Анализ основных источников пожаров и их характеристика
Большой вред сосновым насаждениям причиняют лесные пожары. Пожары в сосняках бывают низовые, беглые и верховые. Наиболее опасны последние. Температура в них достигает 400-900°С [1]. Высокие температуры приводят не только к уничтожению и повреждению растительного покрова, но и к значительному прокаливанию почвенного профиля.
По данным мировой статистики, 84,3% пожаров возникает от неосторожного обращения с огнём в лесу, 15,7% — от грозовых разрядов.
В лесопожарном отношении грозы классифицируются на сухие, малонасыщенные и с большим горизонтальным сдвигом. В лесопожарной практике учитывается вся грозовая облачность, до высоты 4-5 км. При определённых погодных условиях загорание леса от молний — явление довольно частое.
По литературным данным [1], в ленточных борах Северного Казахстана и юга Западной Сибири пожары от молний составляют 30 %, а в ленточных борах Прииртышья — 67 %. Пожары от гроз наблюдаются с мая по сентябрь, а наибольшее их число — в июне-июле.
При попадании молнии в сосну наблюдается следующая типичная картина: на стволе образуются 1-3 раны длиной от 80 см до 15 м и шириной 2-5 см. В верхней части кроны образуются мелкие раны — порезы луба. Раны располагаются по спирали и в этих местах кора как бы вырублена. Корка разбрасывается вокруг на 3-5 м, задевается кора и луб. По центру идёт тёмная жилка, по которой, видимо, проходит разряд молнии.
Материалы и методы
Для изучения пирогенных смен растительности на месте сосновых гарей БГНПП было заложено 5 модельных площадок площадью 15х15 м. При оценке современного состояния растительности определённой территории рассматривались все факторы воздействия, имеющие место в настоящее время, а также остаточные эффекты прошлых воздействий. Такой подход позволяет вычленить последствия этих воздействий, процессы и тенденции развития растительности и разработать методы и критерии оценки и мониторинга растительности по отношению к отдельно взятому фактору [2, 3].
Выделялись следующие степени (градации) нарушенности растительности:
- 0 — фоновая (неизменённая) растительность;
- 1 — слабая степень нарушенности;
- 2 — средняя (умеренная) степень нарушенности;
- 3 — сильная степень нарушенности;
- 4 — очень сильная степень нарушенности (катастрофические изменения растительности).
Для оценки степени пирогенной нарушенности лесных сообществ описывались условно ненарушенные (фоновые) или слабонарушенные участки, сохранившие биоразнообразие и структуру сообществ и их пирогенные модификации.
При описаниях гарей собирались сведения по следующим вопросам:
а) время пожара (весна, лето, осень);
б) устанавливался год пожара — для установления характера погодных условий и возраста гари;
в) характер пожара (верховой или низовой).
С целью определения местоположения на местности, а также для определения высоты над уровнем моря и расстояния между ключевыми точками, с последующим картированием, использовался переносной приёмник спутниковой навигации GPS (модель GARMIN 72).
Результаты геоботанических обследований гарей
Гарь №1.
Дата описания: 11 июля 2006 г.
Район обследования: 32 квартал БГНПП.
Месторасположение: 10,46 км на 248° от Лесхоза и 6,49 км на 280° от дома отдыха ПГУ «Баян-тау».
N: 50° 46' 17,7". Высота над уровнем моря 500 м.
E: 075° 37' 02,2". Точность 7,5 м
Примечание. Формат координат HDDD°MM'SS.S; система координат WGS 84; указатель севера истинный.
Характеристика пожара: время пожара — лето 1997 г. Древесно-кустарниковый ярус: Формула древостоя: 10 Betulapendula +Pinus sylvestris. Сомкнутость крон: 0,1.
