ЭКОЛОГИЯ, 2011, № 3, с. 191-196
УДК 634.0.435
ЛЕСОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ПОЖАРОВ В СВЕТЛОХВОЙНЫХ ЛЕСАХ ЗАБАЙКАЛЬЯ
© 2011 г. М. Д. Евдокименко
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок 50/28 Е-шаП: institute_forest@ksc.krasn.ru Поступила в редакцию 11.03.2010 г.
Сообщаются результаты исследования послепожарной динамики лесов Забайкалья, формирующихся в условиях крайне засушливого климата и экстремального пирологического режима. Приводятся данные об отпаде деревьев и приросте древостоев в естественных горевших лесах, а также на опытных участках, выжженных низовым огнем разной интенсивности. Исследованы гидротермический режим почвы и сток атмосферных осадков. Рассматриваются многофакторные модели стока. Пожары усиливают дефицит влаги на горных склонах, снижают продуктивность древостоев и вызывают их дигрессию. Проанализированы лесопожарная статистика и риск пожаров от гроз.
Ключевые слова: сосняки, лиственничники, пожары, отпад, прирост, гидротермический режим, сток осадков, дигрессия.
Леса Забайкалья произрастают на водоразделе крупных гидросистем рек Ангары, Лены и Амура. Гидрологический режим истоков этих рек зависит от стабильности лесных экосистем на водосборной территории. Около трети лесов региона выполняют особую биосферную роль, образуют своего рода экологический каркас природного комплекса озера Байкал.
Устойчивое состояние байкальской экосистемы и чистота воды в озере детерминируются водорегулирующими, водоохранными и почвозащитными функциями лесов (Лебедев и др., 1979). Нерациональные рубки, пожары, интенсивная рекреация и мощные техногенные эмиссии оказывают деструктивное воздействие на лесные экосистемы и нарушают их экологические функции. По длительности и масштабам воздействия на леса первое место принадлежит пожарам (Евдокименко, 1991). В лесном покрове региона доминируют сосново-лиственничные леса, которые отличаются от остальных высокой пожароопасностью.
Природные условия региона экстремальны в ле-сопирологическом отношении. Сложные горные ландшафты отличаются крайней континентально-стью климата. Общий дефицит атмосферных осадков на территории, занимаемой сосняками и лиственничниками, усугубляется специфическим сочетанием исключительно малоснежной зимы (всего 5—10% от скудной годовой нормы осадков, составляющей 250—300 мм) с продолжительной весенней засухой, на протяжении которой коэффициент увлажнения составляет около 0.2—0.4 (Атлас Забай-
калья, 1967). Пожароопасный сезон начинается обычно с первой декады апреля и длится более полугода.
Цель данной работы заключается в изучении пирогенных трансформаций продукционного процесса и экологических функций светлохвой-ных лесов Забайкалья.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Стационарные исследования лесоэкологиче-ских последствий лесных пожаров проведены нами в Южном Прибайкалье (хр. Хамар-Дабан, долина р. Темник) и в Центральном Забайкалье (хребты Яблоновый и Черского). Маршрутные исследования послепожарной динамики древостоев проводились в Селенгинском среднегорье, Хэнтэй-Чикойском нагорье, Витимском плоскогорье, Баргузинской котловине, а также Становом нагорье (долины рек Верхней Ангары, Муи и Чары). Основными объектами служили пироген-ные сосняки (Pinus sylvestris) и лиственничники (Larix gmelinii) преимущественно рододендроновой группы типов леса, широко распространенной по всему Забайкалью.
На опытных участках в 60-65-летних сосняках рододендроновых проведены экспериментальные выжигания напочвенного покрова и нижних ярусов фитоценоза огнем разной интенсивности. Все экспериментальные объекты представлены здоровыми древостоями без видимых признаков воздействия пожаров, с равномерной и высокой
(0.8—1.0) полнотой. Опытные участки размером 50 х 60 м были расположены компактными группами на трех высотных уровнях: подгорный шлейф (нижняя часть склона, 800 м над ур. м.), средняя (900 м) и верхняя (1050 м над ур. м.) части склона южной и юго-восточной экспозиции. Первая группа отражает полный диапазон интенсивности огня — от слабой до высокой. Заданная интенсивность выжиганий, время проведения опытов рассчитывались исходя из продолжительности предшествующей сухой погоды. Участки средней и верхней частей склона выжжены огнем слабой и средней интенсивности. В качестве контроля служили смежные (негоревшие) части тех же насаждений.
После выжиганий все деревья на опытных участках были пронумерованы и маркированы Т-образной меткой, фиксирующей высоту и направление измерений ствола. Регулярные измерения проводили через два, пять и десять лет. Одновременно регистрировали жизненное состояние деревьев, огневые повреждения и т.д.
Послепожарные трансформации стока атмосферных осадков исследованы экспериментально на Хамар-Дабане. Проведены опыты по искусственному дождеванию площадок на обширной гари под пологом древостоя, через 2 месяца после пожара. Изучена роль 5 факторов — регуляторов стока по методике полного факторного эксперимента (Адлер и др., 1976): х1 — интенсивность дождевания, в диапазоне 1—3 мм/мин; х2 — сумма "осадков", 10—50 мм в течение отдельно взятого опыта; х3 — сохранность лесной подстилки, в диапазоне 10—70% от контроля; х4 — уклон площадки дождевания, 10°—30°; х5 — влажность верхнего горизонта почвы, 10—30%. Подбор необходимых вариантов для факторов х3 и х4 осуществляли в разной по интенсивности пожара, а также с различной крутизной склона участках. Влажность почвы регулировали как искусственно, так и проведением опытов в зависимости от состояния погоды.
