Методики наукових досліджень, що найчастіше застосовують при підготовці випускних магістерських робіт – Додаток 1

Лісівництво

ПІСЛЯМОВА

Додаток 1

Методики наукових досліджень, що найчастіше застосовують при підготовці випускних магістерських робіт

Облік природного поновлення

Природне поновлення лісу досліджується наступними методами: окомірно, стрічкових проб, облікових площадок.

При окомірному методі заселеність площі підростом установлюється за маршрутними ходами, розкладеними на певній відстані. Цим методом встановлюється загальна картина поновлення – приблизна його густоста та розміщення молодих рослин – рівномірний

чи груповий. Також відмічається стан підросту: здоровий, пошкоджений, хворий чи сумнівний.

Більш точний облік підросту здійснюється методом стрічкових проб або методом облікових площадок.

При застосуванні методу стрічкових проб стрічки певної ширини – одна, дві або три – розміщуються упоперек ділянки або (якщо дві) – хрест навхрест. На стрічках виконується суцільний перелік підросту, а потім, враховуючи площу стрічок, дані перераховуються на усю площу і на площу в 1 га.

Метод облікових площадок передбачається на ділянці за певною схемою площадок розміром в 1 м2, а іноді – більших. На кожній

площадці виконується суцільний облік підросту за породами дерев та станом, а отримані дані перераховуються на всю площу та площу в 1 га.

У відомість обліку підросту заносяться дані по кожній стрічковій пробі чи площадці окремо.

Багатьма відомими дослідниками В. Г. Нєстєровим, М. М. Горшеніним, Б. І. Іваненком, С. С. П’ятницьким, П. М. Мегалінським та ін. запропоновані різні кількості облікових площадок та їх розміри. Тут потрібно враховувати і розміщення підросту на площі, і його висоту. Якщо підріст розміщений рівномірно і має незначну висоту – кількість площадок може бути меншою, а їх розмір – також менший.

Форма переліскової відомості і поновлення наведена у додатку 11-Д “Практикум з лісівництва” . Вона враховує кількість екземплярів підросту на стрічці чи площадці за його висотою: до 0,5 м; 0,6-1,5 і більше 1,5 м (по кожній деревній породі).

Для оцінки природного поновлення можна скористатися таблицею П. М. Мегалінського, наведеною у додатку 10Д “Практикум з лісівництва”.

Дослідження органічних решток. Для визначення маси щорічного опаду на пробних площах розміщують за певною схемою 6-10 облікових площадок розміром в 1 м2. Місця для розміщення площадок готують заздалегідь, розчищаючи дещо більшу за 1 м2 площадку, видаляючи рослинність та лісову підстилку. Опад потрібно збирати у листяних лісостанах в кінці опадання листя та до початку дощової осінньої погоди. У хвойних та мішаних лісостанах бажано збирати опад влітку та восени. Відібраний опад краще помістити у поліетиленовий пакет окремо з кожної облікової площадки, вкласти в нього етикетку, а пізніше зробити якісний аналіз, розділивши на активну частину (листя, хвоя) та пасивну (гілочки, кора, шишки, насіння, інші рештки). У лісостанах, що представлені кількома породами, іноді листя доцільно розділити за породами.

Для дослідження опаду в лабораторних умовах вибирається середній зразок масою 0,5-0,8 кг з врахуванням частки активної та пасивної частини опаду. У лабораторних умовах зразок подрібнюється, доводиться до абсолютно сухого стану та використовується для визначення вмісту золи, сполук азоту, калію, магнію, інших сполук, а також для визначення активної кислотності за стандартними методами. Отримані дані переводяться на площу в 1 га, використовуються для оцінки живлення насадження.

Визначення запасу лісової підстилки також доцільно виконувати шляхом закладки облікових площадок. У залежності від товщини підстилки, яка встановлюється окомірно, розмір площадок може бути в 1 м2 і 0,5 м2. Так, у дібровних умовах, де органічні рештки розкладаються швидко, доцільно мати площадки в 1 м2, а у суборевих – 0,5 м2.

Збирати лісову підстилку потрібно тоді, коли вона сформується, тобто перед початком опадання листя.

Якщо лісова підстилка не має чітко виражених шарів, то вона збирається на площадці цілком. Якщо ж вона має виражені шари, то потрібно збирати кожен шар окремо на кожній обліковій площадці. Зібрана підстилка доводиться до повітряно-сухого стану, відбирається середній зразок для лабораторних досліджень з врахуванням якісного складу та ступеню розкладання. Як правило, окремо враховуються такі фракції підстилки: не розкладена, напіврозкладена і потрох.

