УДК 630*43:582.475 (438.42) (477)

ВПЛИВ НИЗОВОЇ ПОЖЕЖІ НА ДЕРЕВОСТАН ТА НАЗЕМНІ ЛІСОВІ ГОРЮЧІ

МАТЕРІАЛИ В СОСНОВИХ ЛІСАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПОЛІССЯ УКРАЇНИ

В.В. Гуменюк, аспірант1

С.В. Зібцев, доктор сільськогосподарських наук

А.А. Борсук, аспірант1

Наведено результати активного лісопожежного експерименту в

середньовіковому сосновому насадженні Центрального Полісся України.

Встановлені особливості постпірогенної вторинної сукцесії наземного

травяного покриву з різним ступенем інтенсивності пожежі. Оцінено

післяпожежний стан досліджуваного лісового насадження та надано

прогноз відпаду дерев. Проведена кількісна оцінка видів, кількості і

структури лісових горючих матеріалів до та після пожежі.

Низова лісова пожежа, категорії стану, постпірогенні сукцесії,

дефоліація крони, наземні лісові горючі матеріали, живий

надґрунтовий покрив.

В регіонах з високими ризиками виникнення лісових

пожеж широко застосовуються такі профілактичні інструменти

зниження природної небезпеки як контрольовані або

заплановані випалювання. Ці заходи спрямовані на

застосування вогню в природних рослинних угрупованнях для

зниження пожежної небезпеки у лісі і на зрубах (шляхом

зменшення запасів лісових горючих матеріалів) або

1Науковий керівник – доктор сільськогосподарських наук, професор С.В. Зібцев

стимулювання процесів лісовідновлення [2, 8, 10, 13, 16].

Контрольовані випалювання проводять за певних

метеорологічних параметрів, які дозволяють контролювати

горіння заданої інтенсивності та швидкість поширення вогню

у заздалегідь визначених межах [5]. Більшість активних

лісопожежних експериментів проведені в США, Канаді,

Австралії, де контрольовані випалювання застосовують в

широких масштабах ще з початку минулого століття.

Дослідна лісова ділянка є першим в Україні активним

лісопожежним експериментом, спрямованим на дослідження

впливу контрольованої низової пожежі на деревостан, живий

надґрунтовий покрив та горючі матеріали. У лісовому

господарстві України традиційно вважається, що вогонь є

шкідливим явищем в лісі, а його вплив завжди є негативним з

точки зору господарства і екосистем. Відповідно,

протипожежні служби лісових підприємств націлені на

якнайшвидше ліквідування всіх лісових пожеж. В той же час,

відомі вчені лісівники, такі як М.Є. Ткаченко (1931) і І.С.

Мєлєхов (1938) та інші вважали корисним обмежене

використання вогню в лісовому господарстві [4, 14, 15].

Тому проведення дослідницьких експериментів, які дозволять

встановити позитивні та негативні наслідки пожеж для

лісових екосистем є важливим кроком для оцінки екологічних

та лісівничих наслідків пожеж в Україні.

Вперше принципи управління пожежами як важливим

фактором динаміки екосистем і підтримання в них природного

біорізноманіття були сформовані в США [13]. Зокрема, в

Національному парку Еверглейдс (Robertson, 1953) було

встановлено, що у соснових насадженнях де не допускалися

пожежі поступово відбувалася зміна хвойних листяними,

зникнення рідкісних видів. В 1958 р. було проведено перший

в історії США активний лісо пожежний експеримент в парку

Еверглейдс для збереження певних типів природних рослинних

угруповань [12]. Тому, вивчення позитивних і негативних

наслідків впливу пожеж на компоненти лісових біоценозів і

розробка рекомендацій по використанню вогню в лісовому

господарстві є пріоритетним завданням лісопірологічної

науки.

Мета досліджень – довгострокові дослідження вторинних

сукцесій в постпірогенному біоценозі сосни звичайної за

різного ступененю інтенсивності низової пожежі.

