Снижение пожароопасности сосняков лишайниково–зеленомошных путем выжигания части лесных горючих материалов

3.1.7 Характеристика лесосырьевых ресурсов

Из вышеперечисленных данных известно, что лесной фонд в лесхозе не полностью соответствует оптимальной породной структуре и характеризуется средним классом бонитета - 4.3 (таблица 7 и 8). Хвойные насаждения занимают 86,3 % покрытых лесной растительностью земель, а мягколиственные - 13,7 %.

Основной преобладающей породой в лесхозе является сосна - 40,7 % и кедр - 28,7 % покрытых лесной растительностью земель лесхоза.

Производительность насаждений невысокая, что обусловлено территориальным (высокоширотным) расположением лесхоза.

В целом по лесхозу общий запас насаждений составляет 789,9 млн. м³ , в том числе с преобладанием хвойных пород - 724,2 млн. м³ . Запас спелых и перестойных насаждений составляет 467,7 млн. м³ , в том числе хвойных - 417,2 млн. м³ (89.2 %), из них возможных для эксплуатации - 155,5 млн. м³ .

В первой группе лесов запас спелых и перестойных насаждений составляет 62,6 млн. м³ , из них возможных для эксплуатации - 11,2 млн. м³, то есть всего 17,9 % от спелых и перестойных насаждений в лесах I группы.

Средний состав эксплуатационного фонда по лесхозу выражается формулой 4,5С1,9П1,2Б0,9Е0,7К0,5Ос0,3Л. Выход ликвидной древесины в среднем по лесхозу составляет 88.3 %, в том числе по хвойному хозяйству - 88.3 %, по мягколиственному - 87,2 %. Выход деловой древесины от ликвидной составляет 84,9 %, в том числе по хвойному хозяйству - 87,1 %, по мягколиственному - 60,6 %.

Качественные характеристики эксплуатационного фонда выше, чем в целом по лесхозу. К примеру, доля мягколиственных пород в составе эксплуатационного фонда составляет 12,5 %, а в целом по лесхозу - 13,6 %.

Среди составляющих пород высокий процент выхода крупной деловой древесины имеют: кедр - 44,4 %, ель - 43,8 %, осина - 35,7 %, лиственница - 35,4 %, сосна - 28,8 %. Самый низкий выход крупной деловой древесины у пихты - 18,2 % и берёзы - 8,0 %. В целом по лесхозу эксплуатационный фонд характеризуется средним качеством.

3.1.8 Экономические условия

На территории района расположения лесхоза больших промышленных предприятий нет. Промышленность в основном представлена небольшими организациями, сосредоточенными в районном центре, г. Енисейск. Наиболее крупным из них являются: передвижная механизированная колонна, ремонтно-строительное управление, дорожно-строительное управление, асфальтовый завод хлебоприемный пункт, сельхозтехника, производственное объединение бытового обслуживания.

Население района составляет 90 тыс. человек, густота населения 0,14 человека на 1га. Население в основном занято лесным и сельским хозяйством.

Дорожная сеть на территории района развита удовлетворительно. Связи осуществляется в основном по р. Енисей и воздушным транспортом - самолетами. Связи с лесничествами осуществляется по радиостанции.

Годовые производственные планы составляются с учетом материальных и финансовых ресурсов, уровня развития экономики района, трудовых ресурсов.

Численность работающих в лесхозе за последние годы значительно не изменилась. Около половины общей численности работающих в лесхозе составляет лесная охрана. Сезонные и временные рабочие привлекаются в период сезонных работ.

Таблица 7. - Распределение площади покрытых лесом земель по классам бонитета

Таблица 8. - Распределение покрытых лесом земель по полнотам, га

3.2 Характеристика объектов исследований

3.2.1 Лесопирологическая характеристика экспериментального полигона для проведения контролируемых выжиганий

Экспериментальный участок расположен на правобережной части р. Тугулан в 25 км от ее устья. Рельеф местности равнинный (200-300 м н.у.м.), заболоченный с обилием болот и озер. Лесистость территории не превышает 40%. Ландшафтная структура представляет р. Тугулан с руслом ориентированным юг-север. На прилегающих дренированных террасах расположены сплошные лесные массивы. Далее на озерно-ингрессионной террасе расположен болотно-озерный комплекс старичного типа. На слабовыраженной склоновой поверхности еще прослеживается грядовое размещение древесной растительности. На преобладающей по площади водораздельной части со слабым стоком, структура ячеистая с доминированием болот различных режимов увлажнения и типами растительности от осоково-сфагновых, грядово-мочажинных до залесенных. Здесь же отмечаются крупные озера округлой формы, как правило, с одной стороны облесенные. Озера сточные зарыблены.

