Экологический мониторинг лесов с применением ГИС-технологий как элемент инструментария оценки устойчивого управления лесами; результаты, перспективы

УДК 630

А.Е. Синкевич, М.В. Березин

Филиал ФГУП «Рослесинфорг» «Севзаплеспроект»

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЛЕСОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ КАК ЭЛЕМЕНТ ИНСТРУМЕНТАРИЯ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕСАМИ; РЕЗУЛЬТАТЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ

A.E. Sinkevich, M.V. Berezin

Branch of the Federal State Unitary Enterprise

«Roslesinforg» «Sevzaplesproject»

GIS-BASED ECOLOGICAL MONITORING AS ELEMENT OF IMPLEMENTATION SUSTAINABLE FOREST MANAGEMENT; RESULTS, PROSPECTS

This material is based on the double «icp-forests» researches, conducted in Leningrad region in1995-96 and 2002-03 by «NW state enterprise for forest management». The official report was published. But the health status of coniferous stands in according to some natural and anthropogenic reasons was not investigated. For this day there were no interpretation ecological monitoring as element of sustainable forest management .

1. Введение

В 2005 году исполнилось 20 лет со дня начала реализации крупного международного проекта в области лесного хозяйства - проекта экологического мониторинга лесов по единой методике - Международной кооперативной программы по оценке и мониторингу воздействия загрязнений атмосферы на леса (ICP-Forests). Указанная программа мониторинга лесов осуществляется под эгидой Экономической комиссии ООН для Европы в рамках Международной конвенции по трансграничному загрязнению атмосферы (CLTAP) с 1985 года.

Экологический мониторинг лесов по программе ICP-Forests начал осуществляться еще в бывшем СССР с 1987 г. в республиках Прибалтики, так как в соответствии с CLTAP СССР должен был создать систему мониторинга лесов на глубину 500 км от своих западных границ. C 1995 года мониторинг по программе ICP-Forests рекомендован для осуществления бывшей Федеральной службой лесного хозяйства РФ, а с 1998 года он рекомендован ею как инструмент для контроля критерия №2 - поддержание приемлемого санитарного состояния и жизнеспособности лесов, из списка Критериев и Индикаторов устойчивого управления лесами, утвержденного приказом № 21 от 5 февраля 1998 года Федеральной службы лесного хозяйства. В настоящее время работами по проведению экологического мониторинга лесов охвачен почти весь Северо-Западный регион РФ.

2. Материалы и методика работ

В пределах полученных обширных результатов, для выявления и анализа различных закономерностей, а также для изучения возможностей регулярной

биоиндикационной сети (РБИС) Ленинградской области, исследовано состояние насаждений в зависимости от ряда факторов. Эти факторы -принадлежность древостоев к ландшафту, типу леса, типу лесорастительных условий; состояние насаждений в лесохозяйственных предприятиях Ленинградской области; состояние насаждений в особо охраняемых природных территориях (ООПТ) и состояние хвойных древостоев в зависимости от расположения относительно магистральных автодорог.

Всего в Ленинградской области в соответствии с расчетом необходимого числа модельных деревьев, было заложено 239 пробных площадей.

В качестве исходных материалов использовались данные полевых наблюдений мониторинга 2002-2003гг, лесоустроительные данные, ландшафтная карта Ленинградской области Исаченко А. Г. (1994), экологическая карта, а также различные электронные картографические материалы. Кроме того, для обнаружения некоторых зависимостей (в основном динамики состояния), использовались данные мониторинга 1995-96гг.

Типология и количество ландшафтов в пределах Ленинградской области для расчетов, было принято в соответствии с их определением автором карты и равнялось 36 шт. По состоянию на 2003 г, в соответствии со структурой органа управления лесным хозяйством по субъекту Федерации, было целесообразно выделить 23 лесохозяйственных предприятия.

В соответствии с экологической картой, в ООПТ оказалось 35 пробных площадей, в радиоактивном пятне, - 6 ППН.

Для выявления зависимости состояния хвойных насаждений Ленинградской области в зависимости от расположения относительно магистральных автомобильных дорог было высчитано расстояние от каждого ППН до ближайшей автомагистрали. Это трасса Скандинавия, трасса в Эстонию, Киевское и Московское шоссе, Мурманская и Вологодская трассы. Расчеты производились при помощи ГИС средств, в среде MAPINFO. Все ППН были сгруппированы в 5 групп по высчитанным расстояниям в зависимости от количества проб и предполагаемой интенсивности загрязнения.

В самом общем виде методика работ базируется на методах биоиндикации, при которых учитывают морфологические изменения деревьев. Методика организации и проведения экологического мониторинга по программе 1С?-Forests в Ленинградской области подробно описана во многих источниках.

После определения величин средней дефолиации, дехромации и класса состояния по каждому ППН, пробные площади группировались в соответствии с признаками, описанными выше, т.е. принадлежности к ландшафту, лесхозу и т. д. Таким образом, были высчитаны средние значения показателей по ППН для вышеуказанных факторов. На их основании были сделаны выводы о состоянии и динамике состояния насаждений в зависимости от указанных причин. Для определения достоверности и законности предположений о закономерностях состояния хвойных древостоев Ленинградской области в зависимости от указанных причин, расчетные данные были подвергнуты дисперсионному и регрессионному анализу, с определением степени влияния

учетного фактора, а также оценке достоверности различий при помощи критерия Стъюдента.

3. Результаты и обсуждение

Состояние лесов в Ленинградской области характеризуется распределением модельных деревьев по классам состояния - экологической структурой лесов, которая приведена в табл. 1.

Таблица 1. Распределение модельных деревьев хвойных пород Ленинградской области в целом и регионов по классам состояния в 1995-1996 и 2001-2003 гг.

Годы учета Класс состояния (число деревьев/доля) Всего

0 1 2 3 4

1995-96 2348 2083 661 68 0 5160

0,455 0,404 0,128 0,013 0,000 1,000

2001-03 3093 1452 490 69 8 5112

0,605 0,284 0,096 0,013 0,002 1,000

Как видно, в оба периода древостои обладали экспоненциальной структурой распределения учетных деревьев, характерной для здоровых насаждений.

По итогам работ выяснилось, что наилучшее состояние древостоев наблюдалось на ландшафтах видов «возвышенные камово-моренные холмистые» и «возвышенные морено-холмистые на основании коренных карбонатных пород». Они также являются наиболее устойчивыми к атмосферному загрязнению. «Низменные озерно-ледниковые (глинистые)» и «низменные озерно-ледниковые и озерные (на легких наносах)» виды ландшафтов являются наименее устойчивыми, состояние хвойных древостоев на них самое слабое. Проведенный однофакторный дисперсионный анализ показал, что влияние фактора является достоверным, степень влияния учтенного фактора является средней (25%).

По лесхозам наилучшее состояние наблюдалось в Лодейнопольском, Оятском, Шугозерском, Подборовском, Северо-Западном и Сосновском лесхозах. Хуже всего состояние хвойных древостоев было в Волосовском, Сланцевском и Кингисеппском лесхозах. Влияние фактора также является достоверным.

Аналогичным способом (как и влияние ландшафтов и лесхозов), был также произведен анализ зависимости состояния и динамики, хвойных древостоев от типа леса и типа лесорастительных условий. Использовалась лесная типология академика Сукачева и стандартная для нашего региона классификация ТЛУ Оказалось, что наилучшее состояние хвойных древостоев Ленинградской области наблюдается в наиболее бедных типах леса и лесорастительных условий. А наихудшее состояние оказалось в самых богатых условиях. Логично предположить, что это связано с более слабым метаболизмом и обменом веществ с окружающей средой, древостоев, произрастающих в бедных условиях. Однако, произведенный дисперсионный анализ не результатов достоверности влияния этих факторов.

Результаты сравнения состояния древостоев в зоне пятна радиоактивного загрязнения и за ее пределами, а также древостоев, располагающихся в ООПТ, представлены на рис. 1.

Ленинградская Радиоактивное ООПТ

область пятно

Рис. 1. Состояние хвойных древостоев Ленинградской области в целом, а также находящихся в радиоактивном пятне и ООПТ

Как видно, в радиоактивном пятне состояние древостоев является ослабленным, оно значительно хуже, чем в Ленинградской области в целом. Средний класс состояния равен 0,96. В результате расчетов оказалось, что средний класс состояния хвойных древостоев Ленинградской области, находящихся в ООПТ, в 2003г равняется 0,23 балла. Древостои перешли из категории «ослабленные» в «здоровые». Следует отметить, что окончательно ООПТ Ленинградской области выделились в середине 90-х годов прошлого века, таким образом, можно утверждать, что охрана, или режим пользования на этих объектах положительно сказалась на состоянии хвойных насаждений.

В целях изучения зависимости состояния древостоев хвойных пород от интенсивности антропогенного воздействия был проведен количественный анализ связи индекса состояния древостоев и места их расположения относительно автомобильных магистральных дорог. Как выяснилось, хотя в пределах установленных градаций линейная зависимость состояния древостоев не ярко выражена, однако, состояние на пробных площадях, расположенных на расстоянии менее километра значительно хуже, чем на ППН, расположенных на расстоянии более 50 км.

4. Заключение и выводы

Мониторинг состояния лесов с помощью регулярных биоиндикационных сетей ППН является эффективным методом решения поставленных задач. Метод является достаточно чувствительным, так за период наблюдений с 1995 по 2003 годы изменения состояния древостоев в ту или иную сторону произошли на 48% ППН.

Результаты мониторинга дают информацию для оценки степени устойчивого управления лесами по критерию № 2 - поддержание приемлемого санитарного состояния и жизнеспособности лесов из списка, утвержденного

приказом Рослесхоза в 1998 году. Получить информацию о состоянии лесов на территории сопоставимой с территорией субъекта Российской Федерации из других источников не представляется возможным.

Кроме того, установлена достоверная зависимость состояния хвойных насаждений Ленинградской области от принадлежности к типу ландшафта и лесохозяйственному предприятию. Состояние насаждений, находящихся в ООПТ Ленинградской области более чем в 2 раза лучше, чем в целом по региону. Состояние насаждений расположенных в зоне пятна радиоактивного загрязнения почти в два раза хуже, чем в целом по региону, и продолжает слабо ухудшаться. Установлена достоверная зависимость состояния хвойных древостоев от расположения относительно автомагистралей. Состояние древостоев улучшается по мере удаления ППН от дорог.

На основании, проделанной работы и проанализированной литературы, авторы пришли к выводу, что в границах нашего региона, внутри взаимодействия всех факторов, большее значение, оказывающее влияние на состояние хвойных древостоев, имеют антропогенные причины. Распределение территориально разобщенных площадей ландшафтов и лесхозов одинакового повреждения является схожим. При этом, там, где состояние древостоев слабо ухудшается, загрязнение перемещается в юго-западную часть области, как раз туда, где расположено пятно радиоактивного загрязнения. Наихудшее состояние хвойных древостоев Кингисеппского и Волосовского лесхозов объясняется именно этим. Однако здесь также можно отметить, что интенсивность ведения лесного хозяйства в Кингисеппском лесхозе самая высокая в этой части Ленинградской области, его на всем протяжении пересекает автомагистраль, площадь ООПТ здесь невелика. На состояние хвойных насаждений однозначно оказывает влияние близость таких антропогенных объектов как города и автомобильные дороги. Выделение и соблюдение режима пользования природой в ООПТ является, несомненно, важным фактором, влияющим на состояние хвойных насаждений Ленинградской области. Состояние древостоев в ООПТ к 2003 году было более чем в два раза лучше, чем во всем регионе в целом. При этом стоит заметить, что размещение ООПТ в пределах Ленинградской области носит мозаичный характер и не зависит от района, лесхоза, или ландшафта.

К сожалению, количество причин, вероятно влияющих на состояние хвойных древостоев Ленинградской области весьма значительно, и их определение, расчет зависимостей и единовременный анализ достаточно затруднителен. В данной работе была предпринята попытка найти наиболее общие, явные закономерности. Перспективы возможных дальнейших исследований достаточно широки - факторами, влияющими на состояние насаждений, могут быть и различные социально-экономические, или производственные причины, например строительство новых заводов, ввод новых отраслевых стандартов, появление новых видов энерготоплива, интенсивность землепользования и пр. Знание причин и характера их воздействия на хвойные насаждения позволит делать необходимые и своевременные выводы. Таким образом, дальнейшая работа по изучению

возможностей метода оценки техногенного загрязнения "ICP-forests" и РБИС представляет важный научный и практический интерес.

© А.Е. Синкевич, М.В. Березин, 2009