ПРОГНОЗ ЖИЗНЕННОГО И САНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ СОСНЯКОВ КАЗАХСКОГО МЕЛКОСОПОЧНИКА ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НИЗОВЫХ ПОЖАРОВ

ПРОГНОЗ ЖИЗНЕННОГО И САНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ СОСНЯКОВ КАЗАХСКОГО МЕЛКОСОПОЧНИКА ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НИЗОВЫХ ПОЖАРОВ

Научная статья

Архипов Е.В. *

ORCID: 0000-0002-0313-8019,

Государственное Учреждение «Государственный национальный природный парк «БУРАБАЙ» Управления Делами Президента Республики Казахстан, Бурабай, Казахстан

* Корреспондирующий автор (arhipov.forestfires[at]mail.ru)

Аннотация

Приведены результаты исследований по определению доли отпада деревьев в зависимости от диаметра, высоты нагара на стволах и вида низового пожара, а также предложен метод глазомерного рекогносцировочного определения санитарного состояния для сосновых лесов Казахского мелкосопочника. Установлена величина послепожарного отпада, составлены графики по прогнозу отпада деревьев после прохождения низовых пожаров. Предложен метод глазомерной оценки санитарного состояния сосновых древостоев.

Ключевые слова: низовой пожар, интенсивность, гарь, высота, диаметр, отпад, санитарное состояние.

FORECAST OF LIFE AND SANITARY CONDITIONS OF PINERY OF THE KAZAKH HILLOCKY AREA AFTER INFLUENCE OF LOW FIRES

Research article

Arkhipov E.V. *

ORCID: 0000-0002-0313-8019,

State Institution “State National Natural Park“ BURABAY ”of the Office of the President of the Republic of Kazakhstan, Burabay, Kazakhstan

* Corresponding author (arhipov.forestfires[at]mail.ru)

Abstract

The results of studies to determine the percentage of a tree falling depending on the diameter, soot height on the trunks and the type of ground fire are presented, as well as a method for eye-tracking reconnaissance determination of the sanitary condition for pine forests of the Kazakh hillocky area. The magnitude of post-fire mortality has been established, and graphs have been compiled to predict the tree falling after passing ground fires. A method for eye assessment of the sanitary condition of pine stands is proposed in the paper.

Keywords: ground fire, intensity, burnt, height, diameter, mortality, sanitary state. 

Введение

Проблема природных пожаров в современном мире весьма актуальна, но в то же время не все виды лесных пожаров приносят вред сосновым насаждениям [1], [2]. Для прогноза и определения жизненного потенциала деревьев важно определить вид и интенсивность пожара, спрогнозировать процент отпада деревьев [3]. Данные об устойчивости деревьев после прохождения пожаров различной интенсивности важны для оперативного проведения лесохозяйственных мероприятий, сводящих ущерб от низовых пожаров к минимуму. В некоторых странах, для прогноза отпада деревьев после воздействия огня используются шкалы, составленные с учётом зависимости устойчивости деревьев к термальным ожогам, т.е соотношение диаметра ствола на высоте 1,3 м и высоты нагара [4]. Главная лесообразующая порода Казахского мелкосопочника - Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), имеет некоторые физиологические отличия от сосны обыкновенной, произрастающей в других регионах [5]. После воздействия пожаров на лесные экосистемы предугадать ухудшение санитарного состояния, развитие болезней достаточно сложно[6].

Цель и задачи

Целью исследований являлось определение интенсивности отпада деревьев после прохождения низовых пожаров различной интенсивности, а также глазомерное определение санитарного состояния лесных участков.

В соответствии с поставленной целью, задачи исследований включали:

1. На основе книг учёта лесных пожаров и анализа лесоустроительных материалов подобрать участки и заложить постоянные пробные площади (ППП).
2. Определить количество жизнеспособных деревьев в сосняках, после прохождения низовых пожаров различной интенсивности.
3. Разработать глазомерный метод экспресс-оценки санитарного состояния леса.

