ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2019, № 5, С.410-422


ГЛУБИНА ПРОГОРАНИЯ ТОРФА И ПОТЕРИ УГЛЕРОДА ПРИ ЛЕСНОМ ПОДЗЕМНОМ ПОЖАРЕ
А. А. Сирин1, Д. А. Макаров1, И. Гуммерт2, А. А. Маслов1, Я. И. Гульбе1
1Институт лесоведения Российской академии наук,
Советская 21, п/о Успенское, Московская обл., 143030 Россия
e-mail: sirin@ilan.ras.ru
2Университет Грайфсвальда, Зольдманштрасе 15, Грайфсвальд, D-17487 Германия


Поступила в редакцию 13.02.2019 г.
Среди лесных пожаров подземные (торфяные) лидируют по объему сгораемого материала на единицу площади и, соответственно, влиянию на изменение климата, однако отличаются сложностью оценки потерь почвенного углерода и поступления его в атмосферу. На примере гари лесоторфяного пожара 2010 г. в Московской области площадью 9 га с различным составом исходного древостоя определены глубина прогорания и потери почвенного углерода путем восстановления допожарной поверхности почвы по корневой шейке пней, а также сравнения характеристик торфа на сгоревших и прилегающих к гари площадях. Средняя (медиана) глубины прогорания составили 15±8 (14) см при варьировании на разных участках от 13±5 (11) до 20±9 (19) м. Глубина прогорания возрастала с относительной высотой поверхности и была максимальной на участках с преобладанием осины. По данным послойного определения объемного веса, зольности и содержания углерода в торфе получены зависимости запаса углерода от мощности торфа. На их основе, а также по данным глубины прогорания оценены потери углерода, которые составили для гари в среднем (медиана) 9.8±5.57 (9.22) кг м-2 при варьировании на разных участках от 8.61±3.75 (7.39) до 12.9±6.18 (12.3) кг м-2, что равноценно единовременному выбросу почти 400 тСО2 га-1 и как минимум в 1.5 раза выше возможного поступления CO2 в атмосферу от потери углерода биомассы произраставшего здесь древостоя с запасом стволовой древесины более 280 м3 га-1. Результаты соответствуют верхней границе оценок потерь почвенного углерода, полученных зарубежными авторами, и подтверждают недооцененность фактора подземных (торфяных) пожаров в бореальной зоне по сравнению с тропиками и в целом при рассмотрении влияния лесных и болотных экосистем на газовый состав атмосферы и климат.
Ключевые слова: лесные пожары, подземные пожары, торфяные пожары, болота, торф, углерод, изменение климата, парниковые газы, диоксид углерода.
Исследование проведено при финансовой поддержке проекта «Восстановление торфяных болот в России в целях предотвращения пожаров и смягчения изменений климата», финансируемого в рамках Международной климатической инициативы Федеральным министерством окружающей среды, охраны природы и безопасности ядерных реакторов Федеративной Республики Германия и управляемого через немецкий банк развития KfW (проект № 11 III 040 RUS K Восстановление торфяных болот), при частичной поддержке РФФИ (16-05-00762).
DOI: 10.1134/S0024114819050097


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Вомперский С.Э., Глухова Т.В., Смагина М.В., Ковалев А.Г. Условия и последствия пожаров  в сосняках на осушенных болотах // Лесоведение. 2007. № 6. С. 35–44.

  • Вомперский С.Э., Сирин А.А., Сальников А.А., Цыганова О.П., Валяева Н.А. Оценка площади болотных и заболоченных лесов России // Лесоведение. 2011. № 5. С. 3–11.

  • Глухова Т.В., Сирин А.А. Потери почвенного углерода при пожаре на осушенном лесном верховом болоте // Почвоведение. 2018. № 5. С. 580–588.

  • Ефремова Т.Т., Ефремов С.П. Торфяные пожары как экологический фактор развития лесоболотных экосистем // Экология. 1994. № 5. С. 27–34.

  • Исаев А.С., Коровин Г.Н., Сухих В.И., Титов С.П., Уткин А.И., Голуб А.А., Замолодчиков Д.Г., Пряжников А.А. Экологические проблемы поглощения углекислого газа посредством лесовосстановления и лесоразведения в России (аналитический обзор). М.: Центр экологической политики России, 1995. 156 с.

  • Копотева Т.А., Купцова В.А. Влияние пожаров на функционирование фитоценозов торфяных болот Среднеамурской низменности // Экология. 2016. № 1. С. 14–21.

  • Маслов А.А., Гульбе Я.И., Макаров Д.А., Сирин А.А.Восстановление допожарных характеристик лесных насаждений на гари по данным космической съемки и полевых наблюдений [Электронный ресурс] // Лесохозяйственная информация: электронный сетевой журнал. 2017. № 4. С. 73–84. URL: http://lhi.vniilm.ru/

  • Минаева Т.Ю., Сирин А.А. Торфяные пожары – причины и пути предотвращения // Наука и промышленность. 2002. № 9. С. 3–8.

  • Минаева Т.Ю., Сирин А.А. Биологическое разнообразие болот и изменение климата // Успехи современной биологии. 2011. Т. 131. № 4. С. 393–406.

  • О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Московской области в 2015 году / Под ред. Когана А.Б. Красногорск: ИП Алексашин А.А., 2016. 206 с.

