Экологический потенциал и депонирование углерода лесными участками Байтуганского нефтяного месторождения Оренбургской области

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, Байтуган-ское 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-кустарнико- вых 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 «Оренбургнефтеотда-ча», а также автозаправочные станции: ОАО «Оренбургнефтепродукт» Бугурусланской нефтебазы: № 18 в с. Северное, № 118, №119, АЗС «Техкомплект», ООО «Лукойл -Уралнефтепродукт», АЗС ООО «Трансойл», 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 ри-тории исследования в соответствии с лесохозяйственным регламентом в качестве основных видов предусматриваются сосна, ель и береза. Выбор древесных пород обусловлен экологобиологическими 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 природнохозяйственных 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 (мол!) - 546 га, общий объем фитомассы равен 16 319 т, следовательно, общий объем депонируемого углерода равен 1016 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 (мол!) насаждения (табл. 2).

Таблица 2

Зависимость депонирования углерода от возрастных групп древостоя и занимаемой площади

Возр. группы	Площадь	Запас, кбм	прир/год	Ф/м поли, т	С всего, т	Деп. С, т/год
молодняки 1 класса	4 385	138 000	19 347	144 095	70 655	9 089
молодняки2 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 особсн- ностей 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 (мол!) 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 ноли.), и депонирования углерода в тоннах в год (Ден. С) на территории площадей исследования и в целом по всему району исследования.

Таблица 3

Обобщенные данные результатов исследования

Культура	Площадь	Запас, кбм	Ф/м ПОЛИ., 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 несомк-нувшегося 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 ПОЛИ, т	С всего, т	Деп. С, т/год
Итого ЛИ земель	34 477	4 620 200	60 769	3 911 283	1 944 3 79	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	И 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 экологобиологическими 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.