Міністерство освіти і науки України

Державний вищий навчальний заклад

Національний лісотехнічний університет України

ПОГРІБНИЙ ОЛЕГ ОЛЕГОВИЧ

УДК [630*2:504:(630*182:630*174.154)](292.452)

ЛІСІВНИЧО-ЕКОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ

ЛІСОСТАНІВ СОСНИ ЗВИЧАЙНОЇ (PINUS SYLVESTRIS L.)

В УКРАЇНСЬКИХ КАРПАТАХ

06.03.03 – лісознавство і лісівництво

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Львів 2014

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано на кафедрі ботаніки, деревинознавства і недеревних ресурсів лісу Національного лісотехнічного університету України Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Заячук Василь Яремович,

Національний лісотехнічний університет України Міністерства освіти і науки України, доцент кафедри ботаніки, деревинознавства і недеревних ресурсів лісу

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Калуцький Іван Федорович,

Прикарпатський національний університет ім. В. Стефаника Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри рекреації і туризму, професор кафедри лісознавства

доктор сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

Малиновський Андрій Костянтинович,

Державний природознавчий музей НАН України, заступник директора з наукової роботи

Захист відбудеться "03" липня 2014 року о 14³⁰ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.072.02 у Національному лісотехнічному університеті України за адресою: 79057, м. Львів, вул. Генерала Чупринки, 103, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Національного лісотехнічного університету України за адресою 79057, м. Львів, вул. Генерала Чупринки, 101

Автореферат розіслано " " 2014 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В.Г. Мазепа

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Українські Карпати мають складну ландшафтну будову та унікальні рослинні угруповання. Одним із таких цінних рослинних угруповань є реліктові ліси сосни звичайної в Українських Карпатах, що ізольовані між собою (Волосянчук Р.Т., 1996; Гут Р.Т., 2009) та приурочені до кам'янистих розсипів, скель та торфовищ (Бакаленко Є.М., 1972; Яцик Р.М., 1981). Сформувавшись на найбідніших ґрунтах (Herbich F., 1860:, Woloszchzak О., 1892; Sokolowski M., 1932; 1935: Шевченко С.В., 1964; Герушинський З.Ю., 1996), вони виконують важливі водорегулюючі та ґрунтозахисні функції (Мілкіна Л.І., 1974, 1987, Стойко С.М. (1966, 1980)), формують запаси деревини значно більші; ніж інші види у цих умовах (Герушинський З.Ю., 1996; Яцик Р.М., 1981).

Враховуючи глобальні зміни клімату нашої планети, що призводять до всихання смерекових лісів, сосна звичайна, незважаючи на незначне поширення в Українських Карпатах, заслуговує уваги лісівників не тільки як реліктовий вид, що потребує ретельної охорони, але й як автохтонна, меліоративна, лісотвірна порода. Природні лісостани цього виду необхідно використовувати як із захисною, так і селекційною метою для вирощування місцевого садивного матеріалу. Для вирішення цих завдань перед усім потрібно вивчити надзвичайно актуальні проблеми, що пов'язані з лісівничо-екологічними особливостями формування, росту та розвитку цих лісостанів, детального вивчення їх просторової структури та морфологічної будови. Потребують ретельного вивчення також біологічні особливості реліктової сосни звичайної, завдяки яким вона виживає в таких жорстких ґрунтово-гідрологічних умовах.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано згідно з планом навчання в аспірантурі з відривом від виробництва Національного лісотехнічного університету України впродовж 2010-2013 р. Вона пов'язана із державною науковою темою університету "Морфофізіологічні та генетико-популяційні засади формування наближеної до природи системи ведення лісового господарства України" (номер державної реєстрації 0112U003031). Частина досліджень дисертаційної роботи пов'язана із тематикою наукових досліджень Карпатського НПП "Праліси в структурі лісового фонду та вертикальної зональності лісів Карпатського національного природного парку та основні закономірності їх росту і розвитку" (номер державної реєстрації 0113U008212).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи – встановити та обґрунтувати лісівничо-типологічну, просторову та видову структури природних корінних лісостанів за участю сосни звичайної, визначити біологічні властивості та встановити екологічні передумови їх поширення, формування та відновлення в Українських Карпатах. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:

• провести інвентаризацію деревостанів за участю сосни звичайної із розподілом їх на реліктові, корінні, природні похідні та штучні;

• встановити морфологічну мінливість шишок нормальних за селекційною категорією дерев;

• визначити посівні властивості їхнього насіння;

• встановити вміст пластидних пігментів у хвої реліктової сосни звичайної у різних типах лісу;

