CC BY
59
УДК630*43:630* 182.47
ДИНАМИКА ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ПОСЛЕ НИЗОВЫХ ПОЖАРОВ В СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЯХ (НИЖНЕЕ ПРИАНГАРЬЕ)
О 2012 Н.М. Ковалева, Г.А. Иванова
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН
Поступила 14.03.2012
Прослежена динамика живого напочвенного покрова в течение 8, 9 летнего периода в сосновых насаждениях после низовых пожаров разной интенсивности. Показано, что низовые пожары, независимо от их интенсивности, приводят к снижению видового разнообразия, проективного покрытия и фитомассы живого напочвенного покрова на начальной стадии пирогенной сукцессии. Наибольшие изменения в живом напочвенном покрове происходят при пожарах средней и высокой интенсивности, которые приводят к изменению горизонтальной структуры растительных микрогруппировок, к смене доминанте® напочвенного покрова, а также к гибели мохово-лишайникового яруса.
Ключевые слова: интенсивность пожара, живой напочвенный покров, сукцессия, видовое разнообразие, фи-томасса, микрогруппировка.
В первую очередь при лесных пожарах страдают нижние ярусы растительности, и продолжительность их послепожарного восстановления в разных типах леса не одинакова. В каждом конкретном случае пирогенные трансформации являются результатом интегрального воздействия совокупности факторов: особенностей рельефа, разнообразия и структуры растительного покрова, вида и силы пожара, условий его возникновения и распространения и ряда других, которые и предопределяют наиболее вероятные направления восстановительных сукцессий. Целью настоящего исследования являлась оценка степени трансформации живого напочвенного покрова под действием низовых пожаров разной интенсивности в сосновых насаждениях.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводились в сосновых насаждениях (58°42ЧЧ, 98°25'Е) Нижнего Приангарья. По геоморфологическому районированию территория исследования относится к Приангарскому понижению Енисейского кряжа. Рельеф представлен плоскими и полого-холмистыми плато с реликтами неогеновой аллювиальной равнины, характеризуется значительной расчлененностью с колебаниями отметок от 100 до 450 м [2]. Климат района резко континентальный. Среднегодовая температура воздуха колеблется в пределах от -2,0°С до -2,4°С. Безморозный период длится в среднем 103 дня. Годовая сумма осадков составляет 320—380 мм [1]. Почвенный покров представлен иллювиально-железистыми песчаными подзолами [3].
В 2002, 2003 гг. в сосняках были проведены крупномасштабные эксперименты по моделированию поведения лесных пожаров с целью оценки воздействия их на компоненты экосистемы, на участках площадью 4 га каждый. Моделируемые пожары во всех случаях были низовые разной интен-
Ковалева Наталья Михайловна, к.б.н., н.с., e-mail: [email protected]; Иванова Галина Александровна, д.б.н., в.н.с., е-mail: [email protected]
сивности. Сосняк кустарничково-лишайниково-зеленомошный пройден пожаром высокой интенсивности (4275 кВт/м), бруснично-лишайниково-зеленомошный — пожаром средней интенсивности (3430 кВт/м), сосняк разнотравно-зеленомошный -пожаром низкой интенсивности (924 кВт/м).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исследования показали, что низовые пожары в меньшей степени приводят к изменению видового состава травяно-кустарничкового яруса в сосновых насаждениях (Кл-с=0,78—0,91). В большей степени они повлияли на мохово-лишайниковый покров, где пожары средней и высокой интенсивности привели к полной гибели мохово-лишайникового покрова. Коэффициент видового сходства с допожарным сообществом на 3 год минимальный (КЛу ■ = 0,18), к 9 году происходит постепенное восстановление допо-жарного видового состава (К5С = 0,43—0,46). Лишайниковый покров не восстановился. Пожар низкой интенсивности в сосняке разнотравно-зеленомошном привел к частичной гибели мохового покрова (Кду ■ = 0,44), к 8 году происходит восстановление допожарного видового состава (К5С= 0,83).
Через год после пожара низкой интенсивности проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса снизилось с 62 % до 35 %. В последующие послепожарные годы наблюдалась положительная тенденция, так на 8 год исследований проективное покрытие достигло 55 %. Моховой покров восстанавливается медленно и к 8 году его проективное покрытие составляло всего 10 %, тогда как до пожара — 80 %.
