Пожароустойчивость и естественное возобновление чересполосных сосново-березовых искусственных насаждений

Таким образом, влияние летней температуры на радиальный прирост подтверждается графическими и математическими методами, которые можно использовать для прогнозирования прироста в связи с изменением климата.

Библиографический список

1. Битвинскас Т.Т. Дендроклимати-ческие исследования. - Гидрометеоиздат., 1974. 172 с.

2. Мазепа В.С. Метод расчёта индексов годичного прироста обобщённого ден-дроклиматического ряда // Экология, 1982. № 3. С. 21-28.

3. Мелехов И.С. Значение структуры годичных слоёв и её динамика в лесоводстве и дендроклиматологии // Лесн. журнал, 1979. № 4. С. 6-14.

4. Молчанов А.А. Дендроклиматиче-ские основы прогнозов погоды. - М.: Наука, 1976. 168 с.

5. Миленин А.И. Динамика радиального прироста в условиях очень сухой со-

лонцеватой дубравы Шипова леса // Лесной и химический комплексы проблемы и решения / Материалы Всероссийской на-уч.-практ. конф. Красноярск: СибГТУ, 2003. С. 51-55.

6. Миленин А.И. Динамика радиального прироста в байрачных дубравах Воронежской области // ИВУЗ. «Лесной журнал», 2010. № 6. С. 39-44.

7. Миленин А.И. Влияние летних осадков на радиальный прирост дуба че-решчатого в сухой снытево-осоковой дубраве Шипова леса // Лесотехнический журнал. Научный журнал / ФГБОУ ВПО ВГЛТА, 2011. № 4. С. 72-75.

8. Плохинский Н.А. Показатели силы влияния // Генетика, 1986. № 5. С. 161-162.

9. Таранков В.И., Матвеев С.М., Вы-онг Ван Кунь, Мамонов Д.Н. Особенности радиального прироста хвойных пород в Иркутской области // Изв. вузов. Лесной журнал, 1994. № 4. С. 54-57.

10. Williams J.T. International aspect of biodiversify // Forest. Choron., 1992. № 4. P. 454-458.

УДК 630*634.0.434

ПОЖАРОУСТОЙЧИВОСТЬ И ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ЧЕРЕСПОЛОСНЫХ СОСНОВО-БЕРЕЗОВЫХ ИСКУССТВЕННЫХ НАСАЖДЕНИЙ

Е. В. Титов

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

lesovod_taks@vglta.vrn.ru

Лесные пожары жаркого лета 2010 года нанесли огромный ущерб лесам России. Особенно сильно пострадали малолесные районы, в том числе и Воронежская область, где преобладают сосновые

леса искусственного происхождения. Основу их составляют чистые монокультуры сосны обыкновенной, на небольших площадях созданы чистые чересполосные лесные культуры из сосны и березы повис-

лой. Прошедший пожар позволяет оценить устойчивость искусственных насаждений и характер естественного возобновления на горельниках в зависимости от схемы посадки, выбрать стратегию для повышения пожароустойчивости лесов будущего.

Объектом исследований являлись чистые чересполосные сосново-березовые 39-летние культуры в Сомовском лесничестве Воронежской области на площади 13,5 га. Ширина сосновых полос - 53-54 м, в них - по 22 ряда деревьев. Размещение в рядах - через 1-2 м, между рядами - 2,5 м. Ширина березовых полос - 22 м, в них -10 рядов деревьев. Расстояние между рядами - 2,2 м, в ряду - 2 м. Контролем служили монокультуры сосны обыкновенной на такой же площади со сравнимой с чересполосными культурами породы густотой посадки. Оба насаждения пройдены устойчивым, разной продолжительности, низовым и беглым верховым пожаром в конце июля 2011 года. Переход низового пожара в верховой происходит в результате конвективного переноса тепла, который выносит в атмосферу продукты горения и нагревает кроны древостоя [2]. После него кроны деревьев сохранили свою архитектонику, и очертания обгоревших ветвей отчетливы. Стволы деревьев сосны обуглены, березы - обожжены.

