Показники дефоліації перевищують середні значення по Івано-Франківській області. Так, середня дефоліація бука становить 17,8% (середньообласна - 12,4%), граба - 24,4% (17,2%), а дуба 28,7% (24,6%). Дефоліація бучин нижча у порівнянні з дібровами, проте, в регіоні Українських Карпат її рівень менш істотний - 8-10%.

Дехромація лісів Опілля за аналогією з дефоліацією теж має гірші характеристики порівняно з середньообласними. Так, дехромація дуба звичайного в середньому складає 28,9 % (середньообласна - 19%), бука - відповідно 19,4% і 7%, а граба - 19,6% і 11%. Відсоток сухих сучків найбільший у дуба 19,5% (середньо обласний - 15%). У бука цей показник дорівнює відповідно 11,2% і 6%, а граба - 12,9% і 8%. Середній клас пошкодження букових деревостанів становить 1,2, а дубових - 2,3. Наведені дані є свідченням зниженої стійкості бука європейського на межі ареалу до негативних впливів навколишнього середовища. Проте, у порівнянні з дубом звичайним та грабом стан бука кращий.

СУЧАСНА СТРУКТУРА ТА ВІДНОВЛЕННЯ БУКОВИХ ЛІСІВ ОПІЛЛЯ

Структура корінних і умовно-корінних букових деревостанів. Корінні дубово-грабово-букові деревостани вологої дубово-грабової бучини відзначаються вищою зімкнутістю і повнотою, ніж умовно-корінні бучняки. Деревостани складні за формою (трьохярусні), різновікові. Характеризуються більшою варіабельністю діаметрів (44,0%) та висот дерев (23,5%) і відносяться до складної групи за типом розмірної структури. Перший ярус складом 7Бк2Д1Яв має кращі таксаційні показники у порівнянні з аналогічним ярусом чистих бучняків. Бук європейський присутній тільки у домінуючому ярусі і відзначається найбільшою варіабельністю значень діаметрів (14-102 см) та висот (12-40 м). У другому ярусі переважають граб і липа. У третьому ярусі панівне становище займають явір та граб.

Коефіцієнт варіації діаметрів умовно-корінних бучняків становить 22,8%, а висот - 10,8%. Згідно розподілу дерев за діаметром ці деревостани відносяться до простої структурної групи. Основна кількість дерев (69%) сконцентрована у І ярусі. Горизонтальний профіль деревостану вказує на наявність прогалин між кронами, що є наслідком проведення рубок догляду. Корінні деревостани відзначаються складнішою просторовою і розмірною структурою.

Структура деревостанів, назначених у головну рубку. За коефіцієнтом варіації діаметрів деревостани, назначені у перший прийом поступової рубки, поділяються на дві структурні групи: просту (70%) і складну (30%). У породному складі домінує бук. Частка дуба, як і інших деревних порід, є незначною (табл. 1).

Таблиця 1

Середні характеристики бучин Опілля, назначених у поступову рубку

На ділянках кінцевого прийому зустрічаються деревостани дуже складної структури. Розподіл за типами структур наступний: деревостани простої групи складають 74%, складної - 24% і дуже складної - тільки 2%. Отже, перед кінцевим прийомом структура деревостанів складніша, у порівнянні з першим прийомом. Такий стан структури не відповідає вимогам кінцевого прийому поступових рубок. Дуб звичайний присутній, як правило, у складі деревостанів складної та дуже складної структури. Характерно, що із збільшенням кількості порід у складі деревостанів відбувається ускладнення їх розмірної структури. Середній об'єм вибірки при першому і кінцевому прийомах найвищий у деревостанах складної структурної групи.

Відновні процеси під наметом деревостанів. Результати досліджень дозволяють констатувати, що під наметом букових деревостанів, назначених у рубку головного користування, кількість самосіву деревних видів варіює в широкому діапазоні - 0,3-77,2 тис.ос./га. В дубово-грабових бучинах самосів бука характеризується відносно-рівномірним поширенням по площі - зустрічність 75%. Для всіх інших порід притаманне групове поширення. Найнижча зустрічність ясена - 6,2%. Середній склад самосіву - 5Бк2Г2Д1Яв + Яс, Кл.г.

