Анотація до роботи:

Ковалевський С.Б. Лісівничо-екологічна роль трав’яного покриву в культурах сосни звичайної Східного Полісся. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.03.01 – лісові культури та фітомеліорація. – Український державний лісотехнічний університет, м. Львів, 2003.

У дисертації запропоновано новий напрям вирішення проблеми формування високопродуктивних соснових деревостанів. Виявлено інтенсивність поселення та розвитку трав’яних рослин у культурах сосни різного віку та складу в умовах свіжих борів і суборів. Визначено вплив трав’яного покриву на ріст штучних насаджень сосни, вологість і фізико-хімічні властивості підстилки і ґрунту, мікроклімат, а також розповсюдження в них безхребетних. Вивчено транспіраційні витрати вологи різними видами трав і деревами сосни, вплив зімкнутості крон насаджень і розвитку трав’яного покриву на інтенсивність транспірації, фотосинтезу, дихання сосни, вміст пігментів у хвої. Вивчені особливості біохімічного взаємовпливу між деревними і трав’яними видами в штучних насадженнях. Досліджено розповсюдження коренів сосни і трав у культурах різного віку і різній зімкнутості крон, виявлено вплив трав’яного покриву на природне поновлення сосни в умовах свіжого субору. Вперше встановлено сукцесійний розвиток трав’яних рослин за весь період вирощування насаджень – від їх створення до рубань головного користування та на зрубах. Показано, що розростання трав’яних рослин в культурах впливає на продуктивність соснових насаджень і вихід ділових сортиментів, особливо за умови інтенсивного зрідження деревостанів. Основні результати досліджень знайшли впровадження в лісогосподарській практиці при створенні насаджень та плануванні рубок догляду за ними.

У дисертації наведено теоретичні узагальнення та аналіз експериментальних даних щодо лісівничо-екологічної ролі трав’яних рослин у вирощуванні біологічно стійких, високопродуктивних культур сосни звичайної на Східному Поліссі. В процесі досліджень виявлено екологічні особливості штучних соснових насаджень, взаємовплив деревних рослин і трав’яного покриву в них, описано сукцесійний розвиток трав’яних асоціацій в онтогенезі культур сосни звичайної, створених в умовах свіжих борів і суборів, досліджено вплив розростання трав на фізико-хімічні властивості підстилки і ґрунту, поширення в них безхребетних, а також на проходження фізіолого-біохімічних процесів у дерев сосни, природне насіннєве поновлення, інтенсивність росту і продуктивність соснових лісостанів, охарактеризовано особливості мікрокліматичного режиму в соснових культурах за різних зімкнутості намету та інтенсивності розвитку трав’яного покриву. В кінцевому підсумку оговорено концептуальні засади відтворення соснових лісостанів Східного Полісся та розроблено низку лісогосподарських заходів щодо вирощування високопродуктивних чистих і мішаних насаджень сосни звичайної в різних типах лісорослинних умов.

1. Критерієм ступеня освітленості ґрунту є поява та розростання трав’яних рослин, зокрема світлолюбних видів. Між збільшенням інтенсивності доглядових рубань та ступенем освітленості ґрунту, його температурою, а також температурою повітря під наметом культур і розростанням трав’яних рослин існує пряма залежність, а вологістю повітря та ґрунту – зворотна. Найменша інтенсивність освітлення ґрунту, його температура та температура повітря спостерігаються під наметом 10-річних культур. Водночас відносна вологість повітря та вологість ґрунту тут є найбільшими. На зрубах ці показники характеризуються протилежною залежністю. До зрубів за інтенсивністю освітлення ґрунту, його температури та температури повітря наближаються стиглі культури, особливо при проведенні доглядових рубань значної інтенсивності.

2. У молодому віці (до 10 років) вміст мінеральних елементів у загальній масі наземної частини і кореневих систем трав’яних рослин більший, ніж у масі деревних рослин. З віком це співвідношення змінюється на користь деревних рослин, головним чином за рахунок значного збільшення розмірів останніх. Чим інтенсивніше проводять зрідження лісових культур, тим активніше розростаються трав’яні рослини і тим більше вони перехоплюють елементи мінерального живлення у деревних рослин, що в кінцевому результаті позначається на інтенсивності росту дерев.