Повсеместно преобладают песчаные почвы, торфяные отложения на болотах не превышают 1 м.

Полигон представляет собой плоскую песчаную гриву, окруженную травяно-сфагновыми и крупноосоковыми болотами. Низкая грива с микропонижениями в центре участка, абсолютная высота н.у.м. 60 м. Сосняк лишайниково-зеленомошный, пирогенного происхождения. Последний пожар был в 1956 году. Состав древостоя 10С. Разновозрастный. Состоит из нескольких возрастных групп деревьев: 450, 275, 185, 130, 45 лет. Средний диаметр 26 см, средняя высота 22 м. Относительная полнота древостоя 0,5-0,7. Запас древостоя 110-200 м³/ га. Бонитет Y. Распределение деревьев по 2-см ступеням толщины в % от общего количества для экспериментальных участков №9-18 приведено в табл.9.

Таблица 9. Распределение деревьев по ступеням толщины, в %.

Древостой биологически устойчив, так как характеризуется текущим отпадом (около 14%), не превышающим нормального для данного возраста и условий произрастания, имеет равномерную полноту. Поврежденность болезнями и вредителями незначительна. Отпад представлен в большинстве своем деревьями крупных (28-40) и мелких (12-20) ступеней толщины. Основной причиной отпада являются периодические низовые пожары.

Захламленность участка неравномерная, преобладает по границе участка. Подрост представлен сосной. Подрост разновозрастный, средний возраст 20-25 лет, преобладает подрост высотой до 0,5 м

3.2.2 Природные пожарные режимы

Особенностью сосняка лишайникового является быстрое достижение им состояния пожарной зрелости и то, что он может быть горимым в течение всего пожароопасного сезона. Кроме того, значительный запас напочвенных горючих материалов способствует развитию здесь высокоинтенсивных лесных пожаров.

Для выявления прошлых пожарных режимов реконструирована история пожаров на экспериментальном острове. За 450-летний период по данным Г.А. Ивановой на основе дендрохронологического анализа и датировки пожарных подсушин здесь выявлено 11 пожаров: 1610, 1661, 1670, 1701, 1722, 1737, 1744, 1813, 1869, 1912, 1956 годы. Можно предположить по возрасту самых старых деревьев и изменению ширины годичных колец, что на острове также были пожары в 1550 и 1565 гг. Пожары носили, по-видимому, во многих случаях пятнистый характер, так как следы пожаров зафиксированы часто только на отдельных деревьях. Так как, возможно, что загорание от молнии происходило только у основания дерева и из-за отсутствия условий не распространялось по острову.

Остров заизолирован и недоступен в летнее время для населения. То есть единственной причиной возникновения лесных пожаров являются молнии. При обследовании участка зафиксировано много деревьев разной степени повреждения молнией. Пожары в основном раннелетние или летние. Средний межпожарный интервал составил 45 лет. Пожары повлияли на возрастную структуру древостоя. На острове зарегистрировано несколько возрастных группы деревьев. На острове представлены в основном деревья, появившиеся после пожаров 1813 и 1869 гг. Следующая группа деревьев относится к поколению деревьев, появившемуся, по-видимому, после пожара 1722 года. Самая старая группа деревьев, отмирающая в настоящее время, имеет возраст 450 лет. Пожары беглые низовые весенние и ранне-летние, возникшие от гроз в конце мая - начале июня. Это вполне согласуется со статистикой лесных пожаров для этого района и данными о грозовой активности для данного региона. Это подтверждается и анализом статистических данных о лесных пожарах.

Таким образом, в среднем пожары на острове возникают каждые 45 лет. За этот период происходит накопление горючих материалов до их критического запаса.

4. Экспериментальные исследования

4.1 Характеристика опытных участков

Все экспериментальные участки описаны на основе перечислительной таксации и по методике, рекомендованной в "Методических указаниях к изучению типов леса" В.Н. Сукачева, С.В. Зонна и Г.П. Мотовилова (1957) и по методике А.В. Побединского (1962). При описании живого напочвенного покрова выявлялся его видовой состав и структура фитоценозов. Определялось обилие по шкале Друде, проективное покрытие и встречаемость видов травяно-кустарничкового яруса.

Таблица 10. Таксационно-лесоводтвенная характеристика сосняков на экспериментальных участках

При характеристике подлеска учитывали его густоту, распределение по площади и видовой состав кустарниковых пород.

