ECOLOGICAL POTENTIAL AND CARBON SEQUESTRATION OF FOREST AREAS OF BAITUGAN OIL FIELD IN ORENBURG REGION

Full Text

Введение Районы нефтегазодобычи традиционно входят в число территорий со значительным уровнем аэротехногенного загрязнеия окружающей среды (Халикова, Майский 2016). В Оренбургской области эксплуатируется ряд нефтегазовых месторождений на территории лесопокрытых земель, в частности, Байтуганское нефтяное месторождение. Одним из действенных способов снижения загрязнения атмосферы является изучение депонирующей функции лесопокрытых территорий и применение результатов исследования на практике (Колодина и др. 2016). Целью данной работы стала оценка экологического потенциала и объемов депонирования органического углерода в фитомассе лесных насаждений. Впервые в условиях Оренбургской области проведены комплексные исследования экологического потенциала древесно-кустарниковых насаждений с учетом углерододепонирующей функции леса, в районе с развитой инфраструктурой нефтедобычи, на примере Байтуганского месторождения нефти Северного района Оренбургской области. Актуальность оценки баланса углерода подтверждается принятием Рамочной конвенции ООН об изменении климата (1992) и Киотского протокола (1997). Наравне с сокращением выбросов парниковых газов данные документы призывают «к защите и поддержанию источников депонирования и хранилищ парниковых газов» и «воплощению в жизнь практических методов воспроизводства лесов». Методы исследования В настоящей работе осуществлены расчеты запаса и годичного депонирования углерода в фитомассе лесной растительности на территории Байтуганского нефтяного месторождения (Рябинина, Князев 2009; Хусаинова, Кулагин 2016) Северного района Оренбургской области, базирующиеся на анализе материалов Государственного учета лесов (ГУЛ). Вторым информационным источником служила компьютерная база данных «Биологическая продуктивность лесных экосистем» с изменениями и дополнениями. Оценка фитомассы древостоев и запаса углерода проводилась на основе информации об объемах стволовой древесины на корню и использования конверсионных коэффициентов фитомасса/запас древесины на корню. Конверсионные коэффициенты рассчитывались для основных лесообразующих пород с учетом возрастных групп по следующим фракциям фитомассы: стволы, ветви, корни, листья (Чураков, Манякина 2012). Запас углерода рассчитывали из величин полной фитомассы при допущении, что 1 кг сухой массы стволов, ветвей и корней содержит 0,5 кг углерода, 1 кг сухой массы хвои, листьев и растений нижних ярусов - 0,45 кг. Оценка годичного депонирования углерода, расчет годичного депонирования углерода в живой фитомассе лесных экосистем базировались на динамике площадей и средних запасов древостоев основных лесообразующих пород. Общая характеристика района исследования Байтуганское месторождение нефти залегает западнее села Староборискино Северного района Оренбургской области. Район исследования имеет хорошо развитую инфрастуктуру нефтепроводов, газопроводов, этанопроводов, топливопроводов, нефтяные скважины, обслуживаемые Северным ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Самара», Абдулинским ЛПУ МГ, Бугурусланским районным нефтедобывающим управлением, ООО «Байтекс», ЗАО «Алоил», ОАО «Татнефть» им. В.Д. Шашина, ЗАО «Оренбургнефтеотдача», а также автозаправочные станции: ОАО «Оренбургнефтепродукт» Бугурусланской нефтебазы: № 18 в с. Северное, № 118, № 119, АЗС «Техкомплект», ООО «Лукойл - Уралнефтепродукт», АЗС ООО «Трансоил», автогазозаправочные станции ООО «Пропан». Лесопокрытые участки Байтуганского месторождения территориально относятся к Северному лесничеству Оренбургской области. Согласно приказу МПР РФ № 68 от 28 марта 2008 г. «Об утверждении Перечня лесорастительных зон и лесных районов Российской Федерации», территория расположения Северного лесничества отнесена к лесостепной зоне лесостепного района Европейской части Российской Федерации (табл. 1). На севере и северо-востоке лесничество граничит с Республикой Татарстан, на юге и юго-востоке - с Бугурусланским и Абдулинским лесничеством, на западе - с Самарской областью. Лесистость территории расположения лесничества составляет 18,8%. Таблица 1 Общие сведения о лесничестве района исследования Наименование показателя Ед. изм. Значения показателя Общая площадь лесного фонда, в том числе: га 40 374 защитные га 40 374 эксплуатационные га - резервные га - Площадь лесных земель, в том числе: га 37 849 покрытые лесной растительностью га 36 234 не покрытые лесной растительностью, из них: га 1 615 фонд лесовосстановления га 1 280 Расчетная лесосека тыс. куб. м 27,500 Фактическое использование ежегодного допустимого