3. Розростання трав’яного покриву при проведенні доглядових рубань відбувається не лише за рахунок освітлення ґрунту, але і в зв’язку з трелюванням і вивезенням зрубаних дерев. Ці лісосічні операції порушують суцільний шар підстилки і сприяють проростанню насіння трав.

4. У зріджених соснових культурах трав’яне вкриття приблизно в 10 раз витрачає вологи більше, ніж сосна звичайна. Масове розростання трав’яних рослин у культурах 4–8-річного віку призводить до висушування верхнього горизонту ґрунту та зниження транспірації і обводнення хвої саджанців сосни. У культурах жерднякового віку трав’яні рослини слабко конкурують за вологу з сосною, оскільки в їх складі домінують тіневитривалі широколистяні види. З кінця жерднякового періоду і в старшому віці внаслідок зрідження крони дерев сосни спостерігається масове розростання трав’яних рослин, зокрема злакових видів. Трави впливають на зменшення запасів вологи у ґрунті і в кінцевому підсумку на зменшення обводнення заболонної деревини і хвої сосни, що позначається на всіх фізіологічних процесах у деревних рослин, їх біологічній стійкості та продуктивності. Загалом вологість заболонної деревини і хвої сосни знаходиться в прямій залежності від зімкнутості крон. За умов меншої зімкнутості крон і буйного розвитку трав, особливо злакових видів, обводнення заболонної деревини і хвої нижча, ніж в культурах високої зімкнутості крон і слабкого розростання трав’яної рослинності.

5. Домішка трав’яних рослин сприяє значному розпушуванню підстилки. Водночас запас і стан підстилки суттєво впливають на інтенсивність розростання та склад трав’яних рослин. Значна кількість насіння трав зависає на підстилці і не проростає, але трав’яні рослини, які вже розрослись і мають добре розвинені кореневища, краще зберігають свою життєздатність під захистом підстилки. Починаючи з 50-річного віку насаджень, половина легкогідролізованого азоту підстилки знаходиться у відмерлих рештках трав’яних рослин. З віком культур азот у підстилці збільшується за рахунок трав’яних рослин.

6. Трав’яна рослинність у молодих культурах сосни звичайної виконує подвійну роль. З одного боку, вона висушує ґрунт, що несприятливо впливає на діяльність ґрунтових безхребетних тварин, які знаходяться у верхньому шарі ґрунту, а з другого – зменшує прогрівання ґрунту що позитивно позначається на їх життєдіяльності. Помірне зрідження культур (вирубування до 20–30 % дерев) сприяє збільшенню чисельності дощових черв’яків, геофілід, павуків, інтенсивне (вирубування до 40–70 % дерев) – викликає незначне збільшення дощових черв’яків, павуків, мурашок, жужелиць і різке збільшення личинок хруща.

7. Розростання трав’яного покриву негативно впливає на процеси фотосинтезу деревних рослин. Однак цей вплив у лісових культурах виявляється опосередковано через зміну водного режиму і мінерального живлення дерев. Буйніший розвиток трав призводить також до різкого збільшення транспіраційних витрат вологи та осушення верхніх горизонтів ґрунту.

8. Виділені трав’яним покривом у грунт екзометаболіти гальмують проростання насіння та ріст дерев сосни в культурах. Негативно позначаються на рості молодих культур сосни також леткі речовини трав. Алелопатична активність лісової підстилки зростає із збільшенням у її складі рештків трав’яних рослин і особливо пирію та куничника. Зі зменшенням виділення високотоксичних колінів і негативного впливу на ріст деревних рослин поширені у соснових культурах види трав розташовуються у такій послідовності: куничник наземний, пирій повзучий, тонконіг вузьколистий, медунка вузьколиста, звіробій звичайний.