Объекты и методы

Климат района исследований резко континентальный, ветреный, с довольно высоким дефицитом осадков. Указанные особенности климата предопределили постоянную высокую природную пожарную опасность. Кроме того, повышению пожарной опасности сосновых насаждений, способствует преобладание сухих типов леса и особенности рельефа [7].

При получении фактического материала были использованы традиционные научно-обоснованные способы сбора статистических данных и полевого материала. Закладка ППП по изучению отпада после пожаров, сбор экспериментальных данных, анализ и обработка полученных материалов выполнены сотрудниками отдела лесоведения и лесоводства ТОО «КазНИИЛХА». Постоянные пробные площади подбирались примерно одинакового состава и структуры, производительности, типа лесорастительных условий. Все 22 пробные площади были заложены в типе леса – сосняки сухие С₂ [8].

При закладке ППП было установлено, что насаждения пройдены низовыми устойчивыми пожарами слабой, средней и высокой и интенсивностями. Горели: подрост, живой напочвенный покров, опад (хвоя, сухие ветви, шишки и т.д.), слабо разложившийся слой лесной подстилки (А₀). Для определения вида лесного пожара и его интенсивности были применены следующие признаки: высота нагара на стволах деревьев, характер повреждения живого напочвенного покрова, кустарников, подроста, подстилки, корневых систем деревьев [3].

Результаты и обсуждение

Сосновые леса Казахстана относятся к высокому классу горимости, но при прохождении низовых пожаров различной интенсивности, некоторые деревья сохраняют свои жизненные функции и повышают продуктивность, поскольку увеличивается площадь роста у сохранившихся наиболее крупных деревьев. Некоторые виды пожаров содействуют увеличению естественному возобновлению, создавая условия для его формирования. Величина отпада деревьев и степень повреждения стволов, определяются некоторым рядом факторов - засушливый пожароопасный сезон, скорость ветра, запас напочвенных горючих материалов (т/га), возраст, состав, диаметр, высота древостоя и т.д. [3]. Однако, для сосняков Казахского мелкосопочника важно установить фактические показатели величины отпада при различной высоте нагара и диаметре деревьев на высоте 1,3 м, [9], т.к. покрытые лесом площади в Казахстане незначительны и сохранность деревьев способных осеменять гари является очень важным обстоятельством.

Экспериментальная часть

Все полученные данные ППП, на которых интенсивность пожара была одинаковой, были объединены и разбиты на три группы по видам. Анализ данных лесоводственно-таксационной характеристики показал, что в связи с тем, что произошло отмирание части деревьев, снизились густота и запас, но в то же время произошло увеличение среднего диаметра и средней высоты. Также, гибель части древостоя от огневого воздействия привела к снижению относительной полноты. Основной объём отпада деревьев при трёх рассмотренных видах лесных пожаров, отмечается в первые три года после их прохождения.

Величина послепожарного отпада по ступеням толщины от воздействия устойчивого низового пожара слабой интенсивности представлена на рисунке 1. После прохождении низовых устойчивых пожаров слабой интенсивности, отпад деревьев с высотой нагара на стволах до 2,5м и при диаметре от 16 см и выше не происходит.

Рис. 1 – Доля послепожарного отпада деревьев сосны по ступеням толщины после устойчивого низового пожара слабой интенсивности

 

После прохождения низовых устойчивых пожаров средней интенсивности, величина отпада деревьев в ступенях толщины 6 – 10 см при высоте нагара до 0,5 м составила от 10 до 53%, а при высоте нагара выше 0,5 м деревья в ступени толщины 6,0 см гибнут полностью. Деревья с диаметром толще 16 см сохраняют жизнеспособность при высоте нагара до 2,5 м, а деревья диаметром 24 см – до 4,0 м включительно (рис. 2).

 

Рис.2 – Доля послепожарного отпада деревьев сосны по ступеням толщины после устойчивого низового пожара средней интенсивности

 

Таким образом, ступень толщины 16 см, при данном виде пожара, для типа леса С₂ можно считать пороговым значением. Деревья от 28 см и выше, с высотой нагара от 0,5 м до 4,5 м нагара, практически не повреждаются (рис. 3). Это объясняется тем, что сосна данного региона наиболее толстокора [10] и имеет некоторую устойчивость к огневым воздействиям.