Кількість підросту коливається у ще ширшому діапазоні - 0,3-140,3 тис.ос./га. У складі підросту простежується домінування бука європейського - 5Бк2Г2Кл.г1Яв+Д,од.Яс. Склад підросту подібний із складом самосіву. Правда, частка підросту дуба звичайного у загальному складі підросту зменшується у порівнянні з часткою його самосіву. Підріст бука поширений по площі рівномірно. Відносно-рівномірним є поширення явора, граба та клена гостролистого. Дуб, ясен та в'яз мають групове розміщення. Кількісні показники засвідчують, що найкраще бук європейський в сукупності з цінними породами відновлюється під наметом букових деревостанів простої розмірної структури (табл. 2).

Таблиця 2

Кількість підросту в залежності від типу розмірної структури деревостану, тис. ос./га

Переважає дрібна фракція природного відновлення, на яку припадає 60-78%. Середньовисотна група складає 15-35%, а найменше крупного підросту - 5-11%. За кількісними показниками самосіву і підросту дається характеристика успішності відновлення. У свіжих дубово-грабових бучинах переважає задовільне природне відновлення (45%). Пробні площі з добрим відновленням складають відповідно (30%), а із незадовільним відновленням - 25%.

Відновні процеси на зрубах рівномірно-поступових рубок. За давністю проведення рубки зруби розподілено на чотири категорії: свіжі зруби (до одного року після рубки) - фаза екстремальної зміни умов життєдіяльності; 1-2-річні - фаза адаптації; 3-5-річні - фаза індивідуального та групового росту; 6-10-річні - фаза формування. Середня кількість відновлення на свіжих зрубах становить 33 тис.ос./га, а склад - 6Бк2Яв1Кл.г1Г, од. Д, Ос,Б. Природне відновлення класифікується як дуже густе з рівномірним поширенням по площі і за кількісними показниками відноситься до категорії доброго. Середній склад підросту на 1-2-річних зрубах аналогічний попередньому, а середня густота становить 21 тис. ос./га, в т.ч. бука - 11 тис. ос./га. Природне відновлення характеризується як густе з відносно-рівномірним поширенням по площі і відноситься до категорії задовільного.

На 3-5-річних зрубах спостерігається зменшення частки бука з 55 до 37%, явора - з 18 до 9%, клена гостролистого - з 13 до 7%. Випадає підріст дуба, а натомість зростає участь граба, берези, осики і верби козячої. Середній склад підросту - 4Бк3Г1Яв1Кл.г1Б + Ос, Вб, од. Лп, Чш. Середня чисельність відновлення зростає до 30,8 тис.ос./га за рахунок поширення другорядних порід.

На 6-10-річних зрубах продовжується зменшення частки бука у складі відновлення до 19%, збільшення клена гостролистого - до 15%. Суттєво зростає участь верби козячої - з 2 до 16%. Частка граба знижується з 26 до 15%. Середній склад підросту - 2Бк2Кл.г2Г2Вб1Яв1Ос. Кількість бука європейського та цінних порід (15 тис.ос./га) є достатньою для формування високопродуктивного деревостану за умови своєчасного проведення освітлень з метою зменшення конкуренції з боку другорядних порід.

Аналіз висотної структури відновлення свідчить, що на свіжих і 1-2-річних зрубах домінує дрібна фракція підросту - 92 та 67% відповідно. На 3-5-річних спостерігається перевага середнього підросту - 51%. На 6-10-річних домінують середня (33%) та крупна (48%) фракції, а частка дрібного підросту становить лише 19%.

Відновні процеси на зрубах вузьколісосічних рубок. Особливості структури і динаміки природного відновлення на зрубах вузьколісосічних рубок проаналізовано за результатами 10-річних досліджень на двох стаціонарах: за 1 рік до рубки і на протязі 9-ти років після її проведення. Стаціонари репрезентують два основних типи лісу: свіжу та вологу дубово-грабову бучину.

Результати динаміки природного відновлення свідчать, що природне відновлення бука європейського в сукупності з цінними породами на зрубах вузьколісосічних рубок класифікується як добре (дуже густе з рівномірним поширенням по площі).