• визначити електрофізіологічні показники, їх зв'язок із санітарним станом дерев та типами лісу;

• визначити біологічну стійкість реліктової сосни звичайної;

• дослідити смолопродуктивність реліктової сосни звичайної в Українських Карпатах як один із показників її життєвості;

• провести типологічний аналіз соснових деревостанів;

• встановити закономірності формування корінних типів лісу за участю сосни звичайної на основі закладеного нами типологічного профілю;

• дослідити просторову структуру реліктових соснових деревостанів та встановити закономірності їх розвитку;

• встановити фітоценотичну структуру рослинних угруповань реліктової сосни звичайної в Українських Карпатах;

• вивчити видовий склад шапинкових макроміцетів лісів реліктової сосни звичайної залежно від основних типів лісу;

• дослідити основні чинники, що зумовлюють поширення, ріст та розвиток дерев сосни звичайної, а саме вплив:

  • освітленості території;

  • мікрокліматичних умов;

  • ґрунтових умов;

  • антропогенних чинників.

Об'єкт досліджень – лісостани сосни звичайної (Рinus sylvestris L.) в Українських Карпатах.

Предмет досліджень – біологічні властивості, лісівничо-таксаційні показники та екологічні особливості розповсюдження, формування та відновлення лісостанів сосни звичайної в Українських Карпатах.

Методи дослідження. Комплексні дослідження здійснено з використанням таких методик: лісівничо-таксаційних – для закладання пробних площ та визначення таксаційної будови деревостанів; фітоценотичних – для вивчення фітоценотичної структури лісостанів; мікрокліматологічних – для визначення мікрокліматичних особливостей схилів різних експозицій; спектрофотометричних – для вивчення біосинтезу фотосинтезуючих пігментів; молекулярно-генетичних – для визначення наявності ДНК патогенів у деревині сосни звичайної; лісокультурних – для визначення посівних якостей насіння; електрометричних – для визначення імпедансу та поляризаційної ємності дерев; морфометричних – для дослідження морфолого-анатомічних особливостей шишок; математико-статистичних – для обробки статистичних даних і моделювання статистичних залежностей; фотографічних – для обробки отриманого в ході досліджень фотоматеріалу.

Наукова новизна роботи. Дисертаційна робота є узагальнюючою працею про лісівничо-типологічні, таксаційні, екологічні та фізіолого-біологічні особливості сосни звичайної та її лісостанів в умовах Українських Карпат. На основі комплексних і системних досліджень отримано такі результати:

Вперше:

• визначено вміст і мінливість пластидних пігментів (хлорофіл "а" (0,995-2,093 мг/г абсолютно сухої маси (а.с.м.)), "b" (0,253-0,574 мг/г а.с.м.), каротиноїди "с" (0,163-0,279 мг/г а.с.м.)) у хвої сосни у різних типах лісу, а також визначено електрофізіологічні показники дерев реліктової сосни звичайної та їх зміну в межах 0,35(А₅)-1,88(В₃) нФ та 224,0(А₅)-79,0(В₃) кОм залежно від категорії санітарного стану дерев та типів лісорослинних умов на території Українських Карпат;

• встановлено, що реліктова сосна звичайна є біологічно стійкою та має природній імунітет до зараження кореневою губкою (Heterobasidion annosum (Fr.) Bref.) у типах лісу А₂-С, А₅-С, А₃-смС, А₄-смС, В₂-смС та В₅-С;

• визначено смолопродуктивність досліджуваної породи на території Українських Карпат, яка змінюється у межах 2,46-3,68 г/добу;

• обґрунтовано, що лісостани реліктової сосни звичайної є умовними пралісами, яким властиві шість фаз розвитку. Встановлено, що період проходження повного циклу розвитку реліктових умовно-пралісових фітоценозів становить 245-275 років залежно від типу лісорослинних умов;

• закладено типологічний профіль соснових типів лісу, на якому на 12 виділених ділянках виявлено сім різних типів лісу, встановлено механізм їх зміни від кута нахилу та експозиції схилу ділянки;

• визначено видовий склад базидіальних шапинкових макроміцетів досліджуваних лісостанів, який представлений 85 видами вищих грибів, що належать до трьох підкласів, п'яти порядків, 19 родин і 27 родів;

