FORMATION OF SURFACE FUELS IN BIRCH FORESTS OF VARIOUS GRASSES OF UPPER - OBSK FOREST AREA

DOI:https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.119.5.016

ФОРМИРОВАНИЕ НАПОЧВЕННЫХ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ В БЕРЕЗНЯКАХ РАЗНОТРАВНЫХ ВЕРХНЕ - ОБСКОГО ЛЕСНОГО МАССИВА

Научная статья

Фуряев И.В.^1, *, Цветков П.А.²

^{1, 2} Институт леса им. Сукачева В.Н., Красноярск, Россия

* Корреспондирующий автор (furya_i[at]mail.ru)

Аннотация

Исследовано влияние лесоводственных признаков насаждений на формирование комплексов лесных горючих материалов (ЛГМ) в березняках разнотравных. Работы проводились в физико-географических и климатических условиях юго-востока Западной Сибири (конкретнее, в Верхне-Обском лесном массиве). К лесодственным признакам отнесены: тип леса; состав древесных пород; возраст древостоя и его относительная полнота. Исследования были проведены на относительно однородных по лесоводственным признакам пробных площадях. Это обусловлено тем, что в условиях Верхне-Обского лесного массива, березняки разнотравные являются производными насаждениями от сосняков разнотравных, возникших после крупных пожаров начала XXI столетия. В процессе исследования были проанализированы взаимосвязи влияния некоторых лесоводственных признаков на формирование комплексов лесных горючих материалов.

Ключевые слова: фитомасса комплексов горючих материалов, долевое участие видов ЛГМ, Верхне-Обской лесной массив, лесоводственные признаки насаждений.

FORMATION OF SURFACE FUELS IN BIRCH FORESTS OF VARIOUS GRASSES OF UPPER - OBSK FOREST AREA

Research article

FuryaevI.V.^1, *, CvetkovP.A.²

^{1, 2} Sukachev Institute of Forest, Krasnoyarsk, Russia

* Corresponding author (furya_i[at]mail.ru)

Abstract

The influence of silvicultural features of plantings on the formation of forest fuel materials complexes (FFM) in birch forests of various grasses has been studied. The work was carried out in the physical-geographic climatic conditions of southeast of Western Siberia (more specifically, in the Upper Obsk forest area). The silvicultural attributes include: forest type; tree species composition; stratum age and its relative density. Studies have been carried out on test areas with relatively homogeneous silvicultural traits. This is due to the fact that the forest area of the Upper Obsk has birch trees of various grasses that are derivatives of pinery of various grasses that grew over large fires at the beginning of the XXI century. Over the course of the study, the interrelationships of the influence of certain silvicultural features on the formation of complexes of forest fuel materials were analyzed.

Keywords: phytomass complexes of combustible materials, interest of FFM, the Upper Obst forest area, silvicultural features of planting.

Район и объекты исследования

 Районом наших исследований выбран Верхне-Обской лесной массив, расположенный в юго-восточной части Западной Сибири Алтайского края. Массив занимает площадь 0,5 млн. га, расположен недалеко от г. Барнаула, и имеет большое ресурсное и экологическое значение для этого региона. В последние семьдесят лет массив подвергался интенсивному лесопользованию и крупным лесным пожарам [8],[9]. Объектами исследований были березняки разнотравные. Березняки разнотравные на территории Верхне-Обского массива в большинстве являются производными сообществами, сформировавшимися на местах произрастания сосняков разнотравных. Причиной их широкого распространения послужили преимущественно сплошные концентрированные рубки в прошлом столетии, а также лесные пожары в начале XXI века [1], [2].

Комплексы горючих материалов, являются важнейшим фактором возникновения, развития, интенсивности пожара [10],[11]. От их cостава, количества, влагосодержания, долевого участия видов в комплексах ЛГМ, напрямую зависит успех локализации пожара, степень тяжести экологических последствий для экосистемы региона, возможность дальнейшей рекреационной деятельности [3]. В данном исследовании ставилась задача выявления взаимосвязи между формированием комплексов горючих материалов (ЛГМ) и лесоводственными признаками насаждений в местах произрастания березняков разнотравных Верхне-Обского лесного массива. Эта работа возникла не на пустом месте, ранее мы исследовали эти взаимосвязи для сосняков разнотравных и сосняков зеленомошных в этом лесном массиве, и выявили несколько интересных закономерностей [4].

Для проведения исследований в березняках разнотравных было заложено пять пробных площадей. Относительно небольшое количество пробных площадей в березняках разнотравных Верхне-Обского массива обусловлено большой однородностью насаждений по возрасту, составу пород, относительной полноте и другим лесоводственным признакам.

Методики

Для решения поставленных задач исследований были применены достаточно известные методики.