Переважає за кількісними показниками бук, який не потребує лісокультурних заходів. Дуб звичайний, що входить до складу деревостанів, практично не відновлюється природним шляхом. Через 9 років після проведення рубки в умовах свіжої дубово-грабової бучини формується молоде покоління лісу складом 7Бк1Г1Яв1Кл.г+Б,од.Вб з вираженим домінуванням головної породи і густотою 23 тис.ос./га. В умовах вологої дубово-грабової бучини склад молодого покоління 3Яв2Бк2Кл.г.1Г1Б1Вб, од. Іл густотою 30 тис.ос./га.

Екологічна сукцесія трав'яного вкриття на зрубах букових лісів Опілля. Охарактеризовано дигресивний і демутаційний етапи екологічної сукцесії, для яких притаманний певний еколого-біологічний та ценотичний склад рослинних угруповань та чисельність домінантних популяцій. На дигресивному етапі сукцесії, який охоплює період деструкції трав'яного вкриття вихідного ценозу - букового лісу, домінують види лісової екології (75%). Піонерна стадія демутаційного етапу характеризується переважанням експлерентів і рудералів (37%). При збереженні загального представництва лісових видів, їх частка знижується з 75 до 30%. На кореневищній стадії відбувається витіснення, в першу чергу, експлерентів і рудералів, представництво яких знижується з 37 до 19% за рахунок інвазії лучних видів. На дерновій стадії демутаційного етапу спостерігається збільшення частки лучних видів, насамперед дернових злаків, до 75%. Відновлення рівноваги між середовищем і біотою супроводжується зниженням присутності лісових видів до 12%.

ПОШИРЕННЯ НЕСПРАВЖНЬОГО ЯДРА У БУКА І ЙОГО ВПЛИВ НА ЯКІСТЬ І ВАРТІСТЬ ДЕРЕВИНИ

Особливості поширення несправжнього ядра в модельних деревах бука. Для вивчення цього питання у 156 модельних дерев бука на 16 пробних площах було проаналізовано динаміку зустрічності несправжнього ядра.

Встановлено, що у середньовікових деревостанах віком до 70 років максимальна зустрічність несправжнього ядра на пні (30 %). На висоті 3-6 м її значення 10%, а вище 6 м у більшості випадків ядро відсутнє.

У деревостанах віком 71-100 років даний показник збільшується і коливається в межах 65-75 % на пні. На висоті 3 і 6 м зустрічність зростає до 50 - 85%. Дещо меншим є відсоток пошкоджених дерев на висоті 12 м (40-55%) і зовсім незначний - на висоті 18 м (5-8%).

У cтиглих деревостанах (101-110 років) зустрічність несправжнього ядра продовжує зростати, особливо, на висоті 12 м (з 55 до 84%). Максимальне поширення даної сортоутворюючої вади у цьому віці відмічено на висоті 6 м - 90%.

У деревостанах віком понад 110 років зустрічність досягає 100 % на нижньому 6-метровому відрізку, дещо менша вона на висоті 12 м - 90% і найменша на 18 м - 20%.

До 80 років значення об'єму несправжнього ядра не перевищують 0,05 м³, а в переважній більшості дуже незначні. Після 80 років спостерігається прогресуючий розвиток несправжнього ядра і в 110 років його середній об'єм становить 0,2 м³. У модельних дерев віком понад 110 років окремі значення досягають 0,7-0,9м³.

Вплив несправжнього ядра на вихід ділової деревини бука. На основі сортиментації модельних дерев проведено порівняльний аналіз розрахункового і фактичного виходу ділової деревини. Розрахунковий та фактичний виходи ділової деревини характеризуються суттєвими розбіжностями.

Основний масив розрахункових даних сконцентрований в діапазоні 80-100 % протягом всього вікового інтервалу і тільки окремі значення знижуються до 60%. Крива апроксимації показує загальну тенденцію: середній відсоток виходу ділової деревини у 65-115-річних моделях становить близько 90 %, з нечітким максимумом у 90 років (рис. 1). Тобто, в досліджуваному віковому діапазоні розрахунковий вихід ділової деревини практично не змінюється.

Рис. 1 Вплив несправжнього ядра на вихід ділової деревини бука розрахунковий вихід ділової деревини; фактичний вихід ділової деревини

До 75 років несправжнє ядро практично не впливає на вихід ділової деревини, який становить в середньому 90 %. З 75 років спостерігається незначне зниження виходу внаслідок розвитку ядра. У 90 років вихід ділової деревини зменшується на 5-10%, у 100 років - 10-15 %, у 110 - 20-25 %, у 115 - понад 30 %. Тобто, існує тенденція поступового зниження виходу ділової деревини у букових деревостанах під впливом формування несправжнього ядра, розвиток якого прогресує з 75 років. Це проявляється переведенням сортименту з несправжнім ядром з категорії ділової деревини у дров'яну сировину. Хоча, у випадку наявності незначного за об'ємом пошкодження, можливим є лише зниження сортності ділової деревини.