Участок 2. Сосняк лишайниково-бруснично-зеленомошный. Поверхность участка ровная. Нанорельеф образован деструктивным валежом и ветровальными микроповышениями. Микрорельеф участка микрозападинный. Возобновление сосны 11,5 тыс.экз/га, высотой до 0,5 м. Жизненное состояние подроста сильно ослабленное. Напочвенный покров дифференцирован по условиям микросреды. Мозаичность покрова четко выражена и обусловлена интенсивность последнего пожара. Доминирует лишайниково-бруснично-зеленомошная синузия. В центре участка едва заметная западина занята молодняком сосны II класса возраста. Общее проективное покрытие напочвенного покрова 40-60%, средняя высота 15-20 см. Видовой состав: брусника cop2; черника sol; багульник sol-sp, cop1gr.

Моховой покров имеет проективное покрытие до 100%, доминирует плеуроциум Шребера. Лишайников - 40%.

Участок 3. Сосняк кустарничково-лишайниково-зеленомошный. Поверхность участка ровная с едва заметным микропонижением, занятым багульниково-бруснично-зеленомошной синузией. Нанорельеф образован валежом и ветровальными микроповышениями. Напочвенный покров характеризуется хорошо выраженной мозаичностью и дифференцирован по степени прогорания участка после последнего пожара. Общее проективное покрытие 60%, высота 20 см. В травяно-кустарничковом ярусе брусника с обилием сор2, черника-sol, багульник-sp. Моховой покров - 60%, доминирует плеуроциум Шребера, лишайниковый - 60%.

Участок 14. Сосняк кустарничково-зеленомошный. Микрорельеф участка слабо выражен, нанорельеф образован ветровально-ветроломным валежом различной степени разложения. Напочвенный покров равномерного сложения, синузиально не дифференцирован. Общее проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса 80%, высота 22 см. Доминирует брусника. В видовом составе брусника сор3, черника sp-cop1 gr, вейник un, багульник sol. Моховой покров 100%, доминирует плеуроциум Шребера, незначительная примесь аулакомиума. Покрытие лишайников - до 10%.

Участок 21. Сосняк кустарничково-лишайниково-зеленомошный. Низкая грива с плавным уклоном к озеру с одной стороны (восточной) и в болото с другой (западной). Поверхность участка ровная, нанорельеф образован валежом послепожарного происхождения и вывалами.. Возобновление сосны 11,4 тыс.экз./га, высотой до 0,5 м. Жизненное состояние подроста ослабленное, усыхающих и сухих экземпляров до 41%. В напочвенном покрове попеременное чередование доминантов. Границы мозаик расплывчаты и недостаточно четко просматриваются. Общее проективное покрытие кустарничкового яруса варьирует от 15% до 40%, высота 20 см. В видовом составе брусника сор₁, черника сор1-2, багульник sp. Моховой покров 60%, доминирует плеуроциум Шребера. Лишайниковый покров 60%.

Из описания участков видно что они схожи между собой по условиям местопроизрастания так и по напочвенному покрову. Схожесть участков необходима для того чтобы оценить влияние погодных условий на количество сгоревшего материала а также на отпад древостоя.

4.2 Оценка запасов ЛГМ на экспериментальных участках.

На экспериментальных участках до и после пожара определяли запасы напочвенных горючих материалов, упавших древесных материалов по классам их размера и кроновых горючих материалов в соответствии с методикой Образцы напочвенных горючих материалов: мхи, лишайники, опад, лесная подстилка, кустарнички и самосев, не превышающий их по высоте, отбирали на равномерно расположенных площадках 25Ч20см послойно. Всего было заложено на экспериментальных участках 100 учетных площадок и взято более 700 образцов. При учете упавших древесных горючих материалов методом пересеченных трансектов было заложено 200 трансектов общей протяженностью 2 км.

В таблице 11 приведены данные, характеризующие запасы напочвенных горючих материалов на опытных участках. Общие запасы варьируют как между участками, так и внутри участка. Коэффициент варьирования запасов внутри участка составляет от 24 до 46%, что свидетельствует о высоком уровне изменчивости

Общие запасы напочвенных ЛГМ на экспериментальных участках варьируют от 4143 г/м² на 19 участке до 6242 г/м² на 2 участке. Это определяется как давностью последнего пожара, так и синузиальной структурой живого напочвенного покрова, характеризующейся разной скоростью восстановления после огневого повреждения.

