Роль пожаров в возобновлении лиственницы в Центральной Якутии

УДК 634.0.23(571.56) Л.П. Лыткина

роль пожаров в возобновлении лиственницы в центральной якутии

Исследована возобновительная роль пожаров в лесах Центральной Якутии. Приведены данные о естественном возобновлении лиственницы на разновозрастных гарях и на контроле, рассчитаны коэффициенты жизненных состояний послепожарных и не тронутых пожаром ценопопуляций лиственницы. Выявлено, что жизненное состояние послепожарных ценопопуляций (индекс состояния ценопопуляции 98,1-99,9%) лиственницы по сравнению с ценопопуляциями под пологом леса (77,6%) качественное, здоровое.

Ключевые слова: лесные пожары, гари, естественное возобновление, жизненное состояние, экотоп, ценопопуляции, сукцессия.

Оценка роли пожаров в формировании современного растительного покрова являлась темой многих исследований. Как известно, пожары имеют широкое распространение по всей бореальной зоне [1, 2, 3 и др.]. Особо подвержены пожарам леса Якутии [4, 5, 6, 7, 8]. Этому способствуют как природные условия территории, так и традиционное природопользование (сельское хозяйство, охота и др.).

Доминирующее положение лиственничных лесов в экосистемах бореальной зоны Северо-Востока России обусловлено, прежде всего, биологическими свойствами вида, выработанными в ходе эволюции. Имеется достаточно сведений о том, что светлохвойные леса Сибири и Дальнего Востока имеют пирогенное происхождение [9,

10, 11, 12, 13, 14, 15]. Доказано, что основные светлохвойные виды - сосна обыкновенная и лиственница - обладают свойствами «пирофитности» [4, 5, 6, 11, 16, 17,

18, 19, 20, 21, 22] и чаще всего имеют пирогенное происхождение, что подтверждается хорошим возобновлением их после пожаров. В ряде типов леса лиственница без обжига поверхности почвы не возобновляется.

На Лено-Амгинском междуречье Центральной Якутии распространена лиственница Каяндера. Как заметил Л.К. Поздняков [23], этот вид лиственницы наиболее приспособленный к произрастанию на холодных почвах и произрастает в условиях, непригодных для других древесных пород. Вследствие этого лиственница Каяндера занимает на Северо-Востоке России большую площадь (2,6 млн км2), чем лиственница Гмелина (1,9 млн км2) [24, 25]. Она отличается ярко выраженными пионерными свойствами и при благоприятных условиях наиболее успешно возобновляется семенным путем на вырубках и гарях.

Объекты и методы исследований

Исследования проведены в лиственничных лесах в окрестностях с. Матта Мегино-Кангаласского улуса.

ЛЫТКИНА Людмила Петровна - к.б.н., Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН.

E-mail: lytkina_lp@mail.ru

Объектами исследования являлись гари различного возраста (6, 16, 65 лет), находящиеся на разных стадиях сукцессии. Контрольный участок был заложен в наиболее распространенном в регионе лиственничнике брусничном.

Изучение процессов естественного возобновления лиственничных лесов на гарях проведено по методу П.А. Цветкова [22], основанного на методике изучения лесовосстановительных процессов А.В. Побединского

[26]. Учетные площадки размером 4 м2 располагались рядами параллельно друг другу поперек гари. Всего размещено по 25 учетных площадок на пяти параллельных линиях. При перечете подрост классифицировался по группам высот (меньше 10, от 10 до 50, от 50 до 100, от 100 до 300, больше 300 см) и по жизненному состоянию (здоровые, ослабленные, усыхающие, сухие).

Обработка данных полевых исследований проводилась с применением нескольких методов: жизненное состояние ценопопуляций подроста по В.А. Алексееву

[27], количественные значения показателей жизненного состояния ценопопуляций находили по формуле:

С=100*п+70*п2+30*п/^

где С - показатель жизненного состояния подроста в момент наблюдения, п1 - число здоровых, п2 - число ослабленных, п3 - число усыхающих особей подроста на 1 га, N - общее количество подроста. При С=80-100% ценопопуляции считаются здоровыми, при 50-79% - ослабленными, при 20-49% - сильно ослабленными и при 19% и ниже - полностью разрушенными.

Возобновительную роль пожаров оценивали по отношению количества подроста на гари к количеству подроста под пологом древостоя:

V=Nl/N2 ,

где V - возобновительная роль пожара, N - количество подроста на гари, N - количество подроста под пологом леса (на контрольной площадке).