Середня із усіх площадок маса лісової підстилки переводиться на площу в 1 га.

Дані про масу опаду і лісової підстилки, а також вміст елементів живлення використовуються для визначення показників біологічного кругообігу та встановлення його характеру.

Для цього потрібно виготовити шаблон із рейок з внутрішньою площею в 1 м2 і поділити його на клітинки через 20 см кнопочками. Шаблон кладеться на поверхню підстилки і міліметровою лінійкою вимірюється у кожній точці відстань від рейки до поверхні підстилки, цифри записуються у певному порядку. Потім гострим ножем підстилка розрізається по периметру шаблона і знову вимірюється відстань від рейки до поверхні фунту. Різниця між другим виміром і першим дасть товщину підстилки. Дані обробляються статистично.

Маса підстилки встановлюється після доведення її до повітряно-сухого стану.

Таким же чином можна визначити і товщину окремих шарів підстилки, якщо вони виражені.

При необхідності встановлення максимальної вологоємкості лісової підстилки можна скористатися методом шаблонів. Автором застосовувалися металеві шаблони розміром 20×25 см, що мали висоту трьох стінок у 5 см та відкриту передню, тобто мали форму совка. Шаблон накладається на підстилку, гострим ножем лісова підстилка обрізується з усіх боків та видаляється. Шматок підстилки у непорушному стані переміщується усередину шаблона.

Знаючи масу шаблона, товщину підстилки та її масу у повітряно-сухому стані, можна обчислити об’ємну масу підстилки. Для встановлення максимальної вологоємкості підстилки кілька зразків (краще разом із шаблонами) потрібно помістити у яку-небудь посудину, пригнітити зверху, щоб підстилка не спливала, та заповнювати водою. Через 1-1,5 доби потрібно вийняти із води, дати вільній воді стекти та визначити масу кожного зразка у насиченому водою стані. Різниця у масі мокрого та повітряно-сухого зразка дасть величину поглинутої вологи. Її потрібно виразити у відсотках.

Визначення об’ємної маси лісового грунту. Лісові грунти мають свої особливості під різними за породним складом лісостанами. Часто доводиться вивчати вплив лісових насаджень на грунт, у першу чергу на фізичні властивості – об’ємну масу, структурність тощо. Найбільш точно визначається товщина лісової підстилки за методом А. С. Скородумова.

Об’ємна маса лісового грунту визначається за допомогою спеціальних стальних циліндрів, які мають висоту 40 мм та 100 мм, діаметр 80 мм. Відповідно до цих розмірів об’єм циліндрів становить 200 та 500 см3. Можуть бути використані циліндри інших розмірів. Ними користуються грунтознавці.

Лісові грунти вивчаються з поверхні (0-5 см глибини) та посередині генетичних горизонтів. Можливе вивчення грунту у кожному 10 см шарі до глибини 100 см.

Для відбору зразка у непорушеному стані циліндр потрібно врізати у грунт одним-двома ударами масивним молотком. Саме у такий спосіб зразок грунту не подрібниться, а збереже природний стан.

Підрізавши ножем врізаний у грунт циліндр, його виймають, рівно відрізують надлишки грунту та упаковують. Паралельно з відбором зразків грунту у непорушеному стані відбираються зразки грунту для визначення вологості. Потрібно для цього користуватися алюмінієвими бюксами та вжити заходів щоб із зразка не випаровувалася волога до лабораторного дослідження.

В умовах лабораторії відібрані зразки зважуються, а зразки для встановлення вологості грунту – висушуються до постійної маси. Після встановлення відсотка вологи обчислюється абсолютно суха маса відібраного зразка грунту. Знаючи об’єм грунтового циліндра, легко обчислити об’ємну масу грунту у непорушеному стані.

Повторність для отримання достовірних результатів повинна бути: з поверхні грунту – не менше 10, для більш глибоких шарів – 4-5.

Об’ємна масса грунту визначається за формулою:

Де md – маса грунту при польовій вологості, в об’ємі циліндра, г;

V – об’єм циліндра, см-3;

W – відсоток вологості грунту, %.

Визначення запасів гумусу та поживних речовин у грунті.

Для визначення запасу гумусу або того чи іншого елемента живлення, наприклад, у однометровій товщі грунту, потрібно знати вміст елемента у 100 г грунту (міліграмах), що встановлюється лабораторним аналізом, та об’ємну масу відповідного генетичного горизонту.