№ | Название растения | ПП, % | Разм. | h, м | Диам., см | Фен. | Жизн. | ||
Подрост древесных пород | |||||||||
1 | Betula pendula (подрост) | 8-10 | ггр | 3-6 | 3-5 | Вег. | 1-2 | ||
2 | Pinus sylvestris (подрост возраст 4-6 лет) | 1-2 | ггр | 0,3 | 0,5-1 | Вег. | 1 | ||
Кустарники | |||||||||
3 | Lonicera microphylla | 1-2 | ггр | 0,4-0,5 | Цв | 1-2 | |||
Травостой: общее проективное покрытие 63% | |||||||||
№ | Название растения | Обилие | Размещ. | h, см | Фен. | Жизн. | |||
1 | Chamaenerion angustifolium | Cop1 | Ггр | 70-90 | Цв. | Хор. | |||
2 | Achillea nobilis | Cop1 | Ггр | 30-40 | Цв. | Хор. | |||
3 | Potentilla humifusa | Sp | Ггр | 30-40 | К.ц., пл. | Хор. | |||
4 | Veronica incana | Sp-sol | Ггр | 20-30 | Цв. | Хор. | |||
5 | Artemisia frigida | Sol | Ггр | 5-10 | Вег | Хор. | |||
6 | Crepis sibirica | Sol | Гр | 40-60 | Цв | Хор. | |||
7 | Berteroa incana | Sol | Гр | 40-60 | Цв | Хор | |||
8 | Silene wolgensis | Sol | Гр | 40-60 | Цв | Хор. | |||
9 | Herniaria glabra | Sol | Гр | 3-5 | Бут | Хор. | |||
10 | Koeleria gracilis | Sol | Гр | 50-60 | Пл | Хор. | |||
11 | Galium verum | Sol | Гр | 40-60 | Н. цв | Хор. | |||
12 | Puccinellia tenuiflora | Un | Ед | 40-50 | Пл | Хор. | |||
13 | Convolvulus arvensis | Un | Ед | - | Вег | Хор. | |||
Примечание. Отсутствуют наскальные лишайники, между камнями единичные подушки мха, на молодой сосне (5-6 лет) тля Cinara pini. В местах очагов огня пятнами располагаются заросли Artemisia frigida с обилием сор 3. В горелых пнях — муравейники.
Гарь №2.
Дата описания: 11 июля 2006 г.
Район обследования: 78 квартал БГНПП. Северо-восточный склон с уклоном в 3-5°. Месторасположение: 18 км на 248° от Лесхоза и 13,5 км на 263° от дома отдыха ПГУ «Баян-тау».
N: 50° 44' 46,0". Высота над уровнем моря 608 м.
E: 075° 31' 05,3". Точность 5 м.
Примечание. Формат координат HDDD°MM'SS.S; система координат WGS 84; указатель севера истинный.
Характеристика пожара: время пожара — сентябрь-октябрь 2002 г. Пожар низовой. Древесно-кустарниковый ярус.
Формула древостоя: 10 Pinus sylvestris +Betulapendula + Populus tremula Сомкнутость крон: 0,1-0.2.
№ |
Название растения | ПП, % | Разм. | h, м | Диам см | Фен. | Жизн. |
Древостой | |||||||
1 | Pinus sylvestris | 15-17 | Диф. | 10-15 | 20-40 | Вег | 6-3 |
2 | Betula pendula | 5 | Ггр | До 10 | 5-10 | Вег | 2-3 |
Подрост древесных пород | |||||||
3 | Pinus sylvestris | 1-2 | Ггр | 0,4-0,6 | 0,5-1 | Вег | 1-2 |
4 | Populus tremula | 5-7 | Ггр | 1,2 | 2-3 | Вег | 1-2 |
Примечание. После пожара древостой сохранён и поражен стволовыми вредителями сосны в 2003 г. На почве 90 % хвойного опада. Лишайники на камнях местами слабо сохранены, изредка встречаются подушки зелёного мха. У подроста осины наблюдается побурение верхних листьев. Количество подроста берёзы и осины увеличивается при спуске к подножию горы. Подножие горы опоясано погибшим осинником.
Гарь № 3
Дата описания: 11 июля 2006 г.
