Сравнительная оценка естественного возобновления леса после пожара в местности Чайдах 1-Нерюктяйинского наслега Олекминского района

XXVII реcпубликанская научная конференция молодых исследователей

«Шаг в будущее-Инники хардыы» им. Академика В.П. Ларионова

Сравнительная оценка естественного возобновления леса после пожара в местности Чайдах 1-Нерюктяйинского наслега Олекминского района

Борисов Никита Сергеевич,

Россия, Республика Саха (Якутия), Олекминский район, с.1-Нерюктяйинск

МБОУ «1-Нерюктяйинская СОШ им. С.И. Идельгина», 8 класс

Руководитель:

Прокопьева М.Р.,

учитель географии

2022г.

Сравнительная оценка естественного возобновления леса после пожара в местности Чайдах 1-Нерюктяйинского наслега Олекминского района

Борисов Никита Сергеевич, ученик 9 класса

Руководитель: Прокопьева Марина Ричардовна, учитель географии МБОУ «1-Нерюктяйинская СОШ им. С.И.Идельгина» Олекминского района

Ежегодно на территории Сибири возникают тысячи лесных пожаров, повреждающих лесные насаждения. На территории Республики Саха (Якутия) также ежегодно возникают лесные пожары различной интенсивности и занимают большие территории. В 2021 году в России сгорело более 18 миллионов гектаров леса, из них почти 8,5 – в Якутии. Это самый крупный показатель лесных пожаров за последние десять лет. Сосновые леса отличаются высокой природной пожарной опасностью и повышенной горимостью по сравнению с темнохвойными и лиственными насаждениями. В связи с этим возникает проблема лесовозобновления сосняков на пройденных пожарами территориях.

Процесс возобновления леса после пожара в сосняках является актуальным лесоводственно-экологическим вопросом и имеет важное хозяйственное значение.

Цель: Дать оценку естественного возобновления леса после пожара в местности Чайдах Нерюктяйинского наслега Олекминского района

Задачи:

Изучить литературу по лесным пожарам.

Сделать описание пробных площадок: №1 – гарь, №2 – сосняк не пройденный пожаром (контроль).

Определить среднюю высоту нагара по сторонам света на деревьях.

Определить связь повреждений древостоя с высотой нагара.

Провести подсчет подроста по группам высот и жизнеспособности на 2 площадках: №1- гарь, №2- сосняк не пройденный пожаром (контроль).

Определить процент восстановления древесной растительности на 2 площадках.

Провести сравнительный анализ естественного возобновления леса.

Научная новизна работы: впервые было исследовано место пожара на территории 1-Нерюктяйинского наслега, сделана оценка естественного возобновления леса после пожара.

Теоретическая значимость работы состоит в том, что во время исследования были определены сила пожара по высоте нагара на деревьях, степень поврежденности древостоя, процент восстановления древесной растительности и дана оценка естественного лесовозобновления.

Практическая значимость заключается в том, что полученные данные можно использовать в качестве дополнительной информации на уроках биологии, географии и экологии, при проведении бесед со школьниками, а также для информирования жителей с.1-Нерюктяйинск.

Объект исследования: гарь и сосняк не пройденный пожаром (контроль)

Предмет исследования: естественное возобновление леса

Методы исследования: метод пробных площадок, методика учетных площадок, методика оценки жизненного состояния деревьев В.А. Алексеева, метод оценки естественного возобновления леса, математический метод.

Описание местности Чайдах

Местность Чайдах находится в южной части территории 1-Нерюктяйинского наслега Олекминского района на расстоянии 6,3 км от с.Бирюк на правом берегу ручья Чайдах. Участок расположен на более высоком участке относительно территории с.1-Нерюктяйинск на высоте примерно 400 м. Местность покрыта лесом, основной породой является сосна. Сосняк сухой, почва супесчаная. Климат резко-континентальный, лето теплое, ср.месячная температура июля +18 °C, зима холодная – ср.температура января снижается до -31 °C. Выпадает в среднем 316 мм осадков. Рядом проходит лесная дорога, активно используемая населением. Здесь собирают грибы, ягоды, охотятся.

Рис.1. Схема территории 1-Нерюктяйинского наслега ( значком обозначена местность Чайдах)

Описание пробных площадок

На первом этапе исследования было заложено 2 пробные площадки и составлено их описание.