Результаты и обсуждение

В результате ранее проведенных исследований [28, 29] было выявлено, что после пожаров в лесах Лено-Амгинского междуречья происходит полная трансформация лесорастительных условий, что создает благоприятные ситуации для заселения и роста лиственницы. Так, на начальных стадиях сукцессии на гарях температура почвы на глубине 30 см повышается на 4,3°-6,2°С, влажность почвы увеличивается в 2,3 раза, мощность сезонноталого слоя - на 0,3-0,8 м по сравнению с контрольной площадкой.

При благоприятных условиях (кроме почвенноклиматических условий, также и наличия обсемени-телей) возобновление лиственницы начинается сразу после пожара. На однолетней гари количество всходов может достигать 52,1 тыс. экз./ га. На 6-летней гари их количество достигает 119,9 тыс. экз./ га (табл. 1). Из них большая часть 3-4-летнего подроста лиственницы (высотой меньше 10 см) по состоянию здоровые.

Таблица 1

Характеристика естественного возобновления лиственницы на 6-летней гари

Группы высот Количество подроста, тыс. экз./ га Распределение подроста по состоянию, тыс. экз./га

здоро- вые осла- бленные усыхаю- щие сухие

меньше 10 см 88,5 87,9 0,4 0,2 0

от 10 до 50 см 10,5 10,5 0 0 0

от 50 до 100 12,7 12,6 0,1 0 0

от 100 до 300 см

(максимальная высота -163 см) 8,2 8,2 0 0 0

больше 300 см 0 0 0 0 0

Всего 119,9 119,2 0,5 0,2 0

К 16-ти годам в молодых древостоях начинается процесс изреживания, в связи с чем общее количество подроста снижается до 25,2 тыс. экз./ га (табл. 2). Кроме лиственницы на гарях произрастают береза, кустарниковые ивы. С увеличением возраста древесных и кустарниковых подростов возрастает корневая конкуренция с травяно-кустарничковым покровом, ухудшаются условия среды обитания, что оказывает влияние на уменьшение количества и качества подроста. В это время увеличивается количество ослабленного подроста лиственницы и достигает

0,8 тыс. экз./ га. На таких гарях происходит весьма низкое возобновление лиственницы, новые всходы достигают

лишь 3,6 тыс. экз./ га, 3-6-летние подросты лиственницы достигают высоты от 10 до 50 см. В этом возрасте начинается дифференциация молодых деревьев по высоте.

Таблица 2

Характеристика естественного возобновления лиственницы на 16-летней гари

Группы высот Количество подроста, тыс. экз./ га Распределение подроста по состоянию, тыс. экз./га

здоро- вые осла- бленные усыхаю- щие сухие

меньше 10 см 3,6 3,5 0,1 0 0

от 10 до 50 см 8,1 7,9 0,2 0 0

от 50 до 100 1,6 1,5 0,1 0 0

от 100 до 300 см 7,6 7,2 0,4 0 0

больше 300 см

(максимальная высота -5 м) 4,3 3,5 0,8 0 0

Всего 25,2 23,6 1,6 0 0

На поздних стадиях сукцессии, в частности в 65-летнем возрасте, постепенно заканчивается дифференциация древостоя по высоте. В таких древостоях господствуют лиственницы высотой больше 300 см (табл. 3).

Таблица 3

Характеристика естественного возобновления лиственницы на 65-летней гари

Группы высот Количество подроста, тыс. экз./ га Распределение подроста по состоянию, тыс. экз./ га

здоро- вые осла- бленные усыхаю- щие сухие

меньше 10 см 2,2 2 0 0 0,2

от 10 до 50 см 0,7 0 0 0 0,7

от 50 до 100 1,0 0,1 0 0 0,9

от 100 до 300 см 1,1 0 0 0,3 0,8

больше 300 см

(максимальная высота -12 м) 3,3 2,9 0 0 0,4

Всего 8,3 5 0 0,3 3

Картину происходящего процесса изреживания показывает количество сухих и усыхающих деревьев, число которых достигает до 3,3 тыс. экз./ га из общего количества подроста (8,3 тыс. экз./ га). На этой стадии сильно сокращается численность новых всходов лиственницы. Количественный и качественный составы возобновления зависят от погодных условий и успешности семеноше-ния в отдельные годы. В последние 2-3 года в районе наших исследований наблюдались обильные осадки в виде дождя, которые улучшили условия для лесовозобновления. В эти годы было подсчитано около 2,2 тыс. экз./ га 1-2-летних всходов лиственницы.

