Лекции для студентов

Мерзлотное лесоводство — Естественное возобновление на гарях и пожарищах

Естественное возобновление на гарях и пожарищах

Лесные пожары, вносят значительные коррективы в развитие лесообразовательного процесса на мерзлотных почвах. На основе анализа литературных данных и экспериментальных материалов можно констатировать, что в каждом конкретном случае пирогенные трансформации лесов и редколесий Крайнего Севера являются результатом интегрального воздействия совокупности факторов, которые определяют характер послепожарного возобновления и вероятные сценарии начального этапа восстановительных сукцессий.

В насаждениях, сформированных лиственницей сибирской, и в смешанных древостоях с участие ели и березы послепожарное возобновление происходит с замещением коренных сообществ пирогенными березняками. По свидетельству А.П. Тыртикова (1974, 1979), послепожарное возобновление на разных элементах рельефа севера Западно-Сибирской низменности протекает по-разному, но обязательно через смену хвойных лиственными породами.

Анализ фондовых материалов, характеризующих редколесья Туруханского района, показывает наличие значительных площадей березовых молодняков и средневозрастных древостоев пирогенного происхождения по обоим берегам Енисея. Здесь в роли главных лесообразователей выступают лиственница сибирская и ель. Следовательно, оба этих вида после пожаров уступают свои позиции березе, отличающейся в молодом возрасте более быстрым ростом и способной возобновляться не только семенным, но и вегетативным путем.

Послепожарное возобновление лиственницы Гмелина обычно происходит без смены пород и, как правило, успешно. Во-первых, это обусловлено хорошо выраженными пионерными свойствами вида и особенностями его плодоношения. Способность этого вида сохранять часть доброкачественных семян в зрелых шишках в течение 3-4 лет, позволяет обеспечивать возобновление на гарях даже в неурожайные годы (Abaimov et al, 2000). Например, по наблюдениям в Центральной Эвенкии на разных участках гари 1993 г. с погибшим древостоем в результате сильного беглого низового пожара спустя шесть лет появилось от 4,2 до 12, 6 тыс. молодых особей лиственницы.

Обычно полная гибель древостоев наблюдается достаточно редко. Даже после сильных низовых пожаров по ложбинам стока, западинам с избыточным увлажнением и синузиям сфагновых мхов остаются не поврежденные или слабо подверженные огневому воздействию деревья. Такая же картина нередко наблюдается и в насаждениях лиственницы Каяндера. Важно отметить, что деревья с огневыми повреждениями обычно обильно и практически ежегодно продуцируют семена. Еще одна причина заключается в том, что у этих лесообразующих пород в зоне сплошного распространения мерзлоты практически отсутствуют конкуренты, не считая подлесочных пород.

Только южнее Полярного круга, на хорошо прогреваемых плоских вершинах водоразделов с высотными отметками 350-400 м., после катастрофических низовых пожаров на Средне — Сибирском плоскогорье береза может вытеснять лиственницу Гмелина, формируя пирогенные редколесья и криволесья. Однако, по мере восстановления мохово-лишайникового покрова и подъема к дневной поверхности горизонта многолетней мерзлоты, даже в этих хорошо прогреваемых местообитаниях происходит смена послепожарных березняков коренными лиственничниками с примесью березы.

Без повторного воздействия огня такое замещение происходит уже через 50-60 лет, а в случае очередного пожара береза сохраняет позиции за счет обильного порослевого возобновления. Как правило, каждая погибшая береза замещается уже в первые после пожара годы 3-11 особями порослевого происхождения.

После слабых и средних по силе низовых пожаров, при которых сохраняется не менее 20-80% деревьев до пожарной генерации, количество самосева и подроста в насаждениях лиственницы Гмелина увеличивается, по сравнению с нетронутыми огнем фитоценозами, в 10-20 раз, достигая 20 и более тыс. шт./га. (табл. 3.2). Нередко на пожарищах и гарях с полностью погибшим древостоем формируются и более густые пирогенные молодняки. За счет огневой минерализации и тепловой мелиорации мерзлотных почв, а также улучшения их трофического режима, обусловленного повышением содержания доступных элементов питания (прежде всего, азота и фосфора) на гарях создаются благоприятные условия для интенсивного роста появляющихся всходов и самосева.

Таблица 3.2 — Примеры естественного возобновления лиственницы Гмелина на гарях и пожарищах в Центральной Эвенкии

Тип леса,	Год	Состав	%	Самосев и подрост
редколесья	пожара	древос-тоя	отпада деревьев	состав	густота, тыс. шт/га	% жизне-способного
кустарничково-моховой	1948	10 Лц	60,0	10 Лц	7,8	70,0
кустарничково-лишайниковый	1978	10 Лц	70,0	10 Лц	69,7	76,0
голубично-зеленомошный	1982	10 Лц	99,0	10 Лц	19,6	84,0
кустарничково-зеленомошный	1990	10 Лц	100,0	10 Лц	32,3	92,0
багульниково-зеленомошный	1992	10 Лц	100,0	10 Лц	4,9	95,0
кустарничковый зеленомошно-лишайниковый	1993	10 Лц ед. Б	100,0	10 Лц	12,6	92,0
кустарничковый зеленомошно-лишайниковый	1994	10 Лц ед. Е	98,0	10 Лц	558,5	100,0

Рассмотрим в качестве примера начальный этап возникновения молодого поколения леса после устойчивого низового пожара средней силы, возникшего 15 августа 1994 г. в лиственничнике кустарничковом зеленомошно-лишайниковом в Центральной Эвенкии. На постоянной пробной площади, которая оказалась в центре выгоревшего массива, в конце сентября на поверхности почвы были учтены лишь единичные семена лиственницы. Между тем, урожай оценивался в этот год как хороший. 27 июня 1995 года на пробной площади было учтено 75 тыс. шт. всходов и 675 тыс. шт. семян на 1 га. При повторном учете 13 июля их количество составило, соответственно, 92,3 тыс. шт./га и 690,7 тыс. шт./га. В конце вегетационного периода — 22 августа, густота всходов возросла до 195 тыс. шт./га. Число семян соответственно снизилось до 224 тыс. шт./га.

