Український журнал лісівництва та деревинознавства

Аналіз та прогнозування масштабів та наслідків впливу лісових пожеж на екосистеми України

Віра Мороз
Завантажити статтю
Анотація

Лісові пожежі є однією з найбільш значущих екологічних проблем, які мають суттєвий вплив на біорізноманіття та кліматичні умови. Метою дослідження було вивчення впливу військових дій на ґрунтовий покрив у зоні Бехівського лісництва, який порушений пожежею. По результатам дослідження виявлено, що за період 2022-2023 років на території філії “Коростенське лісомисливське господарство” державного підприємства “Ліси України” зафіксовано 15 лісових пожеж, при цьому загальна охоплена пожежами площа склала 15,13 гектарів. Загалом, кількість пожеж збільшилася від 5 до 10, але загальна площа, охоплена пожежами, зменшилася з 12,1 до 3,03 гектарів. На ділянці пожеж у 2022 році спостерігалося підвищення рівня pH до нижніх горизонтів, з найбільшим значенням на мікропідвищеннях (7,55) та на мікропониженнях (7,35). Відмічено невелике збільшення вмісту органічного вуглецю у верхній гумусовому горизонті ґрунтів (0,42% на мікропідвищеннях і 0,46% на мікропониженнях). Бехівське лісництво зазнало великої лісової пожежі в травні 2023 року, яка охопила площу 1,2 гектарів. Була проведена оцінка пожежонебезпечності кожного кварталу окремо. У 50 та 51 кварталі сосна звичайна виявилася найбільш пожежонебезпечним видом насаджень. Ділянка пожеж у 2023 році також показала підвищення pH у нижніх горизонтах, з найвищими значеннями на мікропідвищеннях (7,35) та на мікропониженнях (7,55). Ділянка пожеж у 2023 році демонструвала зменшення вмісту органічного вуглецю в порівнянні з фоновими ділянками, з мінімальними значеннями в нижніх частинах ґрунтового профілю (0,33% на мікропониженнях і 0,38% на мікропідвищеннях). Результати дослідження можуть бути використані з метою розробки та впровадження екологічних заходів та програм, спрямованих на відновлення пошкоджених пожежею лісів

Ключові слова

математичне моделювання, імовірнісні оцінки, теорема Байєса, вуглець, ґрунтовий профіль, фонові ділянки

ЦИТУВАТИ
Moroz, V. (2024). Analysis and forecasting of the scale and impact of forest fires on ecosystems of Ukraine. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 15(3), 43-60. https://doi.org/10.31548/forest/3.2024.43
Використані джерела

[1] Adkins, J., & Miesel, J.R. (2021). Post-fire effects of soil heating intensity and pyrogenic organic matter on microbial anabolism. Biogeochemistry, 154(4), 555-571. doi: 10.1007/s10533-021-00807-6.

[2] Alarcon-Aguirre, G., Fidhel, R., Enciso, D., Canahuire-Robles, R., Rodriguez-Achata, L., & Garate-Quispe, J. (2022). Burn severity assessment using Sentinel-1 SAR in the southeast Peruvian Amazon, a case study of Madre de Dios. Fire, 5(4), article number 94. doi: 10.3390/fire5040094.

[3] Andrieux, B., Paré, D., Beguin, J., Grondin, P., & Bergeron, Y. (2020). Boreal-forest soil chemistry drives soil organic carbon bioreactivity along a 314-year fire chronosequence. SOIL, 6(1), 195-213. doi: 10.5194/soil-6-195-2020.

[4] Babak, V.P., Babak, S.V., Eremenko, V.S., Kuts, Y.V., Myslovych, M.V., Scherbak, L.M., & Zaporozhets, A.O. (2021). Models and measures for atmospheric pollution monitoring. Studies in Systems, Decision and Control, 360, 227-266. doi: 10.1007/978-3-030-70783-5_8.

[5] Bagherabadi, R., Milan, F., & Mohammadabad, M.Z. (2022). Evaluation of fire risk in the Zagros forests (Case study: Dalahu County). Ecosystem Management Journal, 2(3), 60-72. doi: 10.22034/EMJ.2022.254859.

[6] Bargali, H., Pandey, A., Bhatt, D., & Sundriyal, R.C. (2024). Loss of carbon stock in the forests of Uttarakhand due to unprecedented seasonal forest fires. Frontiers in Forests and Global Change, 7, article number 1352265. doi: 10.3389/ffgc.2024.1352265.

[7] Cheng, Z., Wu, S., Du, J., Pan, H., Lu, X., Liu, Y., & Yang, L. (2023). Variations in the diversity and biomass of soil bacteria and fungi under different fire disturbances in the taiga forests of Northeastern China. Forests, 14(10), article number 2063. doi: 10.3390/f14102063.

