Рис. 1. Фрагмент плана опытно-осушенного (1972 г.) соснового болота: 1, 2, 3, 4 - серии пробных площадей; 5 - площадь, пройденная в 1999 г. пожаром; 27-30 - номера кварталов Велесского лесничества.
В Западную Двину
сток. Позже низовой пожар перебросился через канаву в кв. 27, где заложены пр. пл. 2 и 3, а также в соседнее с юга межканавье кв. 29. Распространение огня на запад в кв. 27 было приостановлено каналом, продвижение пожара на север продолжалось внутри межканавья 60 м. Приблизительно через 5-7 ч пожар стали тушить: сначала по южной кромке (кв. 29, 30), позже - по северной и восточной. Часть южной границы пожарища в кв. 29 также проходит по осушительной канаве (рис. 1). За 10-12 ч пожар был локализован, в очагах внутри пожарища еще сутки продолжалось тление.
Здесь на торфянике произрастали разновозрастные (40-130 лет) сосняки кустарничково-сфагновые III-IV классов текущего бонитета. В нижних ярусах на участках с различным соотношением видов преобладали среди кустарничков: голубика, багульник, болотный мирт, брусника, подбел, клюква и др.; в травяно-моховом покрове: пушица влагалищная, сфагновые мхи (Sphagnum. angustifolium (Russ.) C. Jens., Sph. magellani-cum Brid., Sph. fuscum (Schmp.) Klinggr. и др.).
Методика работы предусматривала закладку на пожарище четырех серий пробных площадей (пр. пл.) (0.15-0.24 га) в местах разной интенсивности пожара и степени дренажа (рис. 1) при расстоянии между канавами 160, 106, 60 м и на окрай-ке болота, соответствующие номера: 1, 1а; 2, 2а; 3, 3 а, 36 и 4 (буквы а, б - пробные площади вблизи канав, без буквы - в середине между канавами). Древостои рассматривались как условно двухъярусные. Проводилась перечислительная таксация, определялись возраст деревьев, высота нага-
ра стволов, состояние деревьев через год после пожара (табл. 1) и спустя 5 лет.
Неравномерность воздействия пожара оценивали по степени повреждения синузий напочвенного покрова по площади и глубине выгорания торфа. Зольность торфа определяли как индикатор массы выгоревшего торфа [29] в самом поверхностном (0-2 см) слое и на глубине 5, 10 и 15 см, по 10-15 колонкам с каждой пробной площади.
Поскольку пожар случился на опытно осушенном болоте, на котором 15-20 лет наблюдалась динамика почвенно-грунтовых вод, гидрофизические свойства и другие экологические характеристики, при анализе использовались ранее опубликованные данные по этому объекту.
Послепожарное восстановление напочвенного покрова, кустарничков и самосева древесных пород определялось на площадках 1.0 х 1.0 м по 1013 шт. на каждой пробной площади, семенное возобновление травяных растений (пушицы) и плотность дерновин зеленого и сфагнового мхов - на площадках 0.2 х 0.2 м по 20 шт. В следующие после пожара годы в летне-осенний период еженедельно на пожарище и в контроле измеряли почвенное дыхание. С помощью метода камер (площадь камеры 0.102 м2, объем 31 дм3, экспозиция 20 мин) концентрацию С02 определяли посредством инфракрасного газоанализатора.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Погодные условия и глубина почвенно-грунто-вых вод. Состояние погоды, изменение условий
Таблица 1. Характеристика мелиорированных кустарничково-сфагновых сосняков, пройденных пожаром
Пр. пл. Глубина торфа, м Расстояние между каналами, м Древостой Нагар стволов от поверхности почвы, м
ярус d, см h, м возраст, лет число деревьев после пожара
общее число, шт. га-1 % погибших
1 2.8 160 I 11.9 9.4 90-110 708 98 2.8
II 4.5 5.0 50-90 2250 100 2.2
1а 160 I 12.1 10.0 80-130 826 96 2.5
II 4.8 5.5 50-80 2304 100 2.0
2 3 106 I 12.9 10.6 100-130 1013 92 1.7
II 5.8 7.5 60-90 3707 100 1.4
2а 106 I 11.6 10.1 90-130 907 100 3.7
II 5.3 7.0 40-70 2360 100 2.3
3 3 60 I 12 10.2 70-100 1386 63 0.7
II 5.5 7.3 50-70 3737 95 0.8
3а 60 I 12.2 10.9 50-110 1211 83 0.8
II 5.0 6.9 40-60 4754 98 0.6
36 60 I 12.5 10.4 70-80 1088 69 1.0
II 5.4 5.9 50-70 2912 97 0.8
4 0.8 Окрайка I 17.1 15.1 60-110 680 53 1.0
болот II 5.9 7.0 40-60 1664 89 0.8
тепло- и влагообеспеченности влияет на динамику почвенно-грунтовых вод в мелиорированных лесах. Согласно многолетним данным метеостанции г. Западная Двина (Тверская обл.), среднесуточная температура воздуха за май-октябрь +12.3°С, а количество выпадающих осадков за эти 6 месяцев - 463 мм. Вегетационные периоды 1999-2002 гг. характеризовались более теплой погодой, а также существенно меньшим количеством осадков, кроме 2000 г. В год пожара (1999), за май-июль выпало на 79 мм (33%) меньше нормы. Это вызвало понижение уровня почвенно-грунтовых вод к началу августа до 69-72 см в зависимости от густоты сети вблизи канав, а в середине между ними - до 50-62 см (рис. 2). Прекратился сток по осушительной сети. Однако с 11 по 18 августа, за неделю до пожара, прошли три дождя, осадки при которых в сумме составили 161.5 мм. Уровень почвенно-грунтовых вод резко поднялся. В день пожара на пр. пл. 2 и 3 он был в середине между канавами и вблизи них на глубине 18 и 38 см, 31 и 37 см соответственно (рис. 2). Тем не менее вода в канавах едва проступала, и "добыть" ее для тушения было невозможно. Следующий, 2000 г., был мокрым и прохладным, а 2002 г. - сухим и жарким, когда за полугодие выпало лишь 20% осадков. Как известно, засуха в Европейской части страны летом 2002 г. обусловила большое число пожаров в лесах и на болотах, но на мелио-
рированных (с 1973 г.) болотах стационара (около 3 тыс. га) их, кроме исследованного, не было.