Для кращого сприйняття розрахунків доцільно зобразити грунт у вигляді куба з поверхнею 1×1 та глибиною 1м. На ньому відмітити лінії, які відмежовують генетичні горизонти грунту.

Знаючи вміст елемента живлення у 100 г грунту, визначених у лабораторії за стандартними методиками, та об’ємну масу грунту конкретного генетичного горизонту, визначають масу грунту у даному горизонті та запас елемента у ньому. Запаси елемента живлення в усіх генетичних горизонтах до глибини 100 см обчислюють як їх суму. Дані, отримані на 1 м2 площі лісового грунту, переносять на площу в 1 га або відносять до одиниці об’єму грунту, тобто залишають визначені для площі в 1 м2.

Дослідження водних властивостей грунту. Визначається вологість грунту, максимальна гігроскопічність та водопроникненість з його поверхні.

Вологість грунту поверхневого та більш глибоких горизонтів визначається у відібраних у металеві бюкси зразках грунту, які доводяться у лабораторних умовах до постійної маси. У місцях відбору зразків грунту для лабораторних досліджень відбираються і зразки на встановлення вологості. Якщо немає можливості визначити масу відібраних зразків вологого грунту на місцях досліджень, то потрібно вжити заходів, щоб запобігти випаровуванню вологи із зразків грунту. Бюкси потрібно помістити у поліетиленові пакети або ізолювати стики між корпусом бюкса і кришкою кільцем із резини.

У лабораторних умовах визначається маса вологого грунту і його маса після висушування при 105° у сушильній шафі. Розрахунок вологості зразків грунту здійснюється за формулою:

Де md – маса зразка грунту у повітряно-сухому стані, г;

Mc – маса зразка грунту після висушування, г.

Максимальна гігроскопічність грунту визначається за стандартною методикою, враховується при мінімальній вологозабезпеченості рослин у подвійній величині.

При визначенні водопроникності грунту з його поверхні користуються металевими циліндрами, які врізуються в грунт так, щоб не порушити його будову. При цьому у місцях розміщення циліндрів знімається лісова підстилка.

Виходячи з того, що при сильних зливах може випасти до 50 мм опадів, робиться розрахунок кількості води, яку потрібно вилити у врізаний у грунт циліндр так, щоб стовп води становив 50 мм. Цю кількість води можна вливати у циліндр порціями. Для дослідження потрібно мати 8-10 циліндрів, фіксуючи для кожного з них час у хвилинах, за який вода повністю буде всмоктана грунтом. Дані такого дослідження потрібно обробити статистично.

Максимальна гігроскопічність зразків грунту визначається у лабораторних умовах за стандартною методикою.

Вважається, що мінімальна вологість грунту, при якій може існувати рослин­ність, дорівнює хвойній максимальній гігроскопічності. Тому при встановленні запасів вологи у грунті, які можуть бути використані рослинами, обчислюють різницю між польовою вологістю і подвійною гігроскопічністю грунту.

Методика визначення показників біокругообігу у ланці накопичення та первинного порушення органічних решток.

Маса опаду і лісової підстилки визначається на облікових площадках розміром в 1,0 або 0,5 м2. На пробній площі у певному порядку – на однаковій відстані в ряду та між рядами розміщують 6-10 однометрових площадок. Можна поступити таким чином: кожну площадку 100×100 см помітити кілочками, забитими по вуглах та середині двох протилежних сторін. Оскільки у хвойних насадженнях хвоя опадає протягом вегетаційного періоду, половину однометрової площадки звільняють від лісової підстилки, яку доводять до повітряно-сухого стану та зважують. Восени, перед масовим осипанням хвої, на звільненій половині збирають опад і теж зважують у повітряно-сухому стані. Інша половина може бути контрольною, маса якої складає підстилка + опад.

У листяних насадженнях масу лісової підстилки визначають перед листопадом. Окремо враховується маса опаду (на другій половині або на усій площадці).

Окрім визначення маси опаду та підстилки, формуються середні їх зразки масою до 0,4-0,5 кг для лабораторних аналізів визначення фракційного складу, вмісту елементів живлення тощо.

Примітка. Якщо підстилка має виражені шари, то визначають масу кожного шару.

Найчастіше визначаються наступні показники, а саме, за І. І. Смольяніновим: маса який називають опадо-підстилковим коефіцієнтом, що свідчить про швидкість органічних решток, показник свідчить про швидкість кругообігу у даному циклі,

І який показує дольову участь елемента у циклі.