Месторасположение: 22,8 км на 256° от Лесхоза и 18,8 км на 268° от дома отдыха ПГУ «Баян-тау».
N: 50° 45' 23.8". Высота над уровнем моря 489 м.
E: 075° 26' 28.2". Точность 5,7 м.
Примечание. Формат координат HDDD°MM'SS.S; система координат WGS 84; указатель севера истинный.
Берёзовая гарь в периодически заболачиваемом понижении. Характеристика пожара: время пожара 1997 г. Древесно-кустарниковый ярус. Формула древостоя: 10 Betula pendula Сомкнутость крон: 0,1
№ |
Название растения | ПП, % | Разм. | h, м | Диам. см | Фен. | Жизн. | |
Древостой | ||||||||
1 | Betula pendula | 11 | Диф | До 12 | 20-40 | В | 6-3 | |
Подрост древесных пород | ||||||||
1 | Populus tremula | 8 | Ггр | До 1,2 | 2-3 | В | 1-2 | |
2 | Betula pendula | 1,2 | Ггр | До 2,5 | 1-2 | НВ | 1-2 | |
Кустарники | ||||||||
1 | Salix cinerea | 17 | Ггр | До 2,1 | - | В | 1-2 | |
2 | Crataegus altaica | 0.5 | Ед | 0,4 | 0,8 | НВ | 1 | |
3 | Rosa pisiformis | 2 | Гр | 0,6-0,7 | - | В | Хор. | |
Примечания. Очень много старого сухостоя и поваленных стволов берёз. На стволах берёз обильно развились трутовики и стволовые вредители.
Гарь № 4
Дата описания: 25 июля 2006 г.
Месторасположение: 1,6 км на 270° от Лесхоза и 4,85 км на 22° от дома отдыха ПГУ «Баянтау».
N: 50° 48' 16.3". Высота над уровнем моря 494 м.
E: 075° 43' 58.1". Точность 6 м.
Примечание. Формат координат HDDD°MM'SS.S; система координат WGS 84; указатель севера истинный.
Квартал № 17
Характеристика пожара: время пожара начало июня 2006 г. Локальный низовой пожар без площади. Деревья огнём повреждены слабо.
Древесно-кустарниковый ярус:
Формула древостоя: 8 Populus tremula 2 Betula pendula Сомкнутость крон: 0.3.
Гарь № 5
Дата описания: 25 июля 2006 г.
Месторасположение: 3,83 км на 264° от Лесхоза и 4 км на 357° от дома отдыха ПГУ «Баянтау»
Квартал №24. Экспозиция ЮЮВ уклон 10-15°.
N: 50° 48' 04.0". Высота над уровнем моря 547 м.
E: 075° 42' 05.1". Точность 6,6 м.
Примечание. Формат координат HDDD°MM'SS.S; система координат WGS 84; указатель севера истинный.
Характеристика пожара: время пожара — 2006 г. Антропогенный низовой пожар площадью 100 м2. Направление пожара сверху вниз по склону.
Древесно-кустарниковый ярус. Формула древостоя: 10 Pinus sylvestris. Сомкнутость крон: 0.3.
Примечания. На поверхности очень много скальных выступов и валунов. Травостой не выражен. На почве хвойный опад и ветошь. Лишайники местами повреждены. Сосны поражены усачами и короедами.
Влияние пожаров на экосистемы БГНПП
Беглый низовой пожар слабо влияет на почвенный покров: уничтожается только слой подстилки, образованный хвойно-веточным сосновым опадом. Более сильные пожары, и особенно верховые, приводят к прокаливанию всего почвенного профиля. В механическом составе почв начинают преобладать фракции песка и дресвы. Освободившиеся в результате пожара минеральные элементы быстро выносятся дождевыми водами со склонов гор к их подошве, что приводит к некоторому снижению их плодородия.
Сосна имеет толстую кору, поэтому отличается высокой устойчивостью к низовым пожарам [4-6]. Однако в условиях нагорных сосняков БГНПП низовые пожары повреждают корневую систему, в результате чего ещё живые деревья гибнут от ветровальности.
