Статья: Особенности восстановления растительного покрова после низовых пожаров в березовых лесах

Статья по теме:

Особенности восстановления растительного покрова после низовых пожаров в березовых лесах

Санникова Н.В., Государственный аграрный университет Северного Зауралья

Аннотация

В статье рассматриваются особенности восстановления растительного покрова после низовых пожаров в березовых лесах Исетского района Тюменской области. Материалами исследований послужили данные на основании анализа ведомственных материалов лесоустройства Исетского лесничества: книга пожаров, таксационные описания Исетского лесничества. При пожарах средней и низкой интенсивности в березняках разнотравных происходит частичное повреждение растительности, а также наблюдается постепенное восстановление допожарных растительных микроассоциаций. Такие пожары не вносят существенных изменений в горизонтальной структуре растительного покрова, но способствуют большему разрастанию видов лесного разнотравья. На основании выполненных исследований можно отметить, что низовые пожары в разнотравных березняках Исетского района не вызывают массовой гибели древесной растительности, но приводят к перестройкам живого напочвенного покрова, выражающимся в изменении общих показателей его обилия, флористического богатства и роли в сообществе различных экологических групп растений.

Ключевые слова: РАСТИТЕЛЬНЫЙ ПОКРОВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, НИЗОВЫЕ ПОЖАРЫ, ЛЕС, ДЕРЕВЬЯ, БЕРЕЗА, ПОРАЖЕННОСТЬ, ГРИБЫ, НАСЕКОМЫЕ, ДРЕВОСТОЙ

Российская Федерация - один из крупнейших в мире экспортер древесины. Но в последнее время общая площадь лесов значительно сокращается. И одна из причин такого сокращения - лесные пожары. В первой половине двадцатого столетия на территории России было насчитано 46 типов лесов, из них до наших дней сохранилось лишь 25, причем некоторые из них сохранились в виде небольших островов, которым в дальнейшем грозит полное уничтожение [1].

Лесной пожар - стихийное (неуправляемое) распространение огня на лесной площади, окруженной негорящей территорией. В лесную площадь, по которой распространяется пожар, входят и открытые лесные пространства. К одному пожару относится вся площадь, пройденная огнем, окруженная не горящей на данный момент территорией.

Однако роль пожаров в лесных экосистемах неоднозначна: огонь выступает не только как разрушитель, но и как созидатель леса. Слабые пожары особого вреда лесу не причиняют, а в некоторых случаях даже, наоборот, приносят пользу [2]. Практически не повреждая деревьев, они снижают запас лесных горючих материалов, очищают лесные территории от древесного валежа, тем самым уменьшая пожарную опасность. Поверхностное обжигание мощного слоя плотной подстилки способствует ее быстрому разложению и создает благоприятные условия для возобновления леса. Огонь уничтожает источники инфекции, носителей ряда грибных и других заболеваний, вредных насекомых, ускоряет процесс изреживания в насаждении, приводя к отмиранию отставшие в росте деревья, способствует более интенсивному приросту сохранившихся крупномерных деревьев [3].

Цель работы: изучить особенности восстановления растительного покрова после низовых пожаров в березовых лесах Исетского района Тюменской области.

Исетский район расположен в юго-западной части Тюменской области. Граничит: на юго-западе - с Курганской областью, на северо-западе - со Свердловской областью, а также с Тюменским, Ялуторовским и Упоровским районами Тюменской области. Площадь территории района составляет 2751,2 кмІ (рис. 1).

Исетский район расположен на почвах, характерных для лесостепной зоны Западной Сибири юга Тюменской области. В основном, это выщелоченные черноземы, серые лесные, солонцеватые и осолоделые лугово-черноземные почвы.