Пробная площадка №1 Сосняк не тронутый пожаром (контроль)

Местонахождение: с.1-Нерюктяйинский наслег, местность Чайдах

Координаты: Широта 60° 18' 47"с.ш. долгота 119° 34' 01" в.д

Название сообщества: сосняк мохово-толокнянковый

Площадь пробной площадки: 25 на 25метров, 15 учетных площадок по 1 на 1 метр. Основной деревообразующей породой является сосна обыкновенная, лесная. Подрост – сосны, подлесок представлен рододендроном даурским, в травянистом покрове встречаются толокнянка, брусника, шикша, мох.

Пробная площадка №2 (гарь)

Местонахождение: с.1-Нерюктяйинский наслег, местность Чайдах

Координаты: Широта 60° 18' 47"с.ш. долгота 119° 34' 01" в.д

Название сообщества: сосняк мохово-толокнянковый

Горельник старый – 7 лет (22.06.2014г.) Пожар низовой.

Насаждения до пожара: сосняк мохово-толокнянковый

Площадь пробной площадки: 25 на 25метров, 15 учетных площадок по 1 на 1 метр.

Количество поваленных деревьев: 20

Количество уцелевших деревьев: 10, из них 3 мертвых, без признаков жизни.

Основной деревообразующей породой является сосна обыкновенная, лесная. Подрост – сосны, подлесок представлен рододендроном даурским, в травянистом покрове встречаются толокнянка, иван-чай, прострел многонадрезный, осока.

После сравнения растительности на горельнике и участке леса, не охваченном пожаром, сделали вывод, что после пожара появились новые виды растений: иван-чай, осока, почти нет лишайников, мха.

Рис.2. Фото пробных площадок

Характеристика древостоя на пробной площадке 1

По данным Информационной системы дистанционного мониторинга РФ Федерального агенства лесного хозяйства ФБУ «Авиалесоохрана» мы узнали дату пожара в данной местности (22.06.2014г.), что площадь, пройденная огнем, составляет 448 га, в том числе покрытая лесом 379 га (по данным MODIS).

Рис.3. Схема области пожара (взята из информационной системы дистанционного мониторинга РФ, Федеральное агенство лесного хозяйства ФБУ «Авиалесоохрана»)

Измерение высоты нагара по сторонам света

Следующим этапом работы было измерение высоты нагара по сторонам света и определение средней высоты.

Нагаром называется почернение поверхности ствола дерева под влиянием низового пожара. Его основными параметрами являются высота и направленность. Высота нагара – его максимальная протяженность по стволу. Направленность – образование нагара наибольшей высоты с заветренной стороны ствола дерева. По высоте и направленности нагара можно определить направление движения горящей кромки, вероятную высоту пламени, прогнозировать послепожарный отпад.

Формирование нагара в древостоях сосны обыкновенной впервые в России было исследовано Г.А. Амосовым. Им обоснован механизм образования нагара в сосняках, установлена связь высоты нагара с высотой пламени и диаметром дерева.

Высоту нагара по сторонам света у 10 модельных деревьев измерили с помощью рулетки. Все данные занесли в таблицу.

Таблица 1

Самая большая высота нагара с юга и запада – 2,7 и 2,5м. Заветренная сторона – юго-запад. По категории состояния деревьев: 3 – 2 категории, ослабленные, 3 – 3 категории, сильно ослабленные, 1 – 4 категории, усыхающее, 3 – 6 категории, сухостой.

Сила пожара, как известно, определяется высотой пламени. По высоте нагара мы определили вероятную высоту пламени по формуле У=0,580х, где У – высота пламени, м, Х – высота нагара, м. Данное уравнение можно использовать непосредственно в лесу для определения вероятной высоты пламени, а, следовательно, и силы пожара.

Полученные результаты представлены в таблице 3.

Таблица 2

Средняя высота пламени составляет 1,25м. Вывод: пожар по своей силе относится к категории средних.

Степень поврежденности пожаром древостоя определили по классификации горельников И.С.Мелехова:

Вывод: 2 степень поврежденности пожаром древостоя. При этом на месте горельника встречаются деревья разной степени поврежденности: полностью сгоревшие, упавшие, с повреждением коры, камбия, не поврежденные огнем.

Исследование подроста

Известно, что сразу после пожаров, независимо от их интенсивности, создаются благоприятные условия для появления и развития всходов сосны. Это происходит благодаря удалению огнем неразложившегося верхнего слоя подстилки и мохового покрова, улучшению обеспеченности субстрата влагой, теплом и доступными элементами питания, снижению конкуренции со стороны деревьев, кустарников и напочвенного покрова.