Вплив несправжнього ядра на вартість ліквідної деревини бука. За результатами сортиментації проведено аналіз впливу формування несправжнього ядра на вартість букової деревини. До 70 років значення розрахункової і фактичної вартості ліквідної деревини практично збігаються. Поступово вплив несправжнього ядра зростає. Якщо розрахункова вартість збільшується на протязі всього вікового інтервалу, то фактична (реальна вартість) має найвищі значення у діапазоні 90-95 років. Тобто, починаючи з 95 років відбувається поступове зменшення вартості ліквідної деревини: розрахункова вартість модельних дерев починає інтенсивно зростати - від 400 грн. до 530 грн. у 115 років; фактична ж, навпаки, зменшує свої значення - від 230 грн. до 150 грн. у даному віці (рис. 2).

Рис. 2 Вплив несправжнього ядра на вартість деревини бука розрахункова вартість деревини; фактична вартість деревини

Таким чином, вартість ліквідної деревини бука внаслідок розвитку несправжнього ядра суттєво зменшується після 95 років.

ЕКОЛОГІЧНІ ЗАСАДИ РАЦІОНАЛЬНОГО ВИКОРИСТАННЯ І ВІДНОВЛЕННЯ БУКОВИХ ЛІСІВ ОПІЛЛЯ

Для збереження і раціонального використання букових лісів Опілля нами пропонується низка лісогосподарських заходів. За існуючої системи господарювання формуються, головним чином, монодомінантні букові деревостани, які не відповідають корінним типам. Передумовою формування оптимальної структури є відновлення позицій дуба звичайного, участь якого у складі деревостанів підвищить їх стійкість, біорізноманіття та повноту виконання екологічних функцій. З цією метою необхідно проводити заходи сприяння природному відновленню та створення часткових культур дуба методом підсадки саджанців у дубово-грабових бучинах, які домінують в регіоні досліджень. По відношенню до головної породи заходи з лісовідновлення у формації букових лісів повинні бути орієнтовані на природне відновлення. Необхідний диференційований підхід щодо комплексу методів ведення лісового господарства за групами лісів і категоріями захисності. У лісах І групи режим екологічно обґрунтованого господарювання повинен бути спрямований на використання деревних ресурсів бука та відновлення листяних лісоутворювачів. Впровадження вибіркової системи рубок головного користування у лісах захисного призначення дозволить вирішити ряд проблем, які виникли в результаті нераціонального ведення господарства, і досягнути сталого функціонування корінних дубово-грабово-букових деревостанів. У сировинно-експлуатаційних лісах ІІ групи доцільно застосовувати поступові та суцільні вузьколісосічні рубки. При проведенні поступових рубок слід формувати деревостани простої будови, оскільки відновлення бука та господарсько цінних порід найбільш успішно відбуваються за такого типу розмірної структури. Застосування вузьколісосічних рубок можливе тільки з орієнтацією на задовільне за кількісними показниками життєздатне попереднє відновлення.

Проблему несправжнього ядра дозволить вирішити щорічний моніторинг за станом букових деревостанів шляхом відбраковування за фенотипічними ознаками схильних до розвитку ядра особин ще в молодому віці. Завдяки цьому до віку технічної стиглості буде отримано якісну букову деревину. Враховуючи дані за характер поширення несправжнього ядра, динаміку його об'єму та вплив на якість і вартість букової деревини пропонується за існуючої схеми ведення лісового господарства зниження віку рубки головного користування з 100 до 90 років, що дозволить отримати більшу вартість деревини за рахунок попередження розвитку несправжнього ядра та знизити оборот рубки.

Висновки та рекомендації

У дисертації наведено теоретичні узагальнення та аналіз експериментальних даних щодо структури, стану та раціонального використання деревних ресурсів букових лісів на Опіллі. Досліджено структуру та динаміку природного відновлення за різних способів рубок. Вивчено динаміку трав'яного вкриття за етапами і стадіями екологічної сукцесії на зрубах. Проаналізовано особливості поширення несправжнього ядра та його вплив на якість і вартість букової деревини. З метою попередження втрат вартості ліквідної деревини внаслідок прогресуючого розвитку несправжнього ядра запропоновано зниження віку рубки бука на 10 років.

