Лесоведение, 2019, № 6, стр. 501-511

Пожароустойчивость сосновых древостоев на севере Архангельской области

О. Н. Тюкавина a*, П. А. Феклистов a

a Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова
163002 Архангельск, Набережная Северной Двины, 17, Россия

* E-mail: o.tukavina@narfu.ru

Поступила в редакцию 20.04.2018
После доработки 27.09.2018
Принята к публикации 05.06.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

Пожароустойчивость сосновых древостоев, выраженная долей жизнеспособных деревьев, позволяет охарактеризовать экологическую и экономическую ценность постпирогенных древостоев и рационально использовать потенциальный сырьевой ресурс, имеющий эксплуатационное значение. Целью работы являлась оценка пожароустойчивости сосновых древостоев севера Архангельской области, пройденных низовыми пожарами различной интенсивности. Временные пробные площади заложены в сосняках черничных, брусничных, вересковых и лишайниковых Архангельского лесничества северо-таежного лесного района европейской части Российской Федерации и Мезенского лесничества района притундровых лесов и редкостойной тайги Европейско-Уральского региона. Пожароустойчивость сосновых древостоев оценивали по проценту жизнеспособных деревьев. К жизнеспособным относили деревья, сохранившие активный ассимиляционный аппарат более 30% кроны. Не выявлено существенных различий последствий пожара в брусничном и черничном типе леса при одинаковой высоте нагара и в пределах класса возраста, поэтому пробные площади данных типов леса рассматривали комплексно для выявления закономерностей влияния низовых пожаров на жизнеспособность сосны. Процент жизнеспособных деревьев в древостоях, пройденных низовыми пожарами, зависит от высоты нагара (r = –0.86), возраста древостоя (r = 0.49–0.77), среднего диаметра стволов (r = 0.70–0.83), полноты древостоя. Выявлены критические показатели высоты нагара для разных возрастных групп и изменение численности жизнеспособных деревьев в связи с этим показателем. Обоснована комплексность показателей, используемых для оценки пожароустойчивости сосновых древостоев, пройденных низовыми пожарами: средней высоты нагара и среднего диаметра древостоя. С использованием средней высоты нагара и среднего диаметра древостоя составлена модель пожароустойчивости сосновых древостоев, пройденных низовыми пожарами.

Ключевые слова: сосновый древостой, низовой пожар, процент жизнеспособных деревьев, высота нагара, средний диаметр древостоя.

Формирование лесов и пространственное распределение их по территории происходят под прямым и косвенным пирогенным воздействием (Мелехов, 1948; Фуряев, 1996; Цветков, 2013; Adámek et al., 2016). Одним из наиболее важных последствий пожаров прошлого является широкое распространение в северных лесах сосны и лиственных пород деревьев. Пожары обеспечивают сохранение сосны как биологического вида (Сукачев, 1938; Ткаченко, 1923). В современном мире лесные пожары из естественного природного фактора превратились в катастрофическое явление, основной причиной которого является антропогенная нагрузка (Кузнецов, Барановский, 2009). Несмотря на предпринимаемые усилия в плане противопожарного устройства, совершенствования противопожарной техники и способов тушения, показатели фактической горимости лесов не снижаются, а лишь имеют колебания по годам (Залесов, 2013; Шубин и др., 2013б). Численность пожаров и их повторяемость на отдельных участках возрастают, что влечет за собой негативные экологические последствия и наносит ущерб лесному хозяйству, а также связанным с ним отраслям экономики (Казанцева, 2014).

В настоящее время в России на светлохвойные насаждения с преобладанием лиственницы и сосны приходится основная доля пройденной огнем площади (Krylov et al., 2014). Сосновые насаждения отличаются повышенной горимостью по сравнению с насаждениями других формаций, произрастающих в аналогичных условиях (Залесов, 2013). Жизнеспособными древостои сосны остаются только после низовых пожаров (Мелехов, 1948; Вакуров, 1975; Каницкая, 2013). Около 80% всех пожаров относятся к низовым (Вакуров, 1975), а по данным А.Д. Думнова с соавторами (2005) эта величина составляет 97%. Низовые пожары слабой интенсивности уничтожают сухостой, неблагонадежный подрост, отставшие в росте деревья, осуществляя тем самым “рубки ухода” по низовому методу (Каницкая, 2013; Арцыбашев, 2014), предотвращают пожары сильной интенсивности (Leys et al., 2014; Battipaglia et al., 2016; Clyatt et al., 2017) и повышают устойчивость деревьев (Hood et al., 2016; Bottero et al., 2017). Несмотря на то, что часть растущих деревьев ослабляется пожарными травмами, а в кронах – насекомыми, даже 50-летние сосняки с незначительным числом жизнеспособных деревьев, сохранившихся после низового пожара, можно рассматривать как потенциальный сырьевой ресурс, имеющий эксплуатационное значение (Каницкая, 2013). Величина экономического ущерба от лесных пожаров во многом зависит от своевременности проведения лесохозяйственных мероприятий на пройденных ими площадях (Луганский и др., 1995; Залесов, Луганский, 2002; Залесов, 2013; Хабибуллин и др., 2016). Выбор и целесообразность проведения сплошнолесосечных и выборочных санитарных рубок, пожароустойчивость, жизнеспособность хвойных насаждений определяют по величине послепожарного отпада (Мелехов, 1954; Молчанов, 1968; Вакуров, 1975; Мониторинг …, 2002; Каницкая, 2013; Марченко, Залесов, 2013; Шубин и др., 2013 а; Шубин и др., 2013 б). Это обусловлено тем, что не составляет сложности выявить погибшие деревья, в отличие от диагностики жизнеспособности деревьев по внешним признакам (Гриднев, Царанлунга, 2012). Это затрудняет решение главного для лесохозяйственной практики вопроса – оставлять поврежденные огнем древостои для дальнейшего доращивания или заменять их новыми насаждениями (Демаков, 2000). Оценка выживаемости деревьев, выраженная числом жизнеспособных деревьев, позволяет охарактеризовать экологическую и экономическую ценность постпирогенных дендроценозов и обоснованно подойти к выбору необходимых лесохозяйственных мероприятий, предотвратить возможные убытки.