Семена сосны, попадая в благоприятные почвенно-грунтовые и микроклиматические условия, прорастают относительно хорошо, всходы имеют 5-7 семядольных листьев. В первый год появляются одиночные хвоинки с зазубренными краями. На следующий год образуются парные хвоинки. Начиная со второго года жизни, у сосны на главном и боковых побегах появляется по одной мутовке молодых побегов.

Следующим этапом работы было исследование подроста. Подрост – это молодое поколение леса, высотой до 1/3 спелого древостоя, и именно его состояние определяет успешность возобновления леса. Для оценки успешности возобновления леса необходимо определить следующие показатели:

- количество подроста на единице площади (численность, густота)

- высотную структуру подроста

- качество (надежность) подроста

- равномерность размещения подроста по площади (встречаемость).

На основе анализа этих показателей можно дать оценку успешности возобновления леса.

Для подсчета подроста были заложены 15 учетных площадок (по 1 на 1 метров) внутри пробной площадки, на каждой из которых подсчитали количество подроста, измерили их высоту.

Высоту подроста измерили с помощью рулетки. Возраст подроста определили по мутовкам.

Для определения высотной структуры подроста и его качества используют общепринятые в лесоводстве классификации. В зависимости от высоты подрост подразделяют на три группы: мелкий (высотой до 0,5 м), средний (высотой 0,51 - 1,5 м) и крупный (выше 1,5 м).

Подрост классифицируется на категории качества или состояния: жизнеспособный (рис. 1) и нежизнеспособный (рис. 2).

Рис. 1. Жизнеспособный подрост Рис.2. Нежизнеспособный подрост

Жизнеспособный подрост хвойных пород характеризуется следующими признаками: густое охвоение, зеленая или темно-зеленая окраски хвои, заметно выраженная мутовчатость, островершинная или конусообразная симметричная крона, протяженность кроны не менее 1/3 длины ствола в группах и 1/2 – у отдельных особей, прирост вершинного побега не менее прироста боковых ветвей верхней половины кроны, гладкая или мелкочешуйчата.

К нежизнеспособному подросту относятся растения со сломом стволика или наклоном его более 50% протяженности, обдиром более 30% окружности стволика, обрывом скелетных корней или обдиром их более 50% окружности, с приростом вершинного побега менее прироста боковых ветвей, с желтоватым оттенком хвои и зонтикообразной кроной. Для оценки жизнеспособности подроста достаточно одного дефекта стволика, кроны или корней. При наличии двух и более дефектов растения относятся к категории нежизнеспособных.

После проведенных подсчетов определили средние показатели и представили их в таблице 3 и 4.

Характеристика подроста на площадке 1

Таблица 3

Подрост встречается на 13 учетных площадках из 15. Характеристика размещения на участке: встречаемость – 87%, равномерное расположение подроста на участке. При встречаемости больше 65 % расположение естественного возобновления считается равномерным, 40–65 % – неравномерным.

Обилие или скученность – 4,8 экз. на 1 квадратный метр, одиночное. Если число подроста на 1квадратный метр не менее 5 штук, то это групповое размещение, если меньше – одиночное.

Характеристика подроста на площадке 2 (гарь)

Таблица 4

Подрост встречается на 11 учетных площадках из 15. Общая численность подроста – 92 экземпляра. Минимальная высота составляет 0,45м, максимальная – 0,69м. Средний возраст 5-6 лет. По высотной структуре 73% относятся к мелкому подросту, 27% - к среднему. По качеству весь подрост жизнеспособный.

Рис.4. Исследование подроста

Встречаемость подроста определяется по наличию хотя бы одного жизнеспособного экземпляра на учетных площадках. Его определяли как долю (%) учетных площадок, на которых встретился подрост, от общего числа площадок. После всех подсчетов мы определили встречаемость подроста на пробной площадке 1 – 87%, а на пробной площадке 2- 73%, т.е расположение естественного возобновления можно считать равномерным (При встречаемости больше 65 % расположение естественного возобновления считается равномерным, 40–65 % – неравномерным (Правила лесовосстановления…, 2019). При t > 0,65 размещение считается равномерным и дополнительных мероприятий, направленных на улучшение процесса лесовозобновления, не требуется.

