CC BY
87
УДК:630.435
ПОСЛЕПОЖАРНЫЙ МОНИТОРИНГ ФИТОМАССЫ ДРЕВОСТОЯ ЛИСТВЕННИЧНИКОВ НИЖНЕГО ПРИАНГАРЬЯ
Сергей Викторович Жила
Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, 660036, Россия, г. Красноярск, Академгородок, 50/28, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории лесной пирологии, e-mail: getgain@mail.ru
Галина Александровна Иванова
Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, 660036, Россия, г. Красноярск, Академгородок, 50/28, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории лесной пирологии, тел. (383)361-08-86, e-mail: d.d@ngs.ru
Елена Александровна Кукавская
Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, 660036, Россия, г. Красноярск, Академгородок, 50/28, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории лесной пирологии, тел. (383)361-08-86, e-mail: d.d@ngs.ru
В статье проведен анализ структуры фитомассы древостоя и ее изменения под воздействием пожаров разной интенсивности в лиственничниках Нижнего Приангарья. Установлено, что послепожарные изменения фитомассы древостоя определяются интенсивностью пожара, а также давностью его воздействия.
Ключевые слова: фитомасса древостоя, лесной пожар, интенсивность пожара, лиственничники, Нижнее Приангарье.
THE POSTFIRE MONITORING OF THE PHYTOMASS OF LARCH STAND OF LOWER ANGARA REGION
Sergey V. Zhila
V. N. Sukachev Institute of Forest SB RAS, 660036, Russia, Krasnoyarsk, Academgorodok 50/28, Ph. D., researcher of laboratory of forest fires, tel. (383)361-08-86, e-mail: d.d@ngs.ru
Galina A. Ivanova
V. N. Sukachev Institute of Forest SB RAS, 660036, Russia, Krasnoyarsk, Academgorodok 50/28, Ph. D., leader researcher of laboratory of forest fires, tel. (383)361-08-86, e-mail: d.d@ngs.ru
Elena A. Kukavskaya
V. N. Sukachev Institute of Forest SB RAS, 660036, Russia, Krasnoyarsk, Academgorodok 50/28, Ph. D., researcher of laboratory of forest fires, tel. (383)361-08-86, e-mail: d.d@ngs.ru
The article analyzes the structure of phytomass and its changes under the influence of fires of varying intensity in larch forests of Lower Angara region. It was found that the post-fire changes of phytomass determined by the intensity of fire.
Key word: phytomass, forest fire, fireline intensity, larch forests, Lower Angara region.
Введение
В настоящее время в Сибири ежегодно возникают десятки тысяч лесных пожаров, площадь которых достигает миллионы гектар. Глобальное изменение климата может привести к увеличению частоты лесных пожаров, расширению области их распространения, и, как следствие, к долгосрочной деградации ле-сорастительных условий (Kasischke et al., 1995; Flannigan et al., 2009). На свет-лохвойные леса, которые составляют до 90 % от площади лесов Нижнего При-ангарья (Жуков с соавт., 1969), приходится более 60 % от общего количества лесных пожаров (Korovin, 1996).
Лесные пожары воздействуют на все компоненты биогеоценоза. Фитомасса древостоя вносит значительный вклад в накопление лесной подстилки, которая является проводником горения и горючим материалом при низовых пожарах, а кроновые материалы (хвоя и мелкие ветви) активно участвует в горении при верховых пожарах. Выявлена зависимость между количеством фитомассы древостоя и его биометрическими характеристиками (Усольцев, 1988; Онучин, Спицына, 1995).
Под воздействием пожаров происходит перераспределение фитомассы между живым пологом и мортмассой (Wardle et al., 2003; Ivanova et al., 2011). Тем не менее, исследования, связанные с оценкой трансформации фитомассы древостоя под воздействием пожаров единичны.
Целью наших исследований являлась оценка и мониторинг трансформации фитомассы древостоя под воздействием лесных пожаров разной интенсивности в лиственничниках Нижнего Приангарья.
Объекты и методика
Исследования проведены в лиственничниках Нижнего Приангарья Красноярского края. Экспериментальные участки (8 участков, из которых 2 -контроль), площадью 1 га каждый, располагались на левобережной части реки
t г
Ангары (58°35 с.ш., 98°55 в.д.). Лесоводственно-таксационное описание дре-востоев на экспериментальных участках проводили по методике В.Н. Сукачева, С.В. Зонна и Г.П. Мотовилова (1957).
