Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эколого-физиологическая оценка состояния древесных растений и насаждений в зависимости от антропогенной нагрузки в городе Одинцово

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Эколого-физиологическая оценка состояния древесных растений и насаждений в зависимости от антропогенной нагрузки в городе Одинцово"

На правах руктиси

005015427

ЛАТАНОВ Александр Александрович

ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ И НАСАЖДЕНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ В ГОРОДЕ ОДИНЦОВО

03.02.08-Экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Москва-2012

005015427

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса»

доктор биологических наук, профессор ЧЕРНЫШЕНКО Оксана Васильевна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

ТЕОДОРОНСКИЙ Владимир Сергеевич

кандидат биологических наук, доцент ТРОФИМОВА Ольга Викторовна

Ведущая организация: Всероссийский научно исследовательский

институт лесоводства и механизации лесного хозяйства

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Защита состоится «22» марта 2012 г. в 10 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.146. 01 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» по адресу: 141005, Московская обл., Мытищи - 5, ул. 1 -я Институтская, д. 1, зал заседаний (ауд. 1222)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «МГУЛ»

Автореферат разослан« » 2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета, /I¿и/*- ■( Т.В. Шарапа

канд. биол. наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Система озеленения - важнейшая составляющая городской структуры. Городские насаждения выполняют многофункциональную экологическую и эстетическую роль и являются необходимым условием жизнеобеспечения города. Их значимость велика и в больших, и в малых городах, и она не зависит от размеров занимаемой ими территории. Обязательным условием для сохранения и повышения устойчивости городских насаждений являются данные об их состоянии и воздействующих на него неблагоприятных факторах. Такие данные можно получить лишь на основе мониторинга состояния городских насаждений.

Исследования состояния городских насаждений крупных городов, в том числе Москвы, Санкт-Петербурга, ведутся достаточно давно. Им посвящено большое число публикаций [Воронцов, 1991; Мозолевская, 1998; Теодоронский, 2007; Николаевский, 2008; Щербакова, 2009 и др.]. Система озеленения территории г. Одинцово (Моск. обл.) типична для малых городов Подмосковья. Состояние насаждений малых городов практически не изучалось. В состав системы озеленения Одинцова входят разные по назначению и функциям насаждения, в том числе наибольшие по протяженности и значимости посадки вдоль улиц и магистралей. Это зона, определяющая в значительной степени ландшафтный и исторический облик города, является зоной наибольшего антропогенного воздействия, прежде всего загрязнения среды автодорожными выбросами. В настоящее время в городе идёт интенсивное строительство новых зданий и целых жилых кварталов. В связи с увеличившейся антропогенной нагрузкой началось массовое ослабление и усыхание деревьев в придорожных насаждениях. Настоящие исследования проводились по заказу Администрации Одинцовского муниципального района в рамках НИР «Проведение мониторинга озеленённых территорий г. Одинцово» в период с 2004 г по 2009 г. Автор диссертационной работы был ответственным исполнителем темы.

Цель исследований состояла в оценке современного состояния городских насаждений г. Одинцово и создании на этой основе системы мониторинга объектов озеленения и рекомендации мероприятий по повышению устойчивости насаждений.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- провести оценку современного состояния придорожных насаждений;

- создать сеть и базу данных мониторинга для наиболее важных объектов обследования;

- выявить факторы нарушения устойчивости насаждений и оценить степень их воздействия на состояние насаждений;

- разработать рекомендации по повышению устойчивости насаждений г. Одинцово.

Научная новизна работы: впервые проведено комплексное обследование состояния городских насаждений г. Одинцово. Подготовлены дендропланы и база данных о состоянии придорожных насаждений в формате географической информационной системы (ГИС), которая содержит сведения о видовом составе насаждений, их поражении болезнями и повреждении вредителями и другими абиотическими и антропогенными факторами. Установлено влияние и степень воздействия антропогенных факторов на ослабление насаждений.