Исследования проводили в сентябре-октябре 2011 г. Пожароустойчивость насаждений изучали путем сплошного перечета деревьев в рядах с указанием распространения нагара по высоте и по диаметру ствола, степени повреждения крон огнем, состояния деревьев (упавшие, погибшие, растущие). В связи с неодинаковым харак-

тером естественного лесовосстановления участков, пройденных пожаром, для изучения лесовозобновления древесных пород на различном расстоянии от источника огня и источников семян (1-70 м), по всей ширине полос, через каждые 10 м была заложена сеть параллельных учетных лент. По всей их длине, на более чем 360 учетных площадках, размером 1х1 м, проводился сплошной перечет древесных растений с учетом возраста, состояния, высоты и размещения. Отмечались степень минерализации почвы и развитие живого напочвенного покрова. В березовых полосах провели сплошной перечет деревьев с учетом порослевой способности, диаметра ствола, количества и параметров поросле-вин.

Пожароустойчивость

Пожароустойчивость сосновых и березовых полос различна. Пропитанные смолой от основания ствола до вершины крон деревья сосны отличаются повышенной горимостью. Более устойчивы к огню в период вегетации сырорастущие, содержащие влагу стволы березы: они слабее воспламеняются, хуже горят и выделяют меньше количество калорий, нежели деревья сосны. Все это предопределило различную скорость распространения пожара и интенсивность горения в полосах этих пород.

Первая березовая полоса находилась от очага возгорания на расстоянии 50 м. Ее достиг подгоняемый ветром на открытом пространстве низовой пожар, который погубил деревья в шести рядах на всем их

протяжении и, проделав брешь между четырьмя оставшимися, перебросился на сосновую полосу. Здесь, благодаря обилию горючего материала в результате накопления большой массы неразложившегося опада хвои и сухих неопавших сучьев, низовой пожар перешел в верховой. По просмоленным сосновым стволам огонь достигал вершины крон, быстро их обжигал и перебрасывался на соседние. Стволы горели дольше и сильнее. Во всех рядах они обуглены до высоты 6-7 м и полностью -по окружности. Часть деревьев, особенно тонких, диаметром 8-10 см, сильно прогоревших в комлевой части, вывалилась. В соответствии с классификацией лесных культур хвойных пород по степени пожа-роустойчивости [1], данные 39-летние сосновые насаждения относятся к третьему, наиболее горимому классу.

Разбушевавшийся огонь ворвался во вторую березовую полосу и полностью погубил в ней все деревья. Однако благодаря меньшей горимости этой мягколиственной породы сила распространения огня по высоте и диаметру стволов, по мере удаления от очага возгорания, постепенно снижалась.

Если в пограничном со сгоревшей сосновой полосой березовом ряду огонь обжигал стволы до высоты 6 м и только у половины из них - по всему диаметру, то уже в четвертом ряду он не поднимался более чем на 3 м по стволу и охватывал не более половины окружности дерева, а в шестом - десятых рядах обжигал только нижнюю, комлевую часть березы, до 1,5 м, и до трети ее диаметра. То есть вторая березовая десятирядная полоса резко снизила

силу пожара. В ее последних от очага возгорания рядах горимость деревьев уменьшалась в 2-3 раза.

Значительно ослабевший огонь достиг второй сосновой полосы и в трех ее пограничных рядах погубил все деревья. Несмотря на это, пожар не смог разгореться: в последующих рядах фронт огня постепенно сужался, а количество обгоревших деревьев в них уменьшалось. Спустя год после пожара, в четвертом и пятом рядах, граничащих со сгоревшими, имелось 90 % погибших сосен с обугленными до 3 м по высоте и до 80 % по диаметру стволами и обгоревшими кронами. В 13-м и 14-м рядах их количество снизилось до 50 %, а высота нагара - до 1,5-2 м. В 19-22-м рядах все деревья были здоровыми, с зелеными кронами. Огонь не причинил им большого вреда. Он лишь «облизал» стволы в комлевой части (до 1,3 м), с твердой корой. В целом, горимость второй сосновой 22-рядной полосы, по сравнению с первой, несколько ослабла. В ней сохранилось 36 % общего количества деревьев с зелеными кронами. По мере прохождения полосы постепенно снижалось и распространение огня по вертикали, и пожар перешел в низовой.