Исследование древостоя, напочвенного покрова, массы горючих материалов, подроста проводилось на пробных площадках. На каждой пробной площади проводилась перечислительная таксация, описывался напочвенный покров и почва, учитывался подрост и подлесок в соответствии с «Методическими указаниями к изучению типов леса» [5]. В соответствии с требованиями, о наличии 200 и более деревьев главной породы, в нашем случае березы, подбирали и огораживали площадки размером от 0,25 до 0,5 га.

 По общеизвестной методике проф. А.В. Побединского [6] проводился учет числа подроста и всходов, характер их размещения по площади, определялись его высота и возраст.

Учет фитомассы горючих материалов проводили отдельно по видам. Для этого на каждой пробной площади провешивали вдоль длинной стороны три линии, на равном расстоянии друг от друга. В границах этих линий через каждые десять метров закладывались учетные площадки, размером один квадратный метр. На площадках собирали и взвешивали все мелкие сучья, траву и кустарнички, мхи и лишайники, опад и подстилку. Для каждого из этих видов ЛГМ брали средние из 10 площадок образцы для определения в лаборатории их влагосодержания. В дальнейшем это позволило определить расчётным путём массу ЛГМ в абсолютно сухом состоянии. Методика определения массы ЛГМ в общих чертах совпадает с описанной проф. Н.П. Курбатским (7), с небольшими дополнениями, применительно к цели и задачам нашего исследования.

Результаты и обсуждение

Как видно из таблицы 1, насаждения в березняках разнотравных относительно близки по составу, среднему возрасту 67 лет, относительной полноте 0,7 и количестве деревьев около 500 шт. на 1 га. Изменение перечисленных показателей на пробных площадях, на наш взгляд, весьма небольшое. Этого нельзя сказать о количестве подроста на разных площадках, при среднем показателе 6,2 тыс. шт. на 1 га.

В таблице 1 приведена лесоводственная характеристика березняков разнотравных.

Таблица 1 − Лесоводственная характеристика березняков разнотравных

№ ПП	Состав	Возраст, лет	Полнота	Кол-во деревьев, шт. на 1 га.	Давность последнего пожара, лет	Подрост
						Кол.-во подроста, тыс. шт.на га	Доля лиственных в составе подроста, %
7	7Б3С	60	0,7	380	60	11,3	60
17	6Б1Ос3С	70	0,9	760	60	3,0	0
19	6Б4С	75	0,6	584	70	3,0	40
26	6Б4С	70	0,8	340	70	7,3	30
27	8Б2С	60	0,5	424	70	4,7	60
Средние значения		67 ± 6	0,7± 1,2	498	66	6,2 ± 2,5	38 ± 1,8

Среднее значение фитомассы ЛГМ в березняках разнотравных разного состава, возраста и полноты составляет 4,3 кг/м², но она значительно изменяется в зависимости от лесоводственных признаков насаждений на разных пробных площадках.

В таблице 2 представлена структура фитомассы ЛГМ в березняках разнотравных.

Таблица 2 − Структура фитомассы ЛГМ в березняках разнотравных

№ ПП	Виды и их соотношение в комплексах ЛГМ: в числителе – фитомасса , кг/м2, в знаменателе - %					Фитомасса ЛГМ, кг/м2
	травы и кустарнички	мхи и лишайники	опад	подстилка	сучья диаметром менее 7 мм
7	0,32/5	0,01/ -	0,56/8	5,76/86	0,04/1	6,7
17	0,12/4	0,05/-	0,11/4	2,72/87	0,11/4	3,1
19	0,09/-	-	0,17/4	4,74/93	0,12/3	5,1
26	0,11/3	-	0,24/5	3,60/88	0,15/4	4,1
27	0,10/3	0,97/33	0,26/10	1,48/51	0,10/3	2,9
Средние значения	0,15/3,6 ± 0,95	0,20/6,6 ± 14,7	0,27/6,2 ± 2,68	3,60/81 ± 18,53	0,10/3 ± 1,22	4,3 ± 1,56

Наибольшую фитомассу в структуре комплексов ЛГМ березняков разнотравных занимает подстилка, на ее долю приходится 81% горючего материала. При этом доли других видов горючих материалов в комплексах, распределяются следующим образом: на травы и кустарнички приходится в среднем 3,6% фитомассы, мхов и лишайников – 6,6%, опада – 6,2%, сучьев диаметром менее 7 мм – 3%. Таким образом, подстилка является доминирующим горючим материалом, так же как и сосняках разнотравных. Минимальное и максимальное участие видов горючих материалов отличается при разном составе, возрасте, полноте насаждений, количеству подроста и доле лиственных в его составе.

Например, по травам и кустарничкам, максимальная разница их участия в комплексах составляет 5%, Наибольшее их количество учтено на ПП № 7 (0,32 кг/м²), в то время как на ПП № 19, фитомасса их составила всего 0,09 кг/м². Эти площадки отличаются составом, возрастом, относительной полнотой и количеством подроста.