 

Рис. 3 – КГУ «Урумкайское ЛХ» пробная площадь № 4

 

Высокая степень отпада наблюдается после низового устойчивого пожара высокой интенсивности. На рисунке 4 приведены данные послепожарного отпада по ступеням толщины после устойчивого низового пожара высокой интенсивности.

 

Рис. 4 – Доля послепожарного отпада деревьев сосны по ступеням толщины после устойчивого низового пожара высокой интенсивности

 

По мере увеличения высоты нагара произошло отмирание более крупных деревьев. Так, при высоте нагара 6 м погибли все деревья с диаметром от 18 см и тоньше, а при высоте нагара 8 м – 36 см и тоньше.

На основании проведённых исследований разработана шкала потенциального отпада, позволяющая сделать приблизительный прогноз жизненного потенциала сухих сосняков С₂  после воздействия огня различной силы (рис.5).

 

Рис. 5 – Шкала доли потенциального отпада деревьев сосны по густоте в сосняках сухих типах леса (С₂) пройденных низовыми пожарами с различной высотой нагара

 

В результате проведённого анализа отмечено, что после прохождения низовых устойчивых пожаров слабой интенсивности, запас древостоя снижается от 2,82 до 7,82%, после прохождения низовых пожаров средней интенсивности от 4,62 до 10,23%, а при низовых устойчивых пожарах высокой интенсивности от 11,38 до 98,16%. Основной объём отпада деревьев при рассмотренных видах лесных пожаров, отмечается в первые три года после их воздействия.

В случаях, когда в сохранившемся древостое начинает развиваться корневая губка - возрастает доля деревьев, в корневой системе которых появляются погибшие корни, постепенно их количество возрастает и в итоге деревья погибают. При этом, по внешним признакам кроны трудно установить начавшийся патологический процесс [6], [11].

Во время проведения полевых работ (июнь - август), отмечено, что на полянах и опушках некоторых сосняков, на цветах ряда растений - жабрицы однолетней (Seseli annuum L), лабазника шестилепестного (таволга) (Filipendula hexapetala Gilib), рябинника рябинолистного (Sorbaria sorbifolia L.) встречаются жуки пахиты четырёхпятнистой (Pachyta quadrimaculata Linnaeus). Этот жук (рис. 6) весьма обычен в Казахстане и как правило его численность неболшая, но на некоторых участках отмечалось явно повышенная его численность. Проведённые нами обследования показали, что повышение количества особей жука, отмечается древостоях, где из-за воздействия пожаров погибла часть деревьев, а в почве всегда имеется повышенный запас погибших корней, что является кормовой базой для пахиты. Самки откладывают яйца в почву вблизи погибших корней сосен и других древесных пород, затем личинки внедряются в древесину погибших корней и развиваются в ней в течение 3 лет.

 

Рис. 6 – Пахита четырёхпятнистая Pachyta quadrimaculata Linnaeus1758

 

При дополнительном питании жуков нектаром и пыльцой  во время их максимального лёта, 2 - 3 жука на 10 растениях - общий уровень ослабления участка леса можно считать повышенным. Если при учётах установлено, что в среднем на 10 цветков приходится 7-10 жуков, то уровень ослабленности древостоя может считаться опасно повышенным (табл. 1).

 

Таблица 1 – Встречаемость жуков пахиты четырёхпятнистой (Pachyta quadrimaculata L.) и состояние древостоев сосны

Среднее число пахиты на 10 цветущих растениях	Общее состояние насаждения	Примечания
0.5	Здоровое	Уровень численности стволовых не превышает естественный
2,5	Ослабленное	Уровень численности стволовых повышенный
10.5	Сильно ослабленное	Уровень численности стволовых опасно повышенный

Примечание: * Среднее число жуков пахиты на 10 цветущих растениях  

Таким образом, при проведении работ по мониторингу состояния сосняков следует обращать внимание на уровень численности жуков пахиты четырёхпятнистой. В том случае, если их численность превышает фоновые показатели, предложенные в таблице, на близлежащий участок леса следует обратить более пристальное внимание, так как в нем, скорее всего, происходят некие патологические процессы, которые привели к гибели части корней деревьев.

