Моделювання первинної продукції компонентів надземної частини дерев сосни звичайної Східного Полісся України
Анотація
Первинну продукцію компонентів надземної фітомаси (стовбура і крони) оцінено для дерев сосни звичайної, які ростуть переважно у чистих та мішаних (домішка від 1 до 3 од.) соснових насадженнях штучного походження Східного Полісся України. Насадження високопродуктивні (II, I, Ia і вище класів бонітету), середньо- та високоповнотні, ростуть у свіжих борах (А2), суборах (B2) та сугрудах (C2). Використано дані 80 тимчасових пробних площ (ТПП), які закладено у соснових деревостанах Сумської (36 ТПП) та Чернігівської (44 ТПП) областей. Зрубано й обміряно 900 модельних дерев (МД) сосни звичайної, з яких 226 МД опрацьовано з пофракційним оцінюванням компонентів надземної фітомаси та 674 МД – без оцінювання фітомаси крони. Обмір моделей і розрахунки первинної продукції компонентів надземної фітомаси дерев сосни звичайної виконано за допомогою удосконалених загальноприйнятих методів та розробленого алгоритму.
Сукупність значень дослідного матеріалу характеризується їх нормальним розподілом за віком, діаметром, висотою дерев та відносною повнотою насаджень. Встановлено тісноту зв’язку між досліджуваними показниками модельних дерев сосни звичайної (від помірного – -0,31 < r < -0,50, до дуже високого – r > 0,91); слабкої тісноти зв'язок (0,11 < r < 0,30) виявлено між повнотою насаджень та часткою поточного об’ємного приросту з показниками компонентів фітомаси крони дерев.
Розраховано регресійні математичні моделі для оцінювання абсолютного та відносного поточного об’ємного приросту деревини стовбурів, об’єму кори стовбурів, маси деревини, кори гілок і маси хвої в абсолютно сухому стані, в яких аргументами є вік та діаметр дерев (R2 = 0,72-0,92). Для частки хвої 1-го року зв’язок з віком дерев обернений та помірний, але значущий на 5%-му рівні (R2 = 0,33).
Розроблені нормативні таблиці первинної стовбурової продукції деревини та первинної продукції надземної частини дерев сосни звичайної показали, що за однакового діаметра зі збільшенням віку дерев первинна продукція стовбурової деревини збільшується лише до певного віку, а досягнувши максимуму – зменшується. Зі збільшенням діаметра за однакового віку первинна продукція стовбурової деревини зростає. Первинна продукція надземної частини дерев, подібно до окремих компонентів надземної фітомаси, зі збільшенням віку та діаметра також збільшується. У типових лісорослинних умовах Східного Полісся середньовікове дерево (50 років) сосни звичайної в надземній частині може нагромаджувати 15,22 кг·рік-1 первинної продукції.
