ArticlePDF Available

Моделювання первинної продукції компонентів надземної частини дерев сосни звичайної Східного Полісся України

Authors:
  • National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Кiev

Abstract

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.
Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 2021, vol. 22
141
L. Matushevych, P. Lakyda. Modeling of the aboveground part of Scots pine trees components primary productions at the Eastern...
Л
і
с
і
в
н
и
ч
а
а
к
а
д
е
м
і
я
н
а
у
к
У
к
р
а
ї
н
и
Forestry Academy of Sciences
of Ukraine
Наукові праці Лісівничої академії наук України
Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine
http://fasu.nltu.edu.ua ISSN 1991-606Х print
https://doi.org/10.15421/412112 ISSN 2616-5015 online
Article received 2020.11.14 @ Correspondence author
Article accepted 2021.06.10 Liubov Matushevych
Matushevych@nubip.edu.ua
Heroiv Oborony str., 15, Kyiv, 03041, Ukraine
УДК 630*81:582.47 5(477.41/.42)
Моделювання первинної продукції компонентів надземної частини
дерев сосни звичайної Східного Полісся України
Л. М. Матушевич1, П. І. Лакида2
Первинну продукцію компонентів надземної фітомаси (стовбура і крони) оцінено для дерев сосни звичай-
ної, які ростуть переважно у чистих та мішаних (домішка від 1 до 3 од.) соснових насадженнях штучного по-
ходження Східного Полісся України. Насадження високопродуктивні (II, I, Ia і вище класів бонітету), серед-
ньо- та високоповнотні, ростуть у свіжих борах (А2), суборах (B2) та сугрудах (C2). Використано дані 80 тим-
часових 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 по-
фракційним оцінюванням компонентів надземної фітомаси та 674 МДбез оцінювання фітомаси крони. Об-
мір 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 звязку між досліджуваними показ-
никами модельних дерев сосни звичайної (від помірного – -0,31 < r < -0,50, до дуже високого – r > 0,91); слабкої
тісноти звязок (0,11 < r < 0,30) виявлено між повнотою насаджень та часткою поточного обємного прирос-
ту з показниками компонентів фітомаси крони дерев.
Розраховано регресійні математичні моделі для оцінювання абсолютного та відносного поточного
обємного приросту деревини стовбурів, обєму кори стовбурів, маси деревини, кори гілок і маси хвої в абсо-
лютно сухому стані, в яких аргументами є вік та діаметр дерев (R2 = 0,72-0,92). Для частки хвої 1-го року
звязок 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 про-
дукція стовбурової деревини збільшується лише до певного віку, а досягнувши максимумузменшується. Зі
збільшенням діаметра за однакового віку первинна продукція стовбурової деревини зростає. Первинна продук-
ція надземної частини дерев, подібно до окремих компонентів надземної фітомаси, зі збільшенням віку та діа-
метра 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.
Ключові слова: тимчасова пробна площа; модельні дерева; алгоритм розрахунку; поточний приріст; ком-
поненти фітомаси; математичні моделі; первинна продукція.
1, 2,
1
Матушевич Любов Миколаївначлен-кореспондент Лісівничої академії наук України, кандидат сільськогосподарських наук, доцент
кафедри таксації лісу та лісового менеджменту. Національний університет біоресурсів та природокористування України, вул. Героїв
Оборони, 15, м. Київ, 03041, Україна. Тел.: 044-527-85-23; +38-067-944-82-75. E-mail: Matushevych@nubip.edu.ua ORCID: https://orcid.
org/0000-0001-7282-3215
2 Лакида Петро Івановичакадемік Лісівничої академії наук України, перший віце-президент ЛАН України, професор, доктор
сільськогосподарських наук, директор навчально-наукового Інституту лісового і садово-паркового господарства. Національний уні-
верситет біоресурсів та природокористування України, вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, 03041, Україна. Тел.: 044-527-85-28; +38-067-
462-80-43. E-mail: lakyda@nubip.edu.ua ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3639-2969
Наукові праці Лісівничої академії наук України, 2021, вип. 22
142 Л. М. Матушевич, П. І. Лакида. Моделювання первинної продукції компонентів надземної частини дерев сосни звичайної...
Вступ. Для вивчення сучасного стану й функ-
ціонування лісових екосистем, первинна продук-
ція є виключно важливим показником з погляду
глобального оцінювання ролі лісів, зокрема й лісів
Східного Полісся України, як стабілізуючого еле-
мента стійкості кліматичних систем планети. Про-
те за темою первинної продукції лісів, як на тери-
торії України, так і інших держав, нагромаджено
ще недостатню кількість робіт, а в опублікованих
мате ріалах середня оцінка первинної продукції для
ділянок, вкритих лісовою рослинністю, може від-
різнятись більш ніж у два рази, що вказує на до-
цільність її системного аналізу (Gower, Krankina,
Olson, Apps, Linder, & Wang, 2001; Швиденко, Ще-
пащенко, Ваганов, Нильсон, 2008, Швиденко, Ла-
кида, Щепащенко, Василишин, Марчук, 2014; Бі-
лоус, Миронюк, Мацала, Дячук, 2018).
Починаючи з минулого століття і до сьогодні,
науковцями всього світу значну увагу приділено
дослідженню первинної продукції лісів, що збага-
тило лісівничу літературу науковими працями цьо-
го напряму (Мякушко, 1972, Clark, Brown, Kick-
lighter, Chambers, Thomlinson, & Ni, 2001, Lieth,
1975; Tateno, Hishi, & Takeda, 2004; Уткин, 1970 та
ін.), які стали підґрунтям для удосконалення, роз-
ширення, оновлення існуючих методик та розроб-
ки нових методичних підходів до оцінювання пер-
винної продукції, як стабілізуючого екосистемно-
го елемента в умовах глобальних кліматичних змін.
Розроблена значна кількість різних методів оці-
нювання первинної продукції (Cramer et al., 1999;
Кнорре, Кирдянов, Круглов, Силкин, 2005; Ольчев,
2016; Швиденко, Нильссон, Столбовой, Рожков,
Глюк, 2001; Усольцев, 2007; Уткин, 1982; Уткин,
Замолодчиков, Пряжников, 2003; Ворнов, Усо л ь -
цев, Часовских, 2010 та ін.), але й досі не сфор-
мовано єдиний підхід стосовно принципів форму-
вання баз даних про біотичну продуктивність лісів
(Jenkins, Chojnacky, Heath, & Birdsey, 2004; Усол ь-
цев, 2010), хоча вже тривалий час учені висловлю-
ють стурбованість щодо їх якісної наповненості
(Cannell, 1989; Clark et al., 2001; Vogt, Grier, & Vogt,
1986) та недостатнього обсягу інформації для еко-
логічного моделювання (Свирежев, 1981).
Одним із завдань національної статистичної ін-
вентаризації лісів України є отримання вичерпної
характеристики лісових ресурсів, зокрема, величи-
ни та динаміки приросту (продукції) компонентів
дерев і деревостанів. Посилюють та конкретизу-
ють вимоги до складу і якості наповнення інформа-
ції про ліси ратифікація Україною низки міжнарод-
них угод, які прямо чи опосередковано стосуються
лісів, а також євроінтеграційна спрямованість по-
літики держави (Лакида, Василишин, Матушевич,
Бала, Лакида, 2017; Швиденко та ін., 2014; Шви-
денко, Лакида, Василишин, 2015).
Беручи до уваги вище викладене, дослідження
первинної продукції дерев і деревостанів голов-
них лісотвірних порід Східного Полісся України,
які розглядають як ключове завдання у вирішен-
ні енергетичних та екологічних проблем, впрова-
дженні моніторингу довкілля з оцінкою вуглецевої
та кисневої продуктивності лісової біоти території,
що займає лівобережну частину зони Полісся Укра-
їни, є своєчасними та актуальними.
Обєкти та методика досліджень. Обєкт
дослідження чисті та мішані соснові насадження
штучного походження у Східному Поліссі України.
Предмет дослідженняпервинна продукція ком-
понентів фітомаси надземної частини дерев сосни
звичайної у штучних деревостанах Східного Поліс-
ся України. Мета роботирозробити алгоритм,
математичні моделі та нормативні таблиці з оціню-
вання первинної продукції компонентів надземної
фітомаси дерев сосни звичайної.
Для дослідження надземної первинної продук-
ції сосни звичайної використано експерименталь-
ний матеріал, зібраний під час польових робіт впро-
довж 1981-2017 рр. багатьма науковцями (П. І. Ла-
кида, 2002; Лакида та ін., 2016; Лакида та ін., 2011).
Тимчасові пробні площі (ТПП) опрацьовані за ме-
тодикою П. І. Лакиди (2002). Частина ТПП опра-
цьована за модифікованою методикою досліджень
біотичної продукції компонентів крони дерев (Ла-
кида, Матушевич, Блищик, 2012, 2018; Лакида, Ма-
тушевич, 2012) та методикою з можливістю оці-
нення площі листкової поверхні насаджень (Лаки-
да, Матушевич, Ловинська, 2015; Лакида, Матуше-
вич, 2015; Матушевич, Лакида, 2014, 2018). Всьо-
го використано 80 ТПП, які закладено у соснових
деревостанах Сумської (36 ТПП) та Чернігівської
(44 ТПП) областей, на території, яку віднесено до
зони Східного Полісся. На ТПП зрубано й обміряно
900 модельних дерев (МД) сосни звичайної, з яких
226 МД опрацьовано з пофракційним оцінюванням
компонентів надземної фітомаси та 674 МДбез
оцінювання фітомаси крони.