Букові ліси на східній межі європейського ареалу є домінуючою формацією, яка складається з двох субформацій - грабово-букової і дубово-грабово-букової. В дубово-грабово-буковій субформації є чотири типи лісу, а в грабово-буковій - два типи. Переважаючими типами лісу є свіжі та вологі дубово-грабові бучини. У лісовому покриві переважають середньоповнотні деревостани (68,7%), а за віковою структурою середньовікові деревостани (52,2%). На молодняки припадає 19,3% вкритої лісом площі, а на стиглі і перестиглі - 13,1%.

Забруднення важкими металами виявлено в усіх структурних елементів лісових екосистем. Найбільш суттєве перевищення фонових концентрацій встановлено у лісових ґрунтах - для 15 з 20 визначених хімічних елементів, за виключенням алюмінію, бору, барію, магнію і молібдену. Забруднення лісової підстилки, асиміляційного апарату та трав'яного вкриття менш суттєве. Аеротехногенне забруднення негативно впливає на стан лісових екосистем. На моніторингових ділянках середня дефоліація бука європейського становить 17,8%, граба звичайного - 24,4%, а дуба звичайного - 28,7%.

Корінні дубово-грабово-букові деревостани складні - трьохярусні. За типом розмірної структури відносяться до складної структурної групи. Коефіцієнт варіації діаметрів становить 44,0%, висот - 23,5%. Антропогенно-перетворені бучняки відносяться до простої групи. Коефіцієнт варіації діаметрів складає 22,8%, а висот - 10,8%. Вертикальна їх структура двохярусна, з виключним домінуванням бука європейського у складі ярусів. Розташування дерев переважно біогрупове. Природне відновлення у корінних деревостанах формується переважно в прогалинах, а в умовно-корінних - рівномірне. Просторова і розмірна структура корінних деревостанів складніша.

Деревостани, що поступають у суцільну вузьколісосічну рубку, відзначаються складною трьохярусною будовою. У складі ярусів домінує бук європейський, частка якого коливається від 40 до 100%. У першому ярусі (діаметри дерев від 36 до 76 см) сконцентровано основний запас стовбурної деревини - 89,8-93,4%. Деревостани, назначені у перший та кінцевий прийоми поступової рубки на 70-74% мають просту структуру, а біля 30% та 24% відповідно - складну структуру. В експериментальну вузьколісосічну рубку відібрані деревостани складної структури.

Під наметом деревостанів найбільш успішно відбувається природне відновлення ценопопуляцій бука європейського, що підтверджується показниками чисельності та зустрічності. Видовий склад відповідає корінним типам деревостанів. Домінує дрібна фракція підросту. Оцінка успішності дозволяє констатувати перевагу ділянок з дуже густим (рівномірне поширення по площі) і густим (відносно-рівномірне) відновленням. Найбільша кількість підросту під наметом деревостанів простої розмірної структури. Тому, при орієнтації на природне відновлення необхідно регулювати структуру деревного намету.

Природне відновлення бука, в умовах свіжої та вологої дубово-грабової бучини на зрубах рівномірно-поступових рубок за своїми кількісними характеристиками переважно відноситься до категорії доброго (60%) та задовільного (40%). З інших деревних порід добре представлений граб, клен гостролистий та явір, які також відновлюються природним шляхом. Природне відновлення дуба незадовільне на свіжих та 1-2-річних зрубах, а в старшому віці відсутнє.

Природне відновлення бука європейського та інших цінних порід на зрубах вузьколісосічних рубок в дубово-грабових бучинах класифікується як добре (дуже густе з рівномірним поширенням по площі). Переважає за кількісними показниками бук. Дуб звичайний не відновлюється природним шляхом. Тому, в дубово-грабових бучинах з метою формування корінних деревостанів необхідно створювати часткові культури дуба звичайного. За достатньої кількості попереднього природного відновлення та за умови дотримання лісівничо-екологічних вимог щодо проведення лісосічних робіт можна застосовувати вузьколісосічні рубки. До віку 10-ти років існує потреба у проведенні освітлень з метою зменшення пригнічення підросту цінних порід другорядними.

