Лесные пожары, являясь важнейшим фактором формирования таежной растительности, уничтожают деревья и кустарники, заготовленную в лесу древесину. При этом снижаются защитные, водоохранные и другие полезные свойства леса, уничтожается фауна, сооружения и населенные пункты. Кроме того, лесной пожар представляет серьезную опасность для людей и сельскохозяйственных животных [1, 2]. Процессы сукцессии после пожаров зависят от различных факторов: географическогог расположения, климата, структура ландшафта и размещения площади, особенностей рельефа, типа условий местопроизрастания, биологии представленных на площади пород, особенностей типа леса и сукцессионной фазы, типа и интенсивность пожара; размера сгоревшей площади, наличия источников обсеменения и качества семян и т.д. [3, 4].
В статье рассмотрены вопросы состояния естественного возобновления напочвенного покрова, подроста и подлеска разных по почвенным условиям сосняков и ельников в условиях южной части республики Карелия после лесных низовых пожаров средней интенсивности. Давность пожара на момент исследования составила 9 лет. Целью работы являлось установление необходимости проведения лесовосстановительных работ в насаждениях после пожара.
Материалы и методы исследования
Исследование напочвенного покрова происходило по трансекте, закладываемой по диагонали места, пройденного пожаром. Здесь закладывалось 10 площадок 1×1 м, на которых производилось исследование напочвенного покрова. Поверхность площадки принималась за 100 %, далее определялась площадь проективного покрытия каждого вида растений, выраженная в процентах от общей площади учётной площадки [5].
Учёт подроста и подлеска производился по широко применяющимся в лесоводстве методам [6, 7], по породам на диагональной ленте, ширина которой была 2 м, а длина изменялась в зависимости от размера площади пройденной пожаром. При пересчёте подрост разделяли на три группы: мелкий – высотой до 0,5 м, средний – 0,6–1,5 м и крупный – выше 1,5 м [8, 9]. В пределах каждой группы отдельно учитывали благонадёжный и неблагонадёжный подрост, а также время его появления до или после пожара. При разделении подроста по состоянию вносится некоторое допущение, а именно, предполагалось, что неблагонадежный подрост пострадал после пожара и не успел восстановиться. Разделение подроста на категории определяется по соотношению величины прироста по высоте у ствола и боковых побегов. Если величина прироста боковых побегов за последние 3 года, начиная с третьей мутовки, меньше величины прироста ствола, подрост считается благонадежным. И наоборот, если величина прироста у боковых побегов больше, чем прирост по высоте у ствола, подрост (молодняк) считается неперспективным. Подлесок также учитывался аналогично отдельно с указанием породы с разделением по высотным градациям (мелкий, средний, крупный) [6].
Результаты исследования и их обсуждение
На основании проведенной работы по участкам разных типов леса выявлено, что по площади пожарищ распространены из зеленых мхов в основном мхи рода политрихум, в основном политрих можжевеловый и обыкновенный (Polytrichum juniperinum Hedw. и Polytrichum commune Hedw.), а также плеурозий Шребера (Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt.) (таблица, рис. 1–3). Лишайниковая растительность представлена родом кладония, преимущественно Сladonia alpestris (L.) Rabench. По мере увеличения влажности почвы появляются зеленые мхи рода дикран и гилокомий (Dicranum polysetum Sw. (D. undulatum Ehrh. ex Web. et Mohr.), Hilocomium splendens (Hedw.) B.S.G. (H. proliferum Lindb.). По относительно богатым типам условий произрастания по микропонижениям появляются сфагновые мхи (Sphagnum acutifolium Ehrh. et Schrad.). Встречаемость зеленых мхов составила от 90 до 60 % (по сосняку травяному). В напочвенном покрове практически присутствуют злаки, которые обычно появляются после пожара и оказывают губительное влияние на возобновление. Даже по сосняку скальному через 9 лет после пожара ППП (процент проективного покрытия площади) составил в среднем 42,5 % при встречаемости 80 %. Представлен здесь в основном луговик дернистый (Deschampsia cespitosa (L.) P. Beauv.) со встречаемостью по площадкам 80 %.
После пожара в сосняке брусничном из злаков преобладали луговик и вейник (Calamagrostis arundinacea (L.) Roth,). с ППП 11,22 %, по сосняку травяному эти виды злаков покрывали до 39,8 % площади. Здесь встречаемость видов 80 %.
