CC BY
45
Лесное хозяйство
роль рубок ухода в повышении пожароустоичивости сосняков казахского мелкосопочника
с. в. заяесоб,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, проректор по научной работе,
а. в. данчеба,
аспирант,
Уральский государственный лесотехнический университет,
Б. М. МУКАНОВ,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, директор, Казахский научно-исследовательский институт лесного хозяйства,
А. В. ЭБЕЛЬ,
кандидат сельскохозяйственных наук, преподаватель, Колледж экологии и лесного хозяйства,
Е. И. ЭБЕЛЬ,
кандидат сельскохозяйственных наук, начальник производственного отдела,
Кокшетауский локомотивный сервисный центр
620100, г. Екатеринбург, Сибирский тр., д. 37; тел.: 8 (343) 254-63-24; e-mail: [email protected]
021704, Казахстан, г. Щучинск, ул. Кирова, д. 58
021700, Казахстан, г. Щучинск, мкрн БСХТ
01000, Казахстан, г. Астана, ул. Конаева, д. 10
Положительная рецензия представлена Е. В. Колтуновым, доктором биологических наук, профессором, главным научным сотрудником Ботанического сада Уральского отделения Российской академии наук.
При планировании и проведении лесохозяйственных мероприятий очень важно иметь объективные данные об их влиянии на последующую пожароу-стойчивость насаждений, поскольку нередко лесные пожары за несколько дней или даже часов, уничтожают труд нескольких поколений лесоводов.
Объектами наших исследований являлись сосновые древостои государственного национального природного парка (ГНПП) «Бурабай». Согласно схеме лесорастительного районирования [1], территория парка относится к лесорастительной провинции остепненных нагорных островных и равнинных сосновых и березово-осиновых лесов, лесорастительному району степных сосняков Кокшетау-Муншак-тинского холмистого и скалистого мелкосопочника, лесохозяйственному району сосновых лесов Центрально-Казахстанского мелкосопочника.
Анализ природно-климатических условий района исследований позволяет сделать вывод о том, что данная территория, из-за выраженных резкоконтинентальных климатических условий и недостатка влаги, является сложной для произрастания древесно-кустарниковой растительности.
Исследования проводились на постоянных пробных площадях (ППП) заложенных в 1948-1949 гг.
для изучения лесоводственной эффективности рубок ухода за лесом кандидатом сельскохозяйственных наук А. А. Вейсманом. В 1961 г. данные ППП были восстановлены под руководством А. А. Макаренко. Результаты выполненных исследований нашли отражение в монографии А. А. Макаренко и Б. М. Мука-нова [2]. В 2007 г. исследования на указанных ППП были продолжены. Преемственность проведения исследований позволила проанализировать лесовод-ственную эффективность рубок ухода в чистых сосняках Ш-У-го классов бонитета в возрасте от 16 до 60 лет за 59-летний период.
Нами проанализированы материалы контрольных и опытных секций, заложенных в 1948 и 1949 г. на участках № 2 и 3.
На участке № 2 в 1949 г. произрастал 47-летний чистый сосняк мертвопокровно-лишайникового типа леса. Состав 10 С, густота 19 тыс. шт./га, средний диаметр 6 см, средняя высота 6,5 м, класс бонитета У, полнота 0,94, запас 96 м3/га.
На участке № 3 секции ППП были заложены в 1948 г. в 35-летнем чистом сосняке мертвопокровнолишайниковом типе леса. Древостой имел послепо-жарное происхождение и характеризовался неоднородной густотой.
Таблица1
Распределение секций ППП по интенсивности изреживания и методам рубок ухода
Интенсивность рубок ухода Метод рубок ухода Индекс секции
Опытный участок № 2
Слабая Комбинированный 1-1, 4-1, 1-2, 4-3, 1-4, 2-4, 2-3
Умеренная Комбинированный 2-1, 4-4, 2-2, 4-2, 1-3
Контроль без ухода К-1, К-2, К-3, К-4
Опытный участок № 3
Слабая Комбинированный Б-3, Б-2
Умеренная Комбинированный Б-4, Б-5, Б-1
Слабая Низовой 5-2, 15-3, 15-1
Умеренная Низовой 5-1, 10-1, 5-3, 12-4, 7-2, 15-2, 7-4, 12-5, 7-3
Сильная Низовой 7-1, 10-4
Очень сильная Низовой 13-5, 5-5, 5-4, 7-5
Контроль без ухода К-1, К-2, К-3, К-4, К-5
Лесное хозяйство
Таблица 2
Средний диаметр древостоя на секциях, пройденных рубками ухода различной интенсивности (числитель — среднее значение, знаменатель — минимальное и максимальное значения по секциям)
Интенсивность рубок ухода Метод рубок ухода Средний диаметр древостоя, см
до рубки после рубки через 58 лет после рубки
Опытный участок № 2
Слабая Комбинированный 1Л 1ЛГ 13г2 12,9-14,7
Умеренная Комбинированный тНоо со" 6,8 4,8-8г2 13,6 11,3-14,7
Контроль без ухода о ТҐІОО со" О тН00 10,7 9,4-12,4
Опытный участок № 3
Слабая Комбинированный V" , Гю 2 4, Г 00 о 12,9 12,4-13,4
Умеренная Комбинированный 00 СЧІСО, сп|«л 12,9 11,8-13,4
Слабая Низовой о -її ,| Ч^1Ч^Г 12,8 10,7-16,4
Умеренная Низовой СЧ|^Г ^Г 12,9 11,3-15,6
Сильная Низовой со ^Г ,5 ^[00 12,8 11,3-14,3
Очень сильная Низовой с* ,2 ^[00 2" 12,7 9,4-13,8
Контроль без ухода 2,5 2,3-3Д 2,5 2г3-3Д 95 9,4-10,1
Общее количество восстановленных секций составляло 44, при этом интенсивность рубок ухода варьировала от слабой до очень сильной (табл. 1).
