Dynamics and spatial distribution of temperature during spring burning of non-forest plant communities

Abstract

Celem podjętych badań było określenie temperatury podczas wypalania nieleśnych zbiorowisk roślinnych. Czynnik ten jest najważniejszym wśród bezpośrednio oddziałujących na ekosystem. Przeprowadzono 65 kontrolowanych wypaleń w różnych zbiorowiskach nieleśnych, dokonując pomiaru temperatury w glebie i ponad nią. Odnotowywano także czynniki środowiskowe, mające wpływ na przebieg spalania. Najwyższa temperatura występowała nad płonącą biomasą, gdzie zanotowano maksymalnie 930°C (szuwar trzcinowy). Temperatura na powierzchni rzadko osiągała 300°C, a na głębokości 5 cm pod powierzchnią wzrastała w bardzo niewielkim stopniu. Stwierdzono jej duże zróżnicowanie przestrzenne. Głównym czynnikiem wpływającym na temperaturę i przebieg spalania była ilość materiału roślinnego, jego struktura i wilgotność. Duży wpływ na wysokość temperatury i szybkość przesuwania się ognia miała siła wiatru. Wyniki badań wskazują na bardzo niewielkie, bezpośrednie oddziaływanie zimowo-wiosennego wypalania roślinności na ekosystem. Znacznie większe znaczenie może mieć pośrednie oddziaływanie wypalania, a więc przyspieszenie mineralizacji i nagrzewania się gleby oraz usunięcie warstwy hamującej wzrost młodych pędów.Every year in early spring a vast area of grasslands, wastelands and rushes is burnt in Poland. The aim of the study was to measure the temperature during such a burn, as it is the main factor, which affects the ecosystem. A total number of 65 experimental fires in different kinds of non-forest plant communities were carried out. The temperature was measured constantly in the ground, on the ground and over the burning biomass. The environmental factors during fires were recorded. The highest temperature was found over the burning biomass and the maximum temperature reached 930°C in rushes. Temperature on the ground rarely exceeded 300°C. The temperature 5 cm below the soil surface increased only a little. Low homogeneity of the biomass caused high variability of temperature on the ground level during the same experimental fire. Main factor that influenced the fire was the quantity and structure of biomass. It was possible to set fire in relatively broad range of biomass moistures (9-64%). Temperature and the velocity of fire spreading increased with higher wind speed. Leeward fire was faster but windward fire burnt the biomass thoroughly. Results of the study showed that the direct effect of early spring fires is relatively small. It is suggested that indirect effect like faster mineralization and warming of the soil may be of greater importance