После пожара по ельнику черничному злаки встречались на 50 % пробных площадок, составляя не менее 16 % ППП. После пожара по ельнику травяному злаки составили менее 5 % ППП, а в составе преобладал иван-чай узколистный (Chamaenerion angustifolium (L.) Scop/ (до 31,4 % от ППП и 60 % встречаемость).
Брусника (Vaccinium myrtillus L.) встречалась на 40 % площадок после пожара в сосняке брусничном и на 50 % – в ельнике черничном. На остальных участках исследования ППП был менее 5.
Таким образом, наиболее характерные виды для послепожарных восстановительных сукцессий (злаки, иван-чай узколистный, политриховые мхи) присутствовали в том или ином количестве во всех типах условий местопроизрастания.
Черника (Vaccinium vitis-idaea L.) как характерный для лесных фитоценозов вид встречалась в количестве 13,1 % проективного покрытия на 2 площадках из 10 только после пожара в сосняке травяном. Для ельника травяного были более характерны кислица (Oxalis acetosella L.), растущая в достаточно затененных местах (16 % ППП и встречаемость 80 %) и в качестве разнотравья ожика волосистая (Luzula pilosa (L.) Willd.), костяника каменистая (Rubus saxatilis L.), земляника лесная (Fragaria vesca L.), золотарник обыкновенный (Solidago virgaurea L.) и пр. (5,2 % ППП встречаемость 100 %).
Рис. 1. Площадь, пройденная пожаром по сосняку черничному (слева) и сосняку травяному через 9 лет после пожара
Рис. 2. Сосняк скальный и сосняк брусничный, пройденный пожаром, через 9 лет
Рис. 3. Ельник черничный и ельник травяной, пройденный пожаром, через 9 лет
Процент проективного покрытия основных видов живого напочвенного покрова и встречаемость по учетным площадкам после пожара в разных типах условий произрастания
|
Тип леса |
Группы видов напочвенного покрова |
Процент проективного покрытия площади, % |
Встречаемость видов, % |
|
Сосняк скальный, беломошный, Pinetum cladinosum |
Зеленые мхи – класс Musci |
82,2 ± 20,15 |
90 |
|
Злаки – сем. Poaceae |
42,5 ± 9,2 |
80 |
|
|
Лишайники – Род Cladonia |
17,0 ± 4,1 |
60 |
|
|
Сосняк брусничный Pinetum vaccinosum |
Зеленые мхи – класс Musci |
80,6 ± 20,1 |
90 |
|
Злаки – сем. Poaceae |
11,2 ± 3,0 |
30 |
|
|
Вереск – род Calluna |
21,8 ± 5,0 |
30 |
|
|
Брусника – Vaccinium myrtillus |
22,0 ± 5,3 |
40 |
|
|
Сосняк травяной Pinetum herbosum |
Зеленые мхи – класс Musci |
47,1 ± 9,9 |
60 |
|
Злаки – сем. Poaceae |
39,8 ± 6,7 |
80 |
|
|
Черника – Vaccinium vitis-idaea |
13,2 ± 5,0 |
20 |
|
|
Ельник черничный Piceetum myrtillosum |
Зеленые мхи – класс Musci |
98 ± 3,2 |
90 |
|
Злаки – сем. Poaceae |
16,3 ± 5,3 |
50 |
|
|
Брусника – Vaccinium myrtillus |
18,1 ± 4,6 |
50 |
|
|
Ельник травяный Piceetum herbosum |
Зеленые мхи – класс Musci |
90,4 ± 8,2 |
90 |
|
Кислица – Oxalis acetosella |
16,1 ± 3,6 |
80 |
|
|
Иван-чай узколистный – Chamaenerion angustifolium |
31,4 ± 7,6 |
60 |
|
|
Разнотравье |
5,2 ± 1,2 |
100 |
В ельнике травяном через 9 лет после беглого пожара были в большей степени представлены лесные виды живого напочвенного покрова. На структуру живого напочвенного покрова начинают оказывать влияние древесные породы, в том числе подлесок и подрост хвойных и лиственных пород. Общий процент проективного покрытия площади превышает 100 %, то есть уже в напочвенном покрове присутствует ярусность, что приводит к вытеснению видов растительности, свойственной открытым пространствам и появлению лесной растительности.