Общий запас древесины спелых и перестойных насаждений - 3,7 млн. м3, расчетная лесосека - 331,0 тыс. м3, в т.ч. по хвойным - 61,0 тыс. м3. Резерв лесосеки - около 217,2 тыс. м3, в т.ч. 18,3 тыс. м3 - по хвойным. Материалами исследований послужили данные, полученные на основании анализа ведомственных материалов лесоустройства Исетского лесничества: книга пожаров, таксационные описания Исетского лесничества.

Пробные участки заложены в березовом разнотравном лесу. Размер каждого составлял 20х25 м.

Рис. 1 - Исетский район Тюменской области

На пробных площадках было исследовано состояние всех компонентов фитоценоза: древостоя, подроста основных лесообразующих пород и живого надпочвенного покрова на период 2017 г.

Описание древостоя проводилось согласно методам, принятым в лесной таксации.

Проведен полный попородный пересчет древостоя с указанием основных морфологических параметров.

Санитарное состояние каждого дерева оценивалось по трехбалльной шкале (уд., неуд., погиб.), также отмечалась пораженность стволов дереворазрушающими грибами и насекомыми-ксилофагами.

Диаметр ствола определялся при помощи сантиметровой ленты с последующим пересчетом по формуле длины окружности: d = l / р, где р = 3,14; d - диаметр ствола; l - обхват ствола.

Высота деревьев определяется глазомером для 10 средних по диаметру деревьев (для всех пород, если они имеются).

Для определения диаметра кроны оценивают проекцию одного из радиусов на поверхности земли, полученную цифру удваивают.

На всех участках был проведен учет древесного опада, с указанием породы, длины и диаметра ствола.

В результате огневого воздействия деревья получают различные повреждения, которые проявляются в виде:

1) обгорания кроны (сгорают хвоя и мелкие веточки);

2) ожогов кроны (перегрев в результате мощного теплового излучения);

3) ожогов камбия у надземной части ствола;

4) ожогов камбия корней и их перегорания.

Степень и вид повреждения деревьев зависят не только от характеристик лесного пожара, но определяются также пирологическими свойствами каждой породы и насаждений их в целом.

Береза меньше повреждается пожарами, чем темнохвойные деревья, но восприимчивее к огню, чем сосна и лиственница. Кора у березы тонкая, и поэтому дерево травмируется низовыми пожарами. Впоследствии береза поражается дереворазрушающими грибами и погибает.

Слабый низовой пожар, не повреждающий корней или камбий в комлевой части ствола, а лишь производящий легкий ожог коры, не наносит существенных травм дереву. Если же камбий нагревается до температуры 55-60 оС, то он погибает, так как является чувствительным даже к такому повышению температуры. Когда камбий повреждается по всей окружности ствола, то это приводит к усыханию дерева. Аналогичный результат возможен и в случае ожога корневой системы [4].

Древесная растительность на пробных площадках представлена насаждениями березы повислой (Betula pendula Roth.). Морфофизиологическая и таксационная характеристика древостоя, полученная в результате сплошного пересчета, представлена в таблице 1. На всех опытных участках отмечены отличия средних размерных показателей деревьев от контроля.

Таблица 1 - Характеристика древостоя на пробных площадях

Примечание: различия с контролем достоверны* - при P<0,05

Высота стволов на опытных участках несколько ниже контроля, так как деревья ослаблены в результате огневого воздействия, процессы их роста находятся в угнетенном состоянии. Кроме того, в результате ожогов камбия и теплового воздействия на ризосферу снижается эффективность проводящей функции корней и стволов, что препятствует проникновению воды и питательных веществ из корней в наземную часть.

Из опытных площадей максимальное значение высоты ствола отмечено на контрольной площади, так как деревья не подвергались огневому воздействию. Диаметр ствола в контроле и в горельнике 2007 года мало отличаются, что говорит о практически полном восстановлении леса после пожара (рис. 2).