Посилання
2. Білоус А. М., Миронюк В. В., Мацала М. С., Дячук П. П. (2018). Оцінювання чистої первинної продукції в лісах Українського Полісся. Цілі сталого розвитку третього тисячоліття: виклики для університетів наук про життя: матеріали міжнарод. наук.-практ. конф., м. Київ: НУБіП України. Т. 2. С. 23-24 [Belous, A. M., Myronyuk, V. V., Matsala, M. S.& Dyachuk, P. P. (2018). Estimation of net primary products in the forests of Ukrainian Polissya. The goals of sustainable development of the third millennium: challenges for universities of life sciences. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference, 23-24. Kyiv: National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine of Ukraine, Vol. 2. 23-24. https://nubip.edu.ua/sites/default/files/u169/tom_2_na_sayt_0.pdf] (in Ukrainian)
3. Ворнов М. П., Усольцев В. А., Часовских В. П. (2010). Исследование методов и разработка информационной системы определения и картирования депонируемого лесами углерода в среде Natural. Екатеринбург: Уральский государств. лесотехн. ун-т. 160 с. [Vornov, M. P., Usoltsev, V. A. & Chasovskikh, V. P. (2010). Research of methods and development of the information system of definition and mapping of the carbon deposited by forests in the Natural environment: Ekaterinburg: Ural State Forestry University] (in Russian)
4. Горошко М. П., Миклуш С. І., Хомюк П. Г. (2004). Біометрія. Львів: Камула. 236 с. [Goroshko, M. P., Myklush, S. I., & Khomiuk, P. G. (2004). Biometrics. Lviv : Kamula] (in Ukrainian)
5. Кнорре А. А., Кирдянов А. В., Круглов В. Б., Силкин П. П. (2005). Исспользование измерений радиального прироста для оценки годичной продукции древостоев. Вестник КрасГУ, 5, С. 74-78 [Knorre, A. A., Kirdyanov, A. V., Kruglov, V. B., & Silkin, P. P. (2005). Using measurements of radial growth to estimate the annual production of stands. Bulletin of KrasSU, 5, 74-78. http://forest.akadem.ru/Articles/05/knorre_1.pdf] (in Russian)
6. Лакида П. І. (2002). Фітомаса лісів України: Тернопіль: Збруч. 256 с. [Lakyda, P. I. (2002). The Forests phytomass of Ukraine: Ternopil: Zbruch] (in Ukrainian)
7. Лакида П. І., Василишин Р. Д., Блищик В. І., Терентьєв А. Ю., Лакида І. П., Домашовець Г. С. … Стратій Н. В. (2016). Хвойні деревостани України: фітомаса та експериментальні дані: Корсунь-Шевченківський: ФОП Гавришенко В. М. 480 с. [Lakyda, P. I., Vasylyshyn, R. D., Blyshchyk, V. I., Terentiev, A. Yu., Lakyda, I. P., Domashovets, G. S. … Stratiy, N. V. (2016). Coniferous stands of Ukraine: phytomass and experimental data. Korsun-Shevchenkivskyi: FOP Gavrishenko V. M.] (in Ukrainian)
8. Лакида П. І., Василишин Р. Д., Лащенко А. Г., Терентьєв А. Ю., Матушевич Л. М., Блищик В. І. … Білоус А. М. (2011). Нормативи оцінки компонентів надземної фітомаси дерев головних лісотвірних порід України : [монографія]. Київ: Видавничий дім «ЕКО-інформ». 192 с. [Lakyda, P. I., Vasylyshyn, R. D., Lashchenko, A. G., Terentiev, A. Yu., Matushevych, L. M., Blyshchyk, V. I…. Belous, A. M. (2011). Standards for assessing the components of aboveground phytomass of trees of the main forest forming species of Ukraine. Kyiv: ECO-Inform Publishing House] (in Ukrainian)
9. Лакида П. І., Василишин Р. Д., Матушевич Л. М., Бала О. П., Лакида І.П. (2017). Дослідження біопродукційних процесів деревостанів України в контексті екологічного збалансування довкілля. Ліси Східної Європи у світі, що змінюється: матеріали міжнарод. наук.-практ. конф., присвячені 120-річчю НУБІП України та 80-річчю академіка Лісівничої академії наук України та Євразійської академії наук, професора А.З. Швиденка, м. Київ, 27-30 вересня 2017 р. Київ, 2017. С. 73-74 [Lakyda, P. I., Vasylyshyn, R. D., Matushevych, L. M., Bala, O. P., & Lakyda, I. P. (2017). Research of bioproductive processes of stands in Ukraine in the context of ecological balancing of the environment. Forests of Eastern Europe in a Changing World: International Scientific and Practical Conference Dedicated to the 120th Anniversary of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine and the 80th Anniversary of Academician of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine and Eurasian Academy of Sciences, Honorary Professor of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine Shvidenko A. Z., 73-74. Kyiv: NULES. http://dspace.wunu.edu.ua/bitstream/316497/25073/1/126_T_17.pdf] (in Ukrainian).