При оценке влияния рубок ухода на послепожар-ную устойчивость сосновых насаждений следует отметить, что изреживание древостоя способствует увеличению притока солнечной радиации к поверхности почвы, а, следовательно, способствует ускорению высыхания напочвенных горючих материалов и наступлению их пожарной зрелости. Однако данное воздействие является кратковременным, поскольку оставленные на доращивание деревья резко увеличивают массу ассимиляционного аппарата. В то же время в результате проведения рубок ухода, особенно проведенных по низовому методу, из древостоя удаляются сухостойные, больные, необратимо угнетенные деревья, то есть потенциальный отпад ближайших лет. Другими словами, рубки ухода способствуют сокращению массы напочвенных горючих материалов, а, следовательно, снижают интенсивность возможных низовых пожаров и переход их в верховые.
Наиболее объективным показателем потенциальной устойчивости деревьев сосны против огня является их средний диаметр. Известно [3], что гибель живых клеток камбия наблюдается уже при температуре 50 °С, если воздействие этой температуры продолжается около 1 ч. При температуре 55 °С гибель тканей происходит за 5 мин, при 60 °С — за 30 с, а при 65 °С — почти мгновенно. Защитой камбиальных клеток от высоких температур лесных пожаров служит кора, достигающая у деревьев сосны нескольких сантиметров. При этом, чем толще дерево, тем толще и его кора, а, следовательно, надежнее защита от термического воздействия.
Материалы исследований показали, что метод рубок ухода и интенсивность изреживания оказывают существенное влияние на величину среднего диаметра древостоя (табл. 2).
На всех опытных секциях спустя 58 лет после рубки средний диаметр древостоя выше аналогичного показателя в насаждениях, не пройденных уходом.
Увеличение среднего диаметра на опытных секциях обусловлено тремя факторами. Во-первых, средний диаметр увеличился за счет уборки деревьев из числа потенциального отпада в процессе проведения рубок ухода.
Последнее особенно четко проявляется при проведении рубок ухода по низовому методу. В частности, на опытном участке № 2 средний диаметр в процессе проведения рубок ухода слабой интенсивности увеличился в среднем на 1,5 см, а при умеренной интенсивности — на 2,3 см. В процентном отношении увеличение среднего диаметра при слабой и умеренной интенсивности составило 33,8 и 49,4 %, соответственно.
На опытном участке № 3, где возраст древостоя на момент проведения рубок ухода составлял 35 лет, увеличение среднего диаметра на секциях слабой, умеренной, сильной и очень сильной интенсивности рубок ухода, выполненных по низовому методу, составило 1,6; 1,9; 1,9 и 2,0 см, соответственно. Другими словами, увеличение среднего диаметра при указанных интенсивностях изреживания составило 48,3; 71,9; 84,2 и 87,2 %.
Увеличение среднего диаметра древостоя сразу после проведения рубок ухода зафиксировано не только при низовом, но и комбинированном методе отбора деревьев в рубку. Так, на опытном участке № 3 после проведения рубок ухода слабой и умеренной интенсивности комбинированным методом сред-
Лесное хозяйство т
Рисунок 1
Показатели среднего диаметра древостоя при рубках разной интенсивности (опытный участок 2)
ний диаметр древостоя увеличился на 1,6 и 1,2 см, соответственно. При этом при слабой интенсивности увеличение среднего диаметра составило 50,7 %, а при умеренной — 47,8 %. Различие в показателях увеличения среднего диаметра при одинаковой интенсивности изреживания, но разных методах рубок ухода объясняется тем, что при комбинированном методе в рубку назначается часть деревьев, превышающих средний диаметр древостоя, и тем самым их уборка снижает значение среднего диаметра.
Вторым фактором, влияющим на средний диаметр, является отпад деревьев в процессе роста или естественное изреживание древостоя. Отпад особенно четко проявляется на контрольных секциях. На опытных секциях отпад значительно ниже, а, следовательно, его влияние на средний диаметр древостоя проявляется значительно меньше, чем в контрольных древостоях.
Третьим фактором, определяющим значение среднего диаметра древостоя, является прирост оставленных на доращивание деревьев по диаметру или радиальный прирост. На рабочих секциях после проведения рубок ухода этот фактор является определяющим.