9. Сукцесійний розвиток трав’яного покриву в штучних соснових насадженнях протягом періоду їх вирощування характеризується чітко вираженими змінами трав’яних ценозів і залежить від типу лісорослинних умов.

В умовах свіжих борів онтогенез соснових культур представлений такими трав’яними асоціаціями: різнотравно-куничниковою (до зімкнення крон), зеленомоховою (стадія хащі), зеленомохово-різнотравною (стадія жердняка), різнотравною (стадія середньовіковості, пристигання і стиглості деревостанів), злаковою (зруби). В умовах свіжих суборів – широколисто-пирійною (одно-дворічні культури на свіжих зрубах до зімкнення крон), куничниково-пирійно-різнотравною (перед повним зімкненням крон), різнотравною (стадія хащі), широколистотравною (стадія жердняка і середньовіковості), пирійно-різнотравною (стадія пристигання і стиглості), пирійно-злаковою (зруби).

10. Розростання кореневих систем трав у верхньому найбільш родючому шарі ґрунту призводить до витіснення фізіологічно активних коренів деревних рослин у глибші горизонти ґрунту. З урахуванням інтенсивності розростання трав’яних рослин у культурах різного віку в умовах свіжих борів і суборів Східного Полісся виділено такі вікові періоди формування кореневої системи сосни:

1–10 років – у сосни спостерігається інтенсивний ріст у довжину горизонтальних коренів першого порядку. Міжряддя культур інтенсивно заростають трав’яними рослинами з участю злакових видів;

10–25 років – у сосни спостерігається інтенсивний ріст горизонтальних і вертикальних коренів, приріст горизонтальних коренів у довжину перевищує приріст стрижневого кореня. Наґрунтовий живий покрив розвинений слабо і представлений поодинокими екземплярами трав і мохами;

25–40 років – приріст стрижневого кореня сосни у глибину припиняється, відмічається інтенсивний ріст у глибину вертикальних розгалужень. Характерним є розростання спочатку тіневитривалих, а потім і світлолюбних видів трав, які зумовлюють витіснення коренів сосни з верхнього шару ґрунту;

40–60 років – приріст вертикальних розгалужень коренів сосни у глибину припиняється, спостерігається посилене розгалуження стрижневого кореня по всій його довжині. Трав’яний покрив з перевагою у складі світлолюбних злакових видів інтенсивно розростається;

60 і більше років – спостерігається інтенсивне розгалуження коренів сосни. В добре розвиненому трав’яному покриві переважають злакові види з потужною кореневою системою.

Моделі динаміки збільшення маси фізіологічно активних коренів сосни і трав’яних рослин подано рівнянням параболи другого порядку і розроблені з урахуванням зімкнутості крон деревостану, початкової густоти та віку культур і маси трав’яного покриву.

11. Ефективним способом запобігання інтенсивному розвитку трав’яного покриву, який не потребує додаткових затрат, є введення в культури сосни деревних видів з густо облистяною кроною. Домішка до культур сосни берези та дуба (15–20%) запобігає інтенсивному розростанню трав і забезпечує збільшення вмісту мінеральних елементів та фізіологічно активних коренів дерев у верхньому шарі ґрунту.

12. Із збільшенням ширини міжрядь і зменшенням густоти посадки зростає фітоценотична напруженість між деревними і трав’яними рослинами, що призводить до пригнічення росту саджанців і збільшення термінів змикання культур. Від ширини міжрядь залежить також склад трав’яних рослин. У рідких культурах внаслідок кращого освітлення ґрунту довше (на 3–4 роки) в складі трав зростають світлолюбні злакові види, зокрема пирій і куничник, а вже потім поселяються широколистяні трав’яні рослини.

13. Інтенсивність доглядових рубань з вибіркою до 40% стовбурів і 35% запасу та зменшення повноти до 0,5–0,6 сприяють буйному розвитку живого наґрунтового покриву і зумовлюють зниження життєвості деревних рослин. Для забезпечення високої біологічної стійкості і значної продуктивності соснових культур у віці головного рубання зімкнутість намету після проведення освітлень, прочищень і проріджування не повинна бути нижче 0,8, прохідних рубань – 0,7-0,8.