В том случае, если уровень численности пахиты будет низок и не превышет естественного, санитарные рубки могут быть проведены без потери качества древесины от стволовых вредителей в течение одного года после крупного пожара. Если площадь пожара не превышает 10 га, то рубки должны быть проведены не позднее, чем в течение 3-5 месяцев. При этом угроза быстрого формирования очагов стволовых вредителей отсутствует.

Если уровень численности пахиты повышенный, а площадь очага не превышает 10 га, то рубки должны быть проведены в течение 2-3 месяцев после пожара. Если же площадь очага превышает 10 га, то рубки могут быть проведены не позднее, чем через 3-5 месяцев после пожара.

При высоком уровне численности пахиты четырёхпятнистой, рубки пострадавших от огня сосняков должны быть проведены в течение 1 – 3 месяцев [12].

Выводы

1. «Сосна обыкновенная» Казахского мелкосопочника отличается повышенной устойчивостью к огню.
2. Доля (%) отпада деревьев зависит от диаметра дерева, высоты нагара и вида пожара.
3. Разработанные шкалы потенциального послепожарного отпада позволяют установить жизненный потенциал части древостоя в будущем, а также запланировать интенсивность проведения выборочных санитарных и обосновать необходимость проведения сплошных санитарных рубок.
4. Степень повреждения соснового древостоя от пожаров, также зависит санитарного состояния деревьев до пожара.
5. Предлагаемый способ рекогносцировочного выявления заражённых участков сосняков, позволяет быстро и на больших площадях провести предварительную оценку их состояния. Полученные при этом сведения, позволят более обоснованно и оперативно планировать проведение детальных обследований.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Фуряев В. В. Пожароустойчивость сосновых лесов / В. В. Фуряев, В. И. Заблоцкий, В. А. Чёрных – Новосибирск: СОРАН. Наука. 2005. – 159 с.
2. Goldammer J.G. Vegetation and Global Change. / Goldammer J.G. // Kessel Publishing House, Germany. 2013, 398 pp.
3. Войнов Г. С. Прогнозирование послепожарного отпада в сосняках по относительной высоте нагара и диаметру стволов / Г. С. Войнов, А. М. Третьяков // Лесное хозяйство. – 1988 – № 9. – С. 29-31.
4. Залесов С. В. Повышение продуктивности сосновых лесов Урала: монография / С. В Залесов, Н. А. Луганский. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т. - 331 с.
5. Портянко А.В. Пирологические особенности сосны обыкновенной Казахского мелкосопочника / Портянко А.В., Архипов Е.В. // Вестник с/х науки Казахстана. – №8. – 2009. – С. 31-32
6. Соловьев А.М. Корневая губка в ленточных борах. / Соловьев А.М., Шатяев А.В.// Вестник с\х науки Казахстана. 1979, № 7, С. 68 – 70.
7. Архипов Е. В. Зависимость распространения пожаров в лесных экосистемах Казахстана от метеорологических условий / Е. В. Архипов, П. Ж. Кожахметов, А. В. Чередниченко // Вопросы географии и геоэкологии. – Алматы: 2011. – № 3. - С. 41-46
8. ГОСТ 16.128.70. - 1970 Пробные площади лесоустроительные / – М.: 1970.
9. Архипов В. А. Определение степени повреждения деревьев и процент их отпада в послепожарный период / В. А. Архипов, Е. В. Архипов // Инновационные пути развития лесного хозяйства и особо охраняемых природных территорий: проблемы и перспективы. – Астана: 2011. С. 36-39.
10. Гниненко Ю. И. Гнилевые болезни в ленточных борах Казахстана. / Ю. И. Гниненко, А. В. Шатяев // Проблемы лесной фитопалогиии и микологии. Тезисы докладов IV Международная конференция РАН. 1997. С. 23-25.