У флористичному складі на зрубах букових лісів домінують мезотрофи - 80% та мезофіти - 64%; за типом життєвої форми - полікарпічні рослини (69%); за способом поширення насіння - анемохори (27%). На дигресивному етапі екологічної сукцесії переважають лісові види (75%), на піонерній стадії демутаційного етапу експлеренти і рудерали (37%). Коренева і дерновищна стадії демутаційного етапу відзначаються домінуванням лучних видів 57% та 75% відповідно.

Поширення несправжнього ядра в модельних деревах бука прогресує з віком. Зустрічність на пні у віці до 70 років складає 30%, у 90-100 років - 70, а після 110 - 100%. Об'єм несправжнього ядра зростає з віком, особливо, після 80 років. Найбільш поширеною є округла форма. Зустрічність деструктивних гнилей у несправжньому ядрі практично не змінюється з віком і коливається в межах 16-24%.

Формування несправжнього ядра обумовлює збільшення виходу ділової деревини ІІІ сорту, особливо після 80 років та істотне зменшення виходу деревини І сорту після 75 років. Вихід дрібної і середньої ділової деревини практично не змінюється, проте, після 80 років вихід крупної ділової деревини бука зменшується на 10-20% за рахунок переведення її в категорію дров'яної сировини. Загальне зменшення виходу ділової деревини під впливом формування несправжнього ядра розпочинається у 75 років і до 115 років досягає 30%. Вартість ліквідної деревини бука найвища у 90-95 років, а далі постійно зменшується.

Враховуючи викладені вище матеріали досліджень, вважаємо за доцільне внести корективи в методи ведення лісового господарства Опілля, з метою посилення екологічної функціональності лісів та сталого розвитку регіону:

в лісах захисного призначення першої групи застосовувати систему вибіркових рубок, яка сприятиме формуванню різновікових корінних деревостанів складної структури;

в експлуатаційно-сировинних лісах другої групи проводити рівномірно-поступові та вузьколісосічні рубки з орієнтацією на природне відновлення;

при проведенні першого прийому рівномірно-поступових рубок формувати деревостани простої структури, за якої найбільш успішно відбуваються відновні процеси;

знизити вік рубки головного користування в букових деревостанах Опілля на десять років в зв'язку з розвитком несправжнього ядра.

Список наукових праць, опублікованих за темою дисертації

Витер Р.М. Современное состояние, структура и рациональное использование буковых лесов Ополья. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.03.03 - лесоведение и лесоводство. - Украинский государственный лесотехнический университет, г. Львов, 2004.

Диссертация посвящена изучению современного состояния, структуры, естественного возобновления и рационального использования древесных ресурсов буковых лесов Ополья.

В диссертации охарактеризовано типологическую, видовую и возрастную структуру буковых лесов Ополья. Буковые древостои отличаются высоким бонитетом (93,4% І и І^а классов бонитета), преимущественно среднеполнотные (68,7%). В возрастной структуре преобладают средневозрастные древостои (52,2%). Наблюдается тенденция к уменьшению запаса в спелых насаждениях.

На основании мониторинговых исследований проведена оценка состояния лесных биогеоценозов. Установлено, что тяжёлыми металлами загрязнены все исследованные компоненты биогеоценозов. Наиболее значительное превышение фоновых концентраций зафиксировано в лесной почве.

Выбросы промышленных предприятий негативно влияют на состояние лесных экосистем Ополья. Так, средняя дефолиация бука составляет 17,8% (среднеобластная - 12,4%), граба - 24,4% (17,2%), а дуба 28,7% (24,6%). Дефолиация бучин ниже по сравнению с дубравами, однако, в регионе Украинских Карпат её уровень менее существенный - 8-10%.

Дехромация лесов Ополья по аналогии с дефолиацией тоже имеет худшие характеристики по сравнению с фоновыми. Так, дехромация дуба обыкновенного в среднем составляет 28,9 % (среднеобластное значение - 19%), бука - соответственно 19,4% и 7%, а граба - 19,6% и 11%. Наиболее высокий процент сухих сучьев в дуба 19,5% (среднеобластное значение - 15%). В бука этот показатель равен соответственно 11,2% и 6%, а граба - 12,9% и 8%. Средний класс повреждения буковых древостоев составляет 1,2, а дубовых - 2,3. Результаты исследований свидетельствуют о сниженной устойчивости бука европейского на границе ареала к негативным факторам окружающей среды. Однако, по сравнению с дубом обыкновенным и грабом сосотояние бука характеризуется лучшими показателями.