14. Збільшення повноти стиглих штучних насаджень сосни звичайної на 0,1 забезпечує зростання запасу стовбурової деревини на 17–18% і підвищує ефективність лісовирощування на 18–21%. Водночас зменшення повноти деревостанів на 0,1 нижче повноти 0,7 призводить у середньовікових культурах сосни до збільшення маси трав’яних рослин до 300 кг/га, а в пристигаючих і стиглих лісостанах до 500-750 кг/га. Причому у складі трав’яного покриву значно збільшується частка таких злакових видів, як пирій повзучий і куничник наземний.

15. Природне насіннєве поновлення в соснових насадженнях Східного Полісся є незадовільним. Невеликі куртини самосіву і підросту розміщені по площі нерівномірно і характеризуються значною диференціацією деревець за розмірами. Дерева в біогрупах насіннєвого походження погано очищаються від сучків, відзначаються малими запасами деревини та низькою товарною структурою. Зважаючи на переваги штучного лісовідновлення в умовах Східного Полісся, рекомендується заліснювати зруби, в основному, шляхом створення суцільних і часткових культур.

16. Підготовляючи ґрунт під лісові культури, слід надавати перевагу суцільній оранці, оскільки при цьому менше розростаються трав’яні рослини, які негативно впливають на ріст саджанців сосни. З метою зменшення затрат на боротьбу з трав’яними рослинами та витіснення їх з культур, доцільно створювати більш густі культури (11–13 тис. шт./га), в яких раніше настає зімкнення крон і які є більш біологічно стійкими.

Публікації автора:

Монографії:

1. Гордиенко М.И., Савицкий Э.А., Ковалевский С.Б. Культуры сосны обыкновенной и радиоактивное загрязнение. – К., 1996. – 196 с.

Дисертанту належить IV розділ, а при підготовці III і V розділів автор дисертації брав участь у зборі польового матеріалу, відпрацюванні методики досліджень, аналізі експериментальних матеріалів та їх описанні.

2. Гордієнко М.І., Шлапак В.П., Гойчук А.Ф., Рибак В.О., Маурер В.М., Гордієнко Н.М., Ковалевський С.Б. Культури сосни звичайної в Україні. – К., 2002. – 872 с.

Дисертант написав ІVрозділ, окремі підрозділи І, ІІ, ІІІ і V розділів.

Брошури:

3. Гордієнко М.І., Маурер В.М., Ковалевський С.Б. Методичні вказівки до вивчення та дослідження лісових культур. – К., 2000. – 103 с.

Дисертант написав I і III розділ та приймав участь у розробці методик по II розділу .

Статті у наукових виданнях:

4. Ковалевський С.Б. Фізичні властивості та вологість ґрунту в 1-4-річних культурах сосни звичайної // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 4. – Лісівництво. – 1998. – С.210-214.

5. Ковалевський С.Б. Особливості розвитку кореневої системи сосни в 1-4-річних культурах // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 10. – Лісівництво. – 1998. – С.242-246.

6. Ковалевський С.Б. Вплив токсичних виділень трав’яних рослин на ріст саджанців сосни // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 13. – Лісівництво. – 1999. – С.267-271.

7. Ковалевський С.Б. Розповсюдження коренів сосни в культурах до зімкнення крон // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 17. – Лісівництво. – 1999. – С.336-339.

8. Ковалевський С.Б. Взаємодія сосни з березою в культурах // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 19. – Лісівництво. – 1999. – С.253-255.

9. Ковалевський С.Б. Поглинення поживних речовин у насадженнях сосни звичайної в умовах свіжого бору // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 20. – Лісівництво. – 1999. – С.39-46.

10. Гордієнко М.І., Ковалевський С.Б. Мікроклімат у насадженнях сосни та на зрубах // Науковий вісник. Зб. наук.-техн. праць УкрДЛТУ: лісівницькі дослідження в Україні. – Львів, 1999. – Вип. 9.12. – С. 186-192.