10. Лакида П. І., Матушевич Л. М. (2012). До методики оцінки біотичної продукції компонентів крони дерев. Ліс, довкілля, технології: наука та інновації: матеріали міжнарод. наук.-практ. конф., м. Київ, 29 березня 2012 р. Київ, с. 145-146. [Matushevych, L. M., & Lakyda, P. I. (2012). To the method of evaluation of biotic products of tree crown components. In Forest, environment, technologies: science and innovations: International scientific-practical conference. Kyiv, 145-146. Kyiv, Ukraine: National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine] (in Ukrainian)
11. Лакида П. І, Матушевич Л. М. (2015). До методики оцінки індексу листкової поверхні насаджень. Біоресурси лісових та урбанізованих екосистем: відтворення, збереження і раціональне використання: міжнарод. наук.-практ. конф., м. Київ, 23-24 квітня 2015 р. Київ, с. 49-50 [Lakyda, P. I., & Matushevych, L. M. (2015). To the method of estimating the index of the leaf surface of plantations. In Bioresources of forest and urban ecosystems: reproduction, conservation and rational use: International scientific-practical conference, 23-24. Kyiv, Ukraine: National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine] (in Ukrainian)
12. Лакида П. І., Матушевич Л. М. (2006). Фітомаса березових лісостанів Українського Полісся: Київ : ННЦ ІАЕ. 228 с. [Lakyda, P. I., & Matushevych, L. M. (2006). Phytomass of birch forests of Ukrainian Polissya. Kyiv: NSC IAE] (in Ukrainian)
13. Лакида П. І., Маушевич Л. М., Блищик В. І. (2018). Методика оцінювання продукції гілок крони дерев: [авторське свідоцтво]. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір № 83023 від 21.11.2018; заявник та власник Національний університет біоресурсів і природокористування України; заявлено 21.09.2018 [Lakyda, P. I., Matushevych, L. M., & Blyshchyk, V. I. (2018). Methods for evaluating the products of tree branches: [author's certificate]. Certificate of copyright registration for the work № 83023 dated 11/21/2018; applicant and owner National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine; declared 21.09.2018] (in Ukrainian)
14. Лакида П. І., Матушевич Л. М., Блищик В. І. (2012). Методологічні особливості оцінки біотичної продукції компонентів крони дерев. Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. Серія: Лісівництво та декоративне садівництво, 171(2), С. 54-60 [Lakyda, P. I., Matushevych, L. M., & Blyshchyk, V. I. (2012). Methodological features of biotic products evaluation of tree crown components. Scientific Bulletin of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine. Series: Forestry and ornamental horticulture, 171(2), 54-60. Retrieved from http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?I21DBN=LINK&P21DBN=UJRN &Z21ID=&S21REF=10&S21CNR=20&S21STN=1&S21FMT=ASP_meta&C21COM=S&2_S21P03=FILA=&2_S21STR=nvnau_lis_2012_171(2)__9] (in Ukrainian)
15. Лакида П. І, Матушевич Л. М., Ловинська В. М. (2015). Особливості методики оцінки бічної поверхні хвої. Біоресурси лісових та урбанізованих екосистем: відтворення, збереження і раціональне використання: міжнарод. наук.-практ. конф., м. Київ, 23-24 квітня 2015 р. Київ, с. 39-40. [Lakyda, P. I., Matushevych, L. M., & Lovynska, V. M. (2015). Features of the method of assessing the lateral surface of the needles. In Bioresources of forest and urban ecosystems: reproduction, conservation and rational use: International scientific-practical conference, 23-24. Kyiv, Ukraine: National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine] (in Ukrainian)