Практическое значение исследований. Организована система мониторинга городских насаждений. Информация, получаемая по результатам мониторинга начиная с 2004 г. ежегодно используется в практической деятельности Администрацией Одинцовского муниципального района. Материалы мониторинга позволяют оптимизировать работу по содержанию городских насаждений г. Одинцово.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, студентов и аспирантов МГУЛ в 2005-2010 гг., на международной конференции «Глобализация и ландшафтная архитектура: перспективы для образования и практики (Санкт-Петербург, 2007)», на XII , XIII и XIV Международной научно-практической конференции «Проблема озеленения крупных городов» в 2009, 2010, 2011 годах.

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 8 научных статьях в период с 2004 по 2011 годы, в том числе 2 в изданиях рекомендованных ВАК.

Личное участие автора. В 2004-2009 г.г. диссертант проводил обследование состояния придорожных городских насаждений, собирал и анализировал полевые материалы, готовил документальные фотоматериалы и ежегодные отчёты, готовил дендропланы и базу данных о придорожных насаждениях и их состоянии в формате географической информационной системы (ГИС).

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций, библиографического списка. Основная часть работы изложена на 117 страницах и включает 29 таблиц и 46 рисунков. Список цитируемых работ состоит из 114 наименований, в том числе 12 иностранных.

\

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАЙОНА РАСПОЛОЖЕНИЯ ОДИНЦОВО И ЕГО ОЗЕЛЕНЁННЫХ

ТЕРРИТОРИЙ

Территория города Одинцово расположена преимущественно на водоразделе, в бассейне р. Саминки и притоков р. Сетуни. Климат территории обусловлен положением района и особенностями атмосферной циркуляции в центре Русской равнины. Климатические условия территории характеризуются средними для Московской области показателями.

Одинцовский район относится к зоне достаточного увлажнения. За год выпадает в среднем 550-650 мм осадков, в отдельные годы эта величина варьирует от 270 до 900 мм. Максимальное суточное количество осадков достигает 90 мм. Такое количество осадков достаточно для эффективного снижения загрязнения воздуха. За исключением крайне засушливых лет, осадков выпадает всегда больше, чем испаряется. Как правило, максимум осадков приходится на июль, минимум - на февраль -апрель.

Учитывая общие закономерности изменения метеопараметров в зависимости от подстилающей поверхности и их влияние на характер распространения в воздухе вредных выбросов, в центре города, в холодный период года преобладают условия накопления выбрасываемых в атмосферу загрязняющих её веществ. Потенциальная опасность загрязнения воздуха здесь увеличена по сравнению с «фоновой». На окраинах города и в центре, летом, преобладают процессы рассеивания загрязняющих веществ и очищения атмосферного воздуха. Соответственно, потенциал загрязнения атмосферы ниже «фонового», который определяется категорией «умеренный» .

2. МЕТОДИКА И ОБЪЁМ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объекты исследования: 1 - насаждения специального назначения, придорожные насаждения вдоль Можайского шоссе, улиц - Неделина, Жукова, Молодёжной, Садовой; 2 - насаждения общего пользования на бульваре Любы Новосёловой.

Исследования проводились с 2004 по 2009 г.г. В программу исследований входила закладка постоянных пробных площадей на объектах обследования для проведения мониторинга, описание древесно-кустарниковой растительности с указанием выявленных биотических, абиотических и антропогенных повреждений. На каждый объект составлялся дендроплан, перечетная ведомость с характеристикой

параметров дерева, оценкой категории его состояния по общепринятой 6-балльной шкале и перечнем и описанием выявленных повреждений. На объектах исследования детально описано 5300 деревьев и кустарников.