• досліджено вплив мікрокліматичних особливостей ділянок скельних розсипів на поширення та формування лісостанів сосни звичайної в Українських Карпатах на різних експозиціях схилів. Різниця між середньорічними показниками температури та вологості повітря схилів південно-західної та північно-східної експозицій за однакової висоти 750 м н.р.м., відповідно, становлять 1,44^о С та 1,65%, що призводить до формування деревостанів різних складів, а саме одноярусного (9Сз1См+Бп) – на південно-західній експозиції та двоярусного (8Сз1Смє1Яцб – І ярус та 6Смє2Яцб1Сз1Бкл – ІІ ярус) – на північно-східній експозиції схилу;

• досліджено вплив освітленості території під наметом деревостанів на хід природного відновлення та встановлено прямий кореляційний зв'язок (0,77) між інтенсивністю світлового потоку та кількістю підросту реліктової сосни звичайної і зворотній кореляційний зв'язок з кількістю підросту смереки європейської та ялиці білої (-0,81 та -0,86 відповідно).

Поглиблено, доповнено та уточнено:

• інвентаризацію деревостанів за участю сосни звичайної та їх розподіл за лісогосподарськими підприємствами, віком, висотою зростання над рівнем моря та типами лісорослинних умов на території Українських Карпат;

• морфологічну мінливість шишок у всіх досліджуваних популяціях, що шишконосили за період дослідження;

• посівні якості насіння сосни звичайної та встановлено, що в болотних популяціях енергія проростання на 13-35% є нижчою, а середній насінний спокій є вищим на 2-4,6 дня порівняно із популяціями на скелях та скельних розсипах;

• типологічну структуру та класифікацію типів лісу в регіоні досліджень трьома новими типами;

• фітоценотичну структуру рослинних угруповань реліктової сосни звичайної та виділено її 29 угруповань;

• вплив антропогенного навантаження на відновлення, ріст та розвиток цих деревостанів.

Практичне значення одержаних результатів. Завдяки детальній інвентаризації та лісотипологічному аналізу деревостанів за участю сосни звичайної встановлено площу деревостанів, які не відповідають корінним типам лісу, та рекомендовані у майбутньому для переформування шляхом застосування відповідних лісогосподарських заходів.

Розширено та доповнено класифікацію соснових типів лісу в Українських Карпатах за . Герушинським З.Ю. (1996). Дослідження з визначення біологічної стійкості дерев реліктової сосни звичайної підтвердили, що у типах лісу А₂-С, А₃-смС, А₅-С, В₂-смС, В₅-С Українських Карпат розвиток кореневої губки (Heterobasidion annosum (Fr.) Bref.) відсутній через несприятливі для її розвитку ґрунтові умови.

Описані фази розвитку умовних пралісів за участю сосни звичайної дають основи для розуміння розвитку цих лісостанів, яке необхідне для майбутніх теоретичних досліджень та планування лісогосподарської та природоохоронної діяльності на території цих об'єктів.

Визначення посівних властивостей насіння нормальних дерев реліктової сосни звичайної загального збору підтверджує доцільність його заготівлі для подальшого висіву з метою отримання місцевого садивного матеріалу для лісовідновлення та лісорозведення.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійним завершеним дослідженням автора, яку виконано протягом 2010-2013 р. Автору належить постановка проблеми, визначення мети та завдань досліджень. Ним особисто та з участю наукового керівника, кандидата сільськогосподарських наук, доцента Заячука В.Я. зібрано, узагальнено та проаналізовано польові та експериментальні матеріали. Підготовлено та оформлено рукопис дисертації, а сформовані у роботі наукові положення та висновки є особистим науковим здобутком автора. У наукових статтях, опублікованих одноосібно та у співавторстві, дисертант представив експериментальні результати своїх досліджень, їх математичне опрацювання та особисто чи за участю співавторів зробив їх теоретичний аналіз.

Апробація результатів дисертації. Результати проведених досліджень дисертант доповів і обґрунтував на 12-ти всеукраїнських та міжнародних науково-практичних конференціях і симпозіумах: Красноярськ, 2011; Львів, 2011, 2011, 2012, 2012, 2013, 2013; Івано-Франківськ, 2012; Косів, 2012; Київ, 2013; Умань, 2013, 2013.

Публікації. Результати досліджень за темою дисертаційної роботи опубліковано в 16 наукових працях, з них 9 – у фахових виданнях, три з яких одноосібні та дві в закордонному виданні.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг дисертаційної роботи становить 319 сторінок комп'ютерного тексту, з них 164 сторінки основного тексту, в т. ч. 31 таблиця, 70 рисунки. Список використаних літературних джерел охоплює 244 найменування. Додатки викладено на 105 сторінках, з яких 25 сторінок займають 9 таблиць, 56 сторінок рисунків.