Тимчасові пробні площі закладали у чистих і
мішаних соснових насадженнях штучного похо-
дження, де зрубували модельні дерева, на яких ви-
значали необхідні таксаційні показники. Окрім
них, ваговим методом визначали масу деревної зе-
лені, масу живих і мертвих гілок. Перед зрубуван-
ням МД вимірювались параметри їхньої крони.
Здійснювали також лінійний обмір та визначали
масу річного приросту модельних гілок (МГ), узя-
тих з модельних дерев.
ТПП представлені усіма класами вікувід мо-
лодняків до стиглих соснових насаджень (IX клас
віку в експлуатаційних лісах), однак з перевагою
молодняків і середньовікових деревостанів. Зага-
лом, це чисті сосняки або з незначною домішкою
(від 1 до 3 од.) у складі насадження інших порід, які
є високопродуктивними (ІІ, I, Ia і вище класи боні-
тету), що в основному відображає продуктивність
соснових насаджень у регіоні досліджень. Вони,
зазвичай, формують середньо- та високоповнот-
ні сос нові деревостани, меншою міроюн изько-
повнотні. Соснові насадження досліджено у свіжих
борах (А2), суборах (B2) та сугрудах (C2) Східного
Полісся України. В процесі досліджень розробле-
Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 2021, vol. 22
143
L. Matushevych, P. Lakyda. Modeling of the aboveground part of Scots pine trees components primary productions at the Eastern...
но та запропоновано для практичного використан-
ня алгоритм оцінювання первинної продукції ком-
понентів надземної фітомаси дерев сосни звичай-
ної (рис. 1). Методика обробки модельних обєктів
на ТПП для визначення первинної продукції дерев
і деревостанів значно складніша, порівняно з мето-
дикою оцінювання тільки наявної в ньому фітома-
си (Лакида, 2002; Лакида, Матушевич, 2006; Усоль -
цев, 2007, 2010; Усольцев, Залесов, 2005; Уткин,
1982). Тому виникає необхідність у розробленні но-
вих та удосконаленні існуючих методів оцінюван-
ня біотичної продуктивності лісів, які зможуть за-
безпечити збір експериментальних даних необхід-
ної точності й детальності для оцінювання первин-
ної продукції не тільки компонентів фітомаси стов-
бурів, а й компонентів фітомаси крони дерев.
Ɍɢɦɱɚɫɨɜɚ ɩɪɨɛɧɚ ɩɥɨɳɚ
Ɇɨɞɟɥɶɧɿ ɞɟɪɟɜɚ
ɋɬɨɜɛɭɪ Ƚɿɥɤɢ ɭ ɤɨɪɿ Ⱦɟɪɟɜɧɚ ɡɟɥɟɧɶ
Ɉɛɽɦ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ
ɫɬɨɜɛɭɪɚ
Ɉɛɽɦ
ɤɨɪɢ
ɫɬɨɜɛɭɪɚ
Ɇɚɫɚ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ
ɝɿɥɨɤ
Ɇɚɫɚ ɤɨɪɢ
ɝɿɥɨɤ
Ȼɚɡɢɫɧɚ
ɳɿɥɶɧɿɫɬɶ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ
ɫɬɨɜɛɭɪɚ
ɉɪɢɪɿɫɬ
ɤɨɪɢ
ɫɬɨɜɛɭɪɚ
ɉɪɢɪɿɫɬ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ
ɝɿɥɨɤ
ɉɪɢɪɿɫɬ
ɤɨɪɢ
ɝɿɥɨɤ
Ɉɛɽɦ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ
ɝɿɥɨɤ
ɉɟɪɜɢɧɧɚ
ɩɪɨɞɭɤɰɿɹ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ
ɫɬɨɜɛɭɪɚ
ȼɿɞɫɨɬɨɤ ɩɨɬɨɱɧɨɝɨ
ɩɪɢɪɨɫɬɭ
ɉɟɪɜɢɧɧɚ ɩɪɨɞɭɤɰɿɹ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ ɬɚ ɤɨɪɢ
ɫɬɨɜɛɭɪɚ
ɉɟɪɜɢɧɧɚ ɩɪɨɞɭɤɰɿɹ ɧɚɞɡɟɦɧɨʀ ɱɚɫɬɢɧɢ ɞɟɪɟɜɚ
ɏɜɨɣɧɿ
ɩɨɪɨɞɢ
ȼɿɞɫɨɬɨɤ ɯɜɨʀ
1, 2, 3, 4 ɪɨɤɭ
ɜ ɞɟɪɟɜɧɿɣ
ɡɟɥɟɧɿ
ȼɦɿɫɬ
ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ
ɫɭɯɨʀ
ɪɟɱɨɜɢɧɢ
ɭ ɯɜɨʀ
ɉɟɪɜɢɧɧɚ
ɩɪɨɞɭɤɰɿɹ
ɯɜɨʀ
1-ɝɨ ɪɨɤɭ
ɉɨɬɨɱɧɢɣ
ɩɪɢɪɿɫɬ
ɧɿ
ɬɚɤ
ɉɟɪɜɢɧɧɚ
ɩɪɨɞɭɤɰɿɹ
ɤɨɪɢ
ɫɬɨɜɛɭɪɚ
Ȼɚɡɢɫɧɚ
ɳɿɥɶɧɿɫɬɶ
ɤɨɪɢ
ɫɬɨɜɛɭɪɚ
Ȼɚɡɢɫɧɚ
ɳɿɥɶɧɿɫɬɶ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ
ɝɿɥɨɤ
Ȼɚɡɢɫɧɚ
ɳɿɥɶɧɿɫɬɶ
ɤɨɪɢ
ɝɿɥɨɤ
ɉɟɪɜɢɧɧɚ
ɩɪɨɞɭɤɰɿɹ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ
ɝɿɥɨɤ
ɉɟɪɜɢɧɧɚ
ɩɪɨɞɭɤɰɿɹ
ɤɨɪɢ
ɝɿɥɨɤ
ɉɟɪɜɢɧɧɚ ɩɪɨɞɭɤɰɿɹ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ ɬɚ ɤɨɪɢ
ɝɿɥɨɤ
Ɉɛɽɦ ɤɨɪɢ
ɝɿɥɨɤ
Рис. 1. Алгоритм оцінювання первинної продукції компонентів надземної фітомаси дерев сосни звичайної
Наукові праці Лісівничої академії наук України, 2021, вип. 22
144 Л. М. Матушевич, П. І. Лакида. Моделювання первинної продукції компонентів надземної частини дерев сосни звичайної...
Первинна (біотична) продукція є кількісною ха-
рактеристикою біопродукційного процесу, яку най-
частіше характеризують поточним приростом ком-
понентів фітомаси дерев і деревостанів. Первинну
продукцію компонентів стовбурів дерев поділяють
на деревину та кору, а компонентів крони деревна
зелені асимілюючі органи, деревину та кору гілок і
генеративні органи.
Результати та обговорення. Для зясування
однорідності зібраного дослідного матеріалу, вияв-
лення закономірностей розподілу досліджуваних
показників, забезпечення адекватності та корект-
ності математичних моделей звязку, побудованих
з метою оцінювання первинної продукції фракцій
фітомаси дерев сосни звичайної, здійснювали ста-
тистичний аналіз даних.
Статистики розподілу основних таксаційних по-
казників модельних дерев сосни звичайної наведе-
но в табл. 1.
Представлена сукупність значень у натуральних
величинах характеризується нормальним розподілом
за віком (хоча його показник асиметрії дещо переви-
щує межу критичного значення А > 1,0), діамет ром,
висотою дерев та відносною повнотою насаджень, в
яких вони росли. Розподіл показників віку, діаметра
та висоти дерев має правосторонню скошеність (до-
датні значення), а показник відносної пов
ноти наса-
джень, навпаки, лівосторонню скошеність (відємне
значення). Відрізняються від нормального розподілу
в натуральних величинах показники обєму стовбу-
ра у корі, без кори, обєму кори стовбура, поточного
обємного приросту та частки поточного обємного
приросту модельних дерев (див. табл. 1). Для цих ве-
личин спостережено правосторонню асиметрію, яка
значно перевищує критичне значення, а також висо-
ку стрімкість; показники ексцесу значно перевищу-
ють допустиме значення (Е > 1,2) і характеризують-
ся додатним показником.