Для прогноза пожароустойчивости древостоев необходимо выявить простые, комплексные, универсальные показатели. Высота нагара является важным диагностическим признаком жизненного состояния постпирогенных древостоев. С высотой нагара связана степень повреждения луба в нижней части ствола дерева (Цветков, 2006) и увеличение размера длины пожарной подсушины (Каницкая, 2013). Наружный нагар коры часто указывает на поражение камбия (Каницкая, 2013). Состояние камбия деревьев сосны, испытавших воздействие открытого огня, имеет прямую, значительную корреляционную связь с величиной нагара на стволе (Гриднев, Царанлунга, 2012). Таким образом, высота нагара на стволах деревьев – показатель, который учитывает состояние камбия и луба. Кроме этого, нагар может косвенно отрицательно влиять на восстановление жизнеспособности деревьев после пожара в связи с повышением теплоемкости черной от нагара коры (Гирс, 1977; Цветков, 2006). Однако высота нагара на стволах является надежным объективным показателем послепожарной устойчивости деревьев только при учете других показателей: диаметра на высоте 1.3 м (Исангулов, Габдрахимов, 2012; Цветков, 2013; Шубин, Залесов, 2013; Шубин и др., 2013 б; Хаббибулин и др., 2016); процента повреждения хвои (Демаков, 2000; Цветков, 2006; Исангулов, Габдрахимов, 2012), степени повреждения луба, камбия (Демаков, 2000; Цветков, 2006; Гриднев, Царанлунга, 2012; Каницкая, 2013). Оценка некоторых показателей трудоемка, субъективна или узко специфична. Весьма актуально выявление небольшого числа (два–три) комплексных показателей, позволяющих оперативно оценить жизненное состояние древостоя.

Целью исследования являлась оценка пожароустойчивости сосновых древостоев севера Архангельской области, пройденных низовыми пожарами различной интенсивности.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА

Исследовали сосновые насаждения, пройденные низовыми пожарами различной силы, северо-таежного лесного района европейской части Российской Федерации и района притундровых лесов и редкостойной тайги Европейско-Уральского региона. С целью установления степени устойчивости древостоев сосны к пожарам заложено 33 пробных площади в сосняках черничных, брусничных, вересковых, лишайниковом (табл. 1). Пробные площади (пр. пл.) 1–6 и 31–33 расположены в Архангельском лесничестве, пр. пл. 7–30 – Мезенском лесничестве. Насаждения пр. пл. № 1, 4, 7, 9–11, 19, 25, 27–30, 32 пройдены низовым пожаром сильной интенсивности; пр. пл. № 6, 8, 12–14, 16, 18, 20, 21, 23, 24, 26, 31, 33 – низовым пожаром средней интенсивности; пр. пл. № 2, 3, 5, 15, 17, 22 – низовым пожаром слабой интенсивности.

Таблица 1.  

