АНАЛИЗ ДИНАМИКИ СОСТОЯНИЯ ДРЕВОСТОЕВ ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ В ЗОНЕ ДЕЙСТВИЯ ПРОМВЫБРОСОВ ОАО «ХЕНКЕЛЬ-ЭРА» ЗА ПЕРИОД С 1981 ПО 2004 Г.Г.
Алексеев А.С., Орлова Т.В. (СПбГЛТА, г. Санкт-Петербург, РФ)
Norway spruce tree stands dynamics during 24 years period of time was analyzed Tree stands suffer from detergent emissions in ambient air from industrial plant over all period of investigations. Since beginning of 90-th the tree stands vital state significantly improved due to emissions decline, but on sample plots with tree stands of 140 years old vital state continuously decline despite improve in air quality.
В последние годы значительно возросло внимание науки и общественных организаций к жизненному состоянию лесов, так как аэротехногенные воздействия на леса вызывают негативные изменения на разных уровнях экосистемной организации, приводят к гибели отдельных видов и сообществ и, наконец, деградации насаждений в целом.
Лесные экосистемы – наиболее мощные стабилизаторы происходящих в природе разрушительных процессов и один из наиболее пригодных объектов для учета, оценки и прогноза влияния антропогенной деятельности. Поэтому можно достоверно спрогнозировать экологические последствия антропогенного воздействия с помощью анализа состояния лесных экосистем.
Целью данной работы является оценка состояния и анализ динамики хвойных древостоев в зоне действия промвыбросов химического комбината ОАО ″Хенкель - ЭРА″, расположенного в Ленинградской области.
С момента запуска предприятия ОАО ″Хенкель - ЭРА″ в 1980 году, в лесных экосистемах, испытывающих влияние промвыбросов, начались сложные структурные перестройки. Состояние древостоев вокруг предприятия значительно ухудшилось, древостои были сильно ослаблены..
Поэтому, уже в 1981 году были заложены постоянные пробные площади вокруг ОАО ″Хенкель - ЭРА″. Объекты исследований были размещены на разном удалении от комбината в пределах от 0,6 до 2,8 км и в основном сосредоточены в северо-восточном секторе относительно источника загрязнения, по основному направлению распространения факелов промвыбросов.
Данная работа проводилась на основе материалов длительных полевых исследований, с 1981 по 2004 годы.
В качестве объекта исследований использовалась ель европейская, так как ель является основным объектом европейской системы мониторинга и составляет более 80% всей лесопокрытой площади в районе обследований.
Для оценки динамики состояния древостоев ели европейской во времени применялся метод временного тренда, с использованием результатов исследования состояния древостоев на тех же пробных площадях в прошлые годы.
Былb использованы модели линейного и квадратичного трендов. Линейный тренд имеет следующий вид:
где, y – средний балл состояния древостоев ели европейской в году x, a и b – параметры линейного тренда: знак а показывает направление изменения состояния древостоев (+ - состояние ухудшается, - - улучшается), величина а характеризует скорость происходящих изменений; b – средний балл состояния древостоев в начальный момент времени. Метод линейного тренда применялся к древостоям, расположенным на разном удалении от источника выбросов.
Квадратичный тренд имеет вид:
где, a,b,c – параметры квадратичного тренда, с - средний балл состояния древостоев в начальный момент времени, b – скорость изменения состояния древостоев во времени, a – ускорение происходящих изменений.
Средний балл (индекс) жизненного состояния древостоев ели европейской определялся по общепринятой при мониторинге лесов методике, с учетом дефолиации и дехромации кроны деревьев. Индекс жизненного состояния древостоев представляет собой средний взвешенный класс повреждения составляющих древостой деревьев:
где I – индекс жизненного состояния древостоя, баллы (средний класс повреждения деревьев);
i – номера классов повреждения деревьев, баллы от 1 до 6 (на основе санитарных правил в лесах РФ, 1992);
wi - статистический вес деревьев i-го класса повреждения в данном насаждении;
W – сумма статистических весов.
В качестве статистических весов деревьев разных классов повреждения использовалась численность деревьев по классам повреждений.
По величине индекса состояния древостои классифицируются на здоровые, с индексом 1,0 – 1,5; ослабленные – 1,6 – 2,5; сильно ослабленные – 2,6 – 3,5; отмирающие – 3,6 – 4,5 и сухостой - > 4,6.
Анализ динамики состояния еловых древостоев показал, что пробная площадь (№ 2), расположенная в 0,6 км от предприятия находится в зоне максимального воздействия промвыбросов ОАО ″Хенкель – ЭРА″. Состояние хвойных древостоев на этой пробной площади в 1981 году относилось к категории сильно ослабленных, а уже в 1986 году к категории отмирающих. В дальнейшем темпы ухудшения состояния древостоя снизились. При сохранении стабильного режима выбросов предприятием ниже критического для жизнедеятельности древостоев ели европейской начался процесс восстановления их жизненного состояния. К 2004 году насаждение перешло из категории усыхающих в категорию слабо поврежденных (Рис. 1). В этом случае динамика состояния древостоев описывается квадратичным трендом.
Рисунок 1 – Динамика состояния ели на постоянной пробной площади №2
Рисунок 2 – Динамика состояния древостоев ели на пробной площади №5
Хвойные древостои на пробных площадях (№3 и №4), расположенных на расстоянии 0,9 км и 1,32 км соответственно с 1981 по 1993 годы разрушались значительно медленнее и относились к категории ослабленных. Но за 11 лет, с 1992 по 2004 годы ситуация значительно улучшилась. Древостои из категории ослабленных перешли в категорию здоровых и слабо поврежденных.
Насаждения на пробной площади (№ 5) удаленной на 2,8 км от комбината на всем протяжении периода наблюдений (более 20 лет) сохраняют более или менее стабильные показатели. Существенных изменений в них не отмечено. Отпад деревьев находится в пределах нормы, характерной для возраста древостоя на пробной площади - 140 лет. (Рис. 2). Жизненное состояние древостоя ели европейской на данной пробной площади ухудшается с постоянной скоростью и достигло уровня умеренного повреждения, в основном вследствие естественной, а не антропогенной динамики. В этом случае динамика состояния древостоев описывается линейным трендом.
Достаточно широкий охват натурных наблюдений во времени показал, что в первые годы работы комбината, в период нарастания нагрузок загрязнения (с 1981 по 1986 годы), отчетливо усиливались процессы деградации лесной растительности и происходило ухудшение состояния насаждений. А в годы интенсивного снижения загрязнения (с 1992 по 2004 годы) на постоянных пробных площадях жизненное состояние древостоев ели улучшилось. В настоящее время в зоне влияния ОАО "Хенкель-ЭРА" преобладают слабо поврежденные насаждения.