Таблиця 1
Статистики розподілу основних таксаційних показників модельних дерев сосни звичайної
(верхній рядокнатуральні величини, нижнійлогарифмічні)
Ознака Значення Статистики
min max XσAE
а, років 8 85 33 15,6 1,033 0,865
2,1 4,4 3,4 0,5 -0,195 0,122
d, см 1,3 38,7 14,0 6,6 0,557 -0,138
0,3 3,7 2,5 0,5 -0,791 0,949
h, м1,8 30,8 14,0 5,8 0,292 -0,457
0,6 3,4 2,5 0,5 -0, 980 1,419
vст ук, м30,001 1,580 0,173 0,204 2,142 5,956
-6,908 0,457 -2,505 1,402 -0,585 0,086
vст бк, м30,001 1,489 0,153 0,187 2,246 6,719
-6,908 0,398 -2,664 1,448 -0,608 0,141
vк ст, м30,000 0,104 0,019 0,019 1,524 2,322
-6,908 -2,263 -4,444 1,114 -0,407 -0,524
zv, м3 рік-1 0,0001 0,0418 0,0072 0,0068 1,700 3,259
-9,2103 -3,1749 -5,4228 1,0875 -0,537 0,035
pv, % 1,3 29,4 7,8 4,8 1,808 4,241
0,29 3,38 1,89 0,56 0,081 -0,120
ɝɿɥ
ɭɤ
m
, кг 0,15 99,54 6,62 10,43 4,741 31,838
-1,90 4,60 1,23 1,13 0,138 -0,048
ɝɿɥ
ɞ
m
, кг 0,10 20,90 3,11 3,89 3,158 11,314
-2,30 3,04 0,605 1,08 -0,299 0,383
ɝɿɥ
ɤ
m
, кг 0,05 4,49 1,19 0,98 1,444 2,161
-3,00 1,50 -0,22 1,02 -0,810 0,379
ɯɜ
m
, кг 0,08 24,29 3,76 3,86 2,378 6,864
-2,53 3,19 0,90 0,95 -0,169 0,047
П0,29 1,21 0,80 0,17 -0,146 0,462
-1,24 0,19 -0,24 0,23 -1,146 2,767
Умовні позначення. авік, років; dдіаметр на висоті грудей, см; hвисота, м; vст укобєм стовбура в корі, м3; vст бкобєм стовбу-
ра без кори, м3; vк стобєм кори стовбура, м3; zvпоточний обємний приріст, м3
   рік-1; pvвідсоток поточного обємного приросту, % ,
ɝɿɥ
ɭɤ
m
фітомаса гілок у корі в абсолютно сухому стані, кг,
ɝɿɥ
ɞ
m
фітомаса деревини гілок в абсолютно сухому стані, кг,
ɝɿɥ
ɤ
m
фітомаса кори
гілок в абсолютно сухому стані, кг,
ɯɜ
m
фітомаса хвої в абсолютно сухому стані, кг та Пвідносна повнота насаджень
Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 2021, vol. 22
145
L. Matushevych, P. Lakyda. Modeling of the aboveground part of Scots pine trees components primary productions at the Eastern...
Для показників обєму стовбура у корі та без
кори мінливість абсолютних значень (σ) перевищує
їхнє середнє значення (X), а для показників обєму
кори стовбура ці показники подібні, що також вка-
зує на відмінність від нормального розподілу цих
величин.
Значно знижують мінливість абсолютних зна-
чень досліджуваних величин їхні логарифми, де
показники середньоквадратичного відхилення не
перевищують середніх значень й значно нижчі від
них. Показники асиметрії та ексцесу логарифмічних
величин наближаються до нуля. Значення асиметрії
всіх оцінюваних показників, окрім частки поточно-
го обємного приросту модельних дерев, набува-
ють відємного знаку (мають лівосторонню скоше-
ність). Стрімкість розподілу показників, відмінних
від нормального розподілу в натуральних величи-
нах, під час логарифмування знач но знижується, і
для обєму кори стовбурів і частки обємного по-
точного приросту дерев набуває відємних значень.
Переведення вихідних даних у натуральні логариф-
ми, значення яких забезпечені нормальним розпо-
ділом, не виявили позитивного результату розпо-
ділу для показників висоти дерев та повноти на-
саджень. Логарифмування цих величин, навпаки,
призвело до значної (на межі критичного значення і
вище) лівосторонньої асиметрії (А = -0,98 та -1,15)
та значної (перевищує критичне значення) додатної
стрімкості (Е = 1,42 та 2,77).
Відмінними від нормального розподілу для де-
рев сосни звичайної (див. табл. 1) як у натураль-
них, так і логарифмічних величинах, є сукупність
значень фітомаси гілок у корі, деревини та кори гі-
лок, а також хвої в абсолютно сухому стані. Статис-
тики цих показників у натуральних величинах ма-
ють високу дисперсію, асиметрію та ексцес, які ви-
рівнюються під час логарифмування досліджува-
них ознак та наближають їх до нормального розпо-
ділу. Не перевищують допустимих значень показ-
ники асиметрії, які для маси деревини, кори гілок
і хвої змінюють знак з додатного на відємний та
ексцесу (відємний лише для маси гілок у корі), але
середньоквадратичне відхилення цих величин за-
лишається високим, яке близьке до середнього зна-
чення або його перевищує. Варто відзначити, що
на масу гілок і листя (хвої) впливають параметри
крони дерев, величина яких істотно залежить від
виду деревних рослин, їхнього віку, лісорослинних
умов, густоти насадження, типу змішування порід,
проведених лісогосподарських заходів тощо. Через
це їхня кількість і маса постійно змінюються, що
ускладнює відповідність показників фітомаси ком-
понентів крони нормальному розподілу (Лакида,
Матушевич, 2006).
Встановлення тісноти звязку між таксаційними
показниками модельних дерев сосни звичайної та
з відносною повнотою насаджень здійснювали за
допомогою кореляційного аналізу з використанням
коефіцієнтів корел яції Пірсона шляхом попарно-
го співставлення їхніх значень (Горошко, Миклуш,
Хомюк, 2004; Никитин, Швиденко, 1978). Отри-
мані значення коефіцієнтів кореляції, показали на-
явність дуже високої, високої, значної та помірної
тісноти звязку між усіма досліджуваними показ-
никами модельних дерев сосни звичайної. Вста-
новлена слабка тіснота звязку між цими показни-
ками і повнотою насаджень, а також частки поточ-
ного обємного приросту з показниками компонен-
тів фітомаси крони дерев.
Для пошуку найінформативніших і логіч-
них факторів впливу на результативну ознаку, де-
тально вивчали абсолютний і відносний поточний
обємний приріст, як основу оцінювання первинної
продукції для усіх надземних компонентів фітома-
си дерев. Для цих показників, окрім статистично-
го та кореляційного, здійснили ще й графоаналітич-
ний аналіз їхньої залежності від морфометричних
ознак дерева (віку, діаметра, висоти) й відносної
повноти насаджень (рис. 2, 3). Загалом, абсолют-
ний поточний обємний приріст сосни звичайної зі
збільшенням віку, діаметра, висоти дерев і віднос-
ної повноти насаджень зростає (див. рис. 2). Од-
нак його значення мають мінливість у межах фік-
сованих значень цих показників. Особливо знач ну
ва ріабельність спостережено для сталого віку де-
рев та повноти насаджень. Відносний поточний
обємний приріст сосни звичайної зі збільшенням
віку, діаметра, висоти дерев та відносної повноти
насаджень спадає (див. рис. 3).
Мінливість відносного обємного приросту де-
ревини стовбурів сосни суттєво знижується за фік-
сованих значень віку, й слабшевід висоти модель-
них дерев та повноти насаджень, дещо зростаючи
для діаметра модельних дерев (див. рис. 3). Ці дані
використано під час вибору типу та розробки мате-
матичних моделей кількісної оцінки звязку.
Виходячи з умов практичного використання, для
оцінки абсолютного поточного приросту й подаль-
шого дослідження первинної продукції стовбурової
деревини дерев, найінформиативнішою й практич-
но доступною є модель 1 (табл. 2) із включенням
віку, діаметра та експоненти віку дерев (R2 = 0,89).
Для оцінювання відносного поточного приросту
деревини стовбурів й подальшого вивчення пер-
винної продукції кори стовбурів дерев, деревини та
кори гілок дерев, відповідно до алгоритму розра-
хунку (див. рис. 1), найінформативнішою і найпрак-
тичнішою є модель 2 (див. табл. 2) із включенням
віку, діаметра та експоненти віку дерев (R2 = 0,89).
Розраховані за вибраними рівняннями абсолют-
ний (1) та відносний (2) поточні прирости дереви-
ни стовбурів дерев сосни звичайної порівнювали з
фактичним накладанням їх на графік та оцінюван-
ням їхніх залишків, що підтвердило адекватність
залежної змінної. Зміну розрахованого абсолютно-
го поточного приросту деревини стовбурів за обра-
ною моделлю (1) наведено на рис. 4, а відносного
поточного приросту деревини стовбурів за обраною
моделлю (2) – на рис. 5.
Наукові праці Лісівничої академії наук України, 2021, вип. 22
146 Л. М. Матушевич, П. І. Лакида. Моделювання первинної продукції компонентів надземної частини дерев сосни звичайної...