  • Сирин А., Минаева Т., Возбранная А., Барталев С. Как избежать торфяных пожаров? // Наука в России. 2011. № 2. С. 13–21.

  • Сирин А.А., Маслов А.А., Валяева Н.А., Цыганова О.П., Глухова Т.В. Картографирование торфяных болот Московской области по данным космической съемки высокого разрешения // Лесоведение. 2014. № 5. С. 65–71.

  • Суворов Г.Г., Чистотин М.В., Сирин А.А. Потери углерода при добыче торфа и сельскохозяйственном использовании осушенного торфяника в Московской области // Агрохимия. 2015. № 11. С. 51–62.

  • Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Честных О.В., Коровин Г.Н., Зукерт Н.В. Леса России как резервуар органического углерода биосферы // Лесоведение. 2001. № 5. С. 8–23.

  • Assessment on peatlands, biodiversity and climate change: main report / Eds. Parish F., Sirin A., Charman D., Joosten H., Minayeva T.,  Silvius M., Stringer L. Kuala Lumpur: Global Environment Centre, and Wageningen: Wetlands International, 2008. 118 p.

  • Benscoter B.W., Wieder R.K. Variability in organic matter lost by combustion in a boreal bog during the 2001 Chisholm fire // Canadian Journal of Forest Research. 2003. V. 33. P. 2509–2513.

  • Davies G.M., Gray A., Rein G., Legg C.J. Peat consumption and carbon loss due to smouldering wildfire in a temperate peatland // Forest Ecology and Management. 2013. V. 308. P. 169–177. http://dx.doi.org/10.1016/j.foreco.2013.07.051.

  • Dyrness C.T., Norum R.A. The effects of experimental fires on black spruce forest floors in interior Alaska // Canadian Journal of Forest Research. 1983. V. 13. P. 879–893.

  • Flannigan M., Stocks B., Turetsky M., Wotton M. Impacts of climate change on fire activity and fire management in the circumboreal forest // Global Change Biology. 2009. V. 15. P. 549–560.

  • Hu Y., Fernandez-Anez N., Smith T.E.L., Rein G. Review of emissions from smouldering peat fires and their contribution to regional haze episodes // International Journal of Wildland Fire. 2018. V. 27. P. 293–312. https://doi.org/10.1071/WF17084.

  • Huang X., Rein G. Downward spread of smouldering peat fire: the role of moisture, density and oxygen supply // International Journal of Wildland Fire. 2017. V. 26. P. 907–918. https://doi.org/10.1071/WF16198.

  • IPBES (2018): The IPBES regional assessment report on biodiversity and ecosystem services for Europe and Central Asia. Eds. Rounsevell M., Fischer M., Torre-Marin Rando A., Mader A. (eds.). Secretariat of the Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, Bonn, Germany, 2018. 892 pp.

  • IPCC 2014, 2013 Supplement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Wetlands / Eds. Hiraishi T., Krug T., Tanabe K., Srivastava N., Baasansuren J., Fukuda M., Troxler T.G. Published: IPCC, Switzerland.

  • Joosten H., Sirin A., Couwenberg J., Laine J., Smith P. The role of peatlands in climate regulation // Peatland restoration and ecosystem services: science, policy and practice. Eds. Bonn A., Allott T., Evans M., Joosten H., Stoneman R. Cambridge: Cambridge University Press, 2016. P. 66–79. doi:10.1017/CBO9781139177788.

  • Kasischke E.S., Johnstone J.F. Variation in post-fire organic layer thickness in a black spruce forest complex in Interior Alaska and its effects on soil temperature and moisture // Canadian Journal of Forest Research. 2005. V. 35. P. 2164–2177.

  • Minayeva T., Sirin A.A., Stracher G.B. The peat fires of Russia // Coal and peat fires: A global perspective / Eds. Stracher G.B., Prakash A., Sokol E.V. Amsterdam: Elsevier, 2013. P. 376–394.

  • Miyanishi K., Johnson E.A. Process and patterns of duff consumption in the mixwood boreal forest // Canadian Journal of Forest Research. 2002. V. 32. P. 1285–1295.

  • Poulter B., Christensen N.L., Halpin P.N. Carbon emissions from a temperate peat fire and its relevance to interannual variability of trace atmospheric greenhouse gases // Journal of Geophysical Research. 2006. V. 111. D06301. doi:10.1029/2005JD006455.

  • Reddy A.D., Hawbaker T.J., Wurster F., Zhua Z., Wardd S., Newcombd D., Murray R. Quantifying soil carbon loss and uncertainty from a peatland wildfire using multi-temporal LiDAR // Remote Sensing of Environment. 2015. V. 170. P. 306–316. http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2015.09.017.

  • Turetsky M.R., Benscoter B., Page S., Rein G., van der Werf G.R., Watts A. Global vulnerability of peatlands to fire and carbon loss // Nature Geoscience. 2015. V. 8(1). Р. 11–14. doi:10.1038/NGEO2325.

  • Turetsky M.R., Donahue W.F., Benscoter B.W. Experimental drying intensifies burning and carbon losses in a northern peatland // Nature Communications. 2011. N 2. P. 514.

  • Turetsky M.R., Wieder R.K. A direct approach to quantifying organic matter lost as a result of peatland wildfire // Canadian Journal of Forest Research. 2001. V. 31. P. 363–366.