На пробных площадях выявлялись приоритетные факторы негативного воздействия на состояние насаждений. Для характеристики качества почв объектов обследования проведено морфологическое описание почвенных разрезов. Оценка состояния корнеобитаемого слоя почвы (на глубину до 80 см) проведена с помощью механического прибора «Пенетрометра». Получены физико-химические характеристики почвы (рН, С орг., NH4+, NO3-, К20, Р2О5). Для характеристики засоления городских почв определялось содержание обменных катионов Na , Г, Mg2+, Са2+. С целью анализа аккумулированных корой липы мелколистной газообразных вредных веществ нитрат - иона N03",сульфат -иона S042", хлорид - иона СГ выполнен химический анализ коры двух объектов обследования. Для выявления вида солей вызывающих краевой некроз листьев липы мелколистной, проведен анализ химического состава преднекрозной и некрозной частей листьев на наличие SO42", СГ и Na+.. Полученные эмпирические данные по площади листьев, поражённой некрозом, обработаны статистически с помощью программы Microsoft Excel.

Проведён дендрохронологический анализ радиальных приростов наиболее распространённой породы - липы мелколистной, а также берёзы пушистой и вяза шершавого, в анализ включено 69 деревьев. Перекрёстная датировка проведена с помощью пакета программ GROWLINE. Для выявления климатической обусловленности колебаний прироста липы мелколистной выполнен корреляционный анализ, рассчитаны коэффициенты корреляции между индексами прироста и суммой ежемесячных осадков и суммой ежемесячных температур. Оценка состояния деревьев по величине радиального прироста рассчитана по показателю PGR (по методике А. Берримана), по которому можно определить нижнее критическое значение величины прироста.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА НАСАЖДЕНИЙ ОДИНЦОВО

Насаждения г. Одинцово представлены насаждениями общего пользования и специального назначения. Насаждения общего пользования включают насаждения лесопарка, парков, бульваров, скверов. Общая площадь насаждений общего пользования составляет 83,3 га. Насаждения специального назначения представлены посадками деревьев вдоль улиц. Общая протяжённость посадок деревьев вдоль улиц в городе составляет 170 км общей площадью около 50 га.

По степени озеленённости г. Одинцово является относительно благополучным. Зелёные насаждения довольно равномерно распределяются по территории города.

На обследованных объектах общего и специального пользования Одинцово произрастает 38 пород деревьев. При этом 65 % от всех обследованных деревьев представлено 4 породами, что говорит о низком разнообразии озеленения. В настоящее время в насаждениях города преобладает липа мелколистная {Tilia cordata Mill.) - 39 % от состава древесных насаждений. В меньшем количестве представлены берёза бородавчатая (Betula verrucosa Ehrh.j - 9,9 %, клён остролистный {Acer platanoides L.J - 8,9 %, рябина обыкновенная (Sorbits aucuparia LJ - 7,4 %, тополь чёрный (Populus nigra L.J - 3,9 %, вяз шершавый (Ulmus scabra Mill.,) - 3,5 %, ива ломкая (Salix fragilis L.J - 2,8 %, клён ясенелистный (Acer negundo L.) - 2,7 %, берёза пушистая {Betula pubescens Ehrh.) - 2,6 %, тополь бальзамический (Populus balsamifera L.J — 2,4 %, яблоня (род Malus) - 2,0 %. Хвойные породы представлены в небольшом количестве - 2,4 % несколькими видами: сосна обыкновенная {Pinus sylvestris L.), ель обыкновенная {Picea abies L.) и колючая (Picea pungens Engelm.), пихта сибирская {Abies sibirica Ledeb.j, лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb.j, туя западная (Thuja occidentalis L.J.

В обследованных объектах преобладают деревья 4 класса возраста (45-60 лет). Молодые посадки до 15 лет составляют 25,8 %. Посадки создаются крупномерным посадочным материалом липы мелколистной, берёзы бородавчатой, каштана конского обыкновенного (Aesculus hippocastanum L.J со значительным преобладанием липы мелколистной. В озеленении города широко используются декоративные кустарники (11 видов). В ассортименте кустарников 80 % составляют дёрен белый {Cornus alba L.), боярышник кроваво-красный (Crataegus sanguínea Pall J и пузыреплодник калинолистный (Physocarpus opulifolia (L.) Maxim./