Испытаны 32 комбинации факторов в трехкратной повторности, но из подпрограммы, связанной с твердым стоком, был исключен фактор х5.
Возрастную динамику пирогенных древостоев изучали на временных пробных площадях. Проанализированы данные лесопожарной статистики, а также метеоданные о сезонной динамике гроз и атмосферных осадков.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Пожарные режимы. Известные лесоводы (Тка-ченко, 1952; Мелехов, 1980) считали лесные пожары бедствием для стран с обширными пространствами, малой плотностью населения и экстенсивной пожарной охраной лесов, отмечая в то же время отдельные позитивные стороны влия-
ния управляемого огня в лесном хозяйстве (очистка лесосек, подготовка почвы для возобновления и др.). Альтернативная точка зрения лесной экологии состоит в том, что в ходе эволюции пожары от молний и извержений вулканов были постоянными атрибутами лесной среды. Появилась стройная гипотеза об эволюционно-обусловленной пирофитности сосны обыкновенной (Санников, Санникова, 1985). Показано, что повторяющиеся с интервалом около 40 лет пожары существенно улучшают все факторы среды для появления, выживания и роста подроста.
Забайкальские леса горят главным образом весной и осенью при длительных засухах, когда гроз не бывает. Летом при частом выпадении дождей и активной вегетации трав леса становятся малопожароопасными. Самый грозоопасный месяц июль, но число дней с грозой обычно в 1.5—2 раза меньше числа дождливых дней (Справочник..., 1966—1969). До 1970-х годов пожарной статистикой регистрировалась летняя пауза в гори-мости лесов. В Забайкалье при малой численности автотранспорта, как и в других районах Сибири, большинство загораний (до 93%) происходило вблизи населенных пунктов, т.е. по вине человека (Курбатский, 1962).
Сосновые леса являются самыми пожароопасными и в то же время наиболее освоенными в регионе. По данным А.В. Побединского (1965), одни и те же сосняки подвергались в XIX в. воздействию огня от 11 до 17 раз, а в последующие 60 лет пережили еще от 6 до 10 пожаров. В то же время в сосняках Приангарья количество пожаров было примерно в два раза меньше. Таким образом, в Забайкалье следует констатировать перманентный характер пиро-генного воздействия на сосновые леса.
Современный пирологический режим в свет-лохвойных лесах явно не соответствует эволюци-онно-обусловленной норме горимости лесообра-зующих видов. В доисторические эпохи, когда лесные пожары возникали от гроз и извержений вулканов, вероятно, преобладали естественные леса. Ныне, когда частота и площади пожаров антропогенного происхождения превышают естественный порог в десятки раз, в лесных массивах широко распространены антропо-пирогенные леса, нарушенные или поврежденные огнем.
Изреживание и рост древостоев. Механизм по-слепожарного изреживания древостоев характеризуют данные, полученные на экспериментальных объектах. Отпад деревьев, обусловленный огневыми повреждениями, отчетливо прослеживается в течение двух-трех лет после выжиганий. Губительное действие огня слабой и средней интенсивности проявлялось локально — там, где регистрировались максимальные параметры пламени. Обширная зона поврежденного древостоя (с отмершими деревьями) наблюдалась только на участке с ин-
ЛЕСОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ПОЖАРОВ 193
Таблица 1. Изменение радиального прироста деревьев после низового пожара средней интенсивности (хр. Хамар-Дабан)
Категория деревьев
Диаметр деревьев, см
8
12
16
20
24 28 32 36 40 44
1.50 1.55 1.58 1.60 1.61 1.62
1.3 6 1.43 1.44 1.46 1.48 1 .49
-9.3 -7.8 -8.9 -8.8 -8.0 -8. 0
Контроль
Поврежденные огнем
0.69
0.3 7* - 45. 0
0.97
0. 65 -33. 0
1.23
0. 93 -24. 2
Сосна 1.42
1. 1 7 - 17. 6
Лиственница
Контроль 0.48 0.64 0.79 0.92 1.04 1.13 1.19 1.24 1.28 1.30
Поврежденные огнем 0. 28 0.43 0. 58 0. 71 0. 84 0. 94 1.02 1. 07 1. 12 1. 15
-4 1. 6 -32. 8 -25. 6 -23. 8 - 1 9. 1 - 1 6. 8 - 14. 3 - 13. 7 - 12. 5 - 1 1. 5
* Над чертой — прирост за 2-летний период, мм; под чертой — изменение прироста после пожара,
тенсивным выжиганием. Летальное повреждение флоэмных тканей и камбия происходит при температуре свыше 55°С, а побурение хвои - при 50°С (Гирс, 1982).
В нижней части склона после слабого огневого воздействия за два года погибло столько же деревьев, сколько в нормальных условиях отпадает за пять лет. На участке с огневым воздействием средней интенсивности за тот же период число отпавших деревьев соответствует десятилетней норме естественного изреживания. В результате опыта с выжиганием высокой интенсивности количество деревьев, отмерших за два года, почти втр
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.