0,0000
0,0050
0,0100
0,0150
0,0200
0,0250
0,0300
0,0350
0,0400
0,0450
0 20406080
ɉɨɬɨɱɧɢɣ ɨɛ'ɽɦɧɢɣ ɩɪɢɪɿɫɬ ɞɟɪɟɜɢɧɢ
ɫɬɨɜɛɭɪɚ, ɦ3·ɪɿɤ-1
ȼɿɤ, ɪɨɤɿɜ
0,0000
0,0100
0,0200
0,0300
0,0400
0,0500
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0
ɉɨɬɨɱɧɢɣ ɨɛ'ɽɦɧɢɣ ɩɪɢɪɿɫɬ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ ɫɬɨɜɛɭɪɚ, ɦ3·ɪɿɤ-1
Ⱦɿɚɦɟɬɪ, ɫɦ
б)
а)
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
0 20406080
ȼɿɞɫɨɬɨɤ ɩɨɬɨɱɧɨɝɨ ɨɛ'ɽɦɧɨɝɨ
ɩɪɢɪɨɫɬɭ ɞɟɪɟɜɢɧɢ ɫɬɨɜɛɭɪɚ, %
ȼɿɤ, ɪɨɤɿɜ
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0
ȼɿɞɫɨɬɨɤ ɩɨɬɨɱɧɨɝɨ ɨɛ'ɽɦɧɨɝɨ ɩɪɢɪɨɫɬɭ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ ɫɬɨɜɛɭɪɚ, %
Ⱦɿɚɦɟɬɪ, ɫɦ
Рис. 2. Залежність абсолютного (м3·рік-1) та відносного (%) поточного обємного приросту деревини
стовбура від: а) віку; б) діаметра модельних дерев сосни звичайної
0,0000
0,0050
0,0100
0,0150
0,0200
0,0250
0,0300
0,0350
0,0400
0,0450
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0
ɉɨɬɨɱɧɢɣ ɨɛ'ɽɦɧɢɣ ɩɪɢɪɿɫɬ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ ɫɬɨɜɛɭɪɚ, ɦ3·ɪɿɤ-1
ȼɢɫɨɬɚ, ɦ
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0
ȼɿɞɫɨɬɨɤ ɩɨɬɨɱɧɨɝɨ ɨɛ'ɽɦɧɨɝɨ
ɩɪɢɪɨɫɬɭ ɞɟɪɟɜɢɧɢ ɫɬɨɜɛɭɪɚ, %
ȼɢɫɨɬɚ, ɦ
0,0000
0,0050
0,0100
0,0150
0,0200
0,0250
0,0300
0,0350
0,0400
0,0450
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
ɉɨɬɨɱɧɢɣ ɨɛ'ɽɦɧɢɣ ɩɪɢɪɿɫɬ ɞɟɪɟɜɢɧɢ
ɫɬɨɜɛɭɪɚ, ɦ3·ɪɿɤ-1
ɉɨɜɧɨɬɚ ɧɚɫɚɞɠɟɧɶ, %
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
ȼɿɞɫɨɬɨɤ ɩɨɬɨɱɧɨɝɨ ɨɛ'ɽɦɧɨɝɨ ɩɪɢɪɨɫɬɭ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ ɫɬɨɜɛɭɪɚ, %
ɉɨɜɧɨɬɚ ɧɚɫɚɞɠɟɧɶ, %
а)
б)
Рис. 3. Залежність абсолютного (м3·рік-1) та відносного (%) поточного обємного приросту деревини
стовбура від: а) висоти модельних дерев сосни звичайної; б) відносної повноти насаджень
Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 2021, vol. 22
147
L. Matushevych, P. Lakyda. Modeling of the aboveground part of Scots pine trees components primary productions at the Eastern...
Таблиця 2
Моделі для оцінки показників, які
використовували у розрахунках надземної
первинної продукції дерев сосни звичайної
моделі
Вид моделі
Коефіцієнт
детермінації
абсолютного поточного обємного приросту
деревини стовбурів
1

adaz
v
/619,25775,5exp
667,2593,1
0,89
відносного поточного обємного приросту деревини
стовбурів
2

adap
v
/372,2332,6exp
115,0368,1
0,89
обєму кори стовбурів дерев
3
001,25
10198,78 dv
k
0,92
маси деревини гілок в абсолютно сухому стані
4

adam
ɝɿɥ
d
/189,46343,11exp
271,2375,1
0,86
маси кори гілок в абсолютно сухому стані
5
538,2754,0
017,0 dam
ɝɿɥ
k
0,84
маси хвої в абсолютно сухому стані
6
699,2986,0
081,0 dam
ɯɜ
0,72
0,0000
0,0050
0,0100
0,0150
0,0200
0,0250
10 20 30 40 50 60 70 80 90
ɉɨɬɨɱɧɢɣ ɨɛ'ɽɦɧɢɣ ɩɪɢɪɿɫɬ
ɞɟɪɟɜɢɧɢ ɫɬɨɜɛɭɪɚ, ɦ3·ɪɿɤ-1
ȼɿɤ, ɪɨɤɿɜ
Рис. 4. Характер зміни абсолютного поточного
обємного приросту деревини стовбурів дерев сосни
звичайної залежно від віку та діаметра
(за діаметра стовбура 20 см)
Ілюстрована зміна (див. рис. 4) абсолютного по-
точного обємного приросту деревини стовбурів де-
рев сосни звичайної підтверджує коректність вибра-
ної моделі, адже абсолютний поточний обємний
приріст до певного віку зростає і, досягнувши сво-
го максимуму, з віком спадає. Вік дерев, в якому
спостережено максимальний абсолютний поточ-
ний обємний приріст деревини стовбура, значною
мірою залежить від деревного виду, походження і
продуктивності деревостану, типу лісорослинних
умов та лісорослинної зони, в якій вони ростуть
(Анучин, 1982).
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
10 20 30 40 50 60 70 80 90
ȼɿɞɫɨɬɨɤ ɩɨɬɨɱɧɨɝɨ ɨɛ'ɽɦɧɨɝɨ
ɩɪɢɪɨɫɬɭ ɞɟɪɟɜɢɧɢ ɫɬɨɜɛɭɪɚ, %
ȼɿɤ, ɪɨɤɿɜ
Рис. 5. Характер зміни відносного поточного
обємного приросту деревини стовбурів дерев сосни
звичайної залежно від віку та діаметра
(за діаметра стовбура 20 см)
Отриманий абсолютний поточний обємний
приріст деревини стовбура (модель 1) порівнюва-
ли із нормативними даними поточного обємного
приросту (Нормативно-справочные материалы…,
1987). Встановлено, що за діаметра 20 см та поточ-
ного приросту за діаметром 0,32 см, абсолютний
поточний обємний приріст дерев сосни звичайної
Східного Полісся України адекватний із норматив-
ними даними поточного обємного приросту, й ста-
новить 0,0119 м3.
Відображена на рис. 5 зміна відносного поточ-
ного обємного приросту деревини стовбурів де-
рев сосни звичайної також підтверджує коректність
вибраної моделі (2), де відносний поточний
обємний приріст спадає зі збільшенням віку при
сталому діаметрі.
Під час порівняння відносного поточного
обємного приросту встановлено, що за діаметра
20 см та поточного приросту за діаметром 0,32 см,
відносний поточний обємний приріст дерев со-
сни звичайної досліджуваного регіону адекват-
ний із нормативними даними відносного поточ-
ного о бємного приросту, який становить 4,9%
(Нормативно-справочные материалы…, 1987).
Розрахувавши за розробленою моделлю (1) аб-
солютний поточний обємний приріст деревини
стовбурів дерев та використавши нормативне зна-
чення середньої щільності деревини стовбура сос-
ни звичайної в абсолютно сухому стані (Лакида та
ін., 2011), що становить 427 кг·(м3)-1, побудовано
таблицю оцінювання первинної стовбурової про-
дукції деревини дерев сосни звичайної, яка росте
в типових лісорослинних умовах Східного Полісся
України (фрагмент наведено в табл. 3).
Отже, показники первинної продукції стовбу-
рової деревини сосни звичайної характерно змі-
Наукові праці Лісівничої академії наук України, 2021, вип. 22
148 Л. М. Матушевич, П. І. Лакида. Моделювання первинної продукції компонентів надземної частини дерев сосни звичайної...
нюються в межах аналізованих аргументів (віку
та діаметра). Зі збільшенням віку й діаметра пер-
винна продукція деревини збільшується. За одна-
кового діаметра зі збільшенням віку дерев первин-
на продукція стовбурової деревини збільшуєть-
ся лише до певного віку, а досягнувши максиму-
музменшується. Зі збільшенням діаметра за од-
накового віку первинна продукція стовбурової де-
ревини зростає. Встановлено, що у досліджувано-
му діапазоні віку та діаметра дерев, первинна про-
дукція стовбурової деревини сосни змінюється від
0,1 до 14,5 кг·рік
-1
.
Таблиця 3
Первинна продукція стовбурової деревини дерев сосни звичайної, кг·рік-1
Вік,
років
Діаметр стовбура дерева на висоті 1,3 м, см
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
10 0,11 0,31 0,67 1,21
15 0,13 0,38 0,82 1,49 2,43
20 0,37 0,80 1,45 2,35 3,55
25 0,34 0,72 1,31 2,13 3,21
30 0,64 1,16 1,89 2,85 4,07
35 1,03 1,67 2,52 3,60 4,93
40 1,48 2,23 3,19 4,36 5,78 7,45
45 1,32 1,99 2,84 3,88 5,15 6,63 8,37
50 1,78 2,54 3,48 4,61 5,94 7,49 9,27
55 2,29 3,13 4,15 5,34 6,74 8,34
60 2,07 2,83 3,75 4,84 6,10 7,55
65 2,58 3,41 4,40 5,55 6,87
70 2,36 3,12 4,02 5,07 6,28
75 2,86 3,69 4,66 5,76
80 2,64 3,40 4,29 5,31
85 2,44 3,15 3,97 4,92
90 2,27 2,92 3,69 4,56
Первинну продукцію кори стовбурів дерев ви-
значали через її обєм, від якого брали віднос-
ну частку поточного обємного приросту дереви-
ни стовбура, умовно прийнявши, що приріст рівно-
мірно відбувається у всіх компонентах фітомаси де-
рева, хоча і не з однаковою інтенсивністю. Обєм
кори стовбура модельних дерев розраховували за
різницею обєму стовбура у корі та без кори, а по-
тім здійснювали пошук математичної залежності
обєму кори стовбура від основних таксаційних по-
казників дереввіку, діаметра на висоті 1,3 м та
висоти. Обєм кори стовбурів сосни звичайної най-
краще описує отримане регресійне рівняння 3 (див.
табл. 2) від діаметра дерев на висоті 1,3 м.
Надземну первинну продукцію дерев розрахо-
вували як суму первинної продукції деревини стов-
бура, кори стовбура, деревини гілок, кори гілок та
продукції хвої, відповідно до алгоритму її оціню-
вання (див. рис. 1) з використанням розроблених у
процесі досліджень математичних моделей.
Для оцінювання первинної продукції компонен-
тів крони, якими є деревина, кора гілок та хвоя де-
рев (див. рис. 1), використовували визначені в про-
цесі досліджень показники їхньої маси, обєму,
природної й базисної щільності деревини та кори
гілок, а також відносний поточний приріст дереви-
ни стовбура за обємом.