Рис. 2 - Отличие опытных участков от контроля

пожар тюменский растительный покров

Огонь нанося травмы деревьям, ослабляет их и способствует образованию ветровала и бурелома. Древостой в области подпалин и трещин легко заселяется спорами дереворазрушающих грибов и насекомыми-ксилофагами. Результаты оценки пораженности деревьев насекомыми и грибами на опытных площадках и в контроле представлены на рис. 3.

Рис. 3 - Пораженность деревьев насекомыми-ксилофагами и грибами

Общая пораженность древостоя на опытных участках значительно выше, чем в контроле. Максимальный процент пораженности насекомыми отмечен на площадях 2017 года горения, что согласуется с данными по санитарному состоянию деревьев на этой площади. В этот период ослабленные и поврежденные деревья составляют около 12% от всего древостоя, в огневые раны, трещины таких деревьев легко проникают насекомые и способствуют разрушению древесины [5].

На всех участках были обнаружены плодовые тела дереворазрушающих грибов вида трутовик настоящий (Fomes fomentarius Fee.). Пораженность деревьев грибами, оцененная по наличию плодовых тел, оказалась несколько ниже, чем насекомыми. Максимальная доля пораженных деревьев отмечена также на горельниках 2017 года: 16% от всего древостоя. Причинами такого большого количества пораженных трутовиком деревьев могут служить благоприятные условия: влажность и температура, сложившиеся из-за обильного выпадения осадков, что способствует прорастанию спор грибов на горельнике 2017 г. Ослабленные пожаром деревья оказались особенно восприимчивы к заражению трутовиком.

Восстановление первоначального лесного фитоценоза во многом определяется наличием и благонадежностью естественного возобновления основных лесообразующих пород. Лесные пожары приводят к угнетению и гибели самосева и подроста древесных пород, которые либо выгорают вместе с подстилкой, либо получают различные выраженные повреждения вследствие огневого повреждения. Весьма существенным является и опосредованное влияние пожара через эдафические условия биоценоза%: влажность почвы, ее минеральный состав, температурный режим [4].

На всех пробных площадках было отмечено возобновление двух основных лесообразующих пород: березы и осины (табл. 2).

Таблица 2 - Количество подроста на пробных площадях

В последующие годы накопление подроста в горельниках идет достаточно быстро; его общее количество через три года после пожара практически достигает контрольного уровня. Основными причинами такого успешного естественного возобновления являются огневая подготовка почвы и устранение конкуренции со стороны травяно-кустарничковой растительности, которая после пожара почти полностью отмирает. Это способствует укоренению самосева и быстрому накоплению подроста на прогоревших участках.

Большая часть подроста на всех площадках имеет удовлетворительное состояние. Интенсивно идущее последующее возобновление обеспечивает постепенное приближение доли благонадежного подроста к контрольным показателям (рис. 4).

Сохранность живого напочвенного покрова после пожара напрямую зависит от особенностей типа леса, количества горючего материала в напочвенном покрове, возраста лесного массива и микрорельефа. Лучше сохраняется растительность в лесах со спелым древостоем. Более устойчивым к пирогенному воздействию являются травяные типы леса [6].

На свежем горельнике 2017 г. в год пожара почти полностью отсутствовала травянистая растительность (табл. 3). Здесь было отмечено девять видов растительности, проросших отдельными фрагментами и в малом количестве. Послепожарное восстановление общего обилия живого напочвенного покрова идет очень интенсивно; через год его проективное покрытие возрастает в 2,5 раза. Этому способствуют огневая подготовка почвы, отсутствие конкуренции и улучшение условий освещенности под пологом разрушающегося древостоя. Однако столь стремительное увеличение обилия обеспечивается за счет сравнительно небольшого количества видов, наиболее активно заселяющих освободившееся пространство.

Рис. 4 - Распределение подроста на пробных площадках по категориям состояния

Таблица 3 - Характеристика живого напочвенного покрова на пробных площадях

Примечание: X±m среднее значение с ошибкой. Различия с контролем достоверны* - при P<0,05