Запасы опада составляют 99-250 г/м². Основную часть опада представляют шишки (42.1%) и хвоя (21.1%). Значительная часть опада приходится на кору (15,5 %) и веточки (9.8%).

Таблица 11. Запасы напочвенных горючих материалов, г/м²

Запасы упавших древесных горючих материалов учитывались по классам для каждого экспериментального участка. Они составили от 412 до 1687 г/м².

4.2 Условия проведения контролируемых выжиганий

Выжигаемые участки были ограничены минерализованными полосами друг от друга. Зажигание проводили по направлению ветра от одной из сторон экспериментального участка. По метеорологическим данным нами были рассчитаны показатели пожарной опасности по условиям погоды на день эксперимента, используемые при охране лесов от пожаров в Российской Федерации (табл. 12).

Таблица 12. Показатели пожарной опасности по условиям погоды

В таблице 13 приведены погодные условия на момент зажигания, которые фиксировались непосредственно на выжигаемых участках.

Таблица 13. Метеорологические показатели на начало эксперимента

Во всех случаях во время экспериментов моделировалось поведение низовых пожаров, которые характерны для сосняков подзоны средней тайги Сибири. После выжигания определяли глубину прогорания, рассчитывали объем сгоревших материалов. Во время выжигания измеряли скорость распространения пламени. В таблице 14 приведены характеристики поведения пожара на разных участках. Пожар высокой интенсивности развился на участке 14, средней интенсивности на участках 2 и 21, на 3 участке пожар был слабой интенсивности.

4.3 Последствия контролируемых выжиганий

Выжигания проводили при различных погодных условиях что оказало влияние на поведение пожара и на отпад древостоя.

Таблица 14. Характеристики поведения пожара в сосняке лишайниково-зеленомошном

В таблице 12 приведено количество сгоревшего материала, которое было рассчитано как разница между запасом ЛГМ до и после эксперимента. Так как пожары были низовые, то кроновые горючие материалы не участвовали в процессе горения и нами, не рассматривались.

Как видно из данных таблицы 15, количество сгоревших горючих материалов составило от 0,955 до 3,072 кг/м². Полностью сгорели упавшие древесные материалы диаметром до 0,5 см, опад, мхи и лишайники. Древесные материалы диаметром больше 0,5 см только обгорели при увеличении диаметра процент сгоревшей части древесины в материале уменьшался.

Таблица 15. Количество сгоревших ЛГМ при экспериментальных пожарах разной интенсивности (кг/м²).

На момент зажигания первого участка прошел кратковременный дождь но перед этим погода стояла солнечная и горючий материал был сухой, ветер дул порывами огонь распространялся по всему напочвенному покрову.

Сгорело 21 % горючего материала, полностью сгорел опад, лишайник у мха сгорела только верхняя часть. Пожар был средней силы весь подрост на участке погиб. На второй день после выжигания у 20 % древостоя крона пожелтела. Через год после эксперимента отпад древостоя составил 17 %.

Огонь по второму участку распространялся только по лишайниковым синузиям так как предшествующая погода была дождливая и на момент выжигания просох только верхний слой горючего материала. Огонь распространился на 60 % площади участка. Мох сгорел только по на границе с лишайником, погиб подрост высотой до 0,5 м. Отпад древостоя на данный момент составил около 5 %.

На третьем участке пожар бы сильный сгорело до 75 % горючего материала отпад древостоя составил 96 % сохранились деревья только по краю выжигаемого участка.

На четвертом участке огнем было пройдено 80 % территории пожар средней силы. Горючего материала сгорело 45 % подрост погиб полностью. Отпад древостоя 30 %.

Выводы

Контролируемые выжигания при подборе соответствующих погодных условиях позволяют регулировать запас лесных горючих материалов в широких приделах.

Контролируемые выжигания позволяют формировать структуру древостоя.

Контролируемые выжигания слабой интенсивности способствуют естественному возобновлению.

Список использованных источников

1. Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение, 1989, №4. - С.51-57.

2. Амосов Г.А. Некоторые особенности горения при лесных пожарах. -Л.: ЛенНИИЛХ, 1958. - 32 с.

3. Белов С.В. Лесная пирология. - Л.: Изд-во ЛТА. 1982. - 68 с.

4. Будыко М.И., Ронов А.Б., Яншин А.Л. История атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 210 с.

5. Бузыкин А.И., Пшеничникова Л.С. Формирование сосново-лиственных молодняков. - Новосибирск: Наука, 1980. - 174 с.