Экспериментальные участки представляли собой древостои сложные по структуре и составу, разновозрастные, II-III класса бонитета. В первом ярусе доминировали лиственница и сосна (140-150 лет), отдельные деревья достигали возраста 200-300 лет. Средний диаметр деревьев первого яруса варьирует на участках от 26 до 44 см, а средняя высота 26-27 м. Второй ярус представлен хвойными и лиственными породами, в составе присутствуют пихта, ель, кедр, сосна, лиственница, береза и осина, возраст которых составляет 40-50 лет. Средний диаметр деревьев второго яруса варьирует на участках от 13 до 22 см, а средняя высота от 16 до 20 м. Относительная полнота древостоя - 0,6-1,0. Насаждения с подростом (от 7.3 до 20.8 тыс. экз./га) и подлеском под пологом древостоев. В травяно-кустарничковом ярусе доминирует таёжное мелкотравье. Моховой покров хорошо развит, общее проективное покрытие до 100 %, доми-
нируют Р!виго21ит schreberi и Иу1осотшт splendens. Последний пожар был зарегистрирован в 1953 году.
В 2002-2007 гг. на участках были проведены эксперименты по моделированию поведения пожара при различных погодных условиях и оценке их воздействия на компоненты биогеоценоза. Согласно классификации лесных пожаров по интенсивности (МеЯае е1 а1., 2006) на экспериментальных участках 2 развился высокоинтенсивный пожар (более 4001 кВт/м), 6 - среднеинтенсив-ный (интенсивность горения на кромке пожара от 2001 кВт/м до 4000 кВт/м), 1, 3, 4, 5 - пожары низкой интенсивности (менее 2000 кВт/м).
Фитомассу древостоя оценивали методом перечислительной таксации с взятием модельных деревьев по ступеням толщины.
Результаты исследования
Проведенный анализ данных по фитомассе модельных деревьев подтвердил наличие тесной связи ее отдельных фракций с морфологическими признаками дерева и его возрастом. На ствол приходится до 89 % надземной фитомас-сы дерева сосны и лиственницы. Значительная часть фитомассы приходится на живые ветки, доля которых составляет у лиственницы до 8,4 % и до 21,8 % у сосны. Доля хвои варьирует от 0,8 до 2,8 % у лиственницы, и от 3,7 до 4,8 % у сосны.
Общая фитомасса древостоя в лиственничных насаждениях составила от 93 до 126 т/га (табл.). При этом на стволы приходится 65-89 %, живые ветви -до 22 %, хвою и листья - 4-10 %. Полученные данные сопоставимы со значениями, приведенными В.А. Усольцевым для насаждений подзоны южной тайги Средней Сибири (Усольцев, 2007). Естественный отпад деревьев в насаждениях до пожара составлял от 2 до 15 % от их общего количества.
Таблица
Динамика фитомассы древостоя лиственничников, т/га
№ участка Фитомасса Время после пожара, лет
до пожара 1 2 3 4 5
1 126,19 116,09 108,52 107,26 103,48 100,95
2 93,79 61,90 54,40 49,71 49,71 47,83
3 100,95 88,84 85,81 85,81 82,78 -
4 124,24 105,60 103,12 103,12 103,12 -
5 113,80 103,56 103,56 103,56 101,28 -
6 100,32 73,23 73,23 70,22 65,21 -
Известно, что, характер и степень повреждения древостоев пожарами определяется рядом неравнозначных по своему значению факторов. Ими являются вид пожара, тип леса, породный состав, возраст и полнота насаждения, погодные условия (Мелехов, 1948; Фуряев, 1979; Санников, 1973; Воинов, Соф-ронов, 1976).
Мы провели мониторинг изменения фитомассы древостоя под воздействием пожаров разной интенсивности. Основной отпад деревьев происходит в первые годы после пожара. Отпад деревьев первого яруса через год после пожара высокой интенсивности составил 34 % и увеличился до 49 % через 5 лет. Отпад деревьев второго яруса на этом участке уже на второй год составил 100 %. После пожаров средней и низкой интенсивности отпад деревьев первого яруса через 4-5 лет составлял 35 и 20 %, а второго 62 % и 34 % соответственно. Полный отпад деревьев второго яруса после пожара высокой интенсивности и значительный после пожаров средней и низкой интенсивности объясняется не только присутствием в нем темнохвойных пород, но и высокой сомкнутостью полога за счет подроста. Выявлена тесная связь между интенсивностью пожара и величиной отпада (коэффициент корреляции 0,90) (рис. ).
