ДИНАМИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ. РАССЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕПОНИРОВАНИЯ УГЛЕРОДА НАСАЖДЕНИЯМИ, ПОДВЕРЖЕННЫМИ ВОЗДЕЙСТВИЮ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Захаров А.Б. (НГСХА, г. Н.Новгород, РФ)
Dynamics of vegetative communities of the Nizhniy Novgorod area. Calculation of efficiency of deposition of carbon by plantings subject to influence of industrial pollution.
Леса являются огромным «углеродным резервуаром», играют положительную роль в формировании углеродного баланса и выполняют функцию буфера в ходе продолжающегося изменения климата. Ежегодное депонирование углерода лесными экосистемами России по данным центра экологической политики составляет порядка 261,64 миллионов тонн в год, что эквивалентно 959 миллионов тонн СО2 (Исаев, Коровин, Сухих, и др. 1995; Мартынов, Артюхов, Виноградов, 1998).
При фотосинтезе растения поглощают двуокись углерода СО2 из атмосферы и воду из почвы. Из двуокиси углерода и водорода, освобождаемого при расщеплении воды под действием света (фотолиз воды), синтезируется глюкоза, из которой в процессах биосинтеза строятся другие органические соединения. Следовательно, через продуктивность насаждений и изменения биометрических показателей можно вычислять среднее депонирование углерода насаждениями, произрастающими в разных условиях. Депонированный углерод в древесине является наиболее устойчивой формой в лесных экосистемах средних широт, так как фитомасса древесных растений в связи с особенностями видов непостоянна в отличии от древесного ствола, который на протяжении всей жизни дерева «консервирует» углерод на десятилетия.
По состоянию на 1 января 1988 года общая площадь государственного лесного фонда Нижегородской области составила 3,76 млн. га. Лесистость – 46,0%, причем в северных районах она поднимается 60-70%, а в южных составляет 15-20%, опускаясь до 4-5% на юго-востоке области. Это связанно с неравномерным размещением лесов. Основная площадь лесов области находится в ведении органов лесного хозяйства (82,7%). Суммарная площадь совхозных и колхозных лесов имеет значительный удельный вес в общем государственном лесном фонде – 15,9% (597,5 тыс. гектаров). Лесная площадь занимает 3555,5 тыс. га (95%), а покрытая лесом – 3394,8 тыс. га или 90% от общей площади (Куприянов, Веретенников, Шишов, 1995).
Леса Нижегородской области составляют 0,33% от общей площади лесного фонда России, по покрытой лесом площади 0,42% (Куприянов, Веретенников, Шишов, 1995).
Знание лесоустроительных материалов, лесоводственных и экологических методик, а так же выполненных работ, позволяет нам создать модель депонирования СО2 насаждениями гослесфонда в Нижегородской области.
Для составления такой модели учитывалось распределение покрытой лесом площади по преобладающим породам в разрезе каждой породы по бонитету. Например сосновое насаждение депонирует n-ое количество СО2, но в разных типах условий местопроизрастания продуктивность насаждения неодинакова. Для этого применим константы депонирования СО2 вычисленные опытным путем в результате закладки пробных площадей и вычисления продуктивности насаждения. За эталонную единицу депонирования к примеру в сосновых насаждениях возьмем сосняки с ТУМ А2 I и III класса бонитетов. Так же применим коэффициенты к группам возраста.
Зная ход роста сосны (Приволжский лесорастительный район) по данным лесоустройства 1975 (Основные положения организации и развития лесного хозяйства Горьковской области) года, запас, класс бонитета и возраст насаждения по ранее составленным моделям хода роста устанавливаем средний прирост м3 на га (пример табл. 1).
Таблица 1 - Ход роста сосны Приволжский лесорастительный район. По данным лесоустройства (Основные положения организации и развития лесного хозяйства Горьковской области, 1975)
|
Возраст, лет |
Высота, м |
Диаметр, см |
На 1 га м3 |
|
|
Запас |
Средний прирост |
|||
|
I класс бонитета |
||||
|
50 |
19,9 |
18,4 |
370 |
7,4 |
|
60 |
22,4 |
22,2 |
440 |
7,4 |
|
70 |
24,5 |
26,0 |
486 |
7,0 |
|
80 |
26,1 |
29,5 |
522 |
6,6 |
|
90 |
27,1 |
32,2 |
541 |
6,0 |
|
III класс бонитета |
||||
|
60 |
16,7 |
19,2 |
267 |
4,4 |
|
70 |
18,5 |
21,7 |
293 |
4,2 |
|
80 |
19,5 |
22,9 |
313 |
3,9 |
|
90 |
21,0 |
24,6 |
333 |
3,7 |
Зная прирост, динамику площадей по возрастам и классам бонитета, можем определить долю сухого вещества, из которой вычислим массу депонированного углерода в древесине на всей площади.
Пример: площадь всех 60-ти летних сосновых насаждений III класса бонитета Х гектар. Прирост 4,4 м3/га в год. Определим среднее содержание углерода древесины в килограммах:
где С - среднее содержание углерода, кг;
0,495- процентное содержание углерода по массе в древесине. Абсолютно сухая древесина в среднем содержит 49,5% углерода, 44,1% кислорода, 6,3% водорода, 0,1% азота (Никитин, 1962).
4,4- средний прирост м3/га III класса бонитета в возрасте 60 лет (см. табл.1);
μ – масса сырого кубометра древесины, кг;
λ – масса высушенной древесины из 1 кг сырой;
Х- площадь насаждений данного возраста и класса бонитета;
Соответственно масса депонированного углерода на 1 га будет 
;
Последовательными вычислениями масс углерода на 1 га согласно таблице 1 получим постоянные величины. Это позволит нам через матрицу EXСEL вычислить массу депонированного углерода всех сосновых насаждений в области. А также вести долговременный мониторинг.
Молярная масса С -12,011 г/моль.
Молярная масса О – 15,999 г/моль.
Молярная масса СО2 = 44,009 г/моль.
Т.е. в 1 кг углерода 
На один атом углерода приходится одна молекула СО2.
Объем СО2 : 
Актуальна так же проблема снижения продуктивности и устойчивости насаждений под воздействием антропогенной нагрузки. Радиальный прирост является одним из самых чувствительных к загрязнению лесотаксационных показателей (Барткявичус, 1987). Нарушаются обменные химические и процессы транспирации. Насаждения на загрязненных полютантами территориях не могут в полном объеме выполнять экологические функции. Поэтому недостаточно просто создание лесных культур на таких территориях, необходимо лесоводственными и лесокультурными методами повышать их устойчивость для большего депонирования углерода.
Литература
1. Исаев А.С., Коровин Г.Н., Сухих В.И. и др. Экологические проблемы поглощения углекислого газа посредством лесовостановления и лесоразведения в России. -М, Центр экологической политики. – 1995.
2. Куприянов Н.В., Веретенников С.С., Шишов В.В. Леса и лесное хозяйство Нижегородской области.- Н.Новгород: Волго-Вятское кн. Изд-во, 1994. – 100 с.
3. Основные положения организации и развития лесного хозяйства Горьковской области// Изд. Поволжского лесоустроительного предприятия. -Горький, 1975. -232 с.
4. Никитин Н. И. Химия древесины и целлюлозы. -М.—Л., 1962.
5. Антанайтис В.В., Тябера А.П. // «Исследование и моделирование роста лесных насаждений, произрастающих в условиях загрязненной природной среды. Сборник научных трудов». Каунас. Изд. ЛитСХА, 1987, 112. // Э.Барткявичус «Некоторые закономерности роста сосновых древостоев при различном уровне загрязнения природной среды». -с. 16-27.