6. Валендик Э.Н., Гевель Н.Ф. Полнота сгорания некоторых лесных горючих материалов // Проблемы лесной пирологии. - Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1975. - С.127-137.

7. Вулканы, стратосферный аэрозоль и климат Земли. Под редакцией Хмелевцева С.С. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 256 с.

8. Горожанкина С.М., Константинов В.Д. География тайги Западной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1978. - 190 с.

9. Грин X., Лейн В. Аэрозоли -- пыли, дымы и туманы. - Л., 1969. - 428 с.

10. Демидов П.Г. Горение и свойства горючих веществ. - М.: Минкомхозиздат РСФСР, 1962. - 264 с.

11. Жуков А.Б., Коротков И.А., Кутафьев В.П. Леса Красноярского края. - М.: Леса СССР. Наука, 1969, Т.4. - С.248-320.

12. Израэль Ю.А. Экология и контроль природной среды. - М., Гидрометеоиздат, 1984. - 386 с.

13. Исидоров В.А. Органическая химия Атмосферы. - Л.: Химия, 1985. - 264 с.

14. Кобак К.И., Кондрашева Н.Ю., Турчинович И.Е. Влияние лесного покрова на эмиссию углекислого газа в атмосферу // Лесоведение, 1993, №3. - С.

15. Конев Э. В. Физические основы горения растительных материалов. - Новосибирск: Наука, Сибирское Отделение, 1977. - 239 с.

16. Коровин Г.Н., Андреев Н.А. Авиационная охрана лесов. - М.: Агропромиздат, 1988. - 223 с.

17. Курбатский Н.П. Исследование количества и свойств лесных горючих материалов // Вопросы лесной пирологии. - Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1970. - С.5-58.

18. Курбатский Н.П. Техника и тактика тушения лесных пожаров. - М.: ГОСЛЕСБУМИЗДАТ - 1962, - 155с.

19. Куценогий К.П., Валендик Э.Н., Буфетов Н.С., Барышев В.Б. Эмиссии крупного лесного пожара в Сибири // Сибирский экологический журнал, 1996, т.3, №1. с. 93-101.

20. Побединский А.В. Изучение лесовосстановительных процессов. - М.: Наука, 1966. - 63 с.

21. Семенов Н. Н. Цепные реакции, БСЭ, т.46, 1957.

22. Сукачев В.Н., С.В. Зонн и Г.П. Мотовилов. Методические указания к изучению типов леса. - М.: Наука, 1957. - 60 с.

23. Abaimov A.P., Zyryanova O.A, Prokushkin S.G., Koike T. and Matsuura Y. Forest Ecosystems of the Cryolithic Zone of Siberia; Regional Features, Mechanisms of Stability and Pyrogenic Changes // Eurasian J. For. Res. 2000, №1, - p.1-10.

24. Conard S.G., Ivanova G.A. Wildfire in Russian boreal forests-potential impacts of fire regime characteristics on emissions and global carbon balance estimates // Environmental Pollution, 1997, v.98, N3, - p.305-315.

25. Dyrness C.T., Norum R.A.. Forest fires in Russia: carbon dioxide emissions to the atmosphere // Canadian Journal of Forest Research, 1983, N23. - p.700-705.

26. Edwards P.R., Campbell I., Milne G.S. - Chem .a. Ind., 1982, #16, p.574-578; #17, p. 619-622; #18, p.714-718.

27. Furyaev V.V., Vaganov E.A., Tchebakova N.M., Valendik E.N., Effects of Fire and Climate on Successions and Structural Changes in The Siberian Boreal Forest // Eurasian J. For. Res. 2001, N2. - p.1-15.

28. Riebaut A.R., Fox D. The new smoke management // J. Intern. Wildland Fire, 2001, v.10, - p.415-427.

29. Smolyakov B.S., Koutsenogii K.P., Makarov V.I., et al Effect of forest fires on chemical composition of aerosol // Atmos. Oceanic Opt., 1999, v. 12, N6, - p.504-508.

30. Sofronov M.A. and Volokitina A.V. The Problem of Regulation of Fire Influence on Carbon Balance in Boreal Forests in Siberia. Proceedings of the Eighth Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 1999. National Institute for Environmental Studies Tsukuba. 1999. - p.219-221.

31. Viereck L.A. The effects of fire in black spruce ecosystems of Alaska and northern Canada // The role of fire in northern circumpolar ecosystem (Scope 18). R.W. Wein and D.A. MacLean, editors. John Wiley and Sons, Chichester, England. 1983. - p.201-220.

Размещено на Allbest.ru