Способ определения послепожарного отпада в сосновых насаждениях

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ практическом применении. Он позволяет получить достаточно точные данные величины послепожарного отпада в сосновых насаждениях всех типов леса на основе комплекса показателей диаметра и высоты дерева категории повреждения по объму желтой и зеленой кроны кольцевой и предельной высоты нагара визуальной оценки жизненного состояния по внешним признакам дерева (степень поврежденности ассимиляционного аппарата - кроны, балл густоты кроны, состояние ветвей верхней половины кроны). Прогнозирование послепожарного отпада по комплексу диагностических признаков повышают точность при индивидуальном отборе деревьев и древостоев в рубку, когда требуется более дифференцированный подход к оценке жизненного состояния. Своевременная уборка сухих,ослабленных и усыхающих деревьев, позволит сохранить товарные качества древесины и предотвратить угрозу развития очагов массового размножения стволовых вредителей и их дальнейшее распространение в поврежденных пожаром насаждениях.(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Казахский научноисследовательский институт лесного хозяйства(56) Архипов В.А. Временные методические рекомендации по определению отпада деревьев в древостоях, поврежденных пожаром. Щучинск,2003, с. 11(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСЛЕПОЖАРНОГО ОТПАДА В СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЯХ(57) Заявленный способ определения послепожарного отпада в сосновых насаждениях обладает новизной и существенным отличием в отношении прототипа, тем, что дат возможность значительно точнее определить размер ущерба как по числу стволов, так и по запасу стволовой древесины при возникновении различных видов пожаров. Другими существенными преимуществами его является простота и универсальность при Изобретение относится к лесному хозяйству,непосредственно к сосновым насаждениям,пройденным различными видами пожаров от низового беглого до верхового устойчивого. В настоящее время известно несколько способов определения послепожарного отпада в сосновых насаждениях, а также его прогноза. Ю.П. Демаков и др. (Демаков Ю.П., Калинин К.К., Иванов А.В. Послепожарный отпад в сосняках и его прогнозирование. //Лесное хозяйство. - 1982.6. с. 5153) предложили способ, в котором Г.С. Войковым и А.М. Третьяковым (Войков Г.С.,Третьяков А.М. Прогнозирование послепожарного отпада в сосняках по относительной высоте нагара и диаметру стволов. //Лесное хозяйство. - 1988.9. с.2931) был выявлен недостаток при его использовании в практике. Предложенный способ характеризуется ограниченностью совокупности древостоев в которой используется малый диапазон соотношений средних диаметров и высот, за пределами которых возникают значительные систематические ошибки. Авторами(Войков Г.С.,Третьяков А.М. Прогнозирование послепожарного отпада в сосняках по относительной высоте нагара и диаметру стволов. //Лесное хозяйство. - 1988.9. с.2931) предложен метод прогнозирования послепожарного отпада в сосновых насаждениях по относительной высоте нагара и диаметра стволов. При этом изучен характер связи ожидаемого послепожарного отпада деревьев одновременно с высотой нагара на коре, средним диаметром и высотой древостоя. Недостаток предложенного метода заключается в том, что величина среднего диаметра в насаждении зависит, прежде всего, от строения древостоя загущенное или редкостойное. С другой стороны диаметр дерева - величина,зависящая от условий местопроизрастания (типа леса) и возраста древостоя, а с другой обуславливающая толщину коры, которая является основным защитным средством от повреждения огнем. То есть диаметр дерева корреляционно связан с густотой, степенью сомкнутости, полнотой древостоя и строением насаждения в целом (Фуряев В.В. Заблоцкий В.И.,Черных В.А. Пожароустойчивость сосновых лесов. Новосибирск Наука, 2005. - с. 160). Наиболее близким техническим решением к заявленному является способ определения отпада деревьев в поврежденных пожаром сосновых насаждениях разработанный В.А. Архиповым(Архипов В.А. Временные методические рекомендации по определению отпада деревьев в древостоях, поврежденных пожаром. Щучинск. 