[8] Connor, S., Araújo, J., Boski, T., Gomes, A., Gomes, S., Leira, M., da Conceição Freitas, M., Andrade, C., Morales-Molino, C., Franco-Múgica, F., Akindola, R.B., & Vannière, B. (2021). Drought, fire and grazing precursors to large‐scale pine forest decline. Diversity and Distributions, 27(7), 1138-1151. doi: 10.1111/ddi.13261.

[9] DSTU 4287:2004. (2004). Soil quality. sampling of soil. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=54569#:~:text=%D0%BD%D0%B0%20%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%B2%D1%96%D1%81%20%7C%20%D0%A0%D0%B5%D1%94%D1%81%D1%82%.

[10] DSTU ISO 10381-2:2004. (2004). Soil quality. Sampling. Part 2. Guidelines for sampling methods (ISO 10381-2:2002, IDT). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=58855#:~:text=%D0%BD%D0%B0%20%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%B2%D1%96%D1%81%20%7C%20%D0%A0%D0%B5%D1%94%D1%81%D1%82%.

[11] Environmental terrorism of the Russian Federation in Ukraine – losses according to the State Environmental Inspectorate. (2023). Retrieved from http://surl.li/imarmm.

[12] García-Carmona, M., Girona-García, A., Oliveira, B., Keizer, J.J., García-Orenes, F., & Mataix-Solera, J. (2022). The role of mosses in soil physico-chemical properties under two contrasting post-fire managements in Central Portugal. Revista de Ciências Agrárias, 45(4), 563-567. doi: 10.19084/rca.28645.

[13] Girona-García, A., Vieira, D.C., Doerr, S., Panagos, P., & Santin, C. (2024). Into the unknown: The role of post‐fire soil erosion in the carbon cycle. Global Change Biology, 30(6), article number e17354. doi: 10.1111/gcb.17354.

[14] Heenatigala, M., & Duh, G. (2022). Identification of forest fire vulnerable forest types and suitable areas for forest restoration in Sri Lanka. Proceedings of the 26th International Forestry and Environment Symposium, 26. doi: 10.31357/fesympo.v26.5789.

[15] Ibraheem, M., Mohamed, M.B., & Fakhfakh, A. (2024). Forest defender fusion system for early detection of forest fires. Computers, 13(2), article number 36. doi: 10.3390/computers13020036.

[16] Johnson, D.B., Yedinak, K.M., Sulman, B.N., Berry, T.D., Kruger, K., & Whitman, T. (2024). Effects of fire and fire-induced changes in soil properties on post-burn soil respiration. BioRxiv. doi: 10.1101/2024.04.23.590763.

[17] Korotetska, E., Kochetyha, D., & Kashkabash, D. (2022). Statistical analysis and forecasting of forest resources status on the example of Lviv and Kharkiv oblasts. Journal of Innovations and Sustainability, 6(2), article number 5. doi: 10.51599/is.2022.06.02.05.

[18] Kratko, O.V., & Kratko, S.V. (2023). The impact of military operations on the environment of Ukraine. In Proceedings of the 5th International Scientific and Practical Conference “Prospects of Modern Science and Education” (pp. 63-66). Stockholm: International Science Group. doi: 10.46299/ISG.2023.1.5.

[19] Li, Y., Feng, Z., Zhao, Z., & Ma, W. (2020). Chinese forest fire occurrence prediction based on machine learning methods. Preprint at Research Square. doi: 10.21203/rs.3.rs-62305/v2.

[20] Loeb, R.E., & Mao, H. (2021). Natural forest regeneration-soil relationships in a fire disturbed urban natural area forest. Urban Forestry and Urban Greening, 59, article number 126993. doi: 10.1016/j.ufug.2021.126993.

[21] Matkivskyi, M., & Taras, T. (2024). Pollution of the atmosphere, soil and water resources as a result of the Russian-Ukrainian war. Ecological Safety and Balanced Use of Resources, 15(1), 87-99. doi: 10.69628/esbur/1.2024.87.

[22] Megremi, I., Stathopoulou, E., Vorris, E., Kostakis, M.G., Karavoltsos, S., Thomaidis, N., & Vasilatos, C. (2024). Mediterranean wildfires’ effect on soil quality and properties: A case from Northern Euboea, Greece. Land, 13(3), article number 325. doi: 10.3390/land13030325.

[23] Melnychenko, A.S. (2023). Mathematical and methodological support for predicting the chemical situation in accidents with the release of hazardous gases. Kharkiv: National University of Civil Defence of Ukraine.

