CC BY
32
УДК 630*221.04:630*431
влияние несплошных рубок на пожароопасность сосняков
красноярской лесостепи
п.А. цветков, Е.Н. кудинов
ФГБУН Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок, 50, стр. 28; e-mail: tsvetkov@ksc.krasn.ru; iw.kudinov@yandex.ru
Рассмотрено влияние несплошных (выборочных) рубок на природную пожарную опасность сосняков Красноярской лесостепи, которую оценивали по составу и запасам лесных горючих материалов (ЛГМ). Комплекс ЛГМ предопределяет условия возникновения, распространения, развития пожаров, их вид и силу, а также лесоводственно-экологические последствия. Установлено, что при очистке лесосек методом сбора и укладки порубочных остатков на трелевочные волока и в кучи, доля лесосечной захламленности составляет 19-53% от общего запаса ЛГМ. В результате существенно повышается природная пожарная опасность участков, пройденных рубкой, и создаются предпосылки для возникновения пожаров высокой интенсивности. Наиболее целесообразным способом очистки лесосек в сосновых лесах Красноярской лесостепи является измельчение порубочных остатков с помощью специальной техники и перемешивание их с землей для ускорения перегнивания. В целях уменьшения лесосечной захламленности ширину пасек следует устанавливать максимально допустимую.
Ключевые слова: сосновые леса, несплошные рубки, горючие материалы, порубочные остатки, пожарная опасность, очистка мест рубок.
The impact of partial logging on fire danger of pine forests of the Krasnoyarsk forest-steppe was evaluated. The fire danger was estimated on the base of forest fuel composition and loadings. Fuel complex influences on fire ignition, spread, behavior, type and severity as well as ecological consequences. The clearance of logged sites by putting slash on the skid trails and in piles was estimated to result in contribution of 19-53% down woody debris to the total ground fuel loadings. The fire danger of the logged sites significantly increased and conditions of high-severity fires development appeared. The best method of slash removal in Krasnoyarsk forest-steppe is considered to be slash grinding with a use of special technique and mixing with ground to hasten rotting. To decrease littering of harvest site the width of logged area should be maximal allowed compared to the skid trail width.
Keywords: pine forests, partial logging, fuels, slash, fire danger, slash removal.
введение
Рубки леса влекут за собой множество лесовод-ственно-экологических последствий: уплотняется и минерализуется почва, повреждается подрост и тонкомер, увеличивается захламленность, меняются микроклиматические условия и т.д. В результате таких трансформаций изменяется пожароопасность лесов. С одной стороны, рубки повышают природную пожарную опасность. Это обусловлено увеличением запасов лесных горючих материалов за счет порубочных остатков; сокращением времени их пожарного созревания в силу повышения освещенности, температуры воздуха, скорости ветра. Концентрация лесосечных отходов на волоках, в валах и кучах увеличивает вероятность возникновения устойчивых, высоко интенсивных пожаров, борьба с которыми очень затруднена.
С другой стороны, в результате несплошных рубок повышается огнестойкость деревьев и пожароустойчи-вость насаждений. Это определяется формированием древостоев необходимого состава и формы; густотой и характером размещения деревьев по площади; увеличением среднего диаметра. Кроме того, при некоторых способах очистки мест рубок порубочные остатки
могут затенять поверхность почвы и задерживать, таким образом, высыхание напочвенных горючих материалов, особенно проводников горения. Это замедляет пожарное созревание участков, пройденных рубками.
Таким образом, в пирологическом отношении несплошные (выборочные) рубки порождают два противоположно направленных процесса, которые исследованы очень слабо. Поэтому существующие в настоящее время технологии лесосечных работ недоучитывают возможные лесопожарные последствия.
Рассмотрение данного вопроса целесообразно начать с наиболее значимого компонента, влияющего на пожароопасность лесов - комплекса лесных горючих материалов. Вслед за Н.П. Курбатским (1972) под комплексом горючих материалов мы понимаем «Сочетание растительных горючих материалов, характерное по составу и количеству компонентов для каждой категории участков лесного фонда» (с.189). Состав и запасы лесных горючих материалов предопределяют условия возникновения, распространения, развития и тушение пожаров, а также их лесоводственно-экологические последствия. В своей совокупности они обусловливают уровень природной пожарной опасности лесов, периодичность пожаров, их вид, силу, а, следовательно, тех-
Хвойные бореальной зоны, XXXII, № 3 - 4, 2014
нику и тактику тушения. Чем больше запасы горючих материалов, особенно проводников горения, тем выше класс природной пожарной опасности. В конечном итоге информация о комплексах горючих материалов - необходимое условие для лесопожарной оценки участков леса и проводимых в них хозяйственных мероприятий.