Он бегло прошел через примыкающую третью березовую полосу. Все деревья сохранились в ней живыми: стволы и кроны не затронуты пожаром.

Однако в примыкающей к ней третьей сосновой полосе огонь вновь разгорелся, хотя и с меньшей силой, чем в предыдущей сосновой. В первых трех пограничных рядах погибло 70 % деревьев, стволы обуглены до высоты 1,5 м и до половины

диаметра. В средних рядах их количество уменьшилось до 30-40 %, в дальних - до 10 %. В последних трех рядах деревья не пострадали от пожара. В целом в данной полосе сохранилось 54 % живых сосен. То есть пожароустойчивость сосновой полосы, находящейся от очага возникновения пожара на расстоянии 220-230 м и защищенной от него тремя чересполосными де-

сятирядными березовыми полосами, оказалась выше более чем вдвое.

В последних рядах этой сосновой полосы пожар постепенно перешел в слабый низовой, и в примыкающей к ней, четвертой от очага возгорания, березовой полосе, т. е. через 275-280 м от места возникновения, полностью прекратился (табл. 1).

Таблица 1

Динамика пожара в чистых чересполосных 39-летних культурах сосны и березы

№ поло- Состав Расстояние Кол-во со- Распространение % живых деревьев

сы от наса- от начала хранившихся нагара по стволу в

очага жде- полосы до рядов де-

возгора- ния очага воз- ревьев

ния горания, м шт. % по высоте, м по диаметру, % сохранившихся рядах полосе, шт. общего кол-ва

1 10Б 50 4 40 до 2 до 30 70-80 30

2 10С 72 - - 6-7 100 - -

3 10Б 125 - - 6-1,5 100-30 - -

4 10С 147 19 86 2,5-1,3 100-80 10-100 36

5 10Б 200 10 100 - - 100 100

6 10С 222 22 100 до 1,5 40-50 30-100 54

7 10Б 275 10 100 - - 100 100

8 10С 297 22 100 - - 100 100

Общая площадь горельника составила 6,2 га. По сравнению с сопоставимыми по территории сосновыми монокультурами, сгоревшими полностью, она на 38 % меньше.

Естественное возобновление

Естественным путем горельники восстанавливаются, в основном, за счет последующего возобновления. Оно зависит от характера обсеменения площади, разви-

тия живого напочвенного покрова и степени минерализации почвы.

Источником семян являются уцелевшие от пожара деревья в полосах и стены леса хозяйственно-ценных пород. Первыми поселяются на открытых пространствах береза, сосна, осина. Этому способствует их раннее, частое и обильное семеноше-ние, легкие летучие семена, неприхотливость к богатству и влажности почвы, быстрый рост, устойчивость к низким температурам.

Налет семян на выгоревшую площадь зависит от количества плодоносящих деревьев, их удаленности от гари и возобновительной спелости леса. Фактором, ускоряющим начало плодоношения, являются пожары. Поврежденные ими стволы резко снижают вегетативный рост и, в результате перераспределения пластических веществ, усиливают развитие генеративной сферы и образование значительного количества семян. Деревья как бы стремятся на случай гибели обеспечить себя потомством.

В сосновых полосах живой напочвенный покров и подстилка в год пожара были уничтожены полностью, и значительная часть почвы минерализована огнем. Летом следующего года в местах, где скорость низового пожара была высокой, появились сорные травы: единично - широколиственные, густо и редко- мелколиственные. На почве - редкий опад разлагающейся хвои. На этих выгоревших участках прекрасно возобновилась береза семенным путем. Спустя год после пожара на 1 га имелось от 35,8 до 95,8 тыс. шт. двухлетних и однолетних ее растений. Основу составляют двухлетние особи: на их долю приходится в среднем 72 % общего количества благонадежного подроста породы.

Они возникли в год пожара из опавших в августе семян. Появлению естественных всходов, так называемого налета, способствовали влажная теплая осень и обнаженная поверхность гари, устланная разлагающейся редкой сухой сосновой хвоей. На таком субстрате хорошо прорастают очень легкие семена березы. Ее очень нежные, весьма чувствительные к солнеч-

ному припеку всходы [3], в пройденных пожаром сосновых молодняках защищены от высоких температур. При густом стоянии обуглившихся стволов, затенение выше, нежели на открытом пространстве.