В середине вегетационного периода 1997 г. количество всходов и самосева лиственницы Гмелина возросло на этой гари до 558,5 тыс. шт./га. Из них особи второго и третьего года жизни составляли, соответственно, 66,3 и 27,8%, а всходы — 5,9%. Примечательно, что на двух учетных трансектах, площадь которых составляла 20 и 50 м² от 75 до 85% учтенных молодых особей лиственницы было приурочено к микропонижениям глубиной 20-40 см. На выпуклых поверхностях бугров всходы и самосев отсутствовали. На склонах бугров разных экспозиций они размещались лишь в нижней их части.

Близкое к рассмотренному распределение самосева и подроста по элементам микрорельефа наблюдается и на других свежих гарях (табл. 3.3). Следовательно, в условиях выраженного мерзлотного микрорельефа, перераспределение ресурсов тепла, влаги и минерального питания предопределяет пространственное размещение всходов и самосева. Это обстоятельство важно учитывать при выборе и проведении мероприятий по содействию естественному возобновлению леса.

Так, в Центральной Эвенкии, наиболее благоприятный водный и температурный режимы складывается на гарях с выраженным микрорельефом в западинах глубиной до 40 см (табл. 3.4). В то же время на поверхностях бугров температура в первые после пожара 2-3 года может достигать +50^оС. Вполне очевидно, что такие высокие температуры на стадии «черной гари» отрицательно влияют как на прорастание семян, так и на выживание появляющихся всходов.

Важно отметить, что до пожара на рассматриваемой постоянной пробной площади насчитывалось 270 живых деревьев. В 1995 г., в результате повреждения проводящих тканей стволов и скелетных коней, а также гибели значительной части мелких, физиологически активных корней, послепожарный отпад по числу деревьев составил 38,3%. (Abaimov, Prokushkin, 1999). Через год этот показатель возрос до 75,8%. В 1997 г. на пробной площади осталось лишь четыре живых дерева. Тем не менее, семена урожая 1994 г., сохранившиеся в шишках погибших и отмирающих деревьев, даже спустя три года, обеспечили появление на гари 32,9 тыс. шт./га всходов. К лету 2000г. на пробной площади не осталось ни одного живого дерева.

Если предположить, что в процессе формирования и возрастной динамики послепожарного одновозрастного древостоя из 558,5 тыс. шт./га молодых особей, появившихся на гари в первые три года, элиминирует, т.е. погибнет, не менее 99,5%, то и в этом случае густота древостоя будет составлять более 2 тыс. шт./га. Рассмотренный пример наглядно иллюстрирует проявление видовой специфики лиственницы Гмелина в реализации потенциала ее естественного возобновления при воздействии пожаров.

Обычно при успешном естественном возобновлении процесс формирования молодых лиственничных древостоев на гарях завершается в течение первых 10-15 лет (Абаимов, 1997, Абаимов и др., 1997, Прокушкин и др., 2000; Abaimov et al, 1998). Об этом свидетельствует возрастная структура лиственничных молодняков, возникших на гарях разных лет в последние десятилетия. Со временем одновозрастные или условно-одновозрастные пирогенные древостои трансформируются в разновозрастные. Чаще это происходит из-за повторения лесных пожаров, реже — в результате естественного отпада деревьев основного полога и замещения их молодыми особями разного возраста, появившимися в процессе возрастной динамики.

Литературные и наши экспериментальные данные, отражающие особенности послепожарного возобновления лиственницы Каяндера, иллюстрируют преимущественно положительное значение пирогенного фактора в динамике лесных сообществ северо-востока азиатского материка. В разных частях ареала возобновление на гарях происходит в основном успешно и в первые после пожара годы.

Однако, в отличие от лиственницы Гмелина, при катастрофических воздействиях на древостои и распространении пожаров на значительные площади, что наблюдается в экстремальные пожароопасные сезоны (Иванова, 1996), лиственница Каяндера не имеет запаса семян в шишках и нередко утрачивает свою эдификаторную роль на многие десятилетия. На таких гарях ее успешно замещает карликовая береза. Сразу после пожара она активно возобновляется вегетативным путем и формирует достаточно устойчивые сообщества . По мнению Л.К. Позднякова (1986), этот путь восстановления лесной растительности после пожаров позволяет, тем не менее, сохранить лесную среду.

Таким образом, пожары, являясь дестабилизирующим фактором в лесных экосистемах высоких широт, к которому лиственница Гмелина и Каяндера успешно приспособились в процессе эволюции, обычно не приводят к ослаблению их позиций и в большинстве случаев способствуют успешному лесовосстановлению. В связи с этим представляется вполне правомерным с лесоводственной точки зрения и экономически целесообразным с лесохозяйственных позиций предложение об использовании в мерзлотной зоне контролируемых выжиганий (Матвеев, Абаимов, 1978; Матвеев, 1988а, 1992).

Грамотное применение управляемого огня, как и в южных районах Сибири (Валендик и др., 2000, 2001), позволило бы при минимальных финансовых затратах, с одной стороны, предотвратить возникновение и распространение катастрофических пожаров на Крайнем Севере, а с другой — обеспечить, при необходимости, содействие процессу естественного возобновления лиственничных лесов и редколесий. Технология использования управляемого огня для содействия естественному возобновлению в мерзлотной зоне будет рассмотрена в следующем разделе.