Дисертанту належить основна частина досліджень, обробіток польових матеріалів і їх опис.

11. Ковалевський С.Б. Заростання свіжих зрубів трав’яною рослинністю // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 24. – Лісівництво. – 2000. – С. 239-242.

12. Ковалевський С.Б. Вивчення впливу трав’яної рослинності на ґрунт на зрубах // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 29. – Лісівництво. – 2000. – С. 284-288.

13. Ковалевський С.Б. Сосна звичайна. Вплив гербіцидів на ріст трав’яних рослин в 1-4-річних культурах сосни звичайної // Захист рослин. – 2000. – № 9 (51). – С. 19-21.

14. Ковалевський С.Б., Кочерга М.М. Повнота соснових деревостанів Київського Полісся // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 34. – Лісівництво. – 2001. – С. 232-238.

15. Гордієнко М.І., Ковалевський С.Б. Вплив доглядових рубань в культурах сосни звичайної на фізіологічні процеси та розвиток трав’янистих рослин // Науковий вісник УкрДЛТУ. Лісівницькі дослідження в України. – Львів, 2000. – Вип. 10.4 – С. 120-125.

Дисертант провів польові дослідження, обробіток польових матеріалів, приймав участь в описі результатів.

16. Ковалевський С.Б. Динаміка лісового опаду й підстилки в соснових насадженнях в умовах свіжих борів // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 39. – Лісівництво. – 2001. – С. 127-133.

17. Ковалевський С.Б. Особливості впливу трав’яної рослинності на ріст і розвиток молодих насаджень сосни // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 41. – Лісівництво. – 2001. – С. 292-296.

18. Ковалевський С.Б. Вплив трав’яних рослин на вологість деревини та хвої сосни в насадженнях // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 46. – Лісівництво. – 2001. – С. 51-60.

19. Ковалевський С.Б. Вплив лісової підстилки на розростання трав’яних рослин // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 50. – Лісівництво. – 2002. – С. 264-269.

20. Гордієнко М.І., Ковалевський С.Б. Природне поновлення сосни звичайної в умовах свіжих свіжих суборів при різній інтенсивності розростання трав’яних рослин // Науковий вісник. Зб. наук.-техн. праць УкрДЛТУ. – Львів, 2002. – Вип. 12.3. – С. 8-13.

Дисертант провів польові дослідження, лабораторний аналіз, приймав участь у розробці методики та описі матеріалів.

21. Ковалевський С.Б. Вплив підготовки ґрунту на інтенсивність росту сосни та трав’яних рослин у культурах // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 54. – Лісівництво. – 2002. – С. 162-168.

22. Ковалевський С.Б. Розповсюдження кореневої системи сосни в умовах свіжих борів і суборів // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 58. – Лісівництво. – 2002. – С. 192-197.

23. Ковалевський С.Б. Вплив трав’яних рослин на товарну структуру різноповнотних культур сосни звичайної // Науковий вісник Національного аграрного університету. Зб. наукових праць. – Вип. 63. – Лісівництво. – 2003. – С. 232-238.

Тези і матеріали доповідей:

24. Гордієнко М.І., Ковалевський С.Б. Вплив розростання трав’яних рослин на розповсюдження коренів сосни до зімкнення крон // Лісівнича наука та освіта: стан та перспективи розвитку. Мат. міжнар. наук.-практ. конф. до 155-річчя лісогосподарського факультету. 17-20 жовтня 1995 року. – К., 1997. – С.113-115.

25. Ковалевський С.Б. Вплив трав’яної рослинності на грунт зрубів свіжих борів і суборів // Тези допов. Міжнар. наук. конф. Концепція розвитку лісової тинаметії в Україні в контексті лісової освіти і підвищення продуктивності лісових насаджень. 15-19 травня 2000 р. – Харків, вид-во ХДАУ, 2000. – С. 163-166.