Наиболее распространенные виды древесных растений в городских посадках - это липа мелколистная, клен остролистный, береза бородавчатая и рябина обыкновенная, из кустарников - дерен белый, боярышник кроваво-красный и пузыреплодник калинолистный. Они входят в основной ассортимент деревьев и кустарников Московского региона и рекомендованы Главным ботаническим садом АН СССР в 1990 г в качестве основного, ведущего ассортимента для массовых посадок. На основе учета комплекса показателей, из которых складывается перспективность растений для Московского региона перечисленные виды древесных растений включены в I группу перспективности.

Таким образом, используемая древесно-кустарниковая растительность является наиболее адаптированной к условиям произрастания в городе.

4. ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТОЯНИЯ ГОРОДСКИХ НАСАЖДЕНИЙ

4.1 Результаты оценки состояния насаждений

Оценка состояния насаждений была проведена по результатам детального обследования насаждений. На каждом обследованном объекте присутствовало значительное количество ослабленных в разной степени деревьев.

Ослабление липы мелколистной в наибольшой степени проявилось в насаждениях произрастающих в пределах разделительной полосы и придорожных насаждениях Можайского шоссе, в придорожных насаждениях улицы Молодёжной и улицы Садовой, на бульваре Любы Новосёловой, где количество деревьев с разной степенью ослабления составило от 72,0 % до 85,0 %. Дендрохронологический анализ модельных деревьев липы мелколистной с нескольких объектов озеленения показал начало устойчивого снижения радиального прироста с 1996-1997 г.г., т.е. с начала периода применения повышенных доз солевых пртивогололёдных реагентов.

Считается, что состояние фотосинтетического аппарата может служить индикатором загрязнённости среды, по которому возможно провести оценку пригодности местообитания для произрастания видов. Но в силу неспецифичности реакции фотосинтетического аппарата индикация качественного и количественного выражения определённого фактора невозможна.

Проявление обширного некроза листовой пластинки липы мелколистной ежегодно отмечалось уже в июле. Деревья, повреждённые некрозом, располагались одиночно, группами и участками протяжённостью от нескольких метров до нескольких десятков метров.

Из учтённых деревьев берёзы бородавчатой от 43,5 % до 87,4% не имели признаков ослабления. Ослабление берёзы бородавчатой проявлялось в виде уменьшения размера листьев листьев (16 %), дефолиации (4 %), суховершинности (8%).

Менее устойчивой оказалась берёза пушистая. Берёза пушистая произрастает лишь в местообитаниях с бесперебойным почвенным водоснабжением [Кулагин, 1985]. Этой экологической особенностью берёзы пушистой можно объяснить стремительную гибель деревьев в условиях высокого уплотнения и засоленности почвы в придорожных насаждениях по ул. Молодёжной, где погибло 90 % деревьев.

В меньшей степени ослаблены насаждения клёна остролистного. Из учтённых деревьев от 43% до 100% деревьев не имели признаков ослабления.

Вяз в обследованных насаждениях представлен двумя видами -вязом шершавым и вязом гладким, с преобладанием первого вида. Усыхание вяза в придорожных посадках вдоль Можайского шоссе происходило в результате поражения голландской болезнью. Начало усыхания в очаге болезни отмечено с 2005 г. Погибло 16% деревьев. Аналогичные темпы ослабления и усыхания происходили в придорожном насаждении ул. Молодёжной в условиях засоленных почв. Усыхание в обоих насаждениях сопровождалось 100 % заселением усыхающих и сухостойных деревьев ильмовыми заболонниками. Основная причина ослабления рябины обыкновенной в насаждениях бульвара Любы Новосёловой в нарушении рекомендации по смешению пород, что приводит к формированию односторонней, слабо развитой кроны, дефолиации, частичной сухокронности.