Таксационная характеристика сосновых древостоев на пробных площадях

№ пр. пл. Тип леса Состав Возраст древостоя, лет Средние Полнота относительная Класс бонитета Запас древесины на 1 га Давность пожара, лет
диаметр, см высота, м сырорастущей сухостой
1 Брусничный 10С 135 25.8 20.2 0.52 4 23 194 2
2 Брусничный 10С 235 29.3 22.8 0.63 3 234 19 2
3 Брусничный 10С 45 9.1 8.9 0.42 4 83 13 2
4 Брусничный 10С 115 15.3 13.7 0.29 5 3 65 3
5 Брусничный 10Сед.Лц 225 36.9 21.6 0.25 4 109 4 3
6 Брусничный 10С ед.ЛцБ 85 20.7 19.1 0.54 3 149 19 2
7 Брусничный 10С 85 15.1 16.5 0.58 4 75 94 2
8 Брусничный 10Сед.Б 50 12.3 10.7 0.38 4 63 6 2
9 Брусничный 10С 50 7.9 7.3 0.44 5 6 72 2
10 Брусничный 10С 85 20.9 16.2 0.36 4 86 12 2
11 Брусничный 10Сед.Лц 85 21.0 15.5 0.32 4 2 63 2
12 Вересковый 10Сед.БЛц 95 21.2 16.3 0.37 4 101 3 2
13 Черничный 10С+Б 85 13.6 13.3 0.71 5 166 23 2
14 Черничный 10Сед.Б 45 7.1 7.7 0.74 5 43 75 2
15 Брусничный 10С 125 17.8 12.6 0.48 101 3 2
16 Черничный 10С 165 17.6 13.5 0.91 5 186 27 2
17 Вересковый 10С 165 18.5 15.5 0.46 5 118 5 2
18 Вересковый 10С 65 13.4 8.5 0.41 5 65 2 2
19 Брусничный 6Е2Б2С 135 13.5 10.5 0.46 3 101 2
20 Брусничный 10Сед.Б 138 21.9 18.3 0.60 4 162 18 3
21 Брусничный 9С1Лц ед.Б 83 20.0 15.2 0.49 4 119 17 3
22 Брусничный 6С3Б1Лц 96 19.3 18.9 0.70 4 229 11 3
23 Лишайниковый 10С+Б 95 25.6 17.6 0.29 4 109 2 3
24 Брусничный 10С 101 16.7 15.8 0.72 5 184 6 3
25 Брусничный 10С 72 20.3 16.6 0.56 3 11 97 3
26 Брусничный 10С 100 18.1 15.2 0.62 5 142 5 3
27 Брусничный 9С1Лц+Б 79 19.4 15.2 0.45 4 - 168 3
28 Черничный 9С1Лц ед.БЕ 163 30.8 18.3 0.62 5 180 15 3
29 Брусничный 10С 81 15.1 13.2 0.68 5 3 125 3
30 Брусничный 10С 95 16.4 13.0 0.63 5 84 34 3
31 Черничный 10С+Бед.ЕЛц 219 37.2 22.0 0.49 4 165 11 3
32 Черничный 10С+Б ед.Е 176 24.3 16.5 0.71 5 150 44 3
33 Брусничный 7С2Б1Лц ед.Е 78 18.2 15.0 0.52 4 138 14 3

Примечание. В формуле древостоя: С – сосна, Лц – лиственница, Е – ель, Б – береза.

Временные пробные площади закладывались в соответствии с общепринятыми методиками В.Н. Сукачева, С.В. Зонна (1961), таксация древостоев проводилась по методикам, описанным Н.П. Анучиным (1982). Размер пробных площадей варьировал, но основным критерием являлось наличие на них не менее 200 деревьев главной породы. Классификация пройденных пожарами площадей выполнена с учетом методических рекомендаций И.С. Мелехова (1983). На всех пройденных огнем площадях устанавливался год и вид пожара, вид гари или горельника по классификации И.С. Мелехова (1983). В связи с тем, что показателем силы прошедшего пожара на протяжении многих лет после него является высота нагара на стволах (Мелехов, 1948; Романов, 1968; Вакуров, 1975; Феклистов и др., 1997; Калинин, 2002; Шубин и др., 2013 б), интенсивность пожара оценивали по данному показателю. При сплошном перечете деревья подразделяли по породам, ступеням толщины и относили к следующим категориям: жизнеспособные, сомнительные (усыхающие), усохшие в результате пожара, сухостой. Категорию “усыхающие или сомнительные” присваивали деревьям с пожелтением хвои более 70% кроны, исходя из рекомендаций А.Д. Вакурова (1975), В.А. Алексеева (1990). К жизнеспособным деревьям относили деревья, сохранившие активный ассимиляционный аппарат от 30% и выше. Таким образом, учитывали состояние кроны – один из важнейших диагностических признаков в оценке жизненного состояния деревьев (Воронцов, 1978; Алексеев, 1990; Демаков, 2000; Тихонова и др., 2009; Данчева, Залесов, 2016), который рекомендуется использовать спустя 2 года и более после пожара, когда пирогенные травмы сказываются на внешнем виде крон деревьев (Демаков, 2000; Nilsson, Duinker, 1987).

У деревьев замеряли высоту нагара с наветренной и заветренной сторон ствола с точностью 0.05 м.

Пожароустойчивость сосны оценивали по проценту жизнеспособных деревьев в насаждении, пройденном низовым пожаром.

При обработке данных пользовались пакетом Microsoft Office Excel 2010 и Statistica 6.0. Модель пожароустойчивости сосновых древостоев построена с помощью программы TableCurve 3D.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Доля жизнеспособных деревьев сокращается с увеличением средней высоты нагара. Теснота корреляционной связи между данными показателями обратная высокая значимая (r = –0.86 при t = 18.8). Данная зависимость прослеживается и в сосняке черничном (r = –0.87 при t = 15.4), и в сосняке брусничном (r = –0.82 при t = 8.1). Сосняки вересковые и лишайниковые встречались со стабильной высотой нагара около 1 м. Высокая корреляционная зависимость подтверждает мнение авторов (Маслов и др., 1973; Савченко, 1982; Залесов, Луганский, 2002; Исангулов, Габдрахимов, 2012; Цветков, 2013), что нагар является одним из важных диагностических признаков жизненного состояния древостоев после прохождения пожаров. Стоит отметить, что анализируется влияние низовых пожаров, поскольку высота нагара на стволах деревьев не может использоваться для прогноза их выживания при повреждении корней, которое наблюдается при торфяных пожарах (Демаков, 2000; Каницкая, 2013; Хаббибулин и др., 2016), гибели листвы в процессе верховых пожаров (Каницкая, 2013).