Матеріали та методика дослідження.

Активний лісопожежний експеримент був проведений у

Плесецькому лісництві (кв. 71, вид. 3) ВП НУБіП України

«Боярська лісова дослідна станція». Для проведення

експерименту підібрали дві ділянки з наближеними

компонентами лісостану (деревостан, підріст, підлісок,

живий надґрунтовий покрив і т.д.) і лісівничо-таксаційними

показниками (склад, вік, повнота, середні діаметр і висота

і т.д.). На одній здійснили контрольований пуск вогню, іншу

залишили без дії пірогенного фактору, для проведення

щорічних спостережень і аналізу змін на ділянках.

Експериментальна ділянка (пройдена вогнем) є відносно

рівною з незначним ухилом на південний–захід. Живий

надґрунтовий покрив з проективним покриттям до 40%

представлений як індикаторними видами (Polygonatum

odoratum (Mill.) Druce, Pteridium aquilinum (L.) Kuhn, Dicranum polysetum

Sw., Orthilia secunda (L.) Honse., Geránium sangumineum L., Campanula

persicifolia L., Silene nutance L.) так і рудеральними (Chelidonium

majus L., Rumex acetosella L., Clinopodium vulgare L., Luzula pilosa (L.) Willd.).

Підлісок у вигляді одиничних екземплярів Sorbus aucuparia L. та

Rubus fruticosus L. Експеримент проведений у 38-річному

сосновому насадженні штучного походження (10Сз, В2). Схема

створення культур передбачала посадку 15 рядів Сз, 2 ряди

Дз з розміщенням 2,5*0,7 м. У 1996 році під полог соснового

насадження введена ялина європейська. Через пригніченість

у рості і розвитку її було вирубано в 2003 році. На пробній

площі залишилось 29 дерев Дз у вигляді підліску D1,3 – 4–8

см. У 2014 році 10 дерев на території ППП було пошкоджено

сніголамом, що призвело до збільшення наземних лісових

горючих матеріалів в куртинах пошкоджених дерев. Дане

насадження відноситься до І класу природної пожежної

небезпеки [7].

Експеримент був проведений 6 квітня 2014 р. у період

високої пожежної небезпеки за умов погоди (IV клас).

Метеорологічні умови характеризувались низькою відносною

вологістю повітря, вітер – північно-західний з середньою

швидкість 2 м/с та поривами до 4 м/с. Контрольований пал

був розпочатий з південно-східної границі пробної площі

проти вітру, що дозволило отримати пожежу з швидкістю 0,5

м/хв (стійка низова пожежа слабкої інтенсивності). Впливу

вогню на експериментальній ділянці зазнали 281 дерево.

Перші два ряди дерев були пошкоджені мінімально у

порівнянні з іншими внаслідок того, що контрольована пожежа

була у початковій фазі свого розвитку. Коли контрольований

пал пройшов близько половини експериментальної ділянки (9

рядів сосни) було здійснено пуск іншого фронту вогню за

вітром (рухлива низова пожежа слабкої та середньої

інтенсивності). Горіння припинилось у місці зустрічі палів

І-ї та V-ї черги та біля дороги. Загальний вигляд

насадження після експерименту представлений на рисунку 1.

Рис. 1. Експериментальна ділянка після лісопожежного

експерименту

Закладання постійних пробних площ виконувалось у

відповідності до загальноприйнятої методики лісівничо-

таксаційних досліджень [1], опис насадження пройденого

лісовою пожежею здійснювались за методикою Волокитиної

А.В., Софронова М.А., (2007) [11]. На пробних площах крім

стандартних лісівничо-таксаційних показників визначалися

мінімальна та максимальна висоти нагару на стовбурах дерев,

стан лісових насаджень (згідно Санітарних правил в лісах

України [6]), види, кількість і структура лісових горючих

матеріалів в поспірогенних насадженнях (згідно методики

FIREMON [18]), післяпожежний відпад деревостану [9],

дефоліація крон (за методикою моніторингу лісів Європи ЄЕК

ООН «ICP Forests» [17]. Дослідні дані оброблені із

застосуванням математично-статистичних методів за допомогою

програм MS ЕXСЕL і STАTISTIСА.