При пожаре низкой интенсивности в сосняке бруснично-разнотравно-зеленомошном средняя глубина прогорания подстилки составляла 2,8±0,3 см. В течение последующих пяти лет после пожара на месте допожарной бруснично-разнотравно-зеленомошной микрогруппировки сформировались бруснично-разнотравная и брусничная. В местах с наибольшей глубиной прогорания подстилки (5,6— 6,8 см) сформировались микроассоциации с уча-
стием Calamagrostis arundinacea (L.) Roth и Chamerion angustifolium L. Hill, такие как бруснич-но-вейниковая, бруснично-разнотравно-вейнико-вая, вейниково-кипрейная, разнотравно-вейни-ковая. На 8 год пирогенной сукцессии в напочвенном покрове доминирует бруснично-зеленомошная микрогруппировка, где проективное покрытие до-пожарных мхов составляло не более 10%.
Сосняк бруснично-лишайниково-зеленомошный пройден пожаром средней интенсивности, при котором весь напочвенный покров погиб, средняя глубина прогорания — 4,6±0,2 см. Проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса через год после пожара сократилось с 29 % до 17 %, но уже на 9 год величина приблизилась к допожарной (28 %). При пожаре средней интенсивности мхи погибли полностью. Через 9 лет покрытие мхов составляло не более 10 %. В моховом покрове встречались Polytrichum commune Hedw., P. Strictum Brid. (5 %), а также единичными куртинами допожарные мхи (Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt, и Dicranum polysetum Michx.).
В первые пять лет после низового пожара средней интенсивности структура живого напочвенного покрова однородная. На большей площади преобладала монодоминантная брусничная микрогруппировка с редким покровом (10 %). Сохранила свои контуры допожарная кустарничково-зеленомошная микроассациация, где в результате пожара моховой покров деградировал. На 6—9 года появляются растительные микрогруппировки со сменой доми-нантов, такие как кустарничково-плауновая, кус-тарничково-вейниковая, бруснично-вейниковая. В местах, где отмечена наибольшая глубина прогорания подстилки (6,3±0,2 см) сформировалась полит-риховая микроассоциация, где проективное покрытие мхов достигало 40 %.
Покрытие травяно-кустарничкового яруса на следующий год после пожара высокой интенсивности снизилось с 46 % до 11 %. В течение последующих послепожарных лет прослежена тенденция к увеличению трав и кустарничков. Проективное покрытие мохового покрова (на 9 год) не превышало 10 %, где основной вклад приходился на мхи рода Polytrichum, допожарные мхи (Pleurozium schreberi и Dicranum polysetum) встречались единично.
Низовой пожар высокой интенсивности привел к перестройкам горизонтальной структуры напочвенного покрова, средняя глубина прогорания подстилки на участке составляла 5,5±0,2 см. На начальной пирогенной стадии (1—5 лет) напочвенный покров представлен брусничной микроассоциацией, сформировавшейся на месте допожарных бруснично-лишайниковой и бруснично-зелено-мошной. На месте допожарной кустарничково-зеленомошной, в тех же границах сформировалась кустарничковая микроассоциация, где Ledum palustre L. (20 %), Vaccinium myrtillus L. (20 %), V. vitis-idaea L. (10 %). В местах с наибольшей глубиной прогорания подстилки (6,8±0,2 см) сформировалась
бруснично-вейниковая микрогруппировка. На более поздних стадиях сукцессии (6—9 лет) напочвенный покров приобретает мелкоконтурные очертания, связанные с мозаичным прогоранием напочвенного покрова и лесной подстилки (от 1,6 см до 8,6 см). На этом этапе сукцессии наибольшее развитие получают микрогруппировки с участием инициальных видов {Calamagrostis arundinacea, Chamerion angustifolium), а также мхов рода Polytrichum, которые имеют простые и короткие жизненные циклы и активно развиваются на начальных этапах послепожарной сукцессии. Также, в напочвенном покрове на данном этапе появляются растительные микрогруппировки, с доминированием видов лесного разнотравья (Majanthemum bifolium L. F. W. Schmidt, Lycopodium complanatum L.).
Результаты исследований показали, что низовые пожары независимо от их интенсивности в сосновых насаждениях привели к снижению фитомассы живого напочвенного покрова (рис 1.). После пожара низкой интенсивности максимальная фито-масса травяного покрова приходится на 3 год пирогенной сукцессии за счет разрастания в напочвенном покрове видов лесного разнотравья (Linnaea borealis L., Rubus saxatilis L., Iris ruthenia Ker Gawl., Carex macroura Meinsh.). Доля мхов после пожара низкой интенсивности в общей фитомассе яруса значительно снизилась (рис. Б). В последующие послепожарные годы фитомасса формировалась из постепенно восстанавливающихся допожарных видов (Pleurozium schreberi и Dicranum polysetum).