Выживаемость деревьев в разных типах леса рассмотрим при наиболее часто встречающихся средней высоте нагара около 1 м и возрасте древостоев 80–95 лет. Процент жизнеспособных деревьев в сосняке черничном составляет 73.5 ± 3.5, сосняке брусничном – 79.5 ± 6.5, сосняке вересковом – 85.0 ± 1.0, сосняке лишайниковом – 98. Отмечается тенденция возрастания числа жизнеспособных деревьев от сосняка черничного к сосняку лишайниковому. Это согласуется с ранее полученными данными для других регионов. Так, например, отмечалось, что повреждаемость древостоев пожарами определяется типом леса за счет глубины расположения в почве корневой системы (Залесов, 2013), счет накопления горючего материала под пологом древостоя (Вакуров, 1975). В сосняке черничном по сравнению с сосняком брусничном абсолютно сухая масса напочвенных горючих материалов выше на 57% (Вакуров, 1975). Но даже в насаждениях одного типа леса, отличающихся по таксационным показателям, пирологическая характеристика напочвенного покрова будет различаться (Волокитина, 1999). Однако при одинаковой высоте нагара различие средних значений доли жизнеспособных деревьев между сосняком черничным и сосняком брусничным, сосняком брусничным и сосняком вересковым не значимо. Различие в данном показателе между сосняком черничным и сосняком вересковым достоверно. Следовательно, существенных различий последствий пожара в брусничном и черничном типах леса при одинаковой высоте нагара и в пределах класса возраста не выявлено и пробные площади данных типов леса можно рассматривать комплексно для выявления закономерностей влияния низовых пожаров на жизнеспособность сосны. Высота нагара – комплексный показатель для древостоя, отражающий количество горючих материалов, их состояние, условия, складывающиеся в конкретных насаждениях с определенными лесоводственно-таксационными показателями, все факторы, влияющие на развитие и силу пожара.

Следующими факторами, влияющими на долю жизнеспособных деревьев в постпирогенном древостое, являются средний возраст и средний диаметр древостоя. На вторичность этих факторов указывает умеренная не достоверная корреляционная зависимость доли жизнеспособных деревьев от среднего диаметр и возраста древостоя (r = 0.40 при t = 2.7 и r = 0.37 при t = 2.5 соответственно) при анализе данных без учета интенсивности пожара. При выделении выборок со средней высотой нагара менее 1.4 м, от 1.5 до 2.4 м, более 2.5 м теснота связи процента жизнеспособных деревьев со средним диаметром древостоя прямая высокая значимая (табл. 2). Влияние возраста древостоя на его пожароустойчивость также значимо во всех выборках, но высокая теснота связи отмечается лишь при средней высоте нагара на стволах около 2 м, в остальных случаях изменяется от умеренной до значительной. Следовательно, влияние возраста древостоя на долю жизнеспособных деревьев ослабевает при высоте нагара менее 1.5 и более 2.5 м.

Таблица 2.  

Зависимость пожароустойчивости сосновых древостоев от среднего возраста и среднего диаметра

Показатель корреляционного анализа Средняя высота нагара на стволах, м
1 (до 1.4) 2 (1.5–2.4) 3 (более 2.5)
возраст, лет диаметр, см возраст, лет диаметр, см возраст, лет диаметр, см
r 0.49 0.70 0.77 0.81 0.58 0.83
mr 0.15 0.10 0.08 0.07 0.13 0.06
t 3.2 7.0 9.45 11.8 4.3 13.2
η 0.50 0.85 0.94 0.99 0.81 0.82
mη 0.15 0.06 0.02 0.005 0.07 0.07
t 3.3 14.9 46.2 180.4 11.6 12.5

Примечание. r – коэффициент корреляции; mr – ошибка коэффициента корреляции; tr –достоверность; η – корреляционное отношение; mη – ошибка корреляционного отношения; tη – достоверность.

Перестойные древостои сосны имеют наибольшую пожароустойчивость. При равных средних высотах нагара на стволах в перестойных насаждениях отмечается наибольший процент жизнеспособных деревьев (рис. 1). Наибольшая средняя высота нагара на стволах, при которой отмечаются единичные жизнеспособные деревья, составляет 5 м. Она встречается в приспевающих, спелых и перестойных древостоях. Отдельные деревья способны переносить высоту нагара на стволах 6 м. В средневозрастных насаждениях максимальная высота нагара на стволах, при которой отмечаются единичные жизнеспособные деревья, составляет 2.5 м. Более половины по числу стволов древостоя остается жизнеспособной при средней высоте нагара стволов в средневозрастных насаждениях менее 1.5 м, приспевающих – менее 2 м, спелых – менее 2.5 м, перестойных – менее 3 м. Влияние возраста древостоя на пожароустойчивость сосны отмечалось рядом авторов (Мелехов, 1935; Вакуров, 1975; Мелехов, 1983; Демаков, 2000; Гриднев, Царанлунга, 2012; Каницкая, 2013; Li et al., 2016). В то же время полученные нами данные конкретизируют критические показатели высоты нагара для разных возрастных групп и изменение числа жизнеспособных деревьев в связи с этим показателем.