Низовой пожар не оказывает особого влияния на энтомоустойчивость насаждений. Иногда при слабых пожарах энтомоустойчивость даже несколько повышается по сравнению с контролем.
Особо сильные повреждения наносят пожары молоднякам. Повреждения пожаром ведут за собой гибель деревьев или их ослабление. В последнем случае деревья быстро заселяются грибами и насекомыми, в результате чего они болеют или погибают. Усыхание древостоев наблюдается в течение 5 лет: на третий год после пожара погибает 8 % сосен в насаждениях, на четвёртый год — 5,1 %, на пятый — 4 %. Выделение смолы из ран у сосен значительно замедляет заражение её вредителями и возбудителями болезней.
При устойчивом низовом пожаре в средневозрастных и спелых сосняках происходит ожог корневых лап и корневой шейки деревьев, подсушка луба и просмоление водопроводящих сосудов, что приводит к нарушению водоснабжения кроны. Интенсивность смоловыделения из ствола резко снижается, в результате чего деревья заселяются стволовыми вредителями. В жердняках стволовые вредители заселяют небольшой процент деревьев, остальные быстро восстанавливаются. При сильном обгорании стволов и крон вредители совсем не заселяют деревья [7, 8].
На обследованных горельниках 1997 г. (верховой пожар) древесный ярус был практически полностью уничтожен. На горельнике 2002 г. (низовой пожар в период сентября-окрября) взрослые сосны оказались сильно угнетены. Гарь ушла под зиму незаражённой, и была поражена насекомыми-вредителями лишь весной 2003 г.
В первые годы в травостое зарастающих гарей доминируют иван-чай розовый и тысячелистник благородный. Под влиянием повышенной минерализации делювиальных стоков с выгоревших горных склонов и их обогащённости освободившимися доступными формами калия и фосфора у подножия гор в травостое заметно повышается обилие растений из семейства бобовых (клевер люпиновый, люцерна серповидная, чина луговая и др.), которые в естественных условиях не выдерживали конкуренции со злаковыми растениями за эти элементы питания.
Возобновление древесных пород наиболее интенсивно идёт у лиственный растений. Берёза и осина значительно опережают в своём развитии медленно растущую сосну. На всех модельных площадках, заложенных нами в горельниках Баянаульского парка, мы обнаруживали благонадёжный разновозрастный подрост сосны обыкновенной. При достаточном освещении и слабой сомкнутости травяного яруса молодые семенные всходы сосны оказываются в весьма благоприятных условиях и впоследствии вытесняют лиственные породы из древостоя [9].
Однако доля участия лиственных подов в сложении древесного яруса восстановившихся лесов ещё долгие годы остаётся высокой [10].
Список литературы
- Побединский А.В. Сосна. — М.: Лесная промышленность, 1979.
- Горчаковский П.Л. Лесные оазисы Казахского мелкосопочника. — М.: Наука, 1987.
- Дроздова Н.Б. Береза. — М.: Лесная промышленность, 1979.
- Иллюстрированный определитель растений Казахстана / Под ред. В.П.Голоскова. — Алма-Ата: Наука, 1969-1972. — Т. 1-2.
- Огарь Н.П. Растительность долин рек семиаридных и аридных регионов континентальной Азии. — Алматы, 1999.
- Полевая геоботаника. — Т. 1-1. / Под ред. Е.М.Лавренко и А.А.Корчагина. — М.-Л.: Наука, 1959-1972.
- Прозорова Т.А., Черных И.Б. Биоразнообразие растительности Баянаульского национального парка. — Павлодар:ТОО НПФ «ЭКО», 2001.
- Раменский Л.Г. Избранные работы. Проблемы и методы изучения растительного покрова. — Л.: Наука, 1971.
- Флора Казахстана. — Алма-Ата, 1958-1966. — Т. 1-9.
- Черепанов С.К. Сосудистые растения СССР. — Л.: Наука, 1981.