4.2 Оценка состояния молодых насаждений созданных крупномерными саженцами

Посадки липы мелколистной, берёзы бородавчатой, каштана конского обыкновенного были созданы крупномерным посадочным материалом. Посадки выполнялись качественным материалом в соответствии с ГОСТ 24909-81. Для посадок, созданных в 2004 - 2007 г.г. крупномерными саженцами, так же как для насаждений старшего возраста характерно преобладание ослабленных деревьев. В связи с ухудшением почвенных условий, посадки не имели благоприятных условий для развития в стадии приживания.

По результатам обследования установлено преобладание деревьев с разной степенью ослабления.

Величина отпада за период, прошедший со времени посадки, составила:

- в посадках липы мелколистной вдоль Можайского шоссе 31,15% (период наблюдения 2004 - 2009 г.);

- в посадках берёзы бородавчатой вдоль ул. Жукова 36,7% (период наблюдения 2006 - 2009 г.);

- в посадках берёзы бородавчатой вдоль ул. Неделина 34,5% (период наблюдения 2006 - 2009 г.);

в посадках каштана конского обыкновенного на объекте озеленения по ул. Неделина 25,0 % (период наблюдения - 2005 - 2009 г.).

Величина отпада в несколько раз превысила предполагаемую при проектировании посадок, создаваемых крупномерным посадочным материалом, величину - 3-5%.

Ослабление деревьев было вызвано разными причинами: нарушением правил агротехники при посадке, ухудшением почвенных условий в результате проведения работ по прокладке коммуникаций, а

также нарушением требований оптимального размещения растений в пространстве. Повреждение стволиков при посадке и уходах выявлено в посадках берёзы и каштана конского обыкновенного соответственно у 4563 % деревьев и 6-12 %. Ослабленные деревья поражались болезнями. Стигминиозом (возбудитель Stigmina compacta (Sacc.) поражено 40 % лип в молодых посадках. Бактериальная водянка обнаружена на 80 % деревьев берёзы. В посадках каштана конского обыкновенного на усыхающих побегах обнаружено поражение цитоспорозом (возбудитель Cytospora leucosperma Fr./ На двух объектах обследования этим видом поражено соответственно 10% и 30% деревьев. На ослабленных деревьях берёзы обнаружены поселения кокцид запятовидной щитовки (Lepidosaphes ulmi L.J, ложной акациевой щитовки (Parthenolecanium comi Bouche,), берёзовой подушечницы (Pulvinaria betulae L.J.

В 2007 г. при обследовании посадок каштана конского обыкновенного на бульваре Любы Новосёловой были обнаружены повреждения листьев каштана опасным карантинным видом - каштановым минёром (Carnerario ohridella Deschka^. Повреждения выявлены на 60 % деревьев.

4.3 Видовой состав вредителей и болезней, выявленных на обследованных объектах озеленения

В процессе обследования городских насаждений выявлено 28 видов возбудителей болезней древесных растений. Используя характеристику грибов - дендротрофов по степени опасности вызываемых ими болезней [Соколова, 1999] выявленные в придорожных посадках виды грибов -дендротрофов можно разделить на 4 категории болезней:

1) неопасные - болезни, вызываемые сапротрофными грибами (Schizophylliim commun Fr, Cytospora leucosperma Fr, Trametes versicolor (L.: Fr) Pilât,)/

2) малоопасные - болезни, встречающиеся всегда, но на низком уровне, и поэтому не причиняющие заметного вреда и почти не влияющие на декоративность растений (Fomes fomentarius( L.: Fr.) Fr., Fomitopsis pinícola (Sw. et Fr.) Karst);

3) потенциально опасные - болезни встречающиеся из года в год на незначительном уровне, но способные принимать в отдельные годы характер эпифитотий и приводить к снижению декоративности [(Ganoderma lipsiense(Batsch.) G F Atk., Tubercularia vulgaris Tode, Cytospora leucosperma Fr, Melampsora populina Kleb, Podosphaera clandestine (Waler ex Fr) Lev, Erysiphe berberidus Lev, Marssonina popul Sacc, Discula umbrinella (Berk, ex Broome), Pollaccia saliciperda (Allesch. ex Tub. Arx)];

4) опасные - многолетние болезни, вызывающие ослабление, усыхание насаждений, способствующие ветровалу и бурелому [(Комплекс Armillaria, Trametes versicolor (LFr) Pilât), Neonectria galligena (Bres) Rossman et Samuels), Stigmina compacta (Sacc.) M, B. Ellis) Laetiporus sulfureus(Bu\\.) Bond, et Sing.), Ophiostoma ulmi (Buism.) Мог.].