Рис. 1.

Зависимость процента жизнеспособных деревьев от средней высоты нагара на столах в сосновых древостоях.

Древостои: 1 – средневозрастные, 2 – приспевающие, 3 – спелые, 4 – перестойные.

В связи с трудоемкостью определения возраста деревьев и древостоев для оценки их пожароустойчивости альтернативным показателем может стать диаметр стволов. Теснота связи среднего диаметра и возраста древостоев по нашим данным высокая значимая (r = 0.85 при t = 16.4). Диаметр ствола оказывает влияние на пожароустойчивость сосны (Демаков, 2000; Сныткин, 2002; Цветков, 2006; Исангулов, Габдрахимов, 2012; Каницкая, 2013; Шубин и др., 2013 а, б; Михеева и др., 2015). Чем дерево старше, тем больше диаметр ствола и тем толще кора (Мелехов, 1935). Согласно P.M. Fernandes с соавторами (2012), толщина коры увеличивается в линейном соответствии с диаметром на высоте груди и уменьшается с высотой. Деревья с более толстой корой более устойчивы к огневым повреждениям (Мелехов, 1935; Вакуров, 1975; Fernandes et al., 2008; Каницкая, 2013; Быков, 2015). Велика вероятность гибели деревьев с диаметром на высоте груди менее 10 см после низового пожара (Fernandes et al., 2012). В одном и том же возрасте диаметр деревьев и средний диаметр древостоев могут различаться, что определяется качеством условий произрастания деревьев и древостоев и, как следствие, возможностью реализации генетического потенциала дерева. Диаметр древостоя определенной возрастной категории отражает и лесорастительные условия, и полноту древостоя. Так, теснота связи среднего диаметра древостоя и бонитета в средневозрастных насаждениях обратная очень высокая значимая (r = –0.99 при t = 236.4), в спелых – обратная высокая значимая (r = –0.77 при t = 6.2), в перестойных – обратная значительная достоверная (r = –0.69 при t = 4.3). Можно отметить, что с возрастом деревьев теснота связи диаметра древостоя с классом бонитета ослабевает. Зависимость среднего диаметра от относительной полноты древостоя можно выявить, подразделяя выборки по классам бонитета внутри возрастных групп. Так, в перестойных насаждениях 4 класса бонитета теснота связи среднего диаметра древостоя с его полнотой обратная высокая значимая (r = –0.87 при t = 4.0), 5 класса бонитета – обратная очень высокая значимая (r = –0.97 при t = = 64.0). В спелых насаждениях 4 класса бонитета теснота связи среднего диаметра древостоя с его полнотой обратная значительная достоверная (r = –0.68 при t = 4.0). Следовательно, в среднем диаметре древостоя заключаются не только возрастные характеристики, но и степень угнетенности деревьев. Чем сильнее дерево угнетено, тем более тонкая кора, а, следовательно, и меньшая защита флоэмных тканей и камбиального слоя от перегрева (Гирс, 1982). Стволы здоровых деревьев благодаря большей скорости водного тока и значительной теплоемкости, противостоят нагревающему действию окружающего воздуха намного эффективнее, чем стволы ослабленных и тем более усыхающих деревьев (Карасев, Карасева, 2004; Valor et al., 2015). Большая скорость водного тока препятствует прогреванию ствола и снижению влажности заболони. В результате гибель деревьев низшего ранга (угнетенных) наступает даже при небольшом огневом воздействии (Демаков, 2000; Михеева и др., 2015; Хабибуллин и др., 2016). Так, при одной и той же интенсивности пожара (средней высоте нагара) в насаждениях с меньшей полнотой пожароустойчивость древостоя (постпирогенный процент жизнеспособных деревьев) выше. При средней интенсивности пожара теснота связи между данными показателями обратная высокая значимая (r = –0.71 при t = 5.3). Следовательно, чем выше полнота древостоя, тем больше деревьев, испытывающих угнетение в процессе внутривидовой конкуренции, и тем больше отпад при одинаковой интенсивности пожара.

Таким образом, средний диаметр дерева более предпочтителен при оценке пожароустойчивости древостоя в отличие от его возраста, так как является комплексным показателем древостоя, отражающим основные таксационные характеристики, лесорастительные условия и физиологические возможности деревьев.