Результати досліджень.

Під час лісопожежного експерименту дослідне насадження

було пройдене низовою пожежею різної інтенсивності. Впливу

пожежі слабкої сили (Н нагару < 0,5 м) зазнали 35%

деревостанів дослідної території, середньої (Н нагару 0,51–1,5

м) – 60% і сильної (Н нагару > 1,5 м) – 5% території (рис.

2.). Діапазон мінімальної та максимальної висоти нагару на

експериментальній ділянці коливався в межах 0,01–4,10 м.

Більшість дерев мають різну висоту нагару по відношенню до

фронту пожежі. Середня максимальна висота нагару із сторони

фронту пожежі становила 1,08 ± 0,04 м тоді, як з

протилежного боку (середня мінімальна) висота нагару

становила 0,36 ± 0,02 м. Найвища висота нагару відмічена в

дерев які відносяться до ступенів товщини 14–24 см (рис.

2).

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 280

10

20

30

40

50 нагар 0,5 нагар 0,51-1,5

Ступінь товщини, см

Кіль

кіст

ь де

рев

%

Рис. 2. Частотний розподіл дерев за висотою нагару та

ступенями товщини, %

Оцінка післяпожежного стану дерев на горільнику була

проведена в кінці вегетаційного періоду 2014 року.

Дослідження показали, що через 7 місяців після пожежі на

горільнику та контролі розподіл дерев за категоріями стану

не змінився. Зокрема, здорових дерев (1 і 2 категорії) –

33% (горільник) та 31% (контроль), ослаблених (3 категорія)

50% та 55%, всихаючих та сухостійних (4-6 категорії) 17% та

14% відповідно. Таким чином протягом першого року

післяпожежний відпад складався з – 14 дерев Дз (D1,3 = 4–12

см) і одного Сз (D1,3 =12 см).

Згідно літературних даних пік відпаду дерев сосни

звичайної пошкоджених низовими пожежами відбувається

протягом 2–5 років [3]. Прогнозований післяпожежний відпад

на даній експериментальній ділянці за кількістю дерев (без

урахування 6 категорії стану) складатиме 11%, а за запасом

– 8,2 м3·га-1. На контролі прогнозований відпад за кількістю

дерев складає 8% (Рис. 3).

4 6 8 101214161820222426280.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

01020304050607080

1, 2 3 4,5 % відпаду

Ступінь товщини, см

Кіль

кіст

ь де

рев,

%

Відп

ад д

ерев

, %

4 6 8 101214161820222426

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

05101520253035

1, 2 3 4, 5

Ступінь товщини, см

Кіль

кіст

ь де

рев,

%

Відп

ад д

ерев

, %

а)б)Рис. 3. Частотний розподіл дерев за категоріями стану і

ступенями товщини та прогноз відпаду (%) дерев на

горільнику (а) і контролі (б).

Згідно прогнозу, внаслідок низової пожежі у насадженні

відпадуть ослаблені або пригнічені дерева з тонких (4–12)

та середніх (14–20) ступенів товщини. Після відпаду

пошкоджених дерев насадження пройдене пожежею буде мати

будову, наближену до такого, в якому проводились рубки

догляду за низовим методом. Наявність відпаду на контролі

пояснюється природніми процесами в соснових насадженнях,

зокрема, диференціацією дерев за ростом і розвитком,

наслідком якої є природне зрідження (рис. 3б.).

