Fractional composition and formation of forest litter in scots pine plantations on ravine-gully systems and the plain of the Central part of Ukraine

Abstract

The fractional composition of forest litter was studied in pure and mixed plantations with a predominance of Scots pine aged 14–85 years. The study was conducted in anti-erosion plantations of ravine-gully systems of Dnieper Upland, in parks on Kyiv slopes of Dnieper River, Ovruch Ridge, as well as in the plains of Kyiv and Zhytomyr Polissia. Forest litter is with a thickness of 2.2–2.5 cm in mixed stands and 2.5–3.5 cm in pure stands with a stock of 20.8 and 27.8 t·ha-1, respectively. The mass of litterfall in the studied areas is different and ranges from 2.9 t·ha-1 in mixed plantations to 14.1 t·ha-1 in pure pine ones. Analysis of the fractional composition of litter showed that its active part (leaves, crumbs, fruits) in all experimental areas is in the range from 65 to 82 %, while the inactive part (branches, bark, cones) is 18–45 % of the total mass. The active part in mixed plantations is 73–82 %, pure ones – 65–67 %, and the inactive part is 18–27 and 34–45 %, respectively. The rate of destruction and mineralization of freshly dead phytomass was determined by analysis of litterfall-litter index – the ratio of litter mass to the mass of annual litterfall. Plantations of ravine-gully systems are characterized by strongly inhibited intensity of litter mineralization with an index of 6.2–7.9. The index ranges from 2.9 to 4.5 in park plantations and from 1.1 to 5.5 in the plantations of the plain sites. The mass of water absorbed by litter is 11.0–50.8 t·ha-1 and its moisture capacity is in the range of 134–319 %, which is equivalent to 1.6–4.8 mm of precipitation. Досліджено фракційний склад лісової підстилки в чистих і змішаних насадженнях з ереважанням сосни звичайної віком 14–85 років. Дослідження проводили в протиерозійних насадженнях яружно-балочних систем Придніпровської височини, парків на Київських схилах Дніпра, Овруцького кряжу, а також на рівнинній частині Київського та Житомирського Полісся. Лісова підстилка має потужність 2,2–2,5 см у змішаних насадженнях і 2,5–3,5 см у чистих насадженнях із запасом 20,8 і 27,8 т·га-1 відповідно. Маса підстилки на досліджуваних територіях різна і коливається від 2,9 т·га-1 у змішаних насадженнях до 14,1 т·га-1 у чистих соснових. Аналіз фракційного складу підстилки показав, що її активна частина (листя, м’якуш, плоди) на всіх дослідних площах знаходиться в межах від 65 до 82 %, а неактивна (гілки, кора, шишки) – 18–45 % від загальної маси. У змішаних насадженнях активна частина становить 73–82 %, чисті – 65–67 %, корінна – 18–27 і 34–45 % відповідно. Швидкість руйнування та інералізації свіжовідмерлої фітомаси визначали шляхом аналізу індексу підстилки – відношення маси підстилки до маси річної підстилки. Насадження яружно-балочних систем характеризуються сильно пригніченою інтенсивністю підстилкової мінералізації з показником 6,2–7,9. У паркових насадженнях індекс коливається від 2,9 до 4,5, у насадженнях рівнинних ділянок – від 1,1 до 5,5. Маса води, поглиненої підстилкою, становить 11,0–50,8 т·га-1, а її вологоємність – 134–319 %, що еквівалентно 1,6–4,8 мм опадів.