Масу деревини гілок сосни звичайної розрахо-
вано за розробленою у процесі досліджень матема-
тичною моделлю 4 (див. табл. 2), вхідними пара-
метрами до якої є вік та діаметр дерев (R
2
= 0,86).
Розраховану за моделлю (4) масу деревини гілок
переводили в її обєм через показники природної
щільності деревини гілок (931 кг·(м
3
)
-1
), яку взято
із нормативних даних (Лакида та ін., 2011).
Поточний обємний приріст деревини гілок,
аналогічно як і кори стовбура, розраховували від
обєму деревини гілок за встановленою відносною
часткою поточного приросту деревини стовбура, а
первинну продукцію обчислювали через значення
базисної щільності деревини гілок. За норматив-
ними даними (Лакида та ін., 2011) базисна щіль-
ність деревини гілок сосни звичайної становить
396 кг·(м3)-1.
Показники маси кори гілок сосни також розра-
ховано за розробленою в процесі досліджень ма-
тематичною моделлю (5), вхідними параметрами
якої є вік і діаметр дерев. Встановлено зворотній
Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 2021, vol. 22
149
L. Matushevych, P. Lakyda. Modeling of the aboveground part of Scots pine trees components primary productions at the Eastern...
звязок між корою гілок і віком дерев сосни зви-
чайної (R
2
= 0,84).
Розраховану за моделлю (5) масу кори гілок со-
сни звичайної переводили в її обєм через показни-
ки природної щільності, яка становить 993 кг·(м3)-1
(Лакида та ін., 2011). Поточний обємний приріст
кори гілок сосни, аналогічно як і деревини гілок,
розраховували від обєму кори гілок за встановле-
ною відносною часткою поточного приросту дере-
вини стовбура, а первинну продукцію розраховува-
ли через значення базисної щільності кори гілок,
яка становить 344 кг·(м3)-1 (Лакида та ін., 2011).
Первинну продукцію гілок сосни загалом склала
сума продукції деревини та кори гілок.
Первинну продукцію хвої сосни становить лише
хвоя першого року, масу якої із загальної маси хвої в
процесі досліджень виокремлювали через її віднос-
ну частку у деревній зелені. Оскільки, на закладених
для досліджень ТПП хвою за віком не розподіляли,
а визначали лише загальну масу хвої, то значення
частки хвої різних років у деревній зелені сос ни зви-
чайної запозичили з роботи М. М. Петренка (2002),
дослідження якого стосуються штучних соснових
насаджень Полісся України. Використавши встанов-
лені ним значення відносної частки хвої різних ро-
ків, нами розроблено модель залежності відносної
частки хвої першого року (Р
хв1
) від віку дерев:
.889,100
197,0
1
aP
ɯɜ
Звязок відносної частки хвої першого року со-
сни звичайної з віком дерев зворотній і помірний,
але значущий на 5%-му рівні при R2 = 0,33. Невисо-
ке значення останнього показника можна пояснити
недостатнім обсягом спостережень. Якісні показ-
ники хвої різних років М. М. Петренком (2002) до-
сліджено лише на пяти ТПП, на яких зрубано та
детально обміряно тільки 30 МД, які росли в умо-
вах свіжого субору, а їхній вік становив від 15 до
72 років. Дослідником також відзначено тенден-
цію зменшення відносної частки хвої першого року
зі збільшенням віку насадження, що підтверджено
отриманою нами моделлю.
Первинну продукцію надземної частини дерев
сосни звичайної, які ростуть в типових лісорослин-
них умовах Східного Полісся України, склала сума
продукції деревини та кори стовбура, деревини та
кори гілок і продукція хвої першого року. Наведені
дані (табл. 4) підтверджують, що первинна продук-
ція надземної частини дерев сосни звичайної, по-
дібно як і окремих компонентів надземної фітома-
си дерев, зі збільшенням віку та діаметра, а також
за однакового віку зі збільшенням діаметра дерев
зростає; за однакового діаметра зі збільшенням віку
деревспадає. Встановлено, що у типових лісорос-
линних умовах Східного Полісся України, серед-
ньовікове дерево сосни звичайної (50 років) у над-
земній частині може нагромаджувати 15,22 кг·рік-1
первинної продукції.
Таблиця 4
Первинна продукція надземної частини дерев сосни звичайної, кг·рік-1
Вік,
років
Діаметр стовбура дерева на висоті 1,3 м, см
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
10 0,48 1,34 2,81 5,00
15 0,33 0,95 2,01 3,61 5,83
20 0,76 1,63 2,92 4,71 7,09
25 0,64 1,34 2,43 3,92 5,90
30 1,14 2,05 3,33 5,00 7,13
35 1,77 2,87 4,30 6,14 8,39
40 2,49 3,75 5,34 7,30 9,67 12,44
45 2,20 3,30 4,71 6,44 8,53 10,97 13,83
50 2,95 4,19 5,73 7,58 9,76 12,29 15,22
55 3,77 5,14 6,81 8,76 11,04 13,64
60 3,39 4,64 6,14 7,92 9,97 12,33
65 1,04 4,23 5,59 7,20 9,07 11,22
70 3,87 5,11 6,58 8,30 10,27
75 1,21 4,71 6,06 7,64 9,43
80 1,12 4,34 5,59 7,04 8,72
85 1,04 4,02 5,19 6,53 8,09
90 3,75 4,82 6,09 7,53
Наукові праці Лісівничої академії наук України, 2021, вип. 22
150 Л. М. Матушевич, П. І. Лакида. Моделювання первинної продукції компонентів надземної частини дерев сосни звичайної...
На сьогодні немає нормативів оцінки первин-
ної продукції надземної частини дерев, розроб-
лених подібним способом для сосни звичайної в
умовах Східного Полісся України. У звязку з цим,
порівнювали результати (рис. 6) лише первинної
продукції стовбурової деревини сосни звичайної
з аналогічною первинною продукцією деревини,
визначеною шляхом множення нормативних зна-
чень абсолютного поточного обємного прирос-
ту культур сос ни (Нормативно-справочные мате-
риалы…, 1987) на нормативний показник базис-
ної щільності деревини сосни звичайної (Лакида
та ін., 2011), який становить 427 кг·(м
3
)
-1
.
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 36
ɉɟɪɜɢɧɧɚ ɩɪɨɞɭɤɰɿɹ
ɫɬɨɜɛɭɪɨɜɨʀ ɞɟɪɟɜɢɧɢ, ɤɝ
Ⱦɿɚɦɟɬɪ, ɫɦ
ɧɨɪɦɚɬɢɜɧɿ ɞɚɧɿ (Regulatory…, 1987)
ɞɚɧɿ ɞɨɫɥɿɞɠɟɧɶ
Рис. 6. Порівняння визначеної первинної продукції
стовбурової деревини сосни звичайної за даними
досліджень з отриманою за нормативними даними
За результатами порівняння, первинна продукція
стовбурової деревини сосни звичайної, визначеної
через поточний обємний приріст стовбурів культур
сосни лісів України і Молдавії (Нормативно-
справочные материалы…, 1987) для різних значень
діаметра за сталого поточного приросту за діаметром
0,32 см, виявилась досить близькою до аналогічних
значень первинної продукції стовбурової деревини,
отриманою за даними досліджень у Східному
Поліссі України. Встановлено, що відповідно до
порівнюваних значень, в низьких ступенях товщини
(приблизно до 22 см) значення первинної продукції
стовбурової деревини сосни звичайної, отримані
за результатами досліджень, є дещо нижчими, а
зі збільшенням діаметра (24 см і більше) – дещо
вищими. Відмінність отриманих результатів,
насамперед, можна пояснити відмінністю в регіонах
досліджень та представленістю дослідних даних,
якими описано порівнювані сукупності значень.
Висновки. Статистичний аналіз і виявлені зако-
номірності розподілу досліджуваних таксаційних
показників модельних дерев сосни звичайної пока-
зали їхню значну мінливість навіть за значної кіль-
кості спостережень (900 МД). Зясовано, що нор-
мальним розподілом значень характеризуються
лише показники віку, діаметра, висоти дерев та по-
вноти насаджень, в яких вони росли. Відрізняються
від нормального розподілу показники обєму (стов-
бура у корі, без кори, кори, поточного приросту),
фітомаси гілок у корі, деревини та кори гілок, а та-
кож хвої в абсолютно сухому стані. Значно знижу-
ють мінливість абсолютних значень вказаних вели-
чин їхні натуральні логарифми, що дає змогу забез-
печити адекватність і коректність побудованих на
їхній основі математичних моделей.
За допомогою кореляційного аналізу виявле-
но наявність різної тісноти звязку (від помірного
-0,31 < r < -0,50, до дуже високого; r > 0,91) майже
між усіма досліджуваними показниками модельних
дерев сосни звичайної. Слабким (0,11 < r < 0,30) ви-
явився звязок з повнотою насаджень, а також в ід-
носної частки поточного обємного приросту з по-
казниками компонентів фітомаси крони дерев.
У розрахованих моделей абсолютного і від-
носного поточного обємного приростів деревини
стовбурів, обєму кори стовбурів, маси деревини,
кори гілок, маси хвої в абсолютно сухому стані та
відносної частки хвої першого року оцінювані ве-
личини мають прямий звязок з діаметром дерев, а
з вікомзворотній, окрім маси деревини гілок, для
якої він є прямим. Коефіцієнти детермінації мате-
матичних моделей знаходяться у проміжку від 0,72
до 0,92, а для відносної частки хвої першого року
становить 0,33, будучи значущим на 5%-му рівні.