Для встановлення динаміки опаду на горільнику

здійснено заміри його кількості за місяцями. Отримані дані

порівнювалися з контролем. Величина опаду за травень-

червень на горільнику складає 1078,0 кг . га-1 та 566 кг . га-

1 – на контролі (різниця 48%); за липень-серпень на

горільнику 2636,0 кг . га-1 та 696 кг . га-1 – на контролі

(різниця 74%) за вересень-жовтень на горільнику 1937,5 кг .

га-1 та 1620 кг . га-1 – на контролі (різниця 16%). Отже,

збільшення величини опаду на горільнику в липні-серпні є

реакцією деревостану на пірогенний фактор, що свідчить про

початковий етап ослаблення цього насадження.

При визначенні інтенсивності горіння під час пожежі

важливу роль відіграє запас наземних лісових горючих

матеріалів (ЛГМ) та їх структура. Детальний розподіл

фракційного складу наземних ЛГМ на контролі та горільнику

наведений в таблиці 1.

1.Фракційний склад наземних лісових горючих матеріаліврозрахований за методикою FIREMON

Категорія

Фракційний склад лісовоїпідстилки, кг/м2

Вагапідстилки,кг/м2

Потужністьпідстилки,см

ЗапасЛГМ,кг/м21-

hr10-hr

100-hr

1000-hr

Всього

Горільник

0,02

0,32

0,1 0,2 0,64 0,7 1,2 1,34

Контроль

0,2

2,83

0,74 0,68 4,45 6,2 2,9 10,65

Різниця, %

90 89 86 71 86 89 59 87

Проведений аналіз показав, що після низової пожежі

запаси наземних ЛГМ знизились на 87% (9,31 кг/м2) порівняно

з контролем. Зокрема, запас гілок і стовбурів дерев

діаметром >7,62 см (1000-hr), які залишилися після пожежі

складає 29% від контролю, гілочки діаметром – 2,54–7,62 см

(100-hr) – 14%, дрібні гілочки d<2,54 см (1–10-hr) – 11%.

Висновки

1.Протягом першого року після пожежі всихання або

перехід дерев з першого ярусу в нижчі категорії

стану відсутнє. Отже немає необхідності у проведенні

суцільної або вибіркової санітарних рубок.

2.Низова пожежа стимулює у насадженні процес відпаду

ослаблених та пригнічених дерев з тонких та середніх

ступенів товщини і за кінцевим результатом

відповідає впливу рубок догляду за низовим способом.

3.Низова пожежа знижує до 90% запаси часток ЛГМ

розміром <0,6 мм, що робить неможливим виникнення

пожеж протягом найближчих років.

Список літератури

1.Анучин Н. П. Лесная таксация / Анучин Н. П. – М. :

Лесн. пром-сть, 1982. – 550 с.

2.Валендик Э.Н. Влияние низовых пожаров на устойчивость

хвойных пород / Валендик Э.Н., Сухинин А.И., Косов

И.В. – Красноярск: СО РАН ИЛ им. Сукачева, 2006. – 96

с.

3.Демаков Ю.П. Лесоводство. Ведение хозяйства в лесах

поврежденных пожарами / Ю. Демаков, К. Калинин. –

Йошкар-Ола: Мар ГТУ, 2003. – 136 с.

4.Мелехов И.С. Лесная пирология. Учебное пособие для

студентов лесохозяйственных факультетов / Мелехов И.С.

– М. : МЛТИ, 1983. – 59 с.

5.Молчанов А.А. Скорость распространения лесных пожаров

взависимости от метеорологический условий и характера

древостоя / Молчанов А.А. Лесное хозяйство, 1940. – №6

– С. 64–67.

6.Про затвердження Санітарних правил в лісах України. П

О С Т А Н О В А від 27 липня 1995 р. № 555. Редакція

від 30.10.2013, підстава 748-2013-п

7.Про затвердження Правил пожежної безпеки в лісах

України. НАКАЗ від 27.12.2004 р. № 278. Редакція від

27.12.2004.