Следовательно, для прогноза процента жизнеспособных деревьев после прохождения низовых пожаров можно использовать небольшой набор простых комплексных показателей: средняя высота нагара на стволах и средний диаметр древостоя. Средняя высота нагара отражает силу пожара, обусловленную его продолжительностью, климатическими факторами и лесоводственно-таксационной характеристикой насаждения. Средний диаметр стволов отражает физиологические, биологические особенности деревьев и условия их произрастания. Процент жизнеспособных деревьев в сосновом древостое можно оценить по регрессионному уравнению:

$\begin{gathered} Z = 135.614 - 19.250x - 0.625{{x}^{2}} - 515.042{{y}^{{ - 1}}}, \\ {{R}^{2}} = 0.883, \\ \end{gathered} $
где Z – процент жизнеспособных деревьев, %; x – средняя высота нагара ствола, м; y – средний диаметр ствола на высоте 1.3м, см; R2– –коэффициент детерминации.

Модель пожароустойчивости сосновых древостоев построена при условиях 0.4 ≤ х ≤ 5.4; 6.9 ≤ у ≤ ≤ 35.4. Высокий коэффициент детерминации 0.88 свидетельствует, что 88% жизнеспособных деревьев изменяется в зависимости от диаметра и высоты нагара и только 12% объясняется другими причинами.

Модель адекватно оценивает выявленную зависимость, коэффициенты достоверны: а = 135.614 имеет доверительный интервал 115.764–155.464, р = 0.00000; b = –19.250 имеет доверительный интервал – 35.073–3.428, р = 0.01882; с = –0.625 имеет доверительный интервал – 3.312–2.062, р = = 0.63783; d = –515.042 имеет доверительный интервал – 692.001–338.084, р = 0.00000.

Согласно модели пожароустойчивости сосновых древостоев с увеличением среднего диаметра древостоя и уменьшением средней высоты нагара доля жизнеспособных деревьев возрастает (рис. 2).

Рис. 2.

Зависимость процента жизнеспособных деревьев в насаждениях, пройденных низовыми пожарами, от средней высоты нагара и среднего диаметра ствола

Заключение. Оценка устойчивости сосняков севера Архангельской области к низовым пожарам через долю жизнеспособных деревьев позволит оценить их экологическую и экономическую ценность, выявить потенциальный сырьевой ресурс и принять обоснованный выбор лесохозяйственных мероприятий. Особенно это актуально в связи с подверженностью лесов Севера пожарам, а древесина постпирогенных древостоев может служить сырьем для активно развивающейся по всему миру биоэнергетики.

Пожароустойчивость сосняков черничных, брусничных, вересковых и лишайниковых Архангельского лесничества северо-таежного лесного района европейской части Российской Федерации и Мезенского лесничества района притундровых лесов и редкостойной тайги Европейско-Уральского региона зависит от средней высоты нагара на стволах. Выявлена обратная высокая значимая теснота связи. При средней высоте нагара около 1 м в древостоях одного класса возраста значение процента жизнеспособных деревьев в сосняках черничном и брусничном находится на одном уровне, что указывает на комплексность показателя средней высоты нагара, включающего в себя и особенности строения насаждения, отражающиеся на накоплении горючих материалов, и характеристики пожара. Следующими по влиянию факторами являются возраст и средний диаметр древостоя. Причем средний диаметр древостоя связан как с его возрастом, так и с относительной полнотой и классом бонитета. Следовательно, средний диаметр древостоя является комплексным показателем, отражающим как условия произрастания, так и биологические и физиологические особенности деревьев. Выделение двух основных комплексных факторов – средней высоты нагара и среднего диаметра ствола – включающих в себя характеристику пожара, насаждения и физиологических особенностей деревьев, позволяет составить модель прогноза доли жизнеспособных деревьев в сосняках черничных и брусничных через 2–3 года после низового пожара.

Список литературы

  1. Алексеев В.А. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. Л.: Наука, 1990. 197 с.

  2. Анучин Н.П. Лесная таксация. М.: Лесн. пром-сть, 1982. 552 с.

  3. Арцыбашев Е.С. Влияние пожаров на лесные биогеоценозы // Биосфера. 2014. Т. 6. № 1. С. 53–59.

  4. Быков Е.В. Сравнительный анализ воздействия низовых пожаров на сосновые и дубовые пригородные леса // Вестник Волжского университета имени В.Н. Татищева. 2015. № 1 (23). С. 101–104.

  5. Вакуров А.Д. Лесные пожары на Севере. М.: Наука, 1975. 100 с.

  6. Волокитина А.В. Классификация растительных горючих материалов и методы их картографирования: Дис. … д-ра с.-х. наук: 06.03.03. Красноярск. Институт леса им. В.Н. Сукачева, 1999. 452 с.

  7. Воронцов А.И. Патология леса. М.: Лесн. пром-сть, 1978. 272 с.

  8. Гирс Г.И. Физиологические аспекты устойчивости хвойных растений к огневым повреждениям // Проблемы лесоведения Сибири. М.: Наука, 1977. С. 148–159.

  9. Гирс Г.И. Физиология ослабленного дерева. Новосибирск: Наука, 1982. 256 с.

  10. Гриднев Н.И., Царанлунга В.В. Зависимость степени повреждения камбия от параметров ожога ствола при низовом пожаре // Воспроизводство, мониторинг и охрана природных, природно-антропогенных и антропогенных ландшафтов: Матер. Междунар. науч. школы (14–15 июля 2012, Воронеж). Воронеж: Изд-во Воронежского гос. лесотех. университета им. Г.Ф. Морозова, 2012. С. 220–224.