Встановлено, що зі збільшенням віку й діа-
метра первинна стовбурова продукція деревини
сос ни звичайної збільшується. При однаковому
діа метрі зі збільшенням віку дерев, аналогічно як
і абсолютний поточний обємний приріст дереви-
ни стовбурів, первинна продукція стовбурової де-
ревини збільшується лише до певного віку, а досяг-
нувши максимумузменшується. Зі збільшенням
діа метра за однакового віку первинна продукція
стовбурової деревини зростає. У досліджувано-
му віковому діапазоні та діаметра дерев, первин-
на продукція стовбурової деревини сосни звичай-
ної змінюється від 0,1 до 14,5 кг·рік-1.
Первинна продукція надземної частини дерев
сосни звичайної, подібно до окремих компонентів
надземної фітомаси дерев, зі збільшенням віку та
діаметра, а також за однакового віку зі збільшен-
ням діаметра дерев зростає, а за однакового діа-
метра зі збільшенням віку деревспадає. У ти-
пових лісорослинних у мовах С хідного Полісся се-
редньовікове дерево сосни звичайної в надземній
частині може нагромаджувати 15,22 кг · рік
-1
пер-
винної продукції.
Список літератури
Анучин Н. П. (1982). Лесная таксация. Москва:
Лесная промышленность [Anuchin, N. P. (1982). Fo-
rest assessment. Moscow: Forest Industry] (in Russian)
Білоус А. М., Миронюк В. В., Мацала М. С., Дя-
чук П. П. (2018). Оцінювання чистої первинної
продукції в лісах Українського Полісся. Цілі
сталого розвитку третього тисячоліття:
Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 2021, vol. 22
151
L. Matushevych, P. Lakyda. Modeling of the aboveground part of Scots pine trees components primary productions at the Eastern...
виклики для університетів наук про життя:
матеріали міжнарод. наук.-практ. конф., м. Київ:
НУБіП України. Т. 2. С. 23-24 [Belous, A. M., My-
ronyuk, V. V., Matsa la, M. S.& Dyachuk, P. P. (2018). Es-
timation of net primary products in the forests of Ukrai-
nian Polissya. The goals of sustainable development of
the third millennium: challenges for universities of life
sciences. Proceedings of the International Scienti c 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/ les/u169/
tom_2_na_sayt_0.pdf] (in Ukrainian)
Ворно в 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 госу-
дарств. лесотехн. ун-т. 160 с. [Vornov, M. P., Usol-
t
sev, V. A. & Chasovskikh, V. P. (2010). Research of meth-
ods and development of the information system of de ni-
tion and mapping of t he carbon deposited by forests in the
Natural environment: Ekaterinburg: Ural State Forestry
University] (in Russian)
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)
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)
Лакида П. І. (2002). Фітомаса лісів України:
Тернопіль: Збруч. 256 с. [Lakyda, P. I. (2002). The
Forests phytomass of Ukraine: Ternopil: Zbruch] (in
Ukrainian)
Лакида П. І., Василишин Р. Д., Блищик В. І., Те-
рентьєв 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: phy-
tomass and experimental data. Korsun-Shevchenkivskyi:
FOP Gavrishenko V. M.] (in Ukrainian)
Лакида П. І., Василишин Р. Д., Лащенко А. Г.,
Терентьєв А. Ю., Матушевич Л. М., Блищик В. І. …
Білоус А. М. (2011). Нормативи оцінки компонен-
тів надз емної фітомаси дерев головних лісо-
твірних порід України : [монографія]. Київ: Ви-
давничий 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 aboveg-
round phytomass of trees of the main forest forming spe-
cies of Ukraine. Kyiv: ECO-Inform Publishing House] (in
Ukrainian)
Лакида П. І., Василишин Р. Д., Матушевич Л. М.,
Бала О. П., Лакида І. П. (2017). Дослідження
біопродукційних процесів деревостанів Украї-
ни 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 акаде мії 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: Interna-
tional Scient i c and Practical Conference Dedicated to the
120th Anniversary of the National University of Life and
Environmental Sciences of Ukraine and the 80th Anniver-
sary of Academician of the Forestry Academy of Sciences
of Ukraine and Eurasian Academy of Sciences, Honorary
Professor of the National University of Life and Environ-
mental Sciences of Ukraine Shvidenko A. Z., 73-74. Kyiv:
NULES. http://dspace.wunu.edu.ua/bitstream/316497/250
73/1/126_T_17.pdf] (in Ukrainian)
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. [Ma-
tushevych, L. M., & Lakyda, P. I. (2012). To the method of
evaluation of biotic products of tree crown components.
In Forest, environment, technologies: science and innova-
tions: International scienti c-practical conference. Kyiv,
145-146. Kyiv, Ukraine: National University of Life and
Environmental Sciences of Ukraine] (in Ukrainian)
Лакида П. І., Матушевич Л. М. (2015). До методики
оцінки індексу листкової поверхні насаджень.
Біоресурси лісових та урбанізованих екосистем:
відтворення, збереження і раці ональне викорис-
тання: міжнарод. наук.-практ. конф., м. Київ, 23-
24 квітня 2015 р. Київ, с. 49-50 [Lakyda, P. I., & Ma-
tushevych, 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 scienti c-practical confe-
rence, 23-24. Kyiv, Ukraine: National University of Life
and Environmental Sciences of Ukraine] (in Ukrainian)
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)
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; за явник та власник Національний
Наукові праці Лісівничої академії наук України, 2021, вип. 22
152 Л. М. Матушевич, П. І. Лакида. Моделювання первинної продукції компонентів надземної частини дерев сосни звичайної...
університет біоресурсів і природокористування
України; заявлено 21.09.2018 [Lakyda, P. I., Matu-
shevych, L. M., & Blyshchyk, V. I. (2018). Methods
for evaluating the products of tree branches: [author’s
certi cate]. Certi cate 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)
Лакида П. І., Матушевич Л. М., Блищик В. І. (2012).
Методологічні особливості оцінки біотичної
продукції компонентів крони дерев. Науков ий
вісник Національного університету біоресурсів
і природокористування України. Серія: Лісів-
ництво та декоративне садівництво, 171(2),
С. 54-60 [Lakyda, P. I., Matushevych, L. M., & Bly-
shchyk, V. I. (2012). Methodol ogical features of biotic
products evaluation of tree crown components. Scien-
ti c Bulletin of the National University of Life and En-
vironmental Sciences of Ukraine. Series: Forestry and
ornamental ho rticulture, 171(2), 54-60. Retrieved from
http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiir-
bis_64.exe?I21DBN=LINK&P21DBN=UJRN &Z21I
D=&S21REF=10&S21CNR=20&S21STN=1&S21FM
T=ASP_meta&C21COM=S&2_S21P03=FILA=&2_
S21STR=nvnau_lis_2012_171(2)__9] (in Ukrainian)
Лакида П. І., Матушевич Л. М., Ловинська В. М.
(2015). Особливості методики оцінки бічної
поверхні хвої. Бі оресурси лісових та урбанізованих
екосистем: відтворення, збереження і раціо-
нальне використання: міжнарод. наук.-практ.
конф., м. Київ, 23-24 квітня 2015 р. Київ, с. 39-
40. [Lakyda, P. I., Matushevych, L. M., & Lo vynska, V. M.
(2015). Features of the method of assessing the lateral sur-
face of the needles. In Bioresources of forest and urban
ecosystems: reproduction, conservation and rational use:
International scienti c-practical conference, 23-24. Kyiv,
Ukraine: National University of Life and Environmental
Sciences of Ukraine] (in Ukrainian)
Матушевич Л. М., Лакида П. І. (2014). Індекс
площі листкової поверхні дубових насаджень
Східного Полісся України. Наукові праці
Ліс ів-
ничої академії наук України, 12, 148-153. [Matu-
shevych, L. M. & Lakyda, P. I. (2014). Index of leaf
surface area of oa k plantations in Eastern Polissya of
Ukraine. Proceedings of the Forestry Academy of Scien-
ces of Ukraine, 12, 148-153. Retrieved from http://nbuv.
gov.ua/UJRN/Nplanu_2014_12_22] (in Ukrainian)
Матушевич Л. М., Лакида П. І. (2018). Мет одика
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 certi -
cate]. Certi cate 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)
Мякушко В. К. (1972). Первинна біологічна продук-
тивність соснових лісів Українського Полісся.
Укр. ботан. журн., 29(3), С. 328-339 [Myakush-
ko, V. K. (1972). Net primary biological productivity of
pine forests of Uk rainian Polissya . Ukrainian Botanical
Journal, 29(3), 328-339] (in Ukrainian)
Никитин К. Е., Швиденко А. З. (1978). Методы и
техника обработки лесоводственной информа-
ции. Москва: Лесная промышленность, 271 с. [Ni-
kitin, K. E., & Shvidenko, A. Z. (1978). Methods and
techniques of forestry information process ing. Mos-
cow: Forest Industry] (in Russian)
Ольчев А. В. (2016). Модельный подход к определе-
нию валовой и нетто первичной продукции лес-
ных экосистем по величине поглощенной фото-
синтетически активной радиации. Компьютер-
ные 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)
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 de-
posited carbon of arti cial pine plantations of Ukrainian
Polissya. (Doctoral dissertation, Author’s abstract, Natio-
nal Agrarian University, Kyiv, Ukraine). Retrieved from:
http://irb.nubip.edu.ua/cgi-bin/irbis64r_14/cgiirbis_64.ex
e?LNG=en&C21COM=S&I21DBN=DA&P21DBN=DA
&S21FMT=infow_wh&S21ALL=%3C.%3EK%3D%D
0%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)
Свирежев Ю. М. (1981). Моделирование окру-
жающей среды и проблема недостатка инфор-
мации. В кн.: Математические модели в эко-
логии 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/searc
h#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%B
E%D0%B2%D0%B8%D1%87] (in Russian)
Усольцев В. А. (2007). Биологическая продуктив-
ность лесов Северной Евразии: методы, база дан-
ных и ее приложения. Екатеринбург: УрО РА Н.