8.Работнов Т.А. О значении пирогенного фактора для

формирования растительного покрова / Т.А. Работнов //

Ботанический журн. – 1978. – Т. 63 – №11. – С. 1605-

1611.

9.Родин Л. Е. Методические указания к изучению динамики

и биологического круговорота в фитоценозах / Л. Е.

Родин, Н. П. Ремезов, Н. И. Базилевич. – Ленинград:

Наука, 1968. – 145 с.

10. Санникова Н.С. Низовой пожар как фактор появления,

выживания и роста всходов сосны. Обнаружение и анализ

лесных пожаров / Санникова Н.С. – Красноярск: ИЛиД СО

АН СССР, 1977. – С. 110–128.

11. Софронов М.А. Методика обследований и описания

лесных участков, пройденых пожарами / М. Софронов, А.

Волокитина. – РАН СО ИЛ им. В.Н. Сукачова, 2007. – 71

с.

12. Стратегия по снижению пожарной опасности на ООПТ

Алтае-Саянского Экорегиона / [Шишикин А. С, Иванов В.

А., Иванова Г. А. и др] ; под ред. А. А. Онучин. –

Новосибирск: Сибирское отделение РАН, 2013 – 264 с.

13. Технологии контролируемых выжиганий в лесах

Сибири / [Валендик Э.Н., Верховец С.В., Кисиляхов

Е.К., Иванова Г.А., Брюханов А.В., Косов И.В.,

Голдаммер И.]. – Красноярск, 2011. – 193 с.

14. Ткаченко М.Е. Общее лесоводство / Ткаченко М.Е. –

М. : Гослесбумиздат, 1952. – 600 с.

15. Ткаченко М.Е. Очистка лесосек / Ткаченко М.Е. – М.

: Сельколхозиздат, 1931. – 112 с.

16. Фуряев В.В. Роль пожаров в процессе

лесообразования / Фуряев В.В. – Новосибирск: Наука,

1996. – 251 с.

17. Forest Condition in Europe. 2010 ICP Forests

Manual [Електронний ресурс] – Режим доступу:

http://icp-forests.net/page/icp-forests-manual

18. FIREMON: Fire Effects Monitoring and Inventory

Protocol. FIREMON Software, Tools and Manuals

[Електронний ресурс] – Режим доступу:

https://www.frames.gov/partner-sites/firemon/software-

and-tools/

Приведены результаты активного лесопожарного эксперимента в

Центральном Полесье Украины. Изложены особенности вторичных

сукцессий в постпирогенних биоценозах сосны обыкновенной с разной

степенью интенсивности пожара. Оценены и рассчитаны

послепожарное состояние исследуемых лесных насаждений и вероятная

величина отпада деревьев. Изучены виды, количество и структура

лесных горючих материалов в поспирогенних насаждениях.

Лесной пожар, категории состояния, дефолиация кроны,

наземные лесные горючие материалы, фракционный состав, живой

напочвенный покров.

The results of active forest fire experiment in Central Ukraine Polesie.

Given the peculiarities of secondary succession in post pyrogenic biocenoses

Scots pine with varying degrees of intensity fires. Reviewed by a fire after the

condition of forest stands studied and calculated the likely magnitude of

apostasy trees. Studied species, number and structure of forest combustible

materials in post pyrogenic stands.

Forest fire, tree health categories, crown defoliation, land forest fuel

materials, fractional composition, vegetation.

EFFECT OF GRAUND FIRE ON FOREST STANDS AND FUELS IN THE

SCOTS PINE FORESTS OF THE CENTRAL POLISSYA OF UKRAINE

Vasyl Gumeniuk, Sergiy Zibtsev, Anatoliy Borsuk

In areas with high risk of forest fires are widely

used preventive tools to reduce natural hazards as

Prescribed burning. These measures are aimed at the use of

fire in natural plant communities to reduce fire danger in

the forest and log cabins or promotion processes of natural

reforestation. Prescribed burning is carried out under

certain meteorological parameters that allow you to control

the combustion of a given intensity and rate of spread of

fire in a predetermined range. Most active forest fire

experiments conducted in the US, Canada, Australia, where

Prescribed burning is used on a large scale since the

beginning of the last century.