объема изъятия древесины тыс. куб. м 2,250 (8,2%) Итого: га 40 374 При создании лесных насаждений на не покрытых лесом землях и лесосеках на тер ритории исследования в соответствии с лесохозяйственным регламентом в качестве основных видов предусматриваются сосна, ель и береза. Выбор древесных пород обусловлен эколого-биологическими особенностями вида и лесорастительными условиями. Важную роль в определении экологического потенциала лесных участков играют мероприятия по охране, защите и воспроизводству лесов. Лесовоспроизводство, лесоохрана и лесозащита относятся к числу важнейших задач в области лесного хозяйства, которые обеспечивают выполнение экологических и природно-хозяйственных функций лесными массивами (Кулагин и др. 2015). Сохранение и увеличение ресурсного и экологического потенциала лесов степной зоны возможно обеспечить лишь за счет: применения системы научно обоснованных рубок и воспроизводства лесов, улучшения их породного состава; создания и эффективного использования постоянной лесосеменной базы; ухода за лесом, включая рубки ухода и санитарные рубки (Кулагин, Николаева 2014). Депонирование углерода лесопокрытыми участками района исследования В фитомассе лесов Байтуганского месторождения нефти (Северное участковое лесничество Оренбургской области) - запасы стволовой древесины, ветви, корни, листья, общий объем которых составляет около 1 974 173 тонн углерода, находящегося в постоянно связанном состоянии. Кроме того, леса района исследования ежегодно поглощают из атмосферы около 50 675 тонн углерода, при этом наиболее углеродоемкими являются молодые, интенсивно растущие насаждения. Площадь лесопокрытых участков молодых (мол1) насаждений (естественное и искусственное лесовосстановление) осины равна 1 829 га, общий объем фитомассы равен 46 643 т, следовательно, общий объем депонируемого углерода равен 3 642 т (табл. 2). Второе место по площади среди молодого (мол1) древостоя занимают насаждения сосны (1 196 га), общий объем фитомассы равен 51 214 т, следовательно, общий объем депонируемого углерода равен 3 194 т (табл. 2). На третьем месте по площади молодые насаждения липы (мол1) - 546 га, общий объем фитомассы равен 16 319 т, следовательно, общий объем депонируемого углерода равен 1 016 т. Оценка объема фитомассы и депонируемого углерода в зависимости от группы возраста древостоя и занимаемой площади показала, что в районе исследования наибольшую площадь имеют средневозрастные насаждения (12678 га), однако наибольший прирост в год и максимальное депонирование углерода (т/год) имеют молодые (мол1) насаждения (табл. 2). Таблица 2 Зависимость депонирования углерода от возрастных групп древостоя и занимаемой площади Возр. группы Площадь Запас, кбм прир/год Ф/м полн, т С всего, т Деп. С, т/год молодняки 1 класса 4 385 138 000 19 347 144 095 70 655 9 089 молодняки 2 класса 3 292 294 300 17 900 280 886 138 782 7 797 средневозрастные 12 678 1 802 300 13 761 1 522 457 756 498 5 368 приспевающие 7 590 1 226 900 8 532 905 813 451 078 2 907 спелые 5 901 1 054 500 1 199 967 581 482 311 579 перестойные 631 104 200 0 90 450 45 056 0 В этой связи подтверждается положение, что с экологической точки зрения наиболее полезными для оздоровления атмосферы от негативных выбросов, и в первую очередь от выбросов окиси углерода, являются молодые, растущие леса. Большое значение в депонирование углерода имеет породный состав древесных культур, например, ель и лиственница одной возрастной группы накапливают различное количество фитомассы в единицу времени и, следовательно, депонирование углерода происходит в различных объемах. На территории Байтуганского месторождения насаждения ели и лиственницы примерно равны и составляют около 5 га, представленные насаждения в большинстве случаев одновозрастные с доминированием молодняков 1 класса и средневозрастных насаждений (рис. 1). Рис. 1. Накопление фитомассы и депонирование углерода различными породами хвойных насаждений на территории месторождения (т) В ходе исследования было выявлено, что одновозрастной древостой, равный по площади, отличается по объему депонирования углерода в зависимости от биологических особенностей вида. Так, в частности, в ходе исследования сравнивались объемы фитомассы и депонирующий потенциал дуба высокоствольного и низкоствольного, а также березы, осины и липы (рис. 2). Рис. 2. Накопление фитомассы и углерода мягколиственными насаждениями на территории месторождения (т) Нами было установлено, что молодняки (мол1) дуба высокоствольного на площади, равной 1 га, за один год депонируют порядка двух тонн углерода, в то время как аналогичные по возрасту и площади насаждения дуба низкоствольного