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/ le/1593367/] (in Russian)
Усольцев В. А. (2010). Фитомасса и первичная
продукция лесов Евразии. Екатеренбург: УрО
Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 2021, vol. 22
153
L. Matushevych, P. Lakyda. Modeling of the aboveground part of Scots pine trees components primary productions at the Eastern...
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/han-
dle/123456789/2606] (in Russian)
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 produc-
tivity of plantations. Yekaterinburg: Ural State Forestry
University. Retrieved from https://www.twirpx.com/
le/1593367/] (in Russian)
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)
Уткин А. И. (1982). Методика исследований пер-
вичной 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)
Уткин А. И., Замолодчиков Д. Г., Пряжников А. А.
(2
003). Методы определения депонирования
углерода фитомассы и нетто-продуктивности лесов
(на примере республики Беларусь). Лесоведение,
1, 48-57. [Utkin, A. I., Zamolodchikov, D. G. & Pryazh-
nikov, A. A. (2003). Methods for determining the carbon
deposition of live biomass and net productivity of forests
(on the example of the Repu
blic of Belarus). Forestry, 1,
48-57. Retrieved from http://old.cepl.rssi.ru/publications/
pub_lab1/utkin%2003%20metody%20opredelenia%20
deponirovania%20na%20primere%20Belarusi.pdf] (in
Russian)
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 cli-
mate change. In Challenges of the XXI century and their
solution in the forest complex and environment: Interna-
tional scienti c-practical conference, 53-54. Kyiv, Na-
tional University of Life and Environmental Sciences of
Ukraine] (in Ukrainian)
Швиденко А. З., Лакида П. І., Щепащенко Д. Г.,
Василишин Р. Д., Марчук Ю. М. (2014). Вуглець,
клімат та землекористування в Україні: лісо-
вий сектор. Корсунь-Шевченківський: ФО П
Гав
ришенко В. М. 283 с. [Shvidenko, A. Z., Laky-
da, 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)
Швиденко А. З., Нильссон С., Столбовой В. С., Рож-
ков В. А., Глюк М. (2001). Опыт агрегирован-
ной оценки основных показателей биопродукци-
онного процесса и углеродного бюджета назем-
ных экосистем России. Нетто-первичная продук-
ция 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=M
ARS&S21STN=1&S21REF=&S21FMT=fullwebr&C2
1COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P 02=1&S21
P03=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)
Швиденко А. З., Строчинский А. А., Савич Ю. Н.,
Кашпор С. Н., Поляков В. К., Лакида П. И. … Воз-
няк В. К. (1987). Нормативно-справочные мате-
риалы для таксации лесов Украины и Молдавии :
под. ред. А. З. Швиденко и др. Киев: Урожай. 560 с.
[Shvidenko, A. Z., Strochinsky, A. A., Sa vich, Yu. N., Kash-
por, S. N., Polyakov, V. K., Lakyda, P. I. … Wozniak, V. K.
(1987). Regulatory and reference materials for the assess-
ment of forests of Ukraine and Moldova. A. Z. Shvidenko
et al. Kyiv: Harvest] (in Ukrainian)
Швиденко А. З., Щепащенко Д. Г., Ваганов Е. А.,
Нильсон С. (2008). Чистая первичная продукция
лесных экосистем России: новая оценка. Док-
лады 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: htt
p://naukarus.
com/chistaya-pervichnaya-produktsiya-lesnyh-ekosistem-
rossii-novaya-otsenka] (in Russian)
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
Clark, D. A., Brown, S., Kicklighter, D. W., Cham-
bers J. Q., Thomlinson J. R., & Ni, J. (2001). Measu-
ring net primary production in forests: concepts and
eld methods. Ecological Applications, 11(2), 356-
370. https://doi.org/10.2307/3060894
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
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 eco-
systems. Ecological Applications, 11(5), 1395-1411.
https://doi.org/10.1890/1051-0761(2001)011[1395:
NPPACA]2.0.CO;2
Наукові праці Лісівничої академії наук України, 2021, вип. 22
154 Л. М. Матушевич, П. І. Лакида. Моделювання первинної продукції компонентів надземної частини дерев сосни звичайної...
Jenkins, J. C., Chojnacky, D. C., Heath, L. S. & Bird-
sey, R. A. (2004). Comprehensive database of dia-
meter-based biomass regressions for North Ameri-
can tree species. USDA Forest Service. Northeastern
Research Station. GTR NE-319. Retrieved from:
http://www.fs.fed.us/neT
Lieth, H. (1975). Historical survey of primary produc-
tivity research. Ecological studies: Analysis and syn-
thesis, 14, 7-16. Retrieved from https://link.springer.
com/chapter/10.1007/978-3-642-80913-2_2
Tateno, R., Hishi, T., & Takeda, H. (2004). Above- and
belowground biomass and net primary production in
a cool-temperate deciduous forest in relation to topo-
graphical changes in soil nitrogen. Forest Eco logy
and Management, 193, 297-306. Retrieved from:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/
pii/S037811270300522X?via%3Dihub
Vogt, K. A., Grier, C. C. & Vogt, D. J. (1986). Produc-
tion, 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
Modeling of the aboveground part
of Scots pine trees components primary
productions at the Eastern Polissya
of Ukraine
L. Matushevych1, P. Lakyda2
The net primary productions of the aboveground
phyto mass components (tree trunks and crowns) are
estimated for Scots pine trees, which grow mainly in
pure and mixed (admixture from 1 to 3 units) pine
plantations of arti cial origin of the Eastern Polissya
of Ukraine. Plantations are characterized as highly
productive (II, I, I
a
and above classes of quality), medium
and high-density stands whcih grow in fresh forests
(A2), subors (B2) and sogruds (C2). 80 temporary test
plots (TTP) used, which were planted in pine stands of
Sumy (36 TTP) and Chernihiv (44 TTP) regions, where
1 Liubov Matushevych – Corresponding Member of the Forestry
Academy of Sciences of Ukraine, Candidate of Agricultural
Sciences, Associate Professor of the Department of Forest
Mensuration and Forest Management. National University of Life
and Environmental Sciences of Ukraine, Heroiv Oborony str.,
15, Kyiv, 03041, Ukraine. Tel: 044-527-85-23; + 38-067-944-82-
75. Email: Matushevych@nubip.edu.ua ORCID: https://orcid.
org/0000-0001-7282-3215
2 Petro Lakyda – f
ull Member of the Forestry Academy of Sciences of
Ukraine, First Vice President of FAS of Ukraine, Professor, Doctor
of Agricultural Sciences, Director of the Educational and Scienti c
Institute of Forestry and Landscape-Park Management. National
University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Heroiv
Oborony str., 15, Kyiv, 03041, Ukraine. Tel: 044-527-85-28; + 38-
067-462-80-43. Email: lakyda@nubip.edu.ua ORCID: https://
orcid.org/0000-0003-3639-2969
900 model trees (MT) of Scots pine were cut down and
measured, of which 226 MT with fractional assessment
of aboveground phytomass components and 674 MT
assessment of crown phytomass. Measurement of
models and calculations of aboveground phytomass
components of Scots pine trees net primary productions
was performed using improved applicable methods and
developed algorithm.
The set of values of the experimental material
in natural quantities is characterized by the normal
distribution of values by age, diameter, and height of
trees and relative density of stands. The closeness of
the connection exists between all the studied indicators
of model pine trees (from moderate -0.31 < r < -0.50,
to very high; r > 0.91), weak (0.11 < r < 0.30) –
with the completeness of plantings and the share of
current volume growth with indicators of phytomass
components of tree crowns.
Regression mathematical models calculated for
estimating the absolute and relative current increment
of trunk wood, trunk bark volume, wood mass, bark
of branches and mass of needles in absolutely dry
condition, in which the arguments are the age and
diameter of trees, which characterized by coef cients
of 0.72 to 0.92. In the model for the percentage of
needles of the 1-st year of Scots pine, the relationship
with the age of the trees is inverse and moderate, but
signi cant at 5-level, the coef cient of determination
of the obtained equation is 0.33.
The developed normative tables of net primary
trunk production of wood and net primary production
of aboveground part of Scots pine trees showed
that with the same diameter, with increasing age of
trees – net primary trunk production increases only to
a certain age, and reaching a maximum – decreases.
With increasing diameter, at the same age – the net
primary production of stem wood increases. The net
primary production of the aboveground part of trees, as
well as the individual components of the aboveground
phytomass, increases with age and diameter. In typical
forest vegetation conditions of the Eastern Polissya of
Ukraine, a medieval tree (50 years old) of Scots pine in
the aboveground part can accumulate 15.22 kg · year-1
of net primary production.
The net primary production of Scots pine trunk,
obtained according to research, is quite close to similar
values determined by the current volume growth of
pine trunks in the forests of Ukraine and Moldova.
Key words: temporary test plots; model trees;
calculation algorithm; current increment; phytomass
components; mathematical models; net primary
products.
Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 2021, vol. 22
155
L. Matushevych, P. Lakyda. Modeling of the aboveground part of Scots pine trees components primary productions at the Eastern...