Из видов возбудителей болезней древесных пород наибольшее распространение имеет стигминиоз (тиростромоз), относящйся к четвертой категории болезней. Им поражено 100 % обследованных лип 40-60 летнего возраста и 40 % лип в молодых посадках. Большое распространение имеет также голландская болезнь ильмовых. В очаге голландской болезни на объекте озеленения вдоль Можайского шоссе за период с 2004 г. по 2009 г. погибло 16 % деревьев. Наличие значительного количества механических повреждений и морозобойных трещин на осмотренных деревьях представляет большую опасность с точки зрения дальнейшего распространения таких потенциально опасных и опасных заболеваний как Ganoderma lipsiense{Batsch.) G F Atk.), Tubercularia vulgaris Todes, комплекс Armillaria, Neonectria galligena (Bres).

Из наиболее часто встречающихся 34 видов насекомых за все годы обследования наибольшее распространение имели сосущие вредители: тли на липе и рябине. На ослабленных деревьях крупномерных посадок берёзы бородавчатой - кокциды: яблоневая запятовидная щитовка (Lepidosaphes ulmi L.J и берёзовая лодушечница (Pulvinaria betulae L.J. Акациевая ложнощитовка (Parthenolecanium conti Bouche,) имела большую плотность поселения на сильно ослабленных кустах акации и в виде редких поселений на липе и клёне ясенелистном. Из экологической группы минёров имела высокую численность липовая моль пестрянка (Lithocolletis issikii Kumataj в 2004 г., в последующие годы она встречалась повсеместно, но при невысокой численности. Широкое распространение в обследованных насаждениях получил каштановый минёр (Cameraria ohridella Deschka^ - опасный карантинный объект. Высокая численность вида ставит его в ряд основных причин дополнительного ослабления посадок каштана конского обыкновенного. Особую сложность представляет борьба с этим видом вредителя. Получить высокий уровень смертности у гусениц вредителя можно лишь при использовании так называемых системных инсектицидов. Но их использование в населённых пунктах нежелательно. Имеется положительный опыт сдерживания роста численности фитофага при регулярном сборе и уничтожении опавших листьев конского каштана. Положительный результат дал обмыв комлевой части деревьев сильной струёй воды во время вылета бабочек с места зимовки в посадках на бульваре Любы Новосёловой. Повреждения листогрызущими - листовёртками, пяденицами отмечалось повсеместно, но в небольшой степени. Из стволовых вредителей широкое распространение имели ильмовые заболонники, представляющие большую опасность как переносчики возбудителей голландской болезни.

5. СОСТОЯНИЕ ГОРОДСКИХ ПОЧВ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА УСТОЙЧИВОСТЬ НАСАЖДЕНИЙ

5.1 Особенности морфологического строения городских почв

Морфологический анализ почвенных образцов с участков произрастания насаждений г. Одинцово показал, что почвы представляют искусственные суглинистые насыпные образования - урбанозёмы, характеризующиеся отсутствием генетических горизонтов до глубины 0,5 м Результаты морфологического описания свидетельствуют о том, что до глубины 80 см корневая система растений находится в неблагоприятных почвенно-грунтовых условиях: в верхней части профиля (0-40 см) пылеватые уплотненные почвенные горизонты не могут обладать достаточной влагоемкостью для оптимального роста древесных растений.