Для мхов и лишайников разница участия в комплексах ЛГМ составила 33%. Так, на ПП №№ 7; 17; 19 и 26 их количество ничтожно мало (ПП №№ 7;17) – 0,01 и 0,05 кг/м², соответственно, либо они полностью отсутствуют (ПП №№ 19; 26). Наибольшая фитомасса мхов и лишайников учтена на ПП № 27 – 0, 93 кг/м². Эта пробная площадь отличается относительно большим участием березы в составе древостоя (8Б2С), небольшой относительной полнотой (0,5) и высокой примесью лиственных(60%) в составе подроста.

Для опада разница между максимальным и минимальным участием в комплексах составляет 6 %, 10 % на ПП № 27 и 4 % на ПП №№ 17 и 19.

Как видно из таблицы 2, наибольшая разница в долевом участии на различных пробных площадках отмечена для подстилки (42%). На ПП № 19 фитомасса ее составила максимальные 4,74 кг/², (93%), минимальная на ПП № 27 – 1,48 кг/м² (51%). Эти площади отличаются составом древостоя, относительной полнотой, возрастом и примесью лиственных в составе подроста.

Минимальная фитомасса ЛГМ (2,9 кг/м²) определена при составе древостоя 8Б2С, возрасте 60 лет, относительной полноте 0,5, количестве деревьев 424 шт./га, давности пожара 70 лет, доли лиственных (береза и осина) в составе подроста 60% и его количестве более 4,7 тыс. шт./га (ПП 27). Наибольшая фитомасса (6,7 кг/м²) выявлена при составе древостоя (7Б3С), возрасте 60 лет, полноте 0,7, количестве деревьев 380 шт./га, давности последнего пожара 60 лет, доли березы в составе подроста 60% и его количестве 11,3 тыс. шт./га (ПП 7). На остальных пробных площадях показатели фитомассы комплексов ЛГМ относительно близки.

Заключение

Таким образом, результаты исследования показали, что общая фитомасса горючих материалов в березняках разнотравных в зависимости от лесоводственных признаков насаждений разная, но эта разница значительно менее выражена, чем в сосняках мшисто-ягодных и разнотравных. Это объясняется относительно более однородной структурой насаждений березняков разнотравных по лесоводственным признакам. Долевое участие видов горючих материалов в их комплексах по нашим данным в наиболее выраженной степени обусловлено наличием густого подроста с преобладанием лиственных пород. Именно эти два фактора обусловили наличие куртин зеленых мхов (ПП 27) и резкое снижение массы подстилки по сравнению с насаждениями на других пробных площадях.

Конфликт интересов	Conflict of Interest
Не указан.	None declared.

Список литературы / Reference

1. . Шершнев В.И. Современная структура лесов Верхне-Обского бора / В.И. Шершнев, А.Н. Куприянов // Бот. Исследования Сибири и Казахстана. – Кемерово: 2006. – № 12. – С.65-68.
2. . Фуряев В.В. Пожароустойчивость сосновых лесов / В.В. Фуряев, В.И. Заблоцкий, В.А. Черны. – Новосибирск: Наука, 2005. – 160 с.
3. . Вонский С.М. Интенсивность огня лесных низовых пожаров и ее практическое значение / С.М. Вонский. – Л: Изд-е ЛенНИИЛх, 1957. – №52. – С. 108-117.
4. Фуряев И.В. Формирование напочвенных горючих материалов в лесных экосистемах Верхне-Обского массива (юго-восток Западной Сибири). Автореф. дисс. кандидата наук. – Екатеринбург, 2013