  11. Данчева А.В., Залесов С.В. Комплексная оценка состояния рекреационных сосняков ГНПП “БУРАБАЙ” по таксационным параметрам крон деревьев // Леса России и хозяйство в них. 2016. № 2 (57). С. 27–34.

  12. Демаков Ю.П. Диагностика устойчивости лесных экосистем: методологические и методические аспекты. Йошкар-Ола: Периодика Марий Эл, 2000. 416 с.

  13. Думнов А.Д., Максимов Ю.И., Рощупкина Ю.В., Аксенова О.А. Лесные пожары в Российской Федерации. М.: НИА-Природа, 2005. 229 с.

  14. Залесов С.В. Лесная пирология: Учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Уральского гос. лесотехн. университета, 2013. 332 с.

  15. Залесов С.В., Луганский Н.А. Повышение продуктивности сосновых лесов Урала. Екатеринбург: Изд-во Уральского гос. лесотехн. университета, 2002. 331 с.

  16. Исангулов Ф.С., Габдрахимов К.М. Пожароустойчивость облесенных крутосклонов Белебеевской возвышенности // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2012. № 2. С. 60–62.

  17. Казанцева М.Н. Влияние низовых пожаров на сосняки Нижнего Приишимья // Вестник Тюменского государственного университета. Экология и природопользование. 2014. № 6. Медико-биологические науки. С. 38–45.

  18. Калинин К.К. Воздействие крупных пожаров на лесные фитоценозы и система лесохозяйственных мероприятий по ликвидации их последствий: на примере лесных пожаров 1921 и 1972 гг. в лесном Среднем Заволжье: Дис. … д-ра с.-х. наук: 06.03.03. Йошкар-Ола. Марийский гос. техн. университет, 2002. 449 с.

  19. Каницкая Л.В. Лесная пирология: Учеб. пособие. Иркутск: Изд-во Байкальский гос. университет экономики и права, 2013. 206 с.

  20. Карасев В.Н., Карасева М.А. Эколого-физиологическая диагностика жизнеспособности деревьев хвойных пород // Известия высших учебных заведений. Лесной журн. 2004. № 4. С. 28–33.

  21. Кузнецов Г.В., Барановский Н.В. Прогноз возникновения лесных пожаров и их экологических последствий. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. 301 с.

  22. Луганский Н.А., Залесова С.В., Щавровский В.А. Повышение продуктивности лесов: Учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Уральского гос. лесотехн. университета, 1995. 297 с.

  23. Марченко В.П., Залесов С.В. Горимость ленточных боров Прииртышья и пути ее минимизации на примере ГУ ГЛПР “Ертыс орманы” // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. № 10 (108). С. 55–59.

  24. Маслов А.Д., Кутеев Ф.С., Прибылова М.В. Стволовые вредители леса. М.: Лесн. пром-сть, 1973. 144 с.

  25. Мелехов И.С. Лесные пожары и борьба с ними. Архангельск: Севкрайгиз, 1934. 52 с.

  26. Мелехов И.С. Влияние пожаров на лес. М.; Л.: Гослестехиздат, 1948. 127 с.

  27. Мелехов И.С. К типологии концентрированных вырубок в связи с изменениями в напочвенном покрове // Концентрированные рубки в лесах Севера. М.: Изд-во АН СССР, 1954. С. 48–60.

  28. Мелехов И.С. Лесная пирология. М.: Изд-во МЛТИ, 1983. 60 с.

  29. Михеева Н.А., Собачкин Д.С., Косов И.В. Влияние низовых пожаров на компоненты сосновых насаждений Красноярской лесостепи // Вестник Красноярского гос. аграрного университета, 2015. № 6 (105). С. 226–233.

  30. Молчанов А.А. Лес и окружающая среда. М.: Наука, 1968. 247 с.

  31. Мониторинг сообществ на гарях и управление пожарами в заповедниках. М.: ВНИИприроды, 2002. 276 с.

  32. Романов В.Е. Определение ущерба от низовых лесных пожаров // Лесное хоз-во. 1968. № 2. С. 36–38.

  33. Савченко А.Г. Изучение огнестойкости сосны крымской с целью создания и формирования пожароустойчивых насаждений в Крыму: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук: 06.03.03. М., 1982. 18 с.

  34. Сныткин Г.В. Лесные пожары и борьба с ними на крайнем Северо-Востоке Сибири: Дис. … д-ра с.-х. наук: 06.03.03. М.: Московский гос. университет леса, 2002. 315 с.

  35. Сукачев В.Н. История растительности СССР во время плейстоцена // Растительность СССР. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1938. Т. 1. С. 183–234.

  36. Сукачев В.Н., Зонн С.В. Методические указания к изучению типов леса. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 144 с.

  37. Тихонова И.В., Шабалина О.М., Минакова О.А. Строение кроны лиственницы сибирской как комплексный показатель устойчивости деревьев в насаждениях г. Красноярска // Сибирский экологический журнал. 2009. Т. 2. № 5. С. 451–455.