До наступления холодов растения укоренились и выросли на 1,5-2,0 см. В следующем году, в течение длительного вегетационного периода, они, в зависимости от индивидуальных особенностей, достигли различной высоты - 20-100 см. Одновременно с развитием двухлетних березок появились и однолетние ее растения. Сохранившие всхожесть опавшие осенью семена прорастали в первые весенние теплые дни. За год растения выросли на 4-5 см.

Пройденные пожаром сосновые полосы заселены семенной березой неравномерно. Появление ее подроста тесно связано с удаленностью от источников обсеменения. Наибольшее количество благонадежных растений (10-19 шт. на 1 м2) поселяется на расстоянии до 10 м. На расстоянии 31-40 м их численность снижается до 1-3 шт/м2. На большем удалении березовый подрост встречается единично на

20-50 % площади.

Естественное возобновление в выгоревших сосновых полосах тесно связано также с количеством уцелевших семено-сящих деревьев березы в примыкающих к ним полосах. При наличии 21 березы в четырехрядной полосе количество ее подроста на удалении от нее до 10 м составляет 10 шт./м2 или 103 тыс. шт./га, на расстоянии 11-20 м оно уменьшается вдвое,

21-30 м - в 6 раз, 31-40 м - в 10 раз, до 1 шт./м2 или 10 тыс. шт./га. При наличии 44

семеносящих деревьев березы в пятиряд-ной полосе заселенность гари березовым подростом значительно выше: на расстоянии от нее до 20 м имеется 18-19 растений

на 1 м2 или 185-188 тыс. шт./га, 21-30 м -8 шт./м2 и 31-40 м - 3 шт./м2 и 31-40 м -3 шт./м2 или 29 тыс. шт./га (табл. 2).

Таблица 2

Количество благонадежного березового подроста (шт. на 10 м2) в сгоревших сосновых полосах в зависимости от удаленности и количества семеносящих деревьев березы_

Расстояние до Количество подроста различной высоты (см), Нт/средн. На

источника об- до 10 11-20 30-40 50-60 70-100 Всего 1 га,

семенения, м тыс. шт.

1. Источник обсеменения - березовая полоса: 4 ряда, 21 дерево

1-10 35-40 40-44 9-34 5-8 - 103 103

37 42 18 6

11-20 8-16 13-38 6-17 3-8 1-4 52 52

12 22 11 5 2

21-30 1-2 3-14 6-7 3-7 1-3 18 18

1 5 6 4 2

31-40 1-2 2-8 1-6 1-2 1 10 10

1 4 3 1 1

Всего:

шт. 51 73 38 16 5 183 183

% 28 40 21 8 3 100

2. Источник обсеменения - березовая полоса: 5 рядов, 44 дерева

1-10 41-46 90-110 28-51 6-10 - 188 188

44 102 34 8

11-20 60-68 86-110 18-32 4-9 - 185 185

63 95 21 6

21-30 12-18 36-46 6-14 6-12 2-4 77 77

16 41 9 8 3

31-40 3-5 7-10 6-9 4-8 2-5 29 29

4 9 8 5 3

Всего:

шт. 127 247 72 27 6 479 479

% 26 52 15 6 1 100

Значительная часть березового подроста приурочена к понижениям, расположенным вдоль рядов обугленных стволов. Там выше влажность почвы. Размещается он группами различной густоты, состоящими из растений разной высоты и возраста (рис. 1).

Преобладает подрост высотой до

20 см. На его долю приходится 68-78 % растений. Количество особей более высоких категорий постепенно уменьшается: растений высотой 30-40 см имеется 15-21 %, 70-100 см - всего 1-3 %. Высотная дифференциация одновозрастного березового подроста на этапе возобновления леса является проявлением индивидуаль-

ной, наследственно обусловленной силы ковой высоты убывает по мере удаления от

роста различных генотипов в гетерогенной источника обсеменения.

популяции. Численность растений одина-

Очень редко на сосновой гари встречаются одиночные одно- и двухлетние растения сосны обыкновенной. Плохое естественное возобновление этой породы связывается с тем, что ее сомкнутые 39-летние культуры не достигли еще состояния возобновительной спелости. Лишь единичные деревья начали слабо плодоносить.