[24] Molodets, B.V. (2019). Analysis of methods for building a mathematical model for predicting the occurrence of fires. In Proceedings of the All-Ukrainian Student Scientific and Practical Conference “Information Technologies and Systems Modelling” (pp. 78-81). Zhytomyr: Zhytomyr National Agroecological University.

[25] Nandakumar, E., Ganesan, K., & Safiya, S. (2024). Forest fire effects on soil properties. Research Advances and Challenges in Agricultural Sciences, 8, 86-111. doi: 10.9734/bpi/racas/v8/12197F.

[26] Niccoli, F., Altieri, S., Kabala, J., & Battipaglia, G. (2023). Fire affects tree growth, water use efficiency and carbon sequestration ecosystem service of Pinus nigra Arnold: A combined satellite and ground-based study in Central Italy. Forests, 14(10), article number 2033. doi: 10.3390/f14102033.

[27] Panico, S.C., Santorufo, L., Memoli, V., Aiello, S., Barile, R., de Marco, A., & Maisto, G. (2022). Soil biological responses under different vegetation types in mediterranean area. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(2), article number 903. doi: 10.3390/ijerph19020903.

[28] Patsev, I., Barabash, O., & Patseva, I. (2023). The impact of military operations on forest ecosystems in the Zhytomyr region. Ecological Sciences, 5(50), 114-118. doi: 10.32846/2306-9716/2023.eco.5-50.16.

[29] Perrakis, D.D., Cruz, M.G., Alexande, M.E., Hanes, C.C., Thompson, D.K., Taylor, S.W., & Stocks, B.J. (2023). Improved logistic models of crown fire probability in Canadian conifer forests. International Journal of Wildland Fire, 32(10), 1455-1473. doi: 10.1071/WF23074.

[30] Raj, K., Pillai, A., Ezal, Y., & Sultan, Y.E. (2023). Mathematical modeling of forest fire – Comprehensive review. Scope, 13(3), 431-444.

[31] Rance, S.J., Cameron, D.M., Gosper, C., & Williams, E. (2020). Multiple soil element and pH interactions constrain plant performance on tropical soils with a long history of fire. Soil Research, 58(4), 335-345. doi: 10.1071/SR19169.

[32] Rodríguez-Cardona, B.M., Coble, A., Wymore A.S., Kolosov, R., Podgorski, D.C., Zito, P., Spencer, R.G., Prokushkin, A.S., & McDowell, W.H. (2020). Wildfires lead to decreased carbon and increased nitrogen concentrations in upland arctic streams. Scientific Reports, 10, article number 8722. doi: 10.1038/s41598-020-65520-0.

[33] Rybalova, O.V., Brigada, O.V., Sarapina, M.V., & Korobkina, K.M. (2020). Soil contamination due to forest fires. In Abstracts of VI International Scientific and Practical Conference “Perspectives of World Science and Education” (pp. 711-718). Osaka: CPN Publishing Group.

[34] Shahini, E., Shebanina, O., Kormyshkin, I., Drobitko, A., & Chernyavskaya, N. (2024). Environmental consequences for the world of Russia’s war against Ukraine. International Journal of Environmental Studies, 81(1), 463-474. doi: 10.1080/00207233.2024.2302745.

[35] Shahini, E., Skuraj, E., Sallaku, F., & Shahini, S. (2022). Smart Fertilizers as a Solution for the Biodiversity and Food Security During the War in Ukraine. Scientific Horizons, 25(6), 129-137. doi: 10.48077/scihor.25(6).2022.129-137.

[36] Skliar, V., Kyrylchuk, K., Tykhonova, O., Bondarieva, L., Zhatova, H., Klymenko, A., Bashtovyi, M., & Zubtsova, I. (2020). Ontogenetic structure of populations of forest-forming species of the left-bank Polissia of Ukraine. Baltic Forestry, 26(1), 132-139. doi: 10.46490/BF441.

[37] Tiwari, S., Erel, R., & Gross, A. (2022). Chemical processes in receiving soil accelerate solubilization of phosphorus from desert dust and fire ash. European Journal of Soil Science, 73(4), article number e13270. doi: 10.1111/ejss.13270.

[38] Whitman, T., Woolet, J., Sikora, M., Johnson, D.B., & Whitman, E. (2022). Resilience in soil bacterial communities of the boreal forest from one to five years after wildfire across a severity gradient. Soil Biology and Biochemistry, 172(1), article number 108755. doi: 10.1016/j.soilbio.2022.108755.

[39] Yanitskyi, V. (2024). Impact of climate change on forest ecosystems in Western Polissia. Ecological Safety and Balanced Use of Resources, 15(1), 100-110. doi: 10.69628/esbur/1.2024.100.