Чим показник менший, тим більша частка елемента в опаді.

На основі отриманих показників біокругообігу визначається його тип за класифікацією Н. І. Базилевич, Л. Є. Родіна та при необхідності обгрунто­вуються заходи щодо його активізації.

Дослідження кореневих систем дорослих деревних рослин. Найчастіше виникає потреба у вивченні кореневих систем деревних рослин у мішаних лісостанах: їх архітектоніка, взаємне розміщення у товщі грунту та коре – незаселеність окремих горизонтів грунту.

Для уявлення про архітектоніку та взаємне розміщення скелетних коренів застосовується траншейний метод. Він полягає в розміщенні траншеї по дотичній до основи стовбура одного або кількох дерев та препаруванні скелетних коренів на вертикальній стінці траншеї. Розмір траншеї повинен бути таким, щоб у ній міг поміститися дослідник та зарисувати розміщення коренів. Найчастіше ширина траншеї становить 70-80 см, глибина повинна охоплювати верхні горизонти грунту або сягати 1 м, а довжина буде залежати від довжини скелетних коренів у горизонтальному напрямку або буде такою, що охоплює кореневі системи дерев двох чи кількох порід, що сумісно зроста­ють у насадженні. Як правило, довжина траншеї не перевищує 10 м. Для зображення кореневих систем у масштабі на рисунку доцільно застосовувати спеціальний шаблон з поділками на клітини розміром 20×20 см.

Коренезаселеність грунту дрібним корінням досліджується методом монолітів. Моноліти у вигляді паралелепіпедів з періодом 50×50 см або іншим розміщуються на розрахованій відстані від дерева на глибину до 1 м. Грунт разом з дрібним корінням (діаметром до 2 мм) виймається з моноліта шарами товщиною 10 см або за глибиною генетичного горизонту, дрібне коріння вибирається вручну з поділом за окремими породами, визначається його маса до висушування та величина поверхні за допомогою пікнометра. Отримані дані окремо для кожного моноліта заносяться до таблиці та зображуються на діаграмі у встановленому масштабі.

Глибоке розуміння лісовими фахівцями взаємодії лісу з екологіч­ними факторами, які обумовлюють його існування, дає можливість не тільки пізнати природу лісових насаджень, складні процеси, що в них відбуваються, але і вірно зорієнтуватися у процесах лісовирощування. Усі лісівничі заходи при штучному створенні насаджень, їх поновленні (а це в умовах рівнинних лісів України переважає), догляді за насадженнями протягом довготривалого часу повинні спрямовуватися, вихо­дячи із розуміння тих процесів і змін у характері росту насаджень, які можуть виникнути. І потрібно дії лісовода спрямувати так, щоб після того чи іншого втручання людини у життя лісового насадження не відбувалися негативні наслідки як для самого лісу, так і для господарства.

Ось чому в лекціях деталізований матеріал взаємодії лісу з окре­мими екологічними факторами, який у певному обсязі був засвоєний студентами при їх підготовці до рівня “бакалавр” і якого недостатньо для рівня “магістр”.

Лісова типологія являє собою розділ лісівництва, що розробляє класифікацію лісів за певними їх ознаками. Це потрібно у першу чергу для грамотного ведення господарства у лісах, які навіть на відносно незначній частині земної суші – у межах України – відрізняються своїм характером: складом деревних порід, темпами росту деревних рослин, будовою і т. п., а це вимагає нешаблонного підходу до усіх лісогосподар­ських заходів. Крім того, лісова типологія потрібна при наукових дослідженнях природи лісу, особливостей росту деревостанів тощо.

Ми не обмежилися тільки характеристикою лісотипологічних напрямків та шкіл, які розробляли і розробляють лісотипологічні класи­фікації, але і коротко навели принципи лісотипологічних класифікацій, які застосовуються у зарубіжних країнах. Окремі лісотипологічні класифікації розглянуті критично з точки зору їх слугування вимогам лісогосподарських заходів. Розширюючи коло лісотипологічних знань, розуміння лісової типології як важливого інструмента для практики лісового господарства, ми вважаємо, що саме такий підхід до підготовки фахівців – лісоводів освітньо-кваліфікаційного рівня “магістр” цілком виправданий.

Стосовно сучасної лісотипологічної класифікації, яка діє в Україні, вважаю за необхідне зауважити, що вона не задовольняє практику лісового господарства, тому її потрібно вдосконалювати, залишивши регіональною, але зменшивши до 2-3 десятків типів лісу.