Целью наших исследований было: установить характер трансформации комплекса горючих материалов и величину дополнительной лесосечной захламленности в сосняках, как важнейшего фактора изменения пожароопасности лесных массивов, пройденных выборочными рубками.
объекты исследования
Объектами служили сосновые боры Красноярской лесостепи, пройденные выборочными рубками и рубками ухода. Исследования проводили в сосняках Боль-шемуртинского лесничества, а также в экспериментальном хозяйстве Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН «Погорельский бор». По своему целевому назначению эти леса относятся к категории защитных.
Пробные площади представляли собой чистые сосновые насаждения с небольшой примесью березы, разнотравной группы типов леса. Средний возраст древостоев - 95-100 лет, ср. высота - 26-27м, ср. диаметр - 30-35см, класс бонитета - 1-11.
Выборочные рубки проведены в период с 2002 по 2011 годы, в зимний период. При рубках использовались бензопила и трелевочный трактор. Расстояние между волоками составляет 15-20м. Интенсивность рубок варьировалась от 20 до 30%. Очистка мест рубок проведена методом сбора порубочных остатков и укладкой их на волоках с последующим приземлением путём прохода гусеничного трактора. На двух участках, кроме укладки на волоках, часть порубочных остатков сложена в кучи.
В качестве контроля служили сосняки, примыкающие к пробным площадям, не пройденные рубками.
методика исследований
Пробные площади закладывали в сосняках, пройденных несплошными рубками, и на контрольном участке, где рубка не проводилась. На них перпендикулярно направлению трелевочных волоков через равное расстояние намечали 4-5 визирных линий, на
Таблица - Общие запасы горючих материалов
которых располагали учетные площадки также через одинаковое расстояние друг от друга. В результате учетные площадки, являющиеся единицами наблюдения, равномерно покрывали всю пробную площадь.
Учет напочвенных лесных горючих материалов (НЛГМ) проводили по методике Н.П. Курбатского (1970). Размер учетных площадок составлял: для трав - 0,5х0,5м, для опада, мхов, лишайников, лесной подстилки - 0,2х0,25м. Число учетных площадок варьировалось от 15 до 28, что обеспечивало 10-15-процентную точность опыта. Собранные в полиэтиленовые пакеты образцы НЛГМ взвешивали, определяя сырую массу, а затем высушивали в термошкафе при температуре 1050С для определения абсолютно сухой массы.
Порубочные остатки представлены в виде веток, сучьев, вершин деревьев, тонкомера. При определении запасов их разделяли по крупности: мелкие - диаметром до 3 см и крупные - более 3 см. Учет порубочных остатков проводили на площадках размером 2х2м, которые закладывали на волоках с трехкратной повторностью. Собранные на них мелкие порубочные остатки взвешивали на 20-килограммовом безмене. При этом брали образцы для определения вла-госодержания. Объем крупных порубочных остатков на волоках определяли методом серединного сечения. Массу крупных порубочных остатков (М) рассчитывали путем умножения объема на коэффициент плотности древесины (Кпл), взятый с учетом влажности (Краткий справочник..., 2010): М = Q* К пл
Объем порубочных остатков, сложенных в кучи, первоначально определяли в складочных кубометрах, который устанавливали путем замера высоты, ширины и половины длины кучи с последующим перемножением полученных измерений. Складочные кубометры затем переводили в плотные. Коэффициент полнодревесности брали из соответствующей таблицы Лесотаксационного справочника (1980).
По изложенной методике были учтены запасы горючих материалов на всех пробных площадях.
РЕЗУЛЬТАТЫ и ОБсУЖДЕНиЕ
Представление о составе и запасах напочвенных горючих материалов, а также мелких и крупных порубочных остатков, можно получить из таблицы.
