Исследование показывает, что высокая энергия пожара влияет на эффективность контролируемых выжиганий
Борьба с экспансией древесных растений с помощью контролируемых выжиганий может быть эффективнее, чем считали ранее управляющие земельными ресурсами.
Исследование Билла Роджерса, доктора философии, профессора кафедры экологии и биологии охраны природы Техасского университета A&M, показало, что контролируемые выжигания могут быть эффективным инструментом для управления древесно-кустарниковой растительностью. Ключ — использование доступного растительного горючего материала, например, накопленных трав, и благоприятных погодных условий для повышения эффективности выжигания.
Исследование "Exotic Herbivores and Fire Energy Drive Standing Herbaceous Biomass but do not Alter Compositional Patterns in the Semiarid Savanna Ecosystem" было опубликовано в журнале Applied Vegetation Science.
Время и количество горючего материала влияют на результат
Роджерс и его команда изучали эффективность разной «энергии пожара» для контроля над отрастающими древесными видами, такими как можжевельник и мескит, а также влияние травоядных на потенциальную топливную нагрузку. Под энергией пожара понимается интенсивность горения, включая лучистую энергию, выделяемую пламенем.
Работа проводилась на исследовательской станции Texas A&M AgriLife в Соноре, расположенной в полузасушливой саванне на юго-западе Техаса.
Роджерс заявил, что количество доступного горючего материала и время проведения выжигания сильно влияют на результат. Его исследование показывает, что управляющим следует учитывать доступ для пасущихся животных, включая крупный рогатый скот и инвазивные виды, такие как аксис, а также такие условия, как температура, относительная влажность и влажность горючего материала.
«Существовали сомнения в способности огня быть эффективным инструментом после того, как экосистема зарастает древесными кустарниками и деревьями, — сказал Роджерс. — Но мы обнаружили, что более жаркие, сухие условия и количество доступного топлива сильно влияют на то, насколько эффективным может быть контролируемый пал в снижении плотности этих инвазивных древесных растений».
Новый подход к контролируемому огню
Исторически контролируемый огонь считался плохим вариантом для очистки территорий от можжевельника и мескита после их укоренения. Механическое удаление или химическая обработка казались наиболее эффективными, несмотря на высокую стоимость. Однако традиционные сроки и условия проведения выжиганий ограничивали способность уничтожать кустарники.
Агентства обычно рекомендовали проводить палы по «правилу 80-20-20»: температура не выше 80°F (27°C), влажность не ниже 20% и скорость ветра не более 20 миль/ч (32 км/ч). Ограничение по ветру оправдано из-за риска распространения огня, но ограничения по температуре и влажности заставляли проводить выжигания в наименее эффективное время.
Более десяти лет студенты в лаборатории Роджерса использовали «высокоэнергетический» огонь во время летней засухи, когда температура превышала 100°F (~38°C), а влажность растений была низкой. Они обнаружили, что такие высокоинтенсивные пожары могут убивать можжевельник и достигать значительно более высокого уровня гибели мескита, который способен отрастать.
Это привело к тому, что Служба охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США смягчила некоторые ограничения, а местные власти стали разрешать выжигания в более эффективных условиях.
Эксперименты дают научную основу
Топливная нагрузка также является ключевым компонентом для выработки достаточной энергии огня. Это, вероятно, потребует от землеуправляющих ограничить выпас, чтобы позволить растительности накопиться.
Команда создала 72 случайные экспериментальные площадки размером 30×30 футов (~9×9 м) на станции в Соноре, чтобы изучить различные диапазоны топлива и энергии пожара. Исследователи ограничили доступ домашнего скота (козы, овцы, коровы) по схеме: полный запрет, ограниченный и свободный доступ. Также учитывалось влияние инвазивных аксисов и продуктивности трав.
На некоторые площадки перед выжиганием добавляли топливо (сено, сухой можжевельник) в измеренных количествах, чтобы смоделировать более высокую нагрузку. Каждый пал фиксировался с высоты 40 футов (~12 м) с помощью обычных и инфракрасных видеокамер, а также другой аппаратуры для сбора данных о температуре над и под землей.
«Инфракрасная камера и приборы позволили нам отслеживать тепловые сигнатуры и энергию пожара, что дало лучшее понимание взаимосвязи между топливной нагрузкой, погодными условиями и энергией огня», — сказал Роджерс.
Контролируемые выжигания как инструмент
Исследование также опровергло некоторые утверждения о контролируемом огне. Высокоэнергетические пожары, убивая древесные растения, не оказывали негативного воздействия на почвы или местные растения, включая злаки.
Высокоэнергетические пожары не «стерилизовали почву», не уплотняли её, как глину в печи, не нарушали сообщества почвенных микроорганизмов и не мешали восстановлению местной растительности. Например, «почки» злаков восстанавливались даже лучше после пожара, а суккуленты, такие как Bacchus, не испытывали долгосрочных негативных последствий.
«Наука показывает, что контролируемые выжигания могут быть важным и полезным инструментом для борьбы с инвазивными древесными растениями, повышения потенциала сельскохозяйственного производства и улучшения среды обитания диких животных, одновременно снижая топливную нагрузку, которая может привести к катастрофическим лесным пожарам», — заключил Роджерс.