Выполненные нами исследования показали, что спустя 58 лет после проведения рубок ухода слабой и умеренной интенсивности в 47-летнем сосняке мерт-вопокровно-лишайниковом средний диаметр древостоя увеличился на 7,1 и 6,8 см, при увеличении аналогичного показателя на контроле на 6,0 см. Особо следует отметить, что увеличение среднего диаметра на рабочих секциях обусловлено практически только третьим фактором, то есть радиальным приростом оставленных на доращивание деревьев, в то время как увеличение среднего диаметра на контрольных секциях обусловлено преимущественно естественным изреживанием древостоя, то есть отмиранием наиболее тонких угнетенных деревьев сосны.
Увеличение среднего диаметра на секциях опытного участка № 2 за 57-летний период по сравнению с таковым до рубки составило при слабой интенсивности изреживания 8,5 см (188,6 %), умеренной
интенсивности — 9,1 см (202,9 %) и на контроле —
6,0 см (131,8 %). Другими словами, рубки ухода слабой и умеренной интенсивности в 47-летнем сосняке мертвопокровно-лишайниковом способствуют увеличению доли крупных деревьев, характеризующихся повышенной пожароустойчивостью.
Увеличение среднего диаметра древостоев произошло и на всех секциях опытного участка № 3. Особо следует отметить, что к 93-летнему возрасту средние значения диаметров по вариантам опыта были довольно близки — 12,7-12,9 см при 9,5 см на контроле.
Сравнение средних диаметров древостоев на секциях, пройденных рубками ухода слабой и умеренной интенсивности комбинированным методом, показало, что таковые увеличились на 8,1 и 9,1 см по сравнению с показателем после рубки и на 9,8 и 10,3 см — до рубки. В относительных величинах увеличение средних диаметров при указанных интенсивностях изреживания за 58 лет составило 309,4 и 396,0 % относительно показателей до проведения ухода, в то время как в контрольных древосто-ях увеличение средних диаметров составило 290,3 %.
Увеличение значений средних диаметров на секциях, пройденных рубками ухода по низовому методу, показало, что это увеличение пропорционально интенсивности изреживания. Так, средние диаметры древостоев на секциях, пройденных рубками ухода слабой, умеренной, сильной и очень сильной интенсивности увеличились за 58-летний период, по сравнению с аналогичным показателем до рубки, на 9,7 (318,8 %); 10,3 (371,1 %); 10,6 (467,7 %) и 10,4 см (459,5 %), соответственно.
Наглядную картину изменения средних диаметров на секциях, пройденных рубками ухода разной интенсивности, позволяет получить материал, приведенный на рис. 1 и 2.
Материалы рис. 1 и 2, а также табл. 2 наглядно свидетельствуют, что максимальным средним диаметром характеризуются секции, пройденные 58 лет назад рубками ухода умеренной интенсивности по низовому методу.
Лесное хозяйство 1г
& н и 2 ей К « 5 К К К « и л
о
Рисунок 2
Показатели среднего диаметра древостоя при рубках разной интенсивности (опытный участок 3) Согласно исследованиям, выполненным в усло- значительное количество дополнительной древе-
выполненным в условиях Казахского мелкосопочника В. А. Архиповым и А. В. Портянко [4], увеличение среднего диаметра соснового древостоя на 3 см снижает отпад при интенсивных низовых устойчивых лесных пожарах в год пожара и три следующих за ним на 5 % ежегодно. Таким образом, наши исследования позволяют предположить, что в случае возникновения аналогичного пожара величина отпада на опытных секциях будет меньше, чем на контроле на 15-20 %. То есть, позволит обеспечить сохранность насаждения, в то время как на контроле сформируется послепожарная редина.
Выводы.
1. Рубки ухода в сосновых насаждениях Казахского мелкосопочника не только позволяют получить
сины, но и существенно повысить послепожарную устойчивость насаждений.
2. Повышение пожароустойчивости сосняков достигается удалением из древостоя деревьев потенциального отпада и, как следствие этого, снижением напочвенных горючих материалов. Кроме того, оставленные на доращивание деревья увеличивают свой прирост, а, следовательно, долю крупных деревьев.
3. В результате проведения рубок ухода средний диаметр увеличивается примерно на 2 см, а затем увеличение данного показателя между контрольной и опытными секциями возрастают.
4. Проведение рубок ухода в 35-47-летних чистых сосняках мертво-покровнолишайникового типа леса обеспечивает сохранность насаждений в случае возникновения даже устойчивого низового пожара.
литература
1. Бирюков В. Н. Лесорастительное районирование и классификация колочных лесов Северного и Центрального Казахстана. Леса и древесные породы Казахстана. Л., 1974. С. 16-26.
2. Макаренко А. А., Муканов Б. М. Рубки ухода в сосняках Казахстана. Алматы : Бастау, 2002. 145 с.
3. Залесов С. В. Лесная пирология : учебник для студентов лесотехнических и других вузов. Екатеринбург : Баско, 2006. 312 с.
4. Архипов В. А., Портянко А. В. Методические рекомендации по расчету послепожарного отпада. Щучинск : КазНИ-ИЛХ, 2000. 11 с.