Особенности распространения низового пожара по площади осушенного лесного болота. Визуальные наблюдения во время тушения пожара и последующие исследования свидетельствовали, что огонь по силе пламени и скорости распространения поражал поверхность площади неравномерно, соответственно микрорельефу, наличию и плотности кустарничковых синузий, куртин мелких сосен, обходя сфагновые микропонижения или замедляясь на них. Главными агентами быстрого захвата площади огнем оказались синузии болотных кустарничков, богатых горючими высококалорийными эфирными маслами, которые выделяются и загораются раньше разложения растительных тканей и выделения газообразных продуктов, требующихся для воспламенения [13]. Теплотворная способность листьев багульника заметно выше, чем хвои и древесины сосны: 5800, 5190, 4837 кал г-1 соответственно [2, 23]. Заросли багульника с голубикой быстро охватывались огнем, высота пламени которого во время нашего визуального наблюдения была 1-2 м, но, судя по нагарам стволов на других участках, пройденных пожаром раньше, иногда превышала 3 м (табл. 1). Кустарнички выгорали до основания, их корневища погибали, лишь в более влажных микроучаст-
Дата
Рис. 2. Динамика уровня почвенно-грунтовых вод (УПГВ) в сосняках на осушенном верховом болоте в год пожара: 1, 2 - УПГВ в середине между канавами, 3, 4 - вблизи них соответственно при расстоянии между ними 106 и 60 м и глубине 1 м.
ках оставались пенечки и корневая система сохранялась.
Способствовали распространению огня также мелкие (низкие) сосны. Хвоя нижних ветвей (вследствие конвективного переноса тепла), подобно кустарничкам, быстро воспламенялась. В поясе облесенного кольца болот центрального олиготрофного типа обычно имеется сухостой старых толстых сосен. Оказавшись в зоне пожара, такие деревья, подгорая у подножия, падали и догорали на земле, создавая дополнительный энергоресурс тепла.
Положительные элементы нанорельефа выгорали полностью. Небольшие кочки, образованные корневищами пушицы и кустарничков, сгорали раньше. Сравнительно большие, образуемые деревьями I яруса, прикомлевые бугры площадью 0.5-2.0 м2 и более горели глубже и дольше. Последние обычно армированы несколькими ярусами опорных корней сосен предыдущих генераций [12], они и теперь заняты деревьями I яруса. Вследствие осадки торфа после гидромелиорации относительная высота и локальный дренаж таких бугров увеличиваются. В них много пустот, обусловливающих при горении тягу, как в печке. Торф и мелкие старые корни, заполняющие объем микроповышений, выгорали под основаниями растущих деревьев. Крупные опорные корни обугливались и оказывались после пожара над поверхностью почвы.
Ровные и особенно пониженные местоположения в нанорельефе характеризуются большей
влажностью. Они заняты преимущественно сфагновым покровом и мелкими редкими сосенками, непосредственно огнем поражались значительно реже, либо с меньшей силой. Имеются данные, что сфагновые микропонижения выгорают больше, чем кочки, отчего сделано предположение, что последние в засуху теряют меньше воды [27]. В наших условиях этого не наблюдалось.
Степень осушения - расстояние между канавами - не оказывала особого влияния на скорость и площадь распространения огня внутри межканавного пространства. Как отмечалось выше, осушительные канавы ограничивали распространение огня на западе и на юге пожарища (рис. 1), но в активной фазе низового пожара с ветром горючий материал перебрасывался через канаву из кв. 29 в кв. 27. Имели значение наличие яруса кустарничков и порывы ветра, приносившие тепло с уже охваченной пожаром площади. Низовой пожар на болотах может переходить в почвенно-торфяный различной степени развития. Линейное распространение горения торфа очень медленное, порядка 1.0 м сут-1 [16]. В нашем случае на всех меж-канавьях около 10-25% поверхности почвы оказалось либо очень слабо, либо совсем не затронуто почвенным пожаром. Примерно 40-70% площади выгорело на 5-10 см вглубь по ровным участкам и микроповышениям, 10-20% - по прикомлевым буграм до глубины 20 см относительно ровных мест.
Условия и выгораемый поверхностный слой торфа. Любая стадия пожара (возгорание, рас-
пространение по поверхности и в глубь торфяника, погасание) зависит от теплообмена в местах контакта органического материала с огнем. Баланс теплопотоков разной физической природы (конвекция, излучение, другие виды переноса тепла) как внешних, так и освобождаемых горящим материалом, определяет горение [13].
В природной обстановке встречается самое разное сочетание условий и факторов тепло- и влагообмена. Они носят вероятностный характер,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.