5. . Сукачев В.Н. Методические указания к изучению типов леса / В.Н. Сукачев, С.В. Зонн. – М.: Изд-во АН СССР, 1961. – 144 с.
6. . Побединский А.В. Изучение лесовосстановительных процессов (методические указания) / А.В. Побединский. – Красноярск, 1962. – 60 с.
7. . Курбатский Н.П. Исследование количества и состава лесных горючих материалов / Н.П. Курбатский // Вопросы лесной пирологии. – Красноярск, 1970. – С. 5-58.
8. . Софронов М.А. Типы основных проводников горения при низовых пожарах / М.А. Софронов, А.В. Волокитина // Лесной журнал. – 1985. – №5. – С. 12-17.
9. . Фуряев И.В. Влияние полноты насаждений на пожароустойчивость / И.В. Фуряев // «Сопряженные задачи механики реагирующих сред, информатики и экологии». Материалы 8-ой Всероссийской конференции с участием зарубежных ученых. – Томск, 2009. – С. 50-52.
10. . Таланцев Н.К. Анализ причин возникновения лесных пожаров в лесах Западной Сибири / Н.К. Таланцев // Тр. По лесному хозяйству Сибири. – Новосибириск, 1958. – №3. – С. 216-220.
11. . Шешуков М.А. Классификация лесных горючих материалов / М.А. Шешуков // Лесные пожары и борьба с ними. – М.: ВНИИЛМ, 1983. – С. 55-65.
12. . Цветков П.А. Запасы горючих материалов в лесах северо-востока Эвенкии / П.А. Цветков // Лесное хозяйство.– 2001. – №4. – С. 93-96.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Shershnev V.I. Sovremennaya struktura lesov Verkhne-Obskogo bora [Modern forest structure of the Upper Ob pine forest] / V.I. Shershnev, A.N. Kupriyanov // Bot. Issledovaniya Sibiri i Kazakhstana [Bot. Studies of Siberia and Kazakhstan]. – Kemerovo, Barnaul: 2006. – No. 12. – pp.65-68. [in Russian]
2. Furyayev V.V. Pozharoustoychivost sosnovykh lesov [Fire resistance of pine forests]. / V.V. Furyayev. V.I. Zablotskiy. V.A. Cherny. – Novosibirsk: Nauka. 2005. – 160 p. [in Russian]
3. Vonsky S.M. Intensivnost ognya lesnykh nizovykh pozharov i eye prakticheskoye znacheniye [The intensity of the fire of forest ground fires and its practical significance]. – L: Publishing house LenNIILh, 1957. – No. 52. – pp. 108-117. [in Russian]
4. Furyaev I.V. Formirovaniye napochvennykh goryuchikh materialov v lesnykh ekosistemakh Verkhne-Obskogo massiva (yugo-vostok Zapadnoy Sibiri). Avtoref. diss. kandidata nauk [Formation of ground combustible materials in forest ecosystems of the Upper Ob massif (southeast of Western Siberia). Abstract diss. candidate of sciences]. – Yekaterinburg, 2013. [in Russian]
5. Sukachev V.N. Metodicheskiye ukazaniya k izucheniyu tipov lesa [Guidelines for the study of forest types] / V.N. Sukachev, S.V. Zonn. – M.: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1961. – 144 p. [in Russian]
6. Pobedinsky A.V. Izucheniye lesovosstanovitelnykh protsessov (metodicheskiye ukazaniya) [Study of reforestation processes (guidelines)]. – Krasnoyarsk, 1962. – 60 p. [in Russian]
7. Kurbatsky N.P. Issledovaniye kolichestva i sostava lesnykh goryuchikh materialov [Investigation of the quantity and composition of forest combustible materials] / N.P. Kurbatsky // Voprosy lesnoy pirologii [Questions of forest pyrology]. – Krasnoyarsk, 1970. – pp. 5-58. [in Russian]
8. Sofronov, M.A. Tipy osnovnykh provodnikov goreniya pri nizovykh pozharakh [Types of the main conductors of combustion during ground fires] / M.A. Sofronov, A.V. Volokitina // Lesnoy zhurnal [Forest Journal]. – 1985. – No. 5. – pp. 12-17. [in Russian]
9. Furyaev I.V. Vliyaniye polnoty nasazhdeniy na pozharoustoychivost [The structure of complexes of ground combustible materials in plantations of the Verkhne-Ob massif of the Altai Territory] / I.V. Furyaev, Y.S. Dementieva, V.V. Furyaev // «Sopryazhennyye zadachi mekhaniki reagiruyushchikh sred. informatiki i ekologii». Materialy 8-oy Vserossiyskoy konferentsii s uchastiyem zarubezhnykh uchenykh [Collection of works "Problems of forestry and forestry"]. – Vol. 69. – Gomel, 2009 – pp. 737-742. [in Russian]
10. Talantsev N.K. Analiz prichin vozniknoveniya lesnykh pozharov v lesakh Zapadnoy Sibiri [Analysis of the causes of forest fires in the forests of Western Siberia] / N.K. Talantsev // Tr. Po lesnomu khozyaystvu Sibiri [Tr. Forestry of Siberia]. – Novosibirsk, 1958. – No. 3. – pp. 216-220. [in Russian]
11. Sheshukov M.A. Klassifikatsiya lesnykh goryuchikh materialov [Classification of forest combustible materials] / M.A. Sheshukov // Lesnyye pozhary i borba s nimi [Forest fires and fighting them]. –M.: VNIILM, 1983. – pp. 55-65. [in Russian]
12. Tsvetkov P.A. Zapasy goryuchikh materialov v lesakh severo-vostoka Evenkii [Stocks of combustible materials in the forests of the north-east of Evenkia] / P.A. Tsvetkov // Lesnoye khozyaystvo [Forestry]. – 2001. – No. 4. – pp. 93-96. [inRussian]