11. Архипов Е. В. Возможный метод рекогносцировочного определения неблагополучного состояния сосняков / Е. В. Архипов // Вестник СГУ им. Шакарима. - 2013. – № 1. - С. 135-137.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Furyaev V.V. Pozharo-ustoychivost' sosnovykh lesov [Fire resistance of pine forests] / V.V. Furyaev, V.I. Zablotsky, V.A. Chernykh – Novosibirsk: SORAN. Nauka. 2005. – 159 p. [in Russian]
2. Goldammer J.G. Vegetation and Global Change. / Goldammer J.G. // Kessel Publishing House, Germany. 2013, 398 pp.
3. Voinov G. S. Prognoziro-vaniye poslepozharnogo otpada v sos-nyakakh po otnositel'noy vysote naga-ra i diametru stvolov [Prediction of post-fire mortality in pine trees by relative soot height and trunk diameter] / G. S. Voinov, A. M. Tretyakov // Lesnoye khozyaystvo [Forestry]. – 1988 – No. 9. – P. 29-31. [in Russian]
4. Zalesov S. V. Povysheniye produktivnosti sosnovykh lesov Ura-la: monografiya [Increasing productivity of pine forests of the Urals: monograph] / S. V Zalesov, N. A. Lugansky. – Yekaterinburg: Ural. state forestry technician. un-t 2002. – 331 p. [in Russian]
5. Portyanko A.V. Pirologicheskiye osobennosti sosny obyknovennoy Kazakhskogo mel-kosopochnika [Pyrological features of ordinary pine of Kazakh small hills] / Portyanko A.V., Arkhipov E.V. // Vestnik s/kh nauki Ka-zakhstana [Bulletin of agricultural science of Kazakhstan] – No. 8. – 2009. – P. 31-32 [in Russian]
6. Soloviev A.M. Kornevaya gubka v lentochnykh borakh [Root sponge in ribbon burs] / Soloviev A.M., Shatyaev A.V. // Vestnik s-kh nauki Kazakhstana [Bulletin of agricultural science of Kazakhstan]. – 1979, – No. 7, – P 68-70. [in Russian]
7. Arkhipov E.V. Zavisimost' rasprostraneniya pozharov v lesnykh ekosistemakh Kazakhstana ot meteorologicheskikh usloviy [Dependence of spread of fires in forest ecosystems of Kazakhstan on meteorological conditions] / E.V. Arkhipov, P. Zh. Kozhakhmetov, A.V. Cherednichenko // Voprosy geografii i geoekologii [Questions of geography and geoecology] – Almaty: 2011. – No. 3. – P. 41-46 [in Russian]
8. GOST 16.128.70. – 1970 Probnyye ploshchadi lesoustroitel'nyye [Trial areas for forest management] / – M.: 1970. [in Russian]
9. Arkhipov V. A. Opredeleniye stepeni povrezhdeniya derev'yev i protsent ikh otpada v poslepozharnyy period [Determination of damage degree to trees and percentage of their decay in the post-fire period] / V. A. Arkhipov, E. V. Arkhipov // Innovatsionnyye puti razvitiya lesnogo khozyaystva i osobo okhranyaye-mykh prirodnykh territoriy: proble-my i perspektivy [Innovative ways of development of forestry and specially protected natural territories: problems and prospects] – Astana: 2011. – P. 36-39. [in Russian]
10. Gninenko Yu. I. [Rotten diseases in the tape burs of Kazakhstan] / Yu. I. Gninenko, A.V. Shatyaev // [Problems of forest phytopalogy and mycology. Abstracts IV International Conference of the Russian Academy of Sciences] – 1997. – P. 23-25. [in Russian]
11. Arkhipov E.V. Gnilevyye bolezni v lentochnykh borakh Kazakhstana [Possible method for reconnaissance determination of unsatisfactory state of pine forests] / E.V. Arkhipov // Vestnik SGU im. Shakarima [Bulletin of SSU named after Shakarim] – 2013. – No. 1. – P. 135-137. [in Russian]