5.2 Измерение сопротивления почвы

Полученные результаты по измерению сопротивления почвы с помощью механического прибора «Пенетрометра» свидетельствуют о том, что большая часть территории городских насаждений Одинцова обладает высокими значениями сопротивления почвы. Максимальные значения сопротивления почвы (ядро уплотнения) на большинстве участков наблюдаются на глубине 20-60 см. Сопротивление почвы более 4 МПа на этой глубине было выявлено на 49 % обследованных участков; сопротивление почвы 3-4 МПа - на 7 %, 2-3 МПа - на 30 % участков.

О -]-,-,-I--1-г--,-,-■-,-1-г--.-т--■-т-1

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 Глубина, см

Рисунок 1 - Сопротивление почвы на обследованных участках озеленения

по ул. Жукова

Величина сопротивления почвы до 2 МПа в большинстве случаев выявлена для поверхностных слоев почвы глубиной до 5 см. Таким образом, основная масса корней деревьев расположена в неблагоприятных условиях.

Выявлена зависимость изменения состояния деревьев в посадках, созданных крупномерным посадочным материалом, от величины сопротивления почвы. Возле сильно ослабленных и погибших деревьев сопротивление почвы на глубине 20 - 60 см составляет 2,5 - 4 МПа, у ослабленных деревьев соответственно 1,75 - 2,5 МПа, у деревьев без признаков ослабления 1 - 2 МПа.

5.3 Физико-химические свойства почв

Химический состав почвенного раствора является для растений экологическим фактором первостепенной важности. На рост и состояние растений сильно влияет реакция почвенного раствора (рН), которая связана с содержанием в почве кислот или щелочей, а также сильно зависит от состава ионов, вошедших в почвенный поглощающий комплекс. Для почв г. Одинцово характерно смещение реакции среды в щелочную сторону по сравнению с зональными почвами. На обследованных участках значительно преобладает щелочная реакция почвенного раствора рН=7,5 и более.

Обеспеченность органическим углеродом (гумусом) городских почв изменяется в широких пределах от 1,7 % до 6,8 % в верхнем горизонте почв. Обеспеченными плодородными считаются почвы, содержащие в органогенном горизонте не менее 4 % гумуса, определяемого по ГОСТ 26213 - 84. В пределах 79 % обследованных участков почвы содержали менее 4 % гумуса. Содержание органического углерода (С орг.) с глубиной падает как равномерно, так и скачкообразно. Вероятно, это связано с наличием погребённых органосодержащих горизонтов, а также с загрязнением нижней части корнеобитаемого слоя бытовыми отходами. Следует отметить пространственную изменчивость в содержании органического углерода, как по объектам обследования, так и в пределах отдельно взятого объекта. Особенно пестрая картина характерна для почв объекта озеленения Можайское шоссе (от 2,5 % до 6,8 % С орг.).

Обеспеченность почв макроэлементами питания (Н Р, К) в целом достаточно высокая.

5.4. Засоление городских почв

Ухудшение состояния растительности в городе вдоль магистралей с интенсивным движением транспорта и на территории, прилегающей к Московской кольцевой автомобильной дороге, впервые было отмечено весной 1996 г.

Исследования, проведённые в 2007-2008 гг., позволили получить некоторые характеристики состояния почв на территориях произрастания городских насаждений. Засоление и солонцеватость почв - типичные явления сухих степей, полупустынь и пустынь. Засоление и солонцеватость почв ландшафтов смешанных лесов влажной зоны, в пределах которых расположен город Одинцово, имеют исключительно техногенную природу.

Горизонты почвы с содержанием обменного натрия больше 20% в почвенном поглощающем комплексе (ППК) выявлены на улице Неделина (проба №3 и №6), что позволяет отнести эти участки к «солонцу».

Сильносолонцеватые (15-20 %) горизонты почв обнаружены на ул. Жукова (проба № 2), ул. Неделина (проба № 4), ул. Молодёжной (проба №

9).