На контрольном участке количество подроста составило 4,1 тыс. экз./ га. Так же как и на 65-летней гари, здесь количество новых всходов достаточно большое и достигает 2,1 тыс. экз./ га, что объясняется увеличением влажности почвы в лесу и соответственно уменьшением конкуренции за влагу с другими растениями. Тем не менее здесь также имеются погибшие (0,1 тыс. экз./ га) всходы (табл. 4).

Таблица 4

Процесс естественного возобновления в лиственничнике брусничном

Группы высот Количество подроста, тыс. экз./га Распределение подроста по состоянию, тыс. экз./ га

здоро- вые осла- бленные усыхаю- щие сухие

меньше 10 см 2,1 2 0 0 0,1

от 10 до 50 см 0,1 0,1 0 0 0

от 50 до 100 0,2 0 0 0,1 0,1

от 100 до 300 см 0,2 0 0,2 0 0

больше 300 см

(максимальная высота -14 м) 1,5 0,3 0,7 0,4 0,1

Всего 4,1 2,4 0,9 0,5 0,3

Количество и качество (жизненное состояние) подроста являются индикаторами экологических условий экотопа. Естественное послепожарное возобновление лиственницы на гарях при благоприятных условиях проходит вполне успешно, что связано с биологическими особенностями самой лиственницы: она неприхотлива к почвенным условиям, растет на сухих и сырых местах и, благодаря поверхностной корневой системе, имеет высокую конкурентоспособность. Рассчитанные индексы состояния ценопопуляции показывают, что возобновивши-

еся после пожаров популяции лиственницы оцениваются как здоровые и имеют индекс 96,4-99,9%. На контроле и на «старой» гари ценопопуляции характеризуются как ослабленные, индекс варьирует от 61,3 до 77,6%. Как видно из данных табл. 5, состояние ценопопуляции после пожара лучше, чем под пологом леса. Следовательно, коэффициент эффективности последствий пожара на возобновление леса ниже на старой (3,5) и выше (8,7-49,8) на молодой гарях.

Таблица 5

Роль пожара в возобновлении лиственницы

Возраст гари, лет Количество подроста, тыс. экз./ га Распределение по состоянию, тыс. экз./ га Индекс состояния ценопо-пуляции,% Категория жизненного состояния ценопопуляции Коэффициент эффективности пожара

здо- ро- вые осла- блен- ные усы- хаю- щие су- хие

6 119,7 119,2 0,5 0,2 0 99,9 здо- ровая 49,8

16 25,2 23,6 1,6 0 0 98,1 здо- ровая 6,1

65 8,3 5,0 0 0,3 3,0 61,3 осла- блен- ная 3,5

Кон- роль 4,1 2,4 0,9 0,5 0,3 77,6 осла- блен- ная

Таким образом, исследования возобновления лиственницы показывают, что в послепожарных сообществах она возобновляется лучше, чем под пологом леса. Всходы и подрост характеризуются как здоровые, доля ослабленных и усыхающих деревьев увеличивается по сукцессионному времени. Жизненное состояние после-пожарных ценопопуляций лиственницы по сравнению с ценопопуляциями под пологом леса качественное, здоровое.

Литература

1. Абаимов А.П., Прокушкин С.Г., Зырянова О.А. Эколого-фитоценотическая оценка воздействия пожаров на леса крио-литозоны Средней Сибири // Сиб. экол. журн. - 1996. - № 1.

- С. 51-60.

2. Цветков П.А. Лесовозобновительная роль пожаров в северотаежных лиственничниках Средней Сибири // Сиб. экол. журн. - 1996. - № 1. - С. 61-66.

3. Уткин А.И. Леса Центральной Якутии. - М.: Наука, 1965.

- 208 с.

4. Щербаков И.П., Забелин О.Ф., Карпель Б.А. и др. Лес-

ные пожары в Якутии и их влияние на природу леса. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1979. - 224 с.

5. Яковлев А.П. Пожароопасность сосновых и лиственничных лесов // Лесные пожары в Якутии и их влияние на природу леса. - Новосибирск: Наука, 1979. - С. 195-212.

6. Чугунова Р.В. Гари Южной Якутии и их лесовозобновление // Леса Южной Якутии. - М.: Наука, 1964. - С. 110-143.