100 -90 -
0 -I-1-1-1-1-,
0 1000 2000 3000 4000 5000
Интенсивность, кВт/м
Рис. Отпад деревьев в зависимости от интенсивности кромки пожара,
% от общего числа деревьев
После пирогенного воздействия и отпада деревьев фитомасса древостоя составила после пожара высокой интенсивности - 47,83 т/га, средней интенсивности - 65,21 т/га, низкой интенсивности 103,12 т/га (таблица). Фитомасса древостоя снизилась в зависимости от интенсивности горения на 49 % после высокоинтенсивного, на 35 % после среднеинтенсивного и на 20 % после низкоинтенсивного пожара.
Заключение
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что послепожарная трансформация фитомассы древостоя в южнотаежных лиственничниках определяется интенсивностью пирогенного воздействия.
Установлена тесная связь между интенсивностью пожара и величиной отпада деревьев. Отпад деревьев составил после пожаров высокой интенсивности до 49 % в первом ярусе, и 100 % во втором ярусе. Основной отпад деревьев приходится на первые 2-3 года после пожара. После пожаров выявлено снижение надземной фитомассы древостоев на 20-49 % от допожарного значения в зависимости от интенсивности пожаров и давности их воздействия.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Жуков, А.Б. Леса Красноярского Края / А.Б. Жуков, И.А. Коротков, В.П. Кутафь-ев, Д.И. Назимова, С.П. Савин, Ю.С. Черебникова // Леса СССР. - М.: Наука, 1969. - C. 248320.
2. Воинов Г.С., Софронов М.А. Прогнозирование отпада в древостоях после низовых пожаров // Современные исследования типологии и пирологии леса. - Архангельск: АИЛиЛх. - 1976. - С. 115-121.
3. Мелехов И.С. Влияние пожаров на лес. - М.: - Л.: Гослестехиздат. - 1948. -126 с.
4. Онучин А.А., Спицына Н.Т. Закономерности изменения массы хвои в хвойных древостоях // Лесоведение. - М.: - 1995. - № 5. - С.48-58.
5. Санников С.Н. Лесные пожары как эволюционно-экологический фактор возобновления популяций сосны в Зауралье // Горение и пожары в лесу / Материалы совещания. -Красноярск: ИЛиД СО АН СССР. - 1973. -С.236-277.
6. Сукачев В.Н., Зонн С.В., Мотовилов Г.П. Методические указания к изучению типов леса. - М.: Изд. АН СССР. - 1957. - 115 с.
7. Усольцев В.А. Рост и структура фитомассы древостоев. - Новосибирск: Наука. -1988. - 250 с.
8. Усольцев, В.А. Биологическая продуктивность лесов Северной Евразии. Методы, база данных и ее приложения / В.А. Усольцев. - Екатеринбург: УрО РАН. - 2007. - 635 с.
9. Фуряев, В.В. Изучение послепожарной динамики лесов на ландшафтной основе / В.В. Фуряев, Д.М. Киреев. - Новосибирск: Наука. - 1979. - 160 с.
10. Flannigan M.D., Krawchuk V.A., de Groot W.J., Wotton B.M., Gowman L.M. Implications of changing climate for global wildland fire // International Journal of Wildland Fire. 2009, 18, Pp. 483-507. doi: 10.1071/WF08187.
11. Ivanova G.A., Conard S.G., Kukavskaya E.A., McRae D.J. Fire impact on carbon storage in light conifer forests of the Lower Angara region, Siberia // Environmental Research Letters. 2011, №6, Is.4, doi: 10.1088/17489326/6/4/045203.
12. Kasischke E.S., Christensen N.L. and Stocks B.J. 1995. Fire, global warming, and the carbon balance of boreal forests // Ecological Applications. 1995, 5(2), Pp. 437-451.
13. Korovin, G.N. Analysis of the Distribution of Forest Fires in Russia // Fire in Ecosystems of Boreal Eurasia. Dordrecht / Boston / London: Kluwer Academic Publishers. 1996, Pp. 112-128.
14. McRae, D.J. Variability of Fire Behavior Fire Effects and Emissions in Scotch Pine Forests of Central Siberia / D.J. McRae [et al.] // Mitigation and Adaptation Strategies for Global Cnange. 2006, Vol. 11 (1), Pp. 45-74.
15. Wardle D.A., Hornberg G., Zackrisson O., Kalela-Brundin M., Coomes D.A. Long-term effects of wildfire on ecosystem properties across an island area gradient // Science. 2003, 300, Pp. 972-975. doi:10.1126/SCIENCE.1082709
© С. В. Жила, Г. А. Иванова, Е. А. Кукавская, 2015
