Standards for estimating the crown productivity of pine stands within the conditions of the Northern Steppe of Ukraine

• Published in: Наукові праці Лісівничої академії наук України
• Main Authors: Lakyda, Petro, Lovynska, Viktoriia
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Ukrainian
• Published: Лісівничої академія наук України 2019
• Subjects: Крайн*
• Online Access: http://fasu.nltu.edu.ua/index.php/nplanu/article/view/270; https://doi.org/10.15421/411910

The biological productivity of forests is considered as their main characteristic, which determines the course of processes in forest ecosystems. It is used for ecological monitoring with the constant management of forestry. Scots pine is the most widespread forest species, both on a scale of Europe and Ukraine. With this in view, provision of information on the modeling of bioproductivity of pine plantations in the conditions of the steppe zone of Ukraine is a very topical issue. The object of the study were the Scots pine stands, which grow in the conditions of the Northern Steppe of Ukraine. The subject of the research was the bioproductivity of the crown components of the Scots pine stands within Northern Steppe of Ukraine. The aim of the research was to develop models and normative tables of structural components of crown biomass of the Scots pine stands within Northern Steppe of Ukraine. Scots pine stands within forest fund area subordinated to the State Agency of Forest Resources in Dnipropetrovsk region were evaluated. During preparatory field mensuration, and laboratory research stages methodology developed by P.I. Lakyda used. On the basis of the research results the working mass of data of biometric parameters with inclusion of average diameter, average height, relative density, foliage biomass in fresh state, branches biomass and needles biomass in absolutely dry condition for Scots pine stands are formed. The statistical analysis showed, that skewness and kurtosis were higher than their critical values in case of distribution foliage biomass, branches biomass and needles biomass of stands. It was found that curves of distribution of biomass of all crown components are characterized by sharpness and left-hand asymmetry. The data analysis on correlation coefficients showed a straight moderate correlation of branches biomass with the mean diameter of stands (r = 0.45), and a significant correlation all components of crown biomass with relative density of stands (from 0.69 to 0.74). During the modelling, the arguments for regression dependencies were the average diameter, average height and relative density of stands. The developed mathematical models demonstrated the presence of a direct link between the biomass of any crown component with a mean diameter and the relative density of stands. In the case of mean height of stands, this connection was inverse. The normative tables are given, the main purpose of which is to use them to estimate the biomass of crown components of Scots pine stands with relative density in the range from 0.6 to 0.9. It has been established that foliage biomass, branches biomass and needles biomass in pine stands increase with the growth of average diameter of stands, while with increasing average heights it goes down. The analysis of Scots pine crown biomass for structural parts revealed a gradual decrease in needles biomass with corresponding increase of branches biomass part with increase stands age. The comparative analysis of the study results with the data found by the authors for the pine stands another natural zones of Ukraine is presented. Биологическая продуктивность лесов рассматривается как их основная характеристика, определяющая ход процессов в лесных экосистемах. Она используется для экологического мониторинга при постоянном ведении лесного хозяйства. Сосна обыкновенная является наиболее распространенным древесным видом, как в масштабах Европы, так и Украины. Учитывая это, предоставление информации по моделированию биопродуктивности сосновых насаждений в условиях степной зоны Украины является крайне актуальным вопросом. Объектом исследования стали древостои сосны обыкновенной, произрастающие в условиях Северной Степи Украины. Предмет исследования – биопродуктивность компонентов кроны сосновых древостоев Северной Степи Украины. Цель исследования заключалась в разработке моделей и нормативных таблиц структурных компонентов фитомассы кроны древостоев сосны обыкновенной Северной Степи Украины. Оценке подлежали сосновые насаждения, сосредоточенные в пределах лесного фонда государственных предприятий Днепровского областного управления лесного и охотничьего хозяйства Днепропетровской области. Во время проведения полевых и лабораторно-камеральных исследований использовали методику проф. П.И. Лакиды. На основе полученных результатов сформирован рабочий массив данных таксационных показателей с включением среднего диаметра, средней высоты, относительной полноты, а также показателей фитомассы древесной зелени в свежесрубленном состоянии, фитомассы ветвей и фитомассы хвои в абсолютно сухом состоянии для сосновых древостоев. Статистический анализ показал превышение критических значений асимметрии и эксцесса в случаях распределений как фитомассы древесной зелени, веток, так и хвои древостоев. Обнаружено, что кривые распределений фитомассы всех компонентов кроны характеризуются островершинностью и левосторонней асимметрией. По результатам корреляционного анализа установлена прямая, высокая степень связи (коэффициент корреляции 0.69-0.74) во всех вариантах между фитомассой компонентов кроны и относительной полнотой насаждения. Коэффициент корреляции средней силы (r = 0.45) зафиксирован в случае взаимосвязи фитомассы ветвей древостоя со средним диаметром насаждения. При моделировании в качестве аргументов регрессионных зависимостей выступали средний диаметр, средняя высота и относительная полнота насаждений. Разработанные математические модели демонстрируют наличие прямой связи между фитомассой любого компонента кроны со средним диаметром и относительной полнотой насаждения. В случае с высотой древостоя, эта связь обратная. Приведены нормативные таблицы, основное предназначение которых заключается в их использовании для оценки фитомассы компонентов кроны сосновых древостоев с относительными полнотами в пределах от 0,6 до 0,9. Установлено, что фитомасса древесной зелени, веток и хвои древостоев сосны обыкновенной увеличивается при росте средних диаметров насаждений, тогда как при увеличении средних высот она падает. Анализ фитомассы крон сосняков по структурным частям показал постепенное уменьшение фитомассы хвои с соответствующим ростом части ветвей с возрастом древостоев. Приведен сравнительный анализ полученных результатов с данными, найденными авторами для древостоев сосны обыкновенной для других природных зон Украины. Наведено результати оцінювання фітомаси компонентів крони соснових деревостанів в умовах Північного Степу України. Сформовано робочий масив даних для соснових деревостанів із врахуванням таксаційних показників та фітомаси структурних компонентів крони. Охарактеризовано закономірності статистичного розподілу фітомаси деревної зелені у свіжозрубаному стані, фітомаси гілок та фітомаси хвої в абсолютно сухому стані. Подано результати кореляційного аналізу компонентів фітомаси крони модальних деревостанів із основними таксаційними показниками насаджень. Найтісніший прямий кореляційний зв'язок простежено між фітомасами деревної зелені, гілок та хвої з показником відносної повноти деревостанів. Виявлено прямий достовірний, середньої сили зв'язок фітомаси гілок деревостану в абсолютно сухому стані із середнім діаметром насаджень. Побудовано регресійні математичні моделі для оцінки фітомаси компонентів параметрів крони, в яких вхідними аргументами є середній діаметр, середня висота та відносна повнота деревостанів. Коефіцієнти детермінації для отриманих моделей знаходяться у межах від 0,69 до 0,74. Усі розроблені моделі демонструють прямий позитивний зв’язок між фітомасою будь-якого структурного компонента крони деревостану із середнім діаметром та відносною повнотою насадження, тоді як із висотою деревостану зв'язок є оберненим. Наведено нормативні таблиці для оцінки фітомаси деревної зелені, гілок та хвої, значення яких збільшується зі збільшенням середнього діаметра, тоді як зі збільшенням середньої висоти насадження іде на спад. Проведено порівняльний аналіз показників фітомаси компонентів стовбура соснових деревостанів із результати досліджень, встановленими для інших природно-кліматичних зон України.