16. Матушевич Л. М., Лакида П. І. (2014). Індекс площі листкової поверхні дубових насаджень Східного Полісся України. Наукові праці Лісівничої академії наук України, 12, 148-153. [Matushevych, L. M. & Lakyda, P. I. (2014). Index of leaf surface area of oak plantations in Eastern Polissya of Ukraine. Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 12, 148-153. Retrieved from http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nplanu_2014_12_22] (in Ukrainian)
17. Матушевич Л. М., Лакида П. І. (2018). Методика оцінки індексу площі листкової поверхні насаджень: [авторське свідоцтво]. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір №82936 від 19.11.2018; заявник та власник Національний університет біоресурсів і природокористування України; заявлено 21.09.2018 [Matushevych, L. M., & Lakyda, P. I. (2018). Methods for estimating the index of the leaf surface area of plantations: [author's certificate]. Certificate of registration of copyright to the work №82936 dated 19.11.2018; applicant and owner National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine; declared 21.09.2018] (in Ukrainian)
18. М’якушко В. К. (1972). Первинна біологічна продуктивність соснових лісів Українського Полісся. Укр. ботан. журн., 29(3), С. 328-339 [Myakushko, V. K. (1972). Net primary biological productivity of pine forests of Ukrainian Polissya. Ukrainian Botanical Journal, 29(3), 328-339] (in Ukrainian)
19. Никитин К. Е., Швиденко А. З. (1978). Методы и техника обработки лесоводственной информации. Москва: Лесная промышленность, 271 с. [Nikitin, K. E., & Shvidenko, A. Z. (1978). Methods and techniques of forestry information processing. Moscow: Forest Industry] (in Russian)
20. Ольчев А. В. (2016). Модельный подход к определению валовой и нетто первичной продукции лесных экосистем по величине поглощенной фотосинтетически активной радиации. Компьютерные исследования и моделирование, 8(2), 345-353 [Olchev, A. V. (2016). Model approach to the determination of gross and net primary production of forest ecosystems by the amount of absorbed photosynthetically active radiation. Computer research and modeling, 8(2), 345-353. https://doi.org/10.20537/2076-7633-2016-8-2-345-353] (in Russian)
21. Петренко М. М. (2002). Динаміка фітомаси та депонованого вуглецю штучних насаджень сосни Полісся України: дис. … канд. с.-г. наук: 06.03.02. Національний аграрний університет, Київ, 136 с. [Petrenko, M. M. (2002). Dynamics of phytomass and deposited carbon of artificial pine plantations of Ukrainian Polissya. (Doctoral dissertation, Author's abstract, National Agrarian University, Kyiv, Ukraine). Retrieved from: http://irb.nubip.edu.ua/cgi-bin/irbis64r_14/cgiirbis_64.exe?LNG=en&C21COM=S&I21DBN=DA&P21DBN=DA&S21FMT=infow_wh&S21ALL=%3C.%3EK%3D%D0%9B%D0%86%D0%A1%D0%9E%D0%92%D0%90$%3C.%3E&Z21ID=&S21SRW=&S21SRD=&S21STN=1&S21REF=10&S21CNR=30&FT_REQUEST=&FT_PREFIX= (in Ukrainian)
22. Свирежев Ю. М. (1981). Моделирование окружающей среды и проблема недостатка информации. В кн.: Математические модели в экологии и генетике. Москва: Наука, с. 17–22 [Svirezhev, Yu. M. (1981). Environmental modeling and the problem of lack of information. In Mathematical models in ecology and genetics (pp. 17-22). Moscow: Science. Retrieved from: https://search.rsl.ru/ru/search#yf=1981&q=%D0%A1%D0%B2%D0%B8%D1%80%D0%B5%D0%B6%D0%B5%D0%B2%2C%20%D0%AE%D1%80%D0%B8%D0%B9%20%D0%9C%D0%B8%D1%85%D0%B0%D0%B9%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87] (in Russian)