Проведён сравнительный анализ структурной организации условно-коренных монодоминантных и коренных смешанных древостоев. Пространственная и размерная структура коренных древостоев более сложная. Условно-коренные древостои относятся к простой структурной группе, а коренные к сложной. Поступающие в постепенную рубку древостои за коэфициентом вариации диаметров сгруппированы в три структурные группы - простую, сложную и очень сложную. Исследования свидетельствуют о преобладании древостоев простой структурной группы - 70-74%. Бук европейский доминирует в составе и его участие не ниже 70%. Cредний объём выборки при первом приёме в сложной структурной группе на 11,6% выше по сравнению с простой.

Исследована структура естественного возобновления под пологом древостоев, а также на вырубках постепенных и узколесосечных рубок. Приведена оценка успешности возобновительных процессов, согласно которой под пологом древостоев в свежей и влажной дубово-грабовой бучинах преобладает удовлетворительное (густое с относительно-равномерным распространением по площади) - 45% по буку и 69% по буку вместе с сопутствующими породами. Анализ тенденций динамики естественного возобновления на вырубках узколесосечных рубок свидетельствует, что более благоприятные условия для возобновления бука в свежих дубово-грабовых бучинах. Дуб обыкновенный присутствует в составе древостоев, но не возобновляется природным путём. В целом, естественное возобновление классифицируется как хорошее (очень густое с равномерным распространением по площади). С возрастом происходит смена вертикальной структуры возобновления и на 6-10-летних вырубках доминирует подрост средней и крупной высотных групп.

Результаты исследования экологической сукцессии травяного покрова на вырубках буковых лесов демонстрируют динамику экологических групп растений за этапами и стадиями сукцессии, которые отличаются структурно-функциональной организацией фитоценозов.

Проанализировано динамику встречаемости и объёма ложного ядра, его морфологические особенности, влияние на сортиментно-сортную структуру древостоев, рассчёт потерь стоимости ликвидной древесины. Стоимость ликвидной древесины наиболее высокая в период 90-95 лет, а в дальнейшем наблюдается ёё снижение. В результате анализа имеющейся информации по проблеме ложного ядра сделано вывод о целесообразности снижения возраста рубки главного пользования на 10 лет, что позволит получить большую стоимость древесины за счёт предупреждения развития ложного ядра. В лесах первой группы предложено применять систему выборочных рубок. В лесах второй группы кроме равномерно-постепенных использовать узколесосечные рубки. При всех способах рубок следует ориентироваться на естественное возобновление ценных пород.

Ключевые слова: бук европейский, буковые типы леса, состояние, структура древостоев, естественное возобновление, экологическая сукцессия, ложное ядро, рациональное использование.

Annotation

Viter R.M. Modern state, structure and efficient use of beech forest in Opillya. - Manuscript.

Dissertation thesises for Ph. D. level on agriculture sciences by specialty 06.03.03 - forest science and management - Ukrainian State University of Forestry and Wood Technology, Lviv, 2004.

This thesis defines typological, specific and age structure of beech forests in Opillya. Assessment of their modern state in connection with mancaused stress was conducted on the basis of monitoring study. Structure of root and conditionally derivative stands was described. Peculiarities of natural restoration under the stands' shroud and at progressive felling of various age were studied. The paper also provides research of structure and dynamics for natural restoration at narrow felling areas in major beech types of forests. It defines phases and stages of ecological succession for grass surface at beech forest felling. This thesis analyzes popularity dynamics and volume of factitious core, its morphological peculiarities, influence upon assortment and grade structure of stands, loss estimation of marketable timber value. Conclusion has been made as regards ten years age reduction of major harvest, which would allow obtaining higher timber value due to prevention of factitious core development. It is proposed to apply selection-felling system in the forests of the first group, and narrow felling in addition to progressive felling - in the forests of the second group. For every felling method it is necessary to be quided by natural restoration.

Key words: common beech, beech type forests, state, standsc structure, natural restoration, ecological succession, factitious core, efficient use.