Моделирование первичной
продукции компонентов надземной
части деревьев сосны обыкновенной
Восточного Полесья Украины
Л. Н. Матушевич1, П. И. Лакида2
Первичную продукцию компонентов надземной
фитомассы (ствола и кроны деревьев) оценено для
деревьев сосны обыкновенной, которые растут пре-
имущественно в чистых и смешанных (примесь от
1 до 3 ед.) сосновых насаждениях искусственного
происхождения Восточного Полесья Украины. На-
саждения характеризуются как высокопроизводи-
тельные (II, I, Ia и выше классы бонитета), средне- и
высокополнотные, растут в свежих борах (А2), су-
борях (B2) и сугрудах (C2). Использовано 80 времен-
ных пробных площадей (ВПП), которые заложены
в сосновых древостоях Сумской (36 шт.) и Черни-
говской (44 шт.) областей, на которых срублено и
измерено 900 модельных деревьев (МД) сосны, из
которых 226 МД с пофракционной оценкой компо-
нентов надземной фитомассы и 674 МДбез оцен-
ки фитомассы кроны. Измерение моделей и расче-
ты первичной продукции компонентов надземной
фитомассы деревьев выполнено с помощью усовер-
шенствованных существующих методов и разрабо-
танному алгоритму.
Совокупность значений исходных данных в
естественных величинах характеризуется нормаль-
ным распределением значений по возрасту, диамет-
ру, высоте деревьев и относительной полноте на-
саждений. Теснота связи существует между всеми
исследуемыми показателями модельных деревьев
сосны (от умеренной - 0,31 < r < -0,50, до очень вы-
сокой r > 0,91); слабая связь (0,11 < r < 0, 30) уста-
новлена между полнотой насаждений и долей те-
кущего объемного прироста с показателями компо-
нентов фитомассы кроны деревьев.
Рассчитаны регрессионные математические мо-
дели для оценки абсолютного и относительного те-
кущего объемного прироста древесины стволов,
объема коры стволов, массы древесины, коры вет-
вей и массы хвои в абсолютно сухом состоянии, в
которых аргументами являются возраст и диаметр
деревьев (R2 = 0,72-0,92). В модели для оценки про-
цента хвои первого года сосны связь с возрастом
деревьев обратная и умеренная, но значимая на
5%-м уровне при R2 = 0,33.
Разработанные нормативные таблицы первич-
ной продукции стволовой древесины и первичной
продукции надземной части деревьев сосны обык-
новенной показали, что при одинаковом диаметре
с увеличением возраста деревьев первичная про-
дукция стволовой древесины увеличивается лишь
до определенного возраста, а достигнув максиму-
мауменьшается. С увеличением диаметра при
одинаковом возрасте первичная продукция ство-
ловой древесины возрастает. Первичная продук-
ция надземной части деревьев, подобно тому, как
и отдельных компонентов надземной фитомассы,
с увеличением возраста и диаметра также увели-
чивается. В типичных лесорастительных условиях
Восточного Полесья Украины средневековое дере-
во (50 лет) сосны обыкновенной в надземной ча-
сти может накапливать 15,22 кг · год
-1
первичной
продукции.
Первичная продукция стволовой древесины
сосны обыкновенной, полученной по данным ис-
следований, достаточно близка к аналогичным зна-
чениям, определенных через текущий объемный
прирост стволов в культурах сосны обыкновенной
Украины и Молдавии.
Ключевые слова: временная пробная площадь;
модельные деревья; алгоритм расчета; текущий
прирост; компоненты фитомассы; математические
модели; первичная продукция.
1, 2,
1
Матушевич Любовь Николаевначлен-корреспондент Лес-
ной академии наук Украины, кандидат сельскохозяйственных
наук, доцент кафедры таксации леса и лесного менеджмента.
Национальный университет биоресурсов и природопользова-
ния Украины, ул. Героев Обороны, 15, г. Киев, 03041, Украина.
Тел.: 044-527-85-23; + 38-067-944-82-75. E-mail: Matushevych@
nubip.edu.ua ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7282-3215
2 Лакида Петр Ивановичакадемик Лесной академии наук
Украины, первый вице-президент ЛАН Украины, профес-
сор, доктор сельскохозяйственных наук, директор учебно-
научного института лесного и садово-паркового хозяйства.
Национальный университет биоресурсов и природопользова-
ния Украины, ул. Героев Обороны, 15, г. Киев, 03041, Украина.
Тел.: 044-527-85-28; + 38-067-462-80-43. E-mail: lakyda@nubip.
edu.ua ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3639-2969
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Article
Full-text available
There are pressing reasons for developing a better understanding of net primary production (NPP) in the world's forests. These ecosystems play a large role in the world's carbon budget, and their dynamics, which are likely to be responding to global changes in climate and atmospheric composition, have major economic implications and impacts on global biodiversity. Although there is a long history of forest NPP studies in the ecological literature, current understanding of ecosystem-level production remains lim- ited. Forest NPP cannot be directly measured; it must be approached by indirect methods. To date, field measurements have been largely restricted to a few aspects of NPP; methods are still lacking for field assessment of others, and past studies have involved confusion about the types of measurements needed. As a result, existing field-based estimates of forest NPP are likely to be significant underestimates. In this paper we provide a conceptual framework to guide efforts toward improved estimates of forest NPP. We define the quantity NPP* as the summed classes of organic material that should be measured or estimated in field studies for an estimate of total NPP. We discuss the above- and belowground components of NPP* and the available methods for measuring them in the field. We then assess the implications of the limitations of past studies for current understanding of NPP in forest ecosystems, discuss how field NPP* measurements can be used to complement tower-based studies of forest carbon flux, and recommend design criteria for future field studies of forest NPP.
Chapter
From a recent paper on the history of the discovery of photosynthesis (Rabinovitch, 1971), it appears that many biologists equate photosynthesis with productivity and identify the raw materials of photosynthesis (water, carbon dioxide, and sunlight energy) as the direct controls of productivity. Photosynthesis and primary productivity are not so simply identical. Indeed, primary productivity—the actual energy bound into organic matter—is the product of photosynthesis. Yet primary productivity requires more than photosynthesis alone. The uptake and incorporation of inorganic nutrients into the diverse organic compounds of protoplasm are essential to the photosynthesizing organism. Temperatures govern annual productivity in various ways that do not result from temperature dependence of the photosynthetic process. On land, productivity is strongly affected by the availability of water, not primarily for use in the photosynthetic process itself, but to replace the water lost through the stomata that are open to allow carbon dioxide uptake.
Article
Seventeen global models of terrestrial biogeochemistry were compared with respect to annual and seasonal fluxes of net primary productivity (NPP) for the land biosphere. The comparison, sponsored by IGBP-GAIM/DIS/GCTE, used standardized input variables wherever possible and was carried out through two international workshops and over the Internet. The models differed widely in complexity and original purpose, but could be grouped in three major categories: satellite-based models that use data from the NOAA/AVHRR sensor as their major input stream (CASA, GLO-PEM, SDBM, SIB2 and TURC), models that simulate carbon fluxes using a prescribed vegetation structure (BIOME-BGC, CARAIB 2.1, CENTURY 4.0, FBM 2.2, HRBM 3.0, KGBM, PLAI 0.2, SILVAN 2.2 and TEM 4.0), and models that simulate both vegetation structure and carbon fluxes (BIOME3, DOLY and HYBRID 3.0). The simulations resulted in a range of total NPP values (44.4–66.3 Pg C year–1), after removal of two outliers (which produced extreme results as artefacts due to the comparison). The broad global pattern of NPP and the relationship of annual NPP to the major climatic variables coincided in most areas. Differences could not be attributed to the fundamental modelling strategies, with the exception that nutrient constraints generally produced lower NPP. Regional and global NPP were sensitive to the simulation method for the water balance. Seasonal variation among models was high, both globally and locally, providing several indications for specific deficiencies in some models.
Article
Patterns in above- and belowground allocation of biomass and net primary production (NPP) along a topographic and soil N availability gradient were measured in a cool-temperate deciduous forest in central Japan. In this study site, soil N availability changed along the topographic sequence and decreased up the slope. Total NPP ranged from 8.8 to 14.1 t ha−1 and showed no trends along the topographic sequence, while the percentage of belowground NPP to total NPP ranged from 15.2 to 55.1% and increased up the slope. The aboveground NPP ranged from 5.6 to 8.6 t ha−1 and decreased up the slope. Belowground NPP ranged from 1.5 to 7.7 t ha−1 and increased up the slope. Fine root production contributed to this trend. Allocation to structural components in the lower slope exceeded that on upper slope positions, whereas higher allocation to fine roots on the upper slope may result in higher annual belowground litterfall. Our results suggest that differences in the carbon allocation pattern of plants between structural and litter components may be a driving force to create variations in forest structure and nutrient cycling along the topographic sequence.
Methods for determining the biological productivity of plantations
  • В А Усольцев
  • С В Залесов
  • V A Usoltsev
  • S V Zalesov
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/ fi le/1593367/] (in Russian)
Research on the primary biological productivity of forests in the USSR
  • А И Уткин
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)
Методика исследований первичной биологической продуктивности лесов. В кн
  • А И Уткин
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)
Methods for determining the carbon deposition of live biomass and net productivity of forests (on the example of the Republic of Belarus)
  • А И Уткин
  • Д Г Замолодчиков
  • А А Пряжников
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%20
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 scientifi c-practical conference
  • А З Швиденко
  • П І Лакида
  • Р Д Василишин
  • A Z Shvidenko
  • P I Lakyda
  • R D Vasylyshyn
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 scientifi c-practical conference, 53-54. Kyiv, National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine] (in Ukrainian)