23. Усольцев В. А. (2007). Биологическая продуктивность лесов Северной Евразии: методы, база данных и ее приложения. Екатеринбург: УрО РАН. 636 с. [Usoltsev, V. A. (2007). Biological productivity of forests of Northern Eurasia: methods, database and its applications. Yekaterinburg: UrO RAN. Retrieved from: https://www.twirpx.com/file/1593367/] (in Russian)
24. Усольцев В. А. (2010). Фитомасса и первичная продукция лесов Евразии. Екатеренбург: УрО РАН. 570 с. [Usoltsev, V. A. (2010). Live biomass and net primary products of Eurasian forests. Yekaterinburg: UrO RAS. Retrieved from: https://elar.usfeu.ru/handle/123456789/2606] (in Russian)
25. Усольцев В. А., Залесов С. В. (2005). Методы определения биологической продуктивности насаждений.. Екатиренбург: Уральский гос. лесотех. ун-т. 147 с. [Usoltsev, V. A., & Zalesov, S. V. (2005). Methods for determining the biological productivity of plantations. Yekaterinburg: Ural State Forestry University. Retrieved from https://www.twirpx.com/file/1593367/] (in Russian)
26. Уткин А. И. (1970). Исследования по первичной биологической продуктивности лесов в СССР. Лесоведение, 3, 58-89. [Utkin, A. I. (1970). Research on the primary biological productivity of forests in the USSR. Forestry, 3, 58-89] (in Russian)
27. Уткин А. И. (1982). Методика исследований первичной биологической продуктивности лесов. В кн.: Биологическая продуктивность Поволжья. Москва: Наука. С. 59-72. [Utkin, A. I. (1982). Methods of research of primary biological productivity of forests. In Biological productivity of the Volga region (pp. 59-72). Moscow: Science] (in Russian)
28. Уткин А. И., Замолодчиков Д. Г., Пряжников А. А. (2003). Методы определения депонирования углерода фитомассы и нетто-продуктивности лесов (на примере республики Беларусь). Лесоведение, 1, 48-57. [Utkin, A. I., Zamolodchikov, D. G. & Pryazhnikov, A. A. (2003). Methods for determining the carbon deposition of live biomass and net productivity of forests (on the example of the Republic of Belarus). Forestry, 1, 48-57. Retrieved from http://old.cepl.rssi.ru/publications/pub_lab1/utkin%2003%20metody%20opredelenia%20deponirovania%20na%20primere%20Belarusi.pdf] (in Russian)
29. Швиденко А. З., Лакида П. І., Василишин Р. Д. (2015). Проблеми адаптації українських лісів до змін клімату. Виклики XXI століття та їхнє вирішення у лісовому комплексі й довкіллі: міжнарод. наук.-практ. конф., Національний університет біоресурсів і природокористування України, м. Київ, 7-9 жовтня 2015 р. Київ, с. 53-54 [Shvidenko, A. Z., Lakyda, P. I., & Vasylyshyn, R. D. (2015). Problems of adaptation of Ukrainian forests to climate change. In Challenges of the XXI century and their solution in the forest complex and environment: International scientific-practical conference, 53-54. Kyiv, National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine] (in Ukrainian)
30. Швиденко А. З., Лакида П. І., Щепащенко Д. Г., Василишин Р. Д., Марчук Ю. М. (2014). Вуглець, клімат та землекористування в Україні: лісовий сектор. Корсунь-Шевченківський: ФОП Гавришенко В. М. 283 с. [Shvidenko, A. Z., Lakyda, P. I., Shchepashchenko, D. G., Vasylyshyn, R. D. & Marchuk, Yu. M. (2014). Carbon, climate and land use in Ukraine: forest sector. Korsun-Shevchenkivsky: FOP Gavrishenko V. M.] (in Ukrainian)