Experimental forest area is the first in Ukraine

active forest fire experiment aimed to study the influence

of a controlled graund fire at Scots pine  stands,

vegetation and fuels. In Ukrainiane forestry traditionally

believed that the fire is harmful phenomenon in the woods

and his influence is always negative in terms of economy

and ecosystems. Accordingly, forest fire services of

forestry enterprises aimed at speedy elimination of forest

fires. At the same time, famous scientists, foresters, such

as Tkachenko (1931), Melehov (1938) and others felt that

the limited use of fire in forest management is useful.

Thus, conducting research experiments that will set the

positive and negative effects of fires on forest ecosystems

is an important step to assess the environmental effects of

fires in Ukraine.

During forest fire experiment, pilot stands were

passed ground fire varying intensity. The effects of fire

weak force (Scorch height <0.5 m) 35% suffered stands,

medium (Scorch height 0.51–1.5 m) – 60% and strong force

(Scorch height >1.5 m) –5% of the territory. The range of

minimum and maximum Scorch height on the experimental plot

ranged from 0.01–4.10 m. The average maximum Scorch height

of the sides of the fire front was 1.08 ± 0.04 m whereas

the opposite side (average minimum) 0.36 ± 0.02 m.

Measurement after fire condition of trees was carried out

at the end of the growing season 2014. Studies have shown

those 7 months after the fire experimental fire area (EFA)

and control area the distribution of trees by condition’s

category has not changed. In particular, healthy trees

(categories I and II) - 33% (EFA) and 31% (control), weak

(category III) 50% and 55%, dying and dead trees (IV–VI

categories) 17% and 14% respectively. Thus during the first

year after fire mortality of trees consisted of –14 oak

trees (D1.3 = 4–12 cm) and one pine tree (D1.3 = 12 cm).

Predicted after fire mortality of trees in the experimental

area by the number of trees (excluding VI category

condition) will be 11%, and the stock of trees – 8.2 m3 •

ha-1. In control mortality of trees predicted by the number

of trees is 8%.

To study the dynamics of tree litter measurements made

on EFA quantity per month. These data were compared with

the control area. The value of tree litter in May–June on

EFA is 1078.0 kg • ha-1 and 566.0 kg • ha-1 – the control (a

difference of 48%); July–August on EFA 2636.0 kg • ha-1 and

696.0 kg • ha-1 – the control (a difference of 74%) in

September–October on EFA 1937.5 kg • ha-1 and 1620 kg • ha-1

– the control (a difference of 16%). Thus, the increase in

the value on EFA tree litter in July and August is a

reaction to stand pyrogenic factor, indicating that the

initial phase of the weakening of the Scots pine stands.

In determining the intensity of the fire burning the

important role played by the amount of forest fuels and

their structure. The analysis showed that after ground fire

forest fuel stocks decreased by 87% (9.31 kg • m2) compared

with controls. In particular, stock branches and trunks of

trees with a diameter > 7.62 cm (1000–hr), which remained

after the fire is 29% of control, diameter – 2.54–7.62 cm

(100–hr) – 14% smaller twigs d < 2.54 cm (1–10-hr) – 11%.

During the first year after the fire, drying or moving

trees from the first tier in the lower category status

absent. So there is no need to conduct continuous or

selective sanitary cuttings. Ground fire stimulates forest

stand in the process of tree mortality and downtrodden

trees with thin and medium thickness and the final result

corresponds to the impact as thinning. Ground fire reduces

to 90% of particles size <0.6 mm, this makes it impossible

to fires over the coming years.