Среднесолонцеватые (10-15%) горизонты почв обнаружены на ул. Неделина (проба № 8), Можайское шоссе (проба № 7).

Слабосолонцеватые (5-10%) на ул. Жукова (проба № 1), бульваре Любы Новосёловой (проба № 14). Таким образом, солонцеватость обнаружена в 57 % обследованных почвенных разрезов. Солонцеватые горизонты выявлены на разных глубинах от 0-20 см до 60-80см.

Почвы всех исследуемых территорий г. Одинцово содержат также обменный кальций и магний.

Поступление в почву Са2+, Mg2+ может быть связано с поступлением большого количества противогололедной соли, содержащей карбонаты Са2+ и Mg2+, поступающей с автомагистралей.

0-20 20-40 40-60 60-80

Глубина в см

Рисунок 2 - Распределение обменного натрия в почве объекта озеленения на ул. Неделина (почвенные шурфы № 3, № 4, № 6, № 8) Применение противогололедных соединений на дорогах и тротуарах приводит к загрязнению талых вод на газонах ионами Са2+, Mg2+ и Содержание Са2т, М§2+ может быть вызвано также большим количеством

строительного мусора, содержащегося в почве. Высокую щелочность городской почвы можно объяснить также и поступлением большого количества пыли, содержащей карбонаты Са2+, поступающей с

автомагистралей и при использовании извести в строительном растворе, который хорошо выветривается, высвобождая эти элементы в почву

6. РЕАКЦИЯ ГОРОДСКИХ ДРЕВЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА

УСЛОВИЯ ПРОИЗРАСТАНИЯ И ПРОГНОЗ СОСТОЯНИЯ НАСАЖДЕНИЙ

6.1 Накопление сульфат - иона (БО^-), нитрат - иона (N03"), хлорид - иона (СП в коре деревьев.

В качестве индикатора атмосферных загрязнений была использована кора липы мелколистной. По результатам анализа коры с двух объектов озеленения вдоль Можайского шоссе и ул. Жукова установлено: количество накопленного в коре липы мелколистной 8042" на объектах составило соответственно 0,224 ± 0,011 мг/г и 0,104 ±0,005 мг/г , количество накопленного N03" составило соответственно 0,622 ± 0,031 мг/г и. 0,749 ± 0,037 мг/г., что близко по величине к минимальному значению накопления этих веществ, полученному при обследовании городских насаждений г. Москвы (Чернышенко, 2001). Количество СГ, накопленного в коре липы мелколистной на обоих объектах обследования г. Одинцово - 0,333 ± 0,016 мг/г и 0,396 ± 0,019 мг/г близко к максимальным значениям накопления хлорид - иона СГ, полученным при обследовании городских насаждений Москвы.

6.2 Влияние противогололёдной смеси на состояние придорожных насаждений

Влияние противогололедной смеси на состояние придорожных насаждений рассмотрено на примере насаждений липы мелколистной, в связи с их значительным преобладанием в придорожных посадках. Все обследованные почвы характеризуются щелочной реакцией среды: рН водной вытяжки колеблется в пределах 7,2-8,8. Оптимальные значения рН водной вытяжки для липы мелколистной составляют 5,7-6,8 [Фролов, 1998], следовательно, обследованные насаждения по значениям рН произрастают в неблагоприятных условиях. Отрицательное воздействие реакции рН почвы сочетается в комплексе с такими факторами как её уплотнение и содержание в почве натрия обменного. Установлена доля деревьев «без признаков ослабления» в зависимости от содержания N3 обм. в почвенном поглощающем комплексе (ППК), С увеличением содержания N3 обм. в ППК, количество деревьев «без признаков ослабления» снижается с 56 % - 60 % до 0% - 6 % (табл. 1).

Посадки липы мелколистной и каштана конского обыкновенного, созданные в 2004 году крупномерным посадочным материалом в отличие от насаждений 30-50 летнего возраста имели неблагоприятные условия в

стадии приживания.(табл.2). В результате неконтролируемого применