Состояние лесных экосистем при снижении объема промышленных эмиссий

УДК 630* 907.1 С.А. Чжан

СОСТОЯНИЕ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ ПРИ СНИЖЕНИИ ОБЪЕМА ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭМИССИЙ

Представлен анализ многолетней динамики состояния лесных экосистем в условиях изменяющейся техногенной нагрузки. Выявлены особенности трансформации хвойных древостоев в зависимости от степени их угнетения.

Ключевые слова: техногенное загрязнение, пробные площади, древостой, балл категории состояния.

S.A. Chzhan FOREST ECOSYSTEM CONDITION AT DECREASE OF INDUSTRIAL EMISSION VOLUME

The analysis of long-term dynamics of forest ecosystem state in the conditions of changing technogenous impact is given. The peculiarities of the coniferous forest stand transformation depending on the degree of their suppression are revealed.

Key words: technogenous pollution, test areas, forest stands, condition category number.

На современном этапе из литературных источников видно, что чаще всего рассматриваются изменения состояния лесных экосистем при возрастании объема техногенного загрязнения. Малоизученным остается вопрос об ответной реакции лесных экосистем на уменьшающиеся уровни промышленного загрязнения. При определенном сокращении нагрузки был зафиксирован ряд положительных тенденций, заключающихся в постепенном восстановлении структуры и функций сильно нарушенных лесных экосистем [1]. Крайне редки длительные режимные наблюдения динамики состояния лесов с момента появления техногенного загрязнения.

Район города Братска отражает специфику процесса трансформации лесных экосистем и может служить уникальным объектом изучения состояния хвойного древостоя при разноуровневой техногенной нагрузке.

Цель работы - оценка состояния древостоев в зонах промышленного воздействия.

Исследования проводились на постоянных пробных площадях, которые закладывались по стандартной методике (ОСТ 56-69-83 «Пробные площади лесоустроительные»). Пробные площади были заложены по зонам влияния промышленных выбросов: 1 - зона сильного загрязнения, протяженность зоны на север от главного источника загрязнения алюминиевого завода примерно 20 км, на юг - 20-22 км, на запад - 12 км, на восток - 12-13 км. Зона характеризуется высоким и устойчивым уровнем загрязнения окружающей среды; 2 - зона среднего загрязнения, внешняя граница зоны находится на расстоянии от алюминиевого завода на север до 40 км, на юг до 28 км, на запад - 18-20 км, на восток - 16-18 км. Зона характеризуется относительно высоким уровнем загрязнения среды; 3 - зона слабого загрязнения, точные границы зоны не устанавливаются. Внешняя граница зоны от источника загрязнения находится в радиусе до 50-60 км.

На рисунке 1 приведена динамика промышленных выбросов от стационарных источников за период 1986-2009 годов.

20000Т

180000

160000

140000

120000

100000

80000

60000

40000

20000

0

Кол-во

выбросов,

ыс.т/год

iN -oV Л -ofr Jp _çi\

Год

&

Рис. 1. Динамика промышленных выбросов от стационарных источников

Таким образом, за двадцатитрехлетний период количество выбросов газообразных соединений в атмосферу сократилось в 2,6 раза. Особенно заметно объемы снизились после 1993 года, то есть после объявления г. Братска зоной экологического бедствия и принятия ряда мер по улучшению системы газоочистки и модернизации технологического процесса.

Высокое загрязнение воздуха на значительной территории связано с климатическими условиями, не благоприятными для рассеивания выбросов. В районе Братска со сложными условиями рельефа местности повторяемость слабых ветров у земли в разные месяцы года составляет 41%. Наличие вредных веществ в воздухе оказывает негативное антропогенное воздействие на природную среду и прежде всего на лесные массивы в районе Братска.

С момента пуска основных промышленных предприятий площадь насаждений, поврежденных промышленными выбросами, постоянно увеличивалась. Основной пик пришелся на 1992 год, когда поврежденная площадь составляла более 80%. После 1992 года наметилось снижение площади повреждения промышленными выбросами древостоев (рис. 2).

х

3

х

и

о

с

X

^ и £ 4 X

£ о ¥ ^ Ш С

а.