В густых сосновых полосах, не затронутых огнем, естественное возобновление березы и сосны отсутствует. То есть пожар явился фактором содействия естественному возобновлению светолюбивой березы. Он уничтожил толщу хвойного соснового опада, который препятствует про-

растанию слабеньких проростков ее семян, обнажил для них поверхность почвы, создал оптимальный световой и тепловой режим для ее всходов и молодых растений, затенив их обуглившимися стволами и сохранившими архитектонику обгоревшими ветвями.

Березовые полосы огонь миновал быстро, и живой напочвенный покров в них пострадал незначительно. Он полностью восстановился летом следующего года, образовав густые заросли из осоково-злаковых растений. Они явились непреодолимой преградой для семенного возобновления и березы, и сосны. Поврежденные огнем деревья возобновились порос-

лью (рис. 2). Она появилась у основания корневой шейки у 72-76 % особей. Количество поросли у разных деревьев колеблется от 1 до 12 шт., высота - от 0,6 до 2,6 м, диаметр - от 0,5 до 3,5 см. Большин-

ство из них (73 %) спустя год после пожара прочно соединены с основанием дерева. Остальные довольно легко отделились от ствола при небольшом усилии.

Рис. 2. Возобновление корневой порослью поврежденных огнем деревьев березы

Объективно оценить устойчивость и роль корневой поросли березы в вегетативном возобновлении гари возможно через 2-3 года. Прогноз может быть благоприятным. В березовых полосах под изре-женным пологом засохших ветвей на обожженных стволах достаточно света,

тепла и влаги для дальнейшего нормального ее развития.

Неповрежденные огнем березы не образовали корневой поросли. Это свидетельствует о том, что пожар, нарушив нормальное функционирование верхней части ствола, стимулирует пробуждение

спящих почек у самой шейки корня, которые превращаются в удлиненные побеги у данной породы.

Выводы и практические предложения

1. Пожароустойчивость чистых чересполосных сосново-березовых лесных культур выше, чем монокультур сосны. При одинаковой площади насаждений го-римость их на 38 % меньше.

2. Огонь в березовых полосах распространяется с меньшей скоростью и интенсивностью. Это позволяет локализовать пожар на сравнительно небольшой площади.

3. Березовые 10-рядные полосы постепенно снижают горимость чередующихся с ними 22-рядных сосновых полос. На расстоянии 275-280 м от очага возгорания пожар затухает.

4. Пройденные пожаром сосновые полосы прекрасно возобновились березой семенного происхождения. Спустя год после пожара на 1 га имеется до 188 тыс. шт. ее благонадежного подроста.

5. Сохранившиеся в березовых полосах деревья обеспечивают надежное естественное возобновление породы в выгоревших сосновых полосах на расстоянии до 40 м.

6. Поврежденные огнем березовые полосы хорошо возобновились корневой порослью. Она образовалась у 72-76 % обгоревших деревьев.

7. Для повышения пожароустойчиво-

сти лесов будущего следует создавать чистые чересполосные лесные культуры сосны обыкновенной и березы повислой. Ширина сосновых полос - 40-50 м, березовых - 20 м. Расстояние между деревьями в рядах и между рядами - 2 м. По периферии сосново-березовые блоки должны быть ограничены замкнутыми березовыми полосами шириной 20 м.

8. В малолесных районах европейской части страны, где преобладают дре-востои с невысокой стволовой продуктивностью и низкими техническими свойствами древесины, создаваемые пожаро-устойчивые насаждения будут выполнять, прежде всего, экологические функции -средообразующие, защитные, рекреационные.

Библиографический список

1. Арцыбашев Е.С., Ермоленко А.А. Пожары в лесных культурах хвойных пород // Лесное хозяйство, 2007. № 5. С. 4547.

2. Валендик Э.Н., Косов И.В. Воздействие тепловых потоков лесного пожара на устойчивость хвойных пород // Лесное хозяйство, 2007. № 5. С. 43-45.

3. Турский М.К. Лесоводство. - М.: МГУЛ, 2000. 398 с.