  38. Ткаченко М.Е. Задачи лесной политики на Севере // Сельское и лесное хозяйство Севера: Матер. совещ. по изучению Севера при Российской академии наук. Петроград: Новая деревня, 1923. С. 112–135.

  39. Феклистов П.А. Экологические закономерности роста северотаежных сосняков как теоретическая основа повышения продуктивности и рационального использования: Автореф. дис. … д-ра с.-х. наук: 060303. Екатеринбург: Уральская гос. лесотехническая академия, 1997. 40 с.

  40. Фуряев В.В. Роль пожаров в процессе лесообразования. Новосибирск: Наука, 1996. 253 с.

  41. Хабибуллин А.Ф., Платонов Е.Ю., Эфа Д.Э. Пожароустойчивость сосны обыкновенной в зеленомошном типе леса подзоны северной тайги западной Сибири // Аграрное образование и наука. 2016. № 4. Статья № 17. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=28351220.

  42. Цветков П.А. Нагар как диагностический признак // Хвойные бореальной зоны. 2006. Т. XXIII. № 3. С. 132–137.

  43. Цветков П.А. Влияние пожаров на начальный этап лесообразования в среднетаежных сосняках Сибири // Хвойные бореальной зоны. 2013. Т. XXXI. № 1–2. С. 15–21.

  44. Шубин Д.А., Залесов С.В. Послепожарный отпад деревьев в сосновых насаждениях Приобского водоохранного сосново-березового лесохозяйственного района Алтайского края // Аграрный вестник Урала. 2013. № 5 (111). С. 39–41.

  45. Шубин Д.А., Малиновских А.А., Залесов С.В. Влияние пожаров на компоненты лесного биогеоценоза в Верхне-Обском боровом массиве // Известия Оренбургского государственного аграрного университета, 2013 а. № 6 (44). С. 205–208.

  46. Шубин Д.А., Шубин Д.А., Соболев И.А. Послепожарный отпад деревьев в сосняках Приобъя Алтайского края // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2013. № 1 (25). С. 103–106.

  47. Adámek M., Hadincová V., Wild J. Long-term effect of wildfires on temperate Pinus sylvestris forests: Vegetation dynamics and ecosystem resilience // Forest Ecology and Management. 2016. V. 380. P. 285–295.

  48. Battipaglia G., Savi T., Ascoli D., Castagneri D., Esposito A., Mayr S., Nardini A. Effects of prescribed burning on ecophysiological, anatomical and stem hydraulic properties in Pinus pinea L. // Tree Physiology. 2016. V. 36. Iss. 8. P. 1019–1031.

  49. Bottero A., DʼAmato A.W., Palik B.J., Kern C.C., Bradford J.B., Scherer S.S. Influence of repeated prescribed fire on tree growth and mortality in pinus resinosa forests, northern Minnesota // Forest Science. 2017. V. 63. Iss. 1. P. 94–100.

  50. Clyatt K.A., Keyes C.R., Hood S.M. Long-term effects of fuel treatments on aboveground biomass accumulation in ponderosa pine forests of the northern Rocky Mountains // Forest Ecology and Management. 2017. V. 400. P. 587–599.

  51. Fernandes P.M., Fernandes M.M., Loureiro C. Survival to prescribed fire of plantation-grown Corsican black pine in northern Portugal // Annals of Forest Science. 2012. V. 69. Iss. 7. P. 813–820.

  52. Fernandes P.M., Vega J.A., Jiménez E., Rigolot E. Fire resistance of European pines // Forest Ecology and Management. 2008. V. 256. Iss. 3. P. 246–255.

  53. Hood S.M., Baker S., Sala A. Fortifying the forest: Thinning and burning increase resistance to a bark beetle outbreak and promote forest resilience // Ecological Applications. 2016. V. 26. Iss. 7. P. 1984–2000.

  54. Krylov A., McCarty J.L., Potapov P., Loboda T., Tyukavina A., Turubanova S., Hansen M.C. Remote sensing estimates of stand-replacement fires in Russia, 2002–2011 // Environmental Research Letters. 2014. № 9. 105007. https://doi.org/10.1088/1748-9326/9/10/105007

  55. Leys B., Carcaillet C., Blarquez O., Lami A., Musazzi S., Trevisan R. Resistance of mixed subalpine forest to fire frequency changes: The ecological function of dwarf pine (Pinus mugo ssp. mugo) // Quaternary Science Reviews. 2014. V. 90. P. 60–68.

  56. Li B., Cheng X.-H., Lü L.-X. Responses of radial growth to fire disturbance in alpine pine (Pinus densata) of different age classes in Nang County, Xizang, China // Chinese J. Plant Ecology. 2016. V. 40. Iss. 5. P. 436–446.

  57. Nilsson S., Duinker P. A synthesis of survey results: The Extent of Forest Decline in Europe // Environment: Science and Policy for Sustainable Development. 1987. V. 29. № 9. P. 4–31.

  58. Valor T., González-Olabarria J.R., Piqué M. Assessing the impact of prescribed burning on the growth of European pines // Forest Ecology and Management. 2015. V. 343. P. 101–109.

Дополнительные материалы отсутствуют.