31. Швиденко А. З., Нильссон С., Столбовой В. С., Рожков В. А., Глюк М. (2001). Опыт агрегированной оценки основных показателей биопродукционного процесса и углеродного бюджета наземных экосистем России. Нетто-первичная продукция екосистем. Экология, 2, 83-90 [Shvidenko, A. Z., Nilsson, S., Stolbovoy, V. S., Rozhkov, V.A. & Gluk, M. (2001). The experience of aggregate assessment of the main indicators of the bioproduction process and the carbon budget of terrestrial ecosystems in Russia. 2. Net primary products of ecosystems. Ecology. No 2. 83–90. Retrieved from: http://irbis.sstu.ru/cgibin/irbis64r_15/cgiirbis_64.exe?LNG=&Z21ID=&I21DBN=MARS&P21DBN=MARS&S21STN=1&S21REF=&S21FMT=fullwebr&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=1&S21P03=A=&S21STR=%D0%A8%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%BA%D0%BE%2C%20%D0%90%2E%20%D0%97%2E] (in Russian)
32. Швиденко А. З., Строчинский А. А., Савич Ю. Н., Кашпор С. Н., Поляков В. К., Лакида П. И. … Возняк В. К. (1987). Нормативно-справочные материалы для таксации лесов Украины и Молдавии : под. ред. А. З. Швиденко и др. Киев: Урожай. 560 с. [Shvidenko, A. Z., Strochinsky, A. A., Savich, Yu. N., Kashpor, S. N., Polyakov, V. K., Lakyda, P. I. … Wozniak, V. K. (1987). Regulatory and reference materials for the assessment of forests of Ukraine and Moldova. A. Z. Shvidenko et al. Kyiv: Harvest] (in Ukrainian)
33. Швиденко А. З., Щепащенко Д. Г., Ваганов Е. А., Нильсон С. (2008). Чистая первичная продукция лесных экосистем России: новая оценка. Доклады Академии Наук, 421(6), 1-5 [Shvidenko, A. Z., Shchepashchenko, D. G., Vaganov, E. A. & Nilsson, S. (2008). Net primary production of forest ecosystems in Russia: a new assessment. Reports of the Academy of Sciences, 421(6), 1-5. Retrieved from: http://naukarus.com/chistaya-pervichnaya-produktsiya-lesnyh-ekosistem-rossii-novaya-otsenka] (in Russian)
34. Cannell, M. G. R. (1989). Physiological basis of wood production: a review. Scand. J. For. Res., 4(4), 459-490. Retrieved from: https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/02827588909382582?needAccess=true
35. Clark, D. A., Brown, S. Kicklighter, D. W., Chambers J. Q., Thomlinson J. R., & Ni, J. (2001). Measuring net primary production in forests: concepts and field methods. Ecological Applications, 11(2), 356-370. https://doi.org/10.2307/3060894
36. Cramer, W., Kicklighter, D. W. & Bondeau, A., Moore I. B., Churkina, G., Nemry, B., Ruimy, A., & Schloss, A. L. (1999). Comparing global models of terrestrial net primary productivity (NPP): Overview and key results. Global Change Biology, 5, 1-15. https://doi.org/10.1046/j.1365-2486.1999.00009.x
37. Gower, S. T., Krankina, O., Olson, R. J., Apps, M., Linder, S., & Wang C. (2001). Net primary production and carbon allocation patterns of boreal forest ecosystems. Ecological Applications, 11(5), 1395-1411. https://doi.org/10.1890/1051-0761(2001)011[1395:NPPACA]2.0.CO;2
38. Jenkins, J. C., Chojnacky, D. C., Heath, L. S. & Birdsey, R. A. (2004). Comprehensive database of diameter-based biomass regressions for North American tree species. USDA Forest Service. Northeastern Research Station. GTR NE-319. Retrieved from: http://www.fs.fed.us/neT
39. Lieth, H. (1975). Historical survey of primary productivity research. Ecological studies: Analysis and synthesis, 14, 7-16. Retrieved from https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-80913-2_2
40. Tateno, R., Hishi, T., & Takeda, H. (2004). Above- and belowground biomass and net primary production in a cool-temperate deciduous forest in relation to topographical changes in soil nitrogen. Forest Ecology and Management, 193, 297-306. Retrieved from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S037811270300522X?via%3Dihub
41. Vogt, K. A., Grier, C. C. & Vogt, D. J. (1986). Production, turnover and nutrient dynamics of above- and belowground detritus of world forests. Advance Ecological Restoration, 15, 303-377. https://doi.org/10.1016/S0065-2504(08)60122-1