ш

о

с

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Годы

е?>

к«*»

к«?*

Чу5

<£>

Рис. 2. Динамика распределения площади насаждений

На рисунке 3 представлено распределение площадей насаждений по категории состояния, из которого видно, что основная часть взрослых насаждений представлена ослабленными насаждениями, но с 1992 по 2007 год заметно снижение ослабленных и сильно ослабленных насаждений.

Распределение деревьев по категории состояния, %

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

1992

1995

% здоровых деревьев

% усыхающих

% ослабленных

-% сильно-ослабленных

Э% погибших

д

годы

2003

2007

Рис. 3. Распределение взрослых насаждений по категориям состояния

Исследования состояния лесных экосистем проводились с 1976 года на постоянных пробных площадях, расположенных в трех зонах с различным уровнем загрязнения: сильным, средним и слабым. Постоянные пробные площади были заложены в 1976 году опорным пунктом Иркутской станциий защиты леса. Первые данные взяты из таксационного описания выделов, в которых были заложены пробные площади.

В год закладки площадей средняя таксационная характеристика была следующей: состав - 9С1Л, средний возраст - 80-120 лет, класс бонитета - III, полнота - 0,6-0,7; группа типов леса - зеленомошные. К

2007 году произошло существенное изменение состояния древостоев на пробных площадях, что связано с воздействием загрязняющих веществ и с процессами естественного распада древостоев с возрастом. В целом средняя таксационная характеристика постоянных пробных площадей претерпела следующие изменения: состав и тип леса остался прежним, зато снизился класс бонитета до IV, а в некоторых случаях и до V, и уменьшилась полнота до 0,4—0,5.

В связи с достаточно интенсивными процессами гибели древостоев, в зоне сильного загрязнения остались единичные деревья сосны в возрасте более 100 лет, находящиеся в состоянии сильного ослабления или усыхания. Более жизнеспособными оказываются деревья сосны второй генерации, появившиеся после пуска в действие промышленных предприятий. За почти 30-летний период средняя высота 1-го яруса не претерпела изменений, т.е. прирост по высоте практически отсутствует (Ии = 7 см в год).

Одним из показателей, влияющим на ход роста древостоев, является средний прирост по диаметру.

х

Ч

о

а.

О

1,4

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

до воздействия промвыбросов

после начала их воздействия

Зона влияния промвыбросов

Рис. 4. Зависимость среднегодового прироста по диаметру древостоя в зонах загрязнения промышленных выбросов

До начала воздействия промышленных выбросов средний прирост по диаметру был равен 1,24 мм/год. После начала воздействия промышленных выбросов по настоящее время падение прироста составило в первой зоне - 32,5 %, во второй - 24,8 %, в третьей - 20,2 %.

На основании исследований можно сделать следующие выводы:

1. В зоне действия промышленных предприятий г. Братска с 1968 по 2009 год количество выбросов газообразных соединений в атмосферу сократилось в 2,6 раза, что связано с принятием ряда мер по улучшению системы газоочистки и модернизации технологического процесса.

2. В связи с уменьшением объема промышленных выбросов в период с 1992 года произошло уменьшение лесных площадей, поврежденных промвыбросами (с 80 до 62%).

3. В зонах сильного и среднего загрязнения деградация хвойных древостоев происходит и в настоящее время, о чем свидетельствует снижение класса бонитета до IV, а в некоторых случаях и до V, и уменьшение относительной полноты до 0,4-0,5, а также снижение прироста по высоте и диаметру.

По результатам можно отметить следующее: материнский древостой, испытавший экстремальное воздействие загрязнение в возрасте около 100 лет, оказался нежизнеспособным. В настоящее время остались единичные деревья сосны и лиственницы, находящиеся в состоянии ослабления или усыхания, в то время как древостой второй генерации до определенного времени сохраняет стабильные таксационные показатели (прирост по диаметру и высоте), а также показатели экологической устойчивости, определяемые по среднему баллу категории состояния.

Литература

Черненькова Т.В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение. - М.: Наука, 2002. - 191 с.

3

2

1

1