Статистическая обработка результатов учета подроста

Следующий этап – математическая (статистическая) обработка результатов учета подроста. Мы определили следующие показатели:

- средняя численность подроста

- средневзвешенная высота

- средневзвешенный возраст

- средний прирост в год

- итоговое число подроста с учетом пересчета мелкого и среднего подроста в крупный

Средняя численность подроста определяется по следующей формуле:

Где М уч.пл. – средняя численность подроста на учетной площадке, x1, x2, …, xn – количество подроста 1, 2, 3,…, n учетных площадках; n - количество учетных площадок.

92:15= 6,1

Для составления средней характеристики подроста нужно определить средневзвешенную высоту, средневзвешенный возраст и по ним прирост за год.

Средневзвешенная высота, см: Нср  = 

где, N –количество, H – высота, м-мелкий, ср.-средний, кр.-крупный подрост

69х0,56 + 23х0,6= 52,44:92=0,57м - 57 см.

Средневзвешенный возраст, лет: Аср  = 

69х5,4 + 23х6,3 = 517,5 : 92 = 5,6 лет

Средний прирост в год, см/год: Zср= Нср /Аср

44:5,6= 7,8 см/год

При оценке успешности лесовозобновления применяются коэффициенты пересчета мелкого и среднего подроста в крупный. Для мелкого подроста коэффициент равен 0,5, для среднего – 0,8, для крупного – 1,0.

Итоговое число подроста с учетом пересчета мелкого и среднего подроста в крупный, экз.: ΣN= 0,5ΣNм + 0,8ΣNср + ΣNкр,

где Nм – количество мелкого подроста, экз.; Nср – количество среднего подроста, экз.; Nкр – количество крупного подроста, экз.

0,5х69 + 0,8х23 = 52,9, т.е - 53.

Сводные показатели для оценки успешного естественного лесовозобновления (по А.В. Грязькину)

Выводы:

В сосняке не пройденным пожаром (контроль) площадка №1, возобновление происходит сосной обыкновенной, численность составляет 48тыс. экз/га. Распределение по площади равномерное, одиночное, преобладает жизнеспособное качество подроста.

На гари площадка №2, возобновление происходит сосной обыкновенной , численность составляет 61,3тыс. экз/га. Распределение по площади равномерное, групповое, преобладает жизнеспособное качество подроста.

Количество возобновления сосны после пожара превышает численность на контроле.

Показатели встречаемости на контроле выше (87%), чем на гари (73%), расположение подроста на площадках равномерное.

Обилие или скученность на контроле ниже (4,8экз/м²), чем на гари (6,13 экз./м²), расположение на гари групповое, а на контроле – одиночное.

По сравнению с контрольным участком, на территории после пожара возобновление идет интенсивнее в 1,3 раза, что подтверждается количеством подроста.

Средняя высота подроста на контроле составляет 0,88 м, возраст 8,9 лет, на гари – средняя высота составляет 0,49 м, возраст 5,6 лет.

После изучения подроста можно сделать вывод об успешном естественном лесовозобновлении после пожара.

Причинами успешного возобновления сосны можно считать то, что на месте пожара остались уцелевшие деревья, которые служат источником новых семян. Важным фактором является и увеличение освещенности. Кроме этого при пожарах слабой и средней силы подстилка выгорает не полностью, и то, что остается от нее вместе с золой, является отличным ложем для семян. Еще одним положительным фактором является то, что на какое-то время в почве после пожара увеличивается содержание азота, калия, кальция, которых много в золе.

Воздействие пожаров на лесную экосистему имеет двойственное значение. С одной стороны, пожары для леса являются разрушающим фактором, с другой – их воздействие стимулирует появление естественного возобновления сосны.

Использованная литература

Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии: Учебное пособие / Под ред. С. В. Алексеева. - М.: АО МДС, 1996.

Боголюбов А.С., Лазарева Н.С. Изучение вертикальной структуры леса. Экосистема, 1999.

Захаров А.Ю., Минин Н.С. Лесоводство: методические рекомендации по проведению учебной практики по лесоводству. / А.Ю. Захаров, Н.С. Минин – Архангельск: САФУ имени М.В. Ломоносова. 2015.

Мелехов И. С.Влияние пожаров на лес. М.; Л.: Гослестехиздат, 1948.

Попов Р.Д. О природе Якутии. Пособие для учителя. Якутск, 1990.

Санников С. Н. Экология и география естественного возобновления сосны обыкновенной. М.: Наука, 1992.

Тимофеев П.А. Деревья и кустарники Якутии. Бичик, 2003.

Цветков П.А. Нагар как диагностический признак. Красноярск, 2006.