Номер пробной
Запасы напочвенных горючих материалов (числитель - т/га, знаменатель - %)
Запасы порубочных остатков,
т/га Всего,
т/га
площади травы и кустарнички опад мох подстилка итого мелкие крупные итого
4 0,97/2 8,07/18 1,03/3 34,59/77 44,66/100 1,37 8,86 10,23 54,89
5 1,23/6 4,88/22 0,24/1 15,85/71 22,20/100 1,63 6,1 7,73 29,93
6 0,63/3 4,09/23 0,81/5 12,49/69 18,02/100 8,60 12,04 20,64 38,66
7 0,69/4 3,25/21 0,17/1 11,67/74 15,78/100 1,95 11,98 13,98 29,71
Контроль 0,88/3 5,90/20 1,66/5 21,48/72 29,92/100 0 0 0 29,92
Приведенные данные показывают, что комплекс напочвенных лесных горючих материалов состоит из трав, кустарничков, опада, мхов и лесной подстилки.
В травяно-кустарничковом покрове преобладают кровохлёбка лекарственная, вейник наземный,
грушанка круглолистная, хвощ лесной, чина лесная, брусника, черника, костяника каменистая, горошек мышиный и некоторые другие. Запас трав и кустарничков составляет 1-7% от суммарных запасов НЛГМ (без порубочных остатков). Общее проективное покрытие поверхности почвы - 80-100%.
По классификации Н.П. Курбатского (1970) живые травяно-кустарничковые растения относятся ко второму классу НЛГМ - поддерживающие горение. В силу высокого влагосодержания (более 100%) эта группа горючих материалов сама по себе задерживает распространение огня. Но, сгорая вместе с другими видами НЛГМ, травы и кустарнички могут усиливать общую интенсивность пожара. При этом кустарнички, имеющие меньшую влажность, содержащие смолы и летучие масла, поддерживают распространение горения. Поэтому можно считать, что в целом травяно-кустарничковый ярус повышает природную пожарную опасность лесов.
Опад представлен совокупностью мелких частей растений на поверхности почвы и среди живого напочвенного покрова. К нему мы относили опавшую в течение года хвою, листья, веточки, шишки, кусочки коры и другие части растений. Относительное количество опада в общем комплексе НЛГМ значительно больше, чем травяно-кустарничковых растений - 18-23%. По своему лесопожарному значению он относится к первой группе класса проводников горения. Опад достаточно гигроскопичен, его влагосодержание варьировалось в широких пределах (от 65 до 337%). Особенностью является то, что опад обычно не образует отдельный слой горючего материала, а зависает в моховом и травяно-кстарничковом покрове, формируя рыхлую структуру, в связи с чем быстро высыхает и хорошо горит, повышая природную пожарную опасность лесов.
Моховой покров по своим запасам в комплексе НЛГМ составляет 1-5%. По своей природе мхи очень гигроскопичны, поэтому играют важную роль в возникновении и распространении пожаров. Как и опад, мхи относятся к первой группе класса проводников горения. Быстрое высыхание мхов, их малый объемный вес, а также рыхлая структура обусловливают легкое воспламенение и распространение огня по их слою. Поэтому наличие мхов
в составе НЛГМ повышают природную пожарную опасность сосновых лесов.
Наибольшая доля в составе напочвенных ЛГМ приходится на лесную подстилку. Она состоит из отмерших частей растений разной степени разложения. Её относительное участие в комплексе НЛГМ составляет 69-74%. По своей роли в возникновении, распространении и развитии пожаров подстилка относится ко второй группе класса проводников горения (Курбатский, 1970). Масса подстилки в 3-5 раз превышает массу опада. Она отличается плотной структурой, высыхает медленно и полностью сгорает лишь в очень засушливую погоду при устойчивых низовых пожарах. При этом верхний слой лесной подстилки может гореть пламенем, а более влажный нижний - беспламенным горением, т.е. тлеть. Природную пожарную опасность подстилка увеличивает лишь при высокой степени засухи.
Как показывают данные таблицы, процентное соотношение разных видов напочвенных ЛГМ в результате проведенных несплошных рубок трансформируется незначительно. Вероятно, это объясняется сравнительно небольшой интенсивностью рубки, что не приводит к существенным нарушениям целостности живого напочвенного покрова и его видового состава.