При средней интенсивности пожара фитомасса травяно-кустарничкового яруса снизилась в 10 раз (рис А.). Основу фитомассы как до пожара, так и после составлял вид Vaccinium vitis-idaea (80 %). В ходе пирогенной сукцессии наблюдалась общая тенденция к увеличению фитомассы травяно-кустарничкового яруса. В результате пожара средней интенсивности мхи и лишайники были уничтожены огнем. Лишайники так и не восстановились. Фитомасса мхов на 9-й год исследования имела низкие значения (рис. Б).
Пожар высокой интенсивности привел к снижению запасов фитомассы трав и кустарничков в 12 раз (рис. А). После пожара высокой интенсивности отмечены максимальные значения фитомассы на пятый год сукцессии (рис. А). На этой стадии сукцессии была высока доля вида Calamagrostis arundinacea (17 %), а также высоко участие (41 %) основного доминанта яруса (Vaccinium vitis-idaea) в общей фитомассе. В последующие годы происходит снижение общей фитомассы травяно-кустарничкового яруса, связанное с уменьшением доли Calamagrostis arundinacea (8 %). Фитомасса мхов в сосняках кустарничково-лишайниково-зеленомош-ном после пожара высокой интенсивности к 9 году имела низкие значения и состояла исключительно из мхов рода Polytrichum (рис. Б).
до пожара
1
100000
год после пожара
В высокая интенсивность 0 средняя интенсивность □ низкая интенсивность
(Б)
й и
Й о о
I
-Э
10000 - в
1000 - =
100 - =
до 123456789
пожара
год после пожара
В высокая интенсивность ЕЭ средняя интенсивность □ низкая интенсивность
Рис 1. Динамика фитомассы травяно-кустарничкового яруса (А) и мохового покрова (Б) после низовых пожаров разной интенсивности в сосновых насаждениях.
Таким образом, послепожарное формирование живого напочвенного покрова зависит от совокупности факторов (интенсивности пожара, глубины прогорания подстилки и типа исходного леса). Наибольшие изменения в живом напочвенном покрове происходят при пожарах средней и высокой интенсивности в сосняках лишайниково-зелено-мошных, которые приводят к изменению горизон-
тальной структуры растительных микрогруппировок, к смене доминантов напочвенного покрова, где продолжительное время преобладают инициальные виды, а также к гибели мохово-лишай-никового покрова. При пожарах низкой интенсивности в сосняках разнотравно-зеленомош-ных происходит частичное повреждение растительности, а также наблюдается постепенное восстановление допо-
жарных растительных микроассоциаций. Такие пожары не вносят существенных изменений в горизонтальной структуре растительного покрова, но способствуют большему разрастанию видов лесного разнотравья.
Работа выполнена при финансовой поддержке МНТЦ (проект №3695).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Галахов Н. Г. Климат / Н.Г. Галахов //Средняя Сибирь: сб. ст. М., 1964. С. 83—112.
2. Козловская С. Ф. Четвертичные отложения северной части Средне-Сибирского плоскогорья // Плоскогорья и низменности Восточной Сибири: сб. ст. М., 1971. С. 46—53.
3. Шишов Л. С. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
DYNAMICS OF GROUND VEGETATION AFTER SURFACE FIRES IN SCOTS PINE FORESTS
(NIGNEE PRIANGARIE)
© 2012 N.M. Kovaleva, G.F. Ivanova
Institute of Forest, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk
Post-fire succession of ground vegetation is a complex phenomenon which depends on a combination of factors (fire severity, depth of burn and pre- fire vegetation). Surface fires had a clear effect in initial succession in study area and it clearly had an impact on species diversity, percentage cover and biomass of ground vegetation. Fires of high- and moderate severity changed of horizontal structure and dominants of ground vegetation. Lichens and mosses were completely destroyed by fires of high- and moderate severity. There is a positive trend of pre- fire microgroups recovery after fires of low- severity.
Key words: fire intensity, ground vegetation, succession, species diversity, biomass, microgroup
Natalia Kovaleva, PhD, Researcher, e-mail: [email protected]; Galina Ivanova, PhD, Leader Researcher. e-mail: gaivanova@ksc .krasn.ru