7. Чевычелов А.П. Пирогенез и постпирогенные трансформации свойств и состава мерзлотных почв // Сиб. экол. журн.

- 2002. - № 3. - С. 273-277.

8. Тимофеев П.А., Исаев А.П., Щербаков И.П. и др. Леса среднетаежной подзоны Якутии. - Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1994.

- 140 с.

9. Щербаков И.П. Лесной покров Северо-Востока СССР

- Новосибирск: Наука, 1975. - 344 с.

10. Курбатский Н.П. Проблема лесных пожаров // Возникновение лесных пожаров. - М.: Наука, 1964. - С. 5-60.

11. Санников С.Н. Экология и география естественного возобновления сосны обыкновенной. - М.: Наука, 1992. - 262 с.

12. Бузыкин А.И. Влияние низовых пожаров на сосновые леса Среднего Приангарья // Охрана лесных ресурсов Сибири.

- Красноярск, 1975. - С. 141-153.

13. Фуряев В.В. Роль пожаров в процессе лесообразования.

- Новосибирск: Наука, СИФ, 1996. - 252 с.

14. Абаимов А.П., Прокушкин С.Г., Зырянова О.А., Кавер-зина Л.Н. Особенности формирования и функционирования лиственничных лесов на мерзлотных почвах // Лесоведение. -1997. - № 5. - С. 13-23.

15. Абаимов А.П. Леса мерзлотной зоны Сибири: региональные особенности, природная и антропогенная динамика // Структурно-функциональная организация и динамика лесов. - Красноярск: ИЛ имени В.Н. Сукачева СО РАН, 2004.

- С. 244-245.

16. Санников С.Н. Лесные пожары как эволюционноэкологический фактор возобновления популяций сосны в Зауралье // Горение и пожары в лесу. - Красноярск, 1973. - С. 236-277.

17. Санников С.Н. Лесные пожары как фактор преобразования структуры, возобновления и эволюции биогеоценоза // Экология. - 1981. - № 6. - С. 23-33.

18. Санников С.Н Циклически-эрозийно-пирогенная теория естественного возобновления сосны обыкновенной // Экология. - 1983. - № 1. - С. 3-9.

19. Поздняков Л.К. Даурская лиственница. - М.: Наука, 1975. - 312 с.

20. Исаев А.П. Лиственничные леса среднетаежной подзоны Якутии и лесовозобновление на вырубках: Автореф. дис. канд. с.-х. наук. - Красноярск, 1993. - 21 с.

21. Цветков П.А. Адаптация лиственницы Гмелина к пожарам в северной тайге Средней Сибири // Сиб. экол. журн.

- 2005. - № 1. - С. 117-129.

22. Цветков П.А. Пирофитность лиственницы Гмелина с позиций жизненных стратегий // Экология. - 2004. - № 4.

- С. 259-265.

23. Поздняков Л.К. Мерзлотное лесоведение. - Новосибирск: Наука, 1986. - 201 с.

24. Абаимов А.П., Коропачинский И.Ю. Лиственницы Гмелина и Каяндера. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1984.

- 121 с.

25. Коропачинский И.Ю., Встовская Т.Н. Древесные растения Азиатской части России. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2002. - 707 с.

26. Побединский А.В. Изучение лесовосстановительных процессов. - М.: Наука, 1966. - 60 с.

27. Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение. - 1989. - № 4. - С. 51-57.

28. Лыткина Л.П. Динамика растительного покрова на гарях лиственничных лесов Лено-Амгинского междуречья (Центральная Якутия): Автореф. дис. канд. биол. наук. - Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2005. - 17 с.

29. Лыткина Л.П., Протопопова В.В. Лесные пожары как экологический фактор формирования лесов Центральной Якутии // Наука и образование. - 2006. - № 2. - С. 50-56.

Работа выполнена нри поддержке Интеграционного проекта СО РAН № З.18

L.P Lytkina

Forest fires role in larch renewal in central Yakutia

Renewal role of forest fires in Central Yakutia is researched. Data about natural larch renewal in uneven-aged bumed-out forests and forest canopy is given in the article. Coefficient of live conditions of post-fire and unaffected by fire larch cenopopulation are calculated. It was determined that live conditions of port-fire larch cenopopulaiton (index of cenopopulation 98,1-99%) are healthier than live conditions of larch cenopopulation in forest canopy.

Key words: forest fires, burned-out forest, natural renewal, live conditions, ecotope, cenopopulation,succession.