ПРОДУКТИВНОСТЬ И ЗАПАС УГЛЕРОДА В ДРЕВОСТОЯХ

ПРОДУКТИВНОСТЬ И ЗАПАС УГЛЕРОДА В ДРЕВОСТОЯХ СОСНЯКОВ БРУСНИЧНОЗЕЛЕНОМОШНЫХ
ПРИ НЕФТЯНОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ В СРЕДНЕЙ ТАЙГЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
М.Н.Казанцева
Институт проблем освоения Севера СО РАН, г.Тюмень, email: mashak@newmail.ru
Обследовалось три загрязненных нефтью участка сосняков бруснично
зеленомошных, близких по возрасту и основным таксационным показателям, а
также контрольный участок на чистой территории. Содержание нефти в лес
ной подстилке определялось весовым методом по стандартной методике на
основании анализа образцов, отобранных на каждом участке в трехкратной
повторности. Основные характеристики загрязнения приводятся в таблице 1.
Таблица 1
Характеристика нефтяного загрязнения обследованных участков
Показатели
Концентрация нефти в подстилке, %
Глубина проникновения нефти, см
Дата аварии, год
ПП №1
37,71
15,66
2001
ПП №2
3,22
20,33
2001
ПП №3
3,28
16,66
1999
На всех участках были заложены пробные площади размером 50х50 мет
ров, на которых проведен полный перечет древостоя с оценкой состояния
каждого дерева. Основные таксационные характеристики древостоя, полу
ченные при обработке данных пересчета, приводятся в таблице 2.
Таблица 2
Таксационная хараткеристика древостоя
на контрольном и опытных участках
Показатели
Контроль
ПП №1
ПП №2
Состав насаждения
9С1Б+К
8С2Б+К
9С1Б
Возраст, лет
150
130
130
Число стволов, шт/га
467
682
916
Ср. D ствола, см
24
20
20
Ср. H ствола, м
18
17
18
Запас, куб.м/га
190
180
250
Бонитет, класс
IV
IV
IV
Полнота
0,7
0,7
0,8
ПП №3
9С1Б
180
833
19
18
220
IV
0,8
Примечание: все показатели указаны по главной породе
Перевод объемных показателей запаса насаждения в весовые показатели
биомассы стволовой древесины и отдельных фракций древостоев осуществ
лялся с помощью конверсионных коэффициентов, приведенных в сводке «Уг
лерод в экосистемах лесов и болот России» (1994). В соответствии с этим же
источником при расчете содержания углерода в биомассе нами принят еди
ный для всех фракций коэффициент, равный 0,5 (50% углерода в пересчете на
общую фитомассу).
Полученные данные по фитомассе древостоя и отдельных фракций дре
весного яруса на контрольном и опытных участках приводятся в таблице 3.
Загрязненные участки существенно отличаются от контрольного по соот
ношению живых и сухостойных деревьев (рис.). Это связано с токсическим
действием нефти, вызывающим гибель деревьев помимо естественных про
цессов отпада. Имеется достаточно тесная связь между количеством сухостоя
на пробной площади и концентрацией нефти в лесной подстилке (r = 0,70).
100%
80%
Доля, %
Продуктивность – важнейшая ха
рактеристика лесного сообщества, от
ражающая роль лесов в биосферных
процессах и определяющая их эконо
мическое значение для лесного, охот
ничьего хозяйства и ряда отраслей
промышленности. Под продуктивнос
тью лесного биоценоза понимают его
способность создавать, консервиро
вать и трансформировать органичес
кое вещество. Как известно, образова
ние биомассы растительных организ
мов происходит в результате ассими
ляции углекислого газа атмосферы в
углерод органического вещества в про
цессе фотосинтеза. Обеспечивая сток
атмосферного углерода и депонируя
его в фитомассе, растительность уча
ствует в поддержании газового балан
са атмосферы. В последнее время эта
роль зеленых растений приобретает
особое значение в связи с происходя
щими изменениями климата. Наблю
даемое его потепление связывают с
антропогенным увеличением в атмос
фере парниковых газов и особенно уг
лекислого газа. Лесные экосистемы по
своему значению в связывании угле
рода атмосферы являются важнейшим
из наземных растительных сообществ.
В лесах сосредоточено более 70% всей
фитомассы Земли (Кобак,1988). К тому
же древостои связывают и консерви
руют углерод на длительное время, со
измеримое с продолжительностью
жизни деревьев.
Вырубка деревьев, лесные пожа
ры и другие нарушения приводят к сни
жению общей продуктивности и био
сферных функций лесов на больших
площадях. Для территории Тюменской
области и особенно ее северных окру
гов основные виды антропогенной
трансформации лесных сообществ свя
заны с освоением нефтегазовых мес
торождений. Наиболее значимым
специфическим видом воздействия на
леса на территории промыслов явля
ется нефтяное загрязнение террито
рии, в результате которого наблюда
ются негативные изменения всех ком
понентов лесного биоценоза.
Цель настоящей работы – оценить
влияние нефтяного загрязнения сосня
ков брусничных среднетаежной подзо
ны Западной Сибири на их продуктив
ность и роль в углеродном балансе.
Работы проводились в 2006 году на тер
ритории Талинского месторожения не
фти, принадлежащего предприятию
«ТНКНягань» и расположенного в пре
делах Октябрьского административно
го района. Для данного района харак
терно широкое распространение со
сновых лесов, отличающихся достаточ
но высокой продуктивностью.
60%
живые
сухостойные
40%
20%
0%
ПП №1
ПП №2
ПП №3
Контроль
Пробные площади
Рис. Соотношение живых и сухостойных деревьев на пробных площадях
в% от общего числа
Ìåæäóíàðîäíàÿ íàó÷íî-ïðàêòè÷åñêàÿ êîíôåðåíöèÿ
173
Ñîâðåìåííûå ïðîáëåìû ïðèðîäîïîëüçîâàíèÿ, îõîòîâåäåíèÿ è çâåðîâîäñòâà
174
Таблица 3
Фитомасса и запасенный углерод различных фракций древостоев
на контрольном и опытных участках (т/га)
Таблица 4
Характеристика сырорастущей и сухостойной части древостоя на контроле и в опыте
Как видно из рисунка, даже при от
носительно слабой степени загрязне
ния (ПП №№ 2 и 3) почти половина дре
востоя представлена сухостойными
деревьями. На чистой территории этот
показатель ниже в 12 раз и составляет
всего 4%. Существенным является то,
что нефтяное загрязнение вызывает
отмирание не только наиболее ослаб
ленных деревьев, соответствующих
нижним классам Крафта. Наблюдает
ся гибель и более развитых экземпля
ров, оказавшихся на месте повышен
ной локализации загрязнителя (чаще
всего в понижениях рельефа) и испы
тывающих на себе более продолжи
тельное и массированное его влияние.
Вследствие этого средние таксацион
ные показатели погибших деревьев, а
также показатели запаса, фитомассы и
депонированного углерода в сухостое
на загрязненных участках оказываются
выше, чем в сырорастущей части дре
востоев (табл.4). Это влечет за собой
еще большее снижение общего асси
миляционного потенциала загрязнен
ных лесов.
Текущий прирост стволовой древе
сины в спелых сосняках соответствую
щей полноты и бонитета составляет, по
справочным данным (Лесотаксацион
ный…,1973), 1,8 куб.м/га в год, что обес
печивает связывание ими в течение
года 0,50 т/га атмосферного углерода.
Учитывая долю ассимилирующей час
ти древостоев на загрязненных участ
ках и ее запас, можно вычислить этот
показатель для пробных площадей; он
будет составлять соответственно 0,11
т/га – на ПП №1; 0,28 т/га – на ПП №2;
и 0,26 т/га – на ПП №3. В среднем по всем 3 участкам – 0,21 т/га в год, т.е
ассимиляционные возможности нефтезагрязненных участков сосняков более
чем в 2 раза уступают возможностям аналогичных насаждений на чистой тер
ритории. Эти различия в дальнейшем будут еще увеличиваться в результате
продолжающейся гибели деревьев, особенно заметной на ПП №1, где уже
сейчас почти 30% сохранившихся сосен находятся в неудовлетворительном
состоянии.
Усугубляет ситуацию и отсроченное по времени начало восстановительного
процесса, который должен обеспечиваться новыми поколениями деревьев. Если
в обычных условиях восстановление происходит постепенно, по мере отмира
ния старших поколений и подрастания новых, то на загрязненных участках этот
процесс оказывается прерванным. Здесь отмечается 100%ная гибель пред
варительного возобновления древесных пород, а качество и темпы роста вновь
появившегося подроста уступают таковым контрольной территории.
В загрязненных насаждениях снижаются не только масштабы, но и срок
депонирования углерода, который напрямую зависит от продолжительности
жизни деревьев. Углерод, заключенный в сухостое на опытных участках, будет
возвращен в атмосферу в результате распада и гниения стволов в более ран
ние сроки, чем углерод сырорастущей части древостоев. Время стояния сухо
стоя в сосняках составляет в среднем всего 79 лет (Пирогов, Чирков, 2002).
Интенсивное накопление мортмассы на поверхности почвы в результате
вываливания сухостоя может привести к смещению процессов синтеза и рас
пада органического вещества загрязненных насаждений в сторону последних
к увеличению обратного потока углерода в атмосферу. Такие участки из раз
ряда акцепторов превращаются в источники атмосферного углерода.
Таким образом, нефтяное загрязнение снижает как общую продуктивность
древостоев так и эффективность лесных сообществ в стабилизации баланса
углерода в атмосфере.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Кобак К.И. 1988. Биотические компоненты углеродного цикла.Л.: Гидро
метеоиздат. 248 с.
Лесотаксационный справочник / Грошев Б.И., Мороз П.И., Сеперович И.П.
и др. 1973. – М.: Лесная промышленность. 208 с.
Пирогов Н.А., Чирков Г.В. 2002. Продолжительность периода вывала сухо
стойных деревьев в зависимости от их диаметра и породы // Лес2002: Мат.
Межд. конф., 2425 мая 2002 г., город Брянск. – Брянск.: БГИТА. С. 2224.
Углерод в экосистемах лесов и болот России. / Под ред. В.А.Алексеева и
Р.А.Бердси. 1994.Красноярск. 170 с.