При несплошных (выборочных) рубках и рубках ухода к напочвенным ЛГМ добавляются горючие материалы в виде лесосечных захламленности. Это, как уже отмечалось, обусловлено тем, что очитка проводилась методом сбора порубочных остатков и укладки их на трелевочных волоках, а также в кучи для перегнивания. Порубочные остатки по классификации Н.П. Курбатского (1970) относятся к III группе проводников горения, а по классификации А.В. Во-локитиной и М.А. Софронова (2002) - к IV.
Для наглядности все запасы лесных горючих материалов на участках, пройденных рубками, представлены на рисунке в виде столбчатой диаграммы.
и Напочвенные ЛГМ ■ Мелкие порубочные остатки □ Крупные порубочные остатки
в Итого порубочных остатков а Обице запасы ЛГМ
Рисунок - Запасы горючих материалов
Хвойные бореальной зоны, XXXII, № 3 - 4, 2014
Приведенные данные показывают, что общие запасы напочвенных горючих материалов с учетом лесосечной захламленности на участках, пройденных рубками, варьируются от 29,71 до 54,88 т/га. При этом доля порубочных остатков изменяется в пределах 19-53% от общего запаса горючих материалов. В абсолютном выражении это составляет 7,73-20,64 т/ га. Следует заметить, что по мере уменьшения ширины пасеки и увеличения числа волоков, количество лесосечной захламленности в расчете на 1 га увеличивается. Естественно, это повышает пожароопас-ность сосняков, пройденных рубкой.
Сопоставление запасов мелких порубочных остатков с запасами крупных показало, что их доля в общей лесосечной захламленности изменяется от 13 до 42%, составляя 1,37-12,04 т/га. Это создает предпосылки к возникновению повышенной пожарной опасности, т.к. мелкие порубочные остатки высыхают до состояния пожарной зрелости быстрее, чем крупные, и загораются в первую очередь, увеличивая общую интенсивность пожара.
Крупные порубочные остатки вследствие их плотности и более высокой влажности при небольшой степени засухи оказывают меньшее влияние на интенсивность пожара. Однако при сильной засухе и высоком классе пожарной опасности по условиям погоды они могут гореть вместе с другими ЛГМ и значительно увеличивать силу пожара.
ЗАКЛЮЧЕНиЕ
Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать вывод, что по степени захламленности несплошные рубки повышают природную пожарную опасность лесных участков. Порубочные остатки при укладке их на трелевочных
волоках и в кучи существенно увеличивают общие запасы горючих материалов, что способствует возникновению пожаров высокой интенсивности. Поэтому данный способ очистка мест рубок существенно повышает природную пожарную опасность лесов. Наиболее целесообразным способом очистки в сосняках Красноярской лесостепи, относящихся по своему целевому назначению к защитным лесам, является измельчение порубочных остатков с помощью специальной техники и перемешивание их с землей для скорейшего перегнивания. Другим способом очистки мест рубок может быть сбор порубочных остатков в небольшие кучи с последующим сжиганием в непожароопасный период. В целях уменьшения лесосечной захламленности ширину пасек целесообразно устанавливать максимально допустимую.
Рассмотрение других лесоводственно-экологиче-ских последствий несплошных рубок, отмеченных во введении данной статьи, будет продолжено в последующих статьях.
БиБЛиОГРАФиЧЕсКий списОК
Волокитина, А.В. Классификация и картографирование растительных горючих материалов/А.В. Волокитина, М.А. Софронов. - Новосибирск, Изд-во Сибирского отделения РАН, 2002. - 3014 с. Краткий справочник по лесоматериалам. Пособие для работников таможенной службы. - М.: 2010. - 76с. Курбатский, Н.П. Исследование количества и свойств лесных горючих материалов/Н.П. Курбатский//Вопросы лесной пирологии: сб.ст. - Красноярск, 1970. - С. 5-58. Курбатский, Н.П. Терминология лесной пирологии/ Н.П. Курбатский//Вопросы лесной пирологии: сб.ст. -Красноярск, 1972. - С. 171-231. Лесотаксационный справочник. - М.: Лесная пром-сть, 1980. - 288с.
Поступила в редакцию 06.03.14 Принята к печати 03.10.14