2003, - с.11). В приведенной автором шкале оценки отпада деревьев за основу взяты диаметр и высота нагара на стволах применительно к рассматриваемому региону. Приводится прогнозная величина отпада деревьев в процентном выражении в год пожара, на 2 ой и 3 ий год после пожара. В данном способе отмечена величина отпада поврежденных стволов в зависимости от вида пожара низовой беглый, низовой устойчивый и верховой, а в пределах каждого вида по интенсивности пожара слабый, средний, сильный. В пределах вида и интенсивности пожара даны величины изменения среднего диаметра дерева в определенных градациях высоты нагара на стволах. Например, низовой беглый пожар по интенсивности разделяется на слабый при высоте нагара до 0,5 и изменении среднего диаметра от 10 - 14 до 24 -28 см средний при высоте нагара от 0,5 - 1,0 м и изменении среднего диаметра от 10 - 14 до 24 - 28 см сильный при высоте нагара до 1,0 - 2,0 при той же величине диаметров. Недостатком прототипа является то, что при определении количественных показателей отпада деревьев сосны, особенно при низовом пожаре, не отмечено, какая конкретно используется высота нагара, кольцевая (средняя величина из четырех замеров) или предельная (наибольшая). В результате проведенных нами исследований на 6 и постоянных опытных участках (3 ППП - была контролем),заложенных в чистых по составу сосновых насаждениях пройденных различными видами пожаров отмечено, что при величине диаметра ствола ниже 16 см, высота нагара у этих стволов практически равномерно одинакова по всей поверхности ствола. Однако с увеличением диаметров от 17 см и выше распределение высоты нагара разительно меняется. Чем больше величина диаметра, тем меньше площадь распределения нагара по стволу или полное е отсутствие со стороны движения фронта огня, что в значительной мере снижает величину отпада и величину получаемого ущерба (Портянко А.В., Архипов Е.В. Пирологические особенности сосны Казахского мелкосопочника. //Вестник с.-х. науки Казахстана. 2009. -8 - с. 31- 32). Наряду с общей тенденцией снижения отпада с увеличением диаметра стволов нами по результатам 5 и летних наблюдений за послепожарным состоянием сосновых насаждений,отмечены случаи отпада стволов сосны из высших ступеней толщины, произрастающих в центре биогруппы. Групповое размещение (биогруппы) сосновых насаждений Казахского мелкосопочника является закономерностью лесорастительных условий сложившихся в результате комплекса особенностей данного региона. Необходимо подчеркнуть ещ один немаловажный недостаток рассматриваемого аналога - в одном лесном массиве, где прошел пожар, можно встретить повреждения, характерные не для одного вида пожара. Так как при возникновении низового беглого пожара, при стечении определенных обстоятельств или причин,он может перейти в низовой устойчивый, верховой и даже подземный, если этому способствует характер лесорастительных условий. Сгруппированные общие и отличительные признаки взятого за основу прототипа и предлагаемого способа приведены ниже. 1 1. Определение вида пожара и его интенсивности 2. Диаметр дерева, см 3. 4. Средняя кольцевая высота нагара, м 5. 6. 7. 8. Процент отпада деревьев по количеству 9. 10.2 1. Определение вида пожара и его интенсивности 2. Диаметр дерева, см 3. Высота дерева, м 4. Средняя кольцевая высота нагара, м (среднее из 4- замеров) 5. Предельная высота нагара, м (наибольшее е значение) 6. Категория повреждения или процент объма с желтой кроной 7. Категория повреждения или процент объма с зеленой кроной 8. Определение процента послепожарного отпада по числу стволов 9. Определение процента послепожарного отпада по запасу стволовой древесины (основной показатель послепожарного ущерба) 10. Визуальный показатель оценки жизненного состояния по внешним признакам дерева степени поврежденности ассимиляционного аппарата - кроны балл густоты кроны состояние ветвей как нижней поврежденной, так и верхней сохранившейся половины кроны. Первоочередной задачей изобретения является повышение точности оценки последствий конкретных пожаров на основе величины послепожарного отпада деревьев ( от общего числа). В зависимости от этой величины намечаются лесохозяйственные мероприятия, направленные на устранение отрицательных последствий и предотвращения возможного увеличения ущерба выборочные или сплошные санитарные рубки,позволяющие своевременно использовать древесину отмерших деревьев и мероприятия,обеспечивающие возобновление леса на участках,где древостой сильно повреждены или погибли. Техническим результатом предлагаемого способа является доступность критериев оценки,упрощение определения и повышение точности оценки послепожарного жизненного состояния деревьев и древостоя в целом. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем- в лесном массиве, где прошел пожар необходимо определить показатель жизненного состояния сохранившегося древостоя и, в срочном порядке, наметить лесохозяйственные мероприятия для дальнейшего снижения величины потерь поврежденной древесины. Для этого проводятся обычные таксационные работы на ограниченном лесном участке, который наиболее точно отражает степень полученного повреждения и выступает в качестве основной характеристики для всего лесного массива (временная пробная площадь ВПП). В подготовленную ведомость заносятся следующие измерения- диаметры всех деревьев на высоте 1,3 м на учетной площади - ВПП и их высоты- предельная (максимальная) высота нагара по самой высокой отметки нагара на стволе- средняя высота нагара - средняя величина их 4 х показателей ориентированных на С Ю В и З- оценка жизненного состояния каждого ствола определяемого по методике В.А. Алексеева(Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев. //Лесоведение. - 1989 -4 с. 5157), где автор предлагает деревьям различных категорий жизненности присваивать коэффициенты,соответствующие их состоянию, т.е. состояние здоровых деревьев приравнивается к 100, мертвых(старый или свежий сухостой) к нулю. Для деревьев промежуточных градаций указываются коэффициенты, соответствующие их жизненному состоянию к моменту перечета. Суждение о категории жизненности определяется по внешнему виду дерева на основе совокупности нескольких основных диагностических признаков, каждый из которых может быть достаточен для заключения надежности оценки состояния деревьев и древостоев. К основным диагностическим признакам относятся густота и состояние сохранившейся зеленой кроны, процент повреждения хвои, но данный показатель имеет временную динамику,поэтому основное внимание концентрируется на проценте сохранившейся зеленой хвои изреживание скелетной части кроны, доля отмерших и отмирающих ветвей. При показателе равном 100-80 жизненное состояние древостоя оценивается как здоровое, 79(сильно ослабленным), при 19 и ниже - полностью разрушенным. Следующий показатель - категория повреждения по проценту объма желтой хвои в кроне. Показатель взят по методу Э.Н. Валендика(Валендик Э.Н., Матвеев П.М., Сафронов М.А. Крупные лесные пожары. - М. Наука, 1979.- с.196),однако в ходе проведения исследований, мы скорректировали величину данный показатель,перейдя на определение объма сохранившейся зеленой кроны. При визуальном исследовании этот показатель ( объма зеленой кроны) очень легко определяется, поэтому дает наиболее точную информацию, в сравнении с выше указанным, т. к. 3 сразу после любого пожара,происходит интенсивный отпад желтой хвои, поврежденной тепловым воздействием. В результате категория повреждения определяется по разности между общим объмом кроны (100) и визуально определенной величиной сохранившейся зеленой кроны (х ). Для нашего способа определения величины послепожарного отпада приводятся два показателя процент объма желтой и зеленой кроны, для улучшения в практическом применении. Примером конкретного вычисления на основе отдельно взятого фрагмента по материалам проведенных наблюдений явились сосновые насаждения Урумкайского ГУ,где в мае 2003 г после сельхозпала прошел низовой устойчивый пожар, сильный по интенсивности. Согласно приведенным данным в таблице 1 из 30 учетных стволов сосны 9 стволов являются отпадом на момент проведения перечета или кандидатами в отпад. В процентном выражении величина отпада по числу стволов составит 30. В аналоге эта величина равна 55. Величина потерь по запасу 6,3, еще больше снижает расчетный показатель и величину ущерба, т.