депонируют 2,65 тонны углерода в год, березы - 1,22 тонны в год, осины - 1,99 тонны в год, липы - 1,86 тонны углерода в год. Становится очевидным, что на территории Байтуганского месторождения среди лиственных пород деревьев наиболее перспективными по поглощению углерода являются насаждения дуба низкоствольного, однако стоит отметить, что данная культура относится к медленно растущим, в связи с чем создание разновидовых насаждений будет более эффективно с точки зрения устойчивости насаждения, образования годичного объема фитомассы и депонирования углерода. Накопление фитомассы и депонирование углерода также зависит от экологической группы насаждения. Проведенные исследования показывают, что участки, покрытые кустарниковой растительностью на территории исследования, значительно отстают в объемах накопления фитомассы и углерода в сравнении с древесными насаждениями (Рябинина, Князев 2009; Рябухина 2015) В частности, один гектар средневозростной и приспевающей кустарниковой растительности депонирует порядка 0,26 тонн углерода. Результаты выполненных исследований сведены в таблицу 3, где отражены абсолютные величины запасов стволовой древесины в кубометрах (запас), запасов фитомассы в тоннах (фитомасса), запасов углерода в тоннах (С полн.), и депонирования углерода в тоннах в год (Деп. С) на территории площадей исследования и в целом по всему району исследования. Таблица 3 Обобщенные данные результатов исследования Культура Площадь Запас, кбм Ф/м полн., т С всего,т Деп. С, т/год Итого хвойные 1 713 113 500 126 270 61 601 3 908 Итого твердолиственные 12 328 1 620 800 1 722 192 856 934 2 311 Итого мягколиственные 20 393 2 885 300 2 062 051 1 025 474 18 366 Итого кустарники 37 300 511 242 4 Принимая во внимание, что территория Байтуганского месторождения с развитой сетью сопутствующей инфраструктуры практически полностью покрывает площадь Северного района Оренбургской области, нами были произведены расчеты лесопокрытых земель, которые включали: несомкнувшиеся лесные культуры, редины, гари, вырубки, пустыри; в расчет лесонепокрытых участков были приняты: пашни, сенокосы, пастбища, дороги, усадьбы (табл. 4). Расчеты показали, что помимо лесопокрытых участков с сомкнувшимся древостоем в образовании фитомассы и депонировании углерода принимают участие территории несомкнувшегося древостоя (3 471 га), который образует порядка 31 858 тонн углерода и депонирует 5 593 тонны углерода в год, а также редины площадью 650 га, депонирующие 5 593 тонны углерода в год. Вырубки вносят наименьший вклад в общий объем образования фитомассы и депонирования углерода (табл. 4). Таблица 4 Обобщенные данные земельного фонда района исследования Категория Площадь Запас, кбм Прир/год Ф/м полн, т С всего, т Деп. С, т/год Итого ЛП земель 34 477 4 620 200 60 769 3 911 283 1 944 379 24 582 Несомкнувшиеся лесные культуры 3 471 10 921 81 247 31 858 5 593 Редины 650 17 440 229 26 268 12 516 93 Вырубки 854 1 344 11 918 5 363 688 Прогалины, пустыри 922 20 983 10 492 Всего ЛП земель 34 477 4 620 200 3 911 283 19 444 379 24 582 Всего ЛНП земель 5 697 29 514 140 416 67 229 6 374 Всего лесных земель 40 374 4 650 40 511 699 16 541 50 675 Всего нелесных земель 2 135 0 35 146 1 974 173 0 Всего земли 42 509 4 632 274 40 546 845 1 974 173 50 675 На территории исследования наибольшую депонирующую функцию выполняют лесопокрытые участки с доминированием мягколиственных культур, это обусловлено эколого-биологическими особенностями видов, а также возрастными группами и площадью насаждений (Рябухина и др. 2015; Майский и др. 2017). Улучшение качества атмосферного воздуха района исследования возможно при эффективном ведении лесного хозяйства; наращивании лесных территорий с доминированием видов, обладающих высоким адаптивным потенциалом, образующих большое количество фитомассы, депонирующих значительное количество углерода и других поллютантов. Необходимо также соблюдение технологических режимов в нефтегазовой отрасли и наращивание доли экологичных технологий, минимизирующих аэротехногенное загрязнение при геологоразведке, строительстве и эксплуатации скважин и сопутствующей инфраструктуры.

About the authors

M. V. Rjabukhina

Orenburg State Pedagogical University

Candidate of Biological Sciences, engineer at the Department of Botany and Plant Physiology

A. V. Filippova

Orenburg State Agricultural University

Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Department of Biology, Nature Management and Ecological Security

R. A. Maiski

Ufa State Petroleum Technological University

Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor at the Department of Mathematics

References

Supplementary files