Подлесок, по результатам проведенной работы, состоит в основном из рябины, видов ивы, ольхи серой, черемухи и можжевельника. Он существенно может улучшить плодородие почвы, защищает всходы хвойных пород от неблагоприятных природно-климатических факторов, однако при густом стоянии может препятствовать прорастанию семян и заглушать всходы. Оценивая количество подлеска на площадях исследования, следует отметить большое количество рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.) до 1,25 и 0,9 тыс. шт/га по травяным соснякам и ельникам (рис. 4). В небольшом количестве почти по всем горельникам представлены ива козья и прутовидная, Salix vinimalis L. и S. caprea L., в количестве от 0,45 тыс. шт/га по сосняку скальному до 1,2 тыс.шт/га по сосняку брусничному. По сосняку скальному встречался можжевельник (Juniperus comminis L.) на местах выхода скальных пород и большой каменистости и минерализации почвы. Эти неприхотливые растения часто размножаются вегетативно и в связи с большими расстояниями, преодолеваемыми семенами, способны стать породой-пионером на площадях разного богатства почвы и независимо от режима увлажнения. На участке исследований пожарища ельника черничного после 9 лет представлена в основном ольха серая (Alnus incana L.) и рябина. Можжевельник и черемуху (Prunus padus L.) наблюдали после пожара в небольшом количестве по сосняку скальному.
Подрост, или молодые деревья, которые в будущем способны сформировать древостой [10], на площади исследований представлены сосной, елью, березой и осиной (рис. 5). По сухим типам условий произрастания, представленным сосняками скальным и брусничным, достаточно большое количество самосева сосны, представленного мелкими и средними растениями. Благонадежный подрост составил 60 % от общего числа сосны на площади сосняка скального и 86 % брусничного. Поскольку подрост высотой от 0,1 до 1,5 м отнесен к категории благонадежного, вероятность естественного восстановления этих площадей сосной высокая. Большое количество подроста березы крупной градации (более 25 тыс. шт/га) по брусничному типу условий делает необходимым проведение работ по уходу за молодняком для осветления. В условиях сосняка скального осветление не требуется в связи с отсутствием подроста лиственных пород.
После пожара в сосняках и ельниках травяных после сгорания большей части живого напочвенного покрова и частичной минерализации грунта через 9 лет после пожара из крупного подроста присутствовала только осина в количестве 3250 шт/га в сосновом насаждении и осина с березой (450 и 900 шт/га соответственно) в ельнике.
Рис. 4. Количество подлеска на площадях разных типов условий через 9 лет после пожара
Рис. 5. Количество подроста после пожара в лесах разных типов условий местопроизрастания
Подрост хвойных пород в основном мелкий, до 0,5 м. После пожара в сосняке число мелкого подроста сосны составило 1600 шт/га, среднего 550 шт/га. В ельнике травяном после 9 лет после пожара число мелкого подроста сосны составило 450 шт/га и среднего – 250 шт/га. Подрост ели на той же территории составил соответственно 3900 и 950 шт/га. Категория неблагонадежного подроста для этих площадей для хвойного подроста составила не более 20–25 % от общего количества. Таким образом, для успешного восстановления площади после пожара в сосняке и ельнике травяном достаточно естественного возобновления хвойных пород.
После пожара в ельнике черничном, где весьма сильно после пожара развился живой напочвенный покров, особенно злаки и иван-чай, наблюдали в основном подрост лиственных пород, в том числе 590 шт/га мелкого подроста березы, 15850 шт/га среднего и 74300 шт/га крупного. Осина насчитывала 400 шт/га крупного подроста. Подроста хвойных пород на площади пожарища ельника черничного не наблюдали. Таким образом, для данного типа условий произрастания после пожара естественное возобновление хвойными породами, вероятнее всего, не произойдет.
Выводы
1. На основании проведенной работы и литературного обзора источников выявлено, что восстановление живого напочвенного покрова происходит в течение первых 9–10 лет после пожара представителями политриховых мхов, злаков и иван-чая, которые являются характерными видами для послепожарных восстановительных сукцессий во всех типах условий местопроизрастания.
2. Виды напочвенного покрова, характерные для лесных ценозов, представлены в основном черникой и кислицей в небольшом количестве после пожаров в ельнике и сосняке травяном. Для черничного типа леса после пожара активнее развивались злаки и брусника.
3. Из подлеска по гарям разрастались в основном рябина обыкновенная, ольха серая и ива прутовидная и козья, которые обеспечивают лучшее затенение площади.
4. По скальному, брусничному и травяному типам леса прошедший беглый низовой пожар после уничтожения мертвого и живого напочвенного покрова способствовал появлению подроста хвойных пород в достаточном количестве для восстановления площади хозяйственно ценными видами деревьев. По гарям ельников черничных подрост хвойных пород практически не присутствовал, и здесь для возобновления леса следует проводить лесные культуры.