к. отпад происходит за счт низших ступеней толщины или физиологически ослабленных, отставших в росте и развитии деревьев, представляющих собой естественную величину отпада. Рассматривая показатели дерева 25, таблица 1,имеющего практически одинаковые параметры с деревом 26, но отличающегося по величине оценки жизненного состояния - 30 и величине повреждения ассимиляционного аппарата - 20 сохранности зеленой кроны. Повторная оценка,проведенная в 2005 г показала снижение жизненного состояния у дерева 25, которое перешло в категорию отпад, не зависимо от параметров высоты нагара. У деревьев 32, 41, 45 также отмечаются наименьшие значения процента сохранившейся зеленой хвои в кроне равной 30, 35,30 соответственно, однако данные деревья значительно повышают свой жизненный потенциал при последующих перечетах 32 от 40 до 70,41 от 50 до 75, 45 от 50 до 80. Другой пример дерево 19 и 43 после пожара имеют оценку жизненного состояния равную 60 и 50, величина сохранившегося ассимиляционного аппарата составила 30 и 50 соответственно. Показатель кольцевой высоты нагара у этих деревьев, был равен 2,9 и 3,4 м, однако дерево 19 при повторных наблюдениях снижает свой жизненный потенциал до величины 40 в сравнении с деревом 43-85, что еще раз подчеркивает значимость показателя величины повреждения ассимиляционного аппарата в сравнении с показателем - высота нагара. В данном случае кора деревьев сосны Казахского мелкосопочника выступает как защитный фактор,что достаточно точно охарактеризовал В.Н. Сукачев(Сукачев В.Н. Очерк лесной растительности заповедника Боровое. Труды государственного заповедника Боровое. Алма-Ата, 1948, с. 14-39), главная древесная порода этих лесов - сосна своим общим обликом весьма наглядно отражает особенности лесорастительных условий. Она низкоросла, полнодревесна и толстокора, что подтверждается результатами исследований А.А.Макаренко (Макаренко А.А. Форма стволов сосны Казахстана. Лесное хозяйство и агролесомелиорация в Казахстане. Научные труды. Вып. . Алма-Ата. Кайнар. 1975, с. 316-329). Где автор дает пределы изменения объмов коры от общего запаса стволовой древесины равное 19-23. Проведенные нами исследования по определению величины обуглившейся коры,замеренной на пропилах у шейки корня и на высоте 1,3 м показали, что максимальная е величина не превышает 0,6 см. Следовательно, высота нагара не является основополагающим фактором определения и прогноза величины отпада. Необходимо учесть,как подчеркивалось выше, что отпад происходит не только из низших ступеней толщины, как физиологически ослабленных деревьев,представляющих величину естественного отпада, но и от происходящего усыхания деревьев при низовых устойчивых пожарах, расположенных в центре биогруппы, по истечению некоторого периода. Преимуществом сосновых древостоев Казахского мелкосопочника является групповое размещение деревьев, а также массовое срастание корневых систем в биогруппе, что способствует созданию благоприятных условий для роста и развития особей (Макаренко А.А., Дудина В.Н.,Портянко А.В. Срастание корней - характерная черта сосны кулундинской. //Проблемы изучения растительного покрова Сибири. - Томск. 1995. - с. 202203). Таблица 1 Диамет Высота, Класс Оценка жизненного Категория повреждерева р,м Крафта состояния,дения по хвое,см при закладке повторные желтая зеленая опыта 2003 г. наблюдения 2005 г. 1 2 3 4 5 6 7 8 15 30,8 19,5 Запас стволовой кольцево предельно древесины,м 3 го го 9 1,8 2,1 2,9 1,8 2,9 1,4 1,8 2,0 Диамет Высота, Класс Оценка жизненного Категория повреждерева р,м Крафта состояния,дения по хвое,см при закладке повторные желтая зеленая опыта 2003 г. наблюдения 2005 г. 23 12,7 6,8 Процент отпада по числу стволов (9 штук) от общего количества учтенных деревьев (30 штук) составит - 30. Процент отпада по запасу стволовой древесины(0,6106 м 3) от общего запаса учтенных деревьев ППП 4 показатель жизненного состояния по годам наблюдений,2003 2004 2005 2006 3 4 5 6 биогруппа 0 0 0 0 15 0 0 0 40 60 30 20 40 75 50 40 0 0 0 0 0 0 0 0 30 75 0 0 биогруппа 60 85 95 95 50 75 75 60 75 85 85 95 50 70 85 85 0 0 0 0 50 80 80 70 биогруппа 0 0 0 0 40 70 85 95 70 90 95 95 0 0 0 0 40 40 40 50 0 0 0 0 0 0 0 0 55 80 90 55 0 0 0 0 Запас стволовой кольцево предельно древесины,м 3 го го 2,1 1,8 2,2 2,6 2,3 2,4 2,8 1,9 2,0 2,5 2,3 18 1,5 1,7 1,4 3,0 3,3 3,8 4,2 3,8 3,4 3,5 4,4 рубка рубка рубка рубка рубка На основании проведенных исследований в таблице 2 приведены данные о повреждаемости деревьев сосны при групповом их размещении в зависимости от возраста,диаметра,физиологического состояния и местонахождения в биогруппе, в результате низового устойчивого пожара. Таблица 2 ППП 5 показатель жизненного состояния по годам наблюдений,2003 2004 2005 2006 9 10 11 12 биогруппа 0 0 0 0 90 70 95 95 80 20 0 0 60 40 60 0 20 50 60 30 40 65 80 90 0 0 0 0 7,0 0 0 0 биогруппа 65 50 95 95 0 0 0 0 30 30 40 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20,0 40,0 40,0 80,0 10 30 30 50 10 20 20 30 10 20 10 20 5 15 20 20 5 15 15 25 10 20 20 30 0 0 0 0 20 40 30 45 20 40 50 70 20 25 40 50 ППП 4 показатель жизненного состояния по годам наблюдений,2003 2004 2005 2006 критериев оценки жизненного состояния, а не ограничиваться только диаметром и высотой нагара,при определении величины отпада в год пожара и спустя- лет. Изменения показателя жизненного состояния в момент закладки опыта в сосновых насаждениях пройденных различными видами пожаров и спустя- лет приведены в таблице 3. Таблица 3 Год пожара Показатель жизненного Послепожарный Средняя и закладка состояния,объм поврежденвысота опыта ной кроны ( кольцевого После пожара спустя -лет жлтой хвои) нагара, м(2006 г) низовой беглый Май 2001 66,2 81,9 35,43,7 1,20,0 89,7 78,2 6,31,5 0,80,0 низовой устойчивый Июль 2003 57,3 65,9 65,03,1 2,4 0,1 39,1 65,3 75,33,1 3,4 0,1 верховой Июнь 2004 0,4 1,8 99,60,2 8,20,2 устойчивый верховой беглый Июнь 2004 40,7 48,7 67,93,0 4,90,2 ППП 5 показатель жизненного состояния по годам наблюдений,2003 2004 2005 2006 биогруппа 5 30 30 30 0 0 0 0 4 0 0 0 5 15 20 60 0 0 0 0 15 30 20 20 5 20 40 45 0 0 0 0 15 40 40 50 0 0 0 0 0 0 0 0 Как видно из таблицы 3, при низовом беглом пожаре на опытном участке 1 при более низком показателе жизненного состояния равном 66,2 и повреждении ассимиляционного аппарата 35,4 от общего объема, данное насаждение значительно улучшило свой жизненный потенциал до уровня 81,9,т.е. справилось с полученными повреждениями в сравнении с насаждением на опытном участке 2. Для простоты пользования предлагаемым способом сделан расчт величины основных параметров и показателей деревьев, составляющих послепожарный отпад на основании фактической величины изменения каждого признака от По данным таблицы 2 четко прослеживается вариабельность показателя жизненного состояния, у одних стволов этот показатель снижается во временном периоде,у других,наоборот,повышается жизненный потенциал. Поэтому при планировании хозяйственных мероприятий в сосновых насаждениях, пройденных различными видами пожаров, нужно пользоваться комплексом минимального его значения до максимального. Расчетные данные занесены в таблицу 4, где для каждого вида пожара и его интенсивности,используя регрессионные уравнения зависимости послепожарного показателя жизненного состояния дерева или древостоя в целом от определенных его признаков, производится отвод деревьев и древостоев в рубку, определяется величина полученного ущерба по запасу поврежденной огнем стволовой древесины, которая изымается из конкретной лесной экосистемы. Основные параметры и показатели деревьев и древостоев составляющих величину послепожарного отпада приведены в таблице 4. Таблица 4 категория категория повреждения -повреждения -желтой кроны зеленой кроны низовой беглый средней интенсивности 4 5 45,0 55,0 42,1 57,9 39,5 60,5 37,2 62,8 предельная высо- кольцевая высота та нагара, м нагара, м категория категория предельная высо- кольцевая высота повреждения -повреждения -та нагара, м нагара, м желтой кроны зеленой кроны 35,3 64,7 33,6 66,4 низовой беглый сильной интенсивности 45,8 54,2 0,5 4,4 42,7 57,3 0,7 2,0 40,0 60,0 0,8 1,4 37,6 62,4 0,9 1,2 35,6 64,4 1,0 1,0 33,9 66,1 1,1 1,0 низовой устойчивый средней интенсивности 87,8 12,6 1,0 84,2 15,8 1,3 81,0 19,0 1,5 77,8 22,2 1,8 74,8 25,6 2,0 71,8 28,2 2,2 низовой устойчивый сильной интенсивности 96,6 3,4 2,3 93,3 6,7 2,5 89,7 10,3 2,6 85,7 14,3 2,8 81,6 18,7 3,0 77,6 23,4 3,3 верховой беглый 90,0 10,0 3,2 84,7 15,3 4,2 79,8 20,2 5,1 74,5 25,5 6,0 69,4 30,6 6,9 64,4 35,6 7,7 верховой устойчивый 96,0 4,0 92,8 7,2 90,7 9,3 89,0 11,0 87,6 12,4 Приведенные в таблице параметры и показатели предусматривают цель проведения лесохозяйственных мероприятий не только сухостойных, но и прогноза будущих кандидатов в отпад деревьев для сохранения численности и жизнеспособности появившегося на гарях подроста. вида пожара и его интенсивности, диаметра дерева,среднюю кольцевую высоту нагара на стволах деревьев и процент отпада по числу стволов,отличающийся тем,что дополнительно определяют высоту дерева, предельную высоту нагара, затем категорию повреждения или процент объема желтой хвои в кроне, категорию повреждения или процент объема зеленой хвои в кроне и процент послепожарного отпада по запасу стволовой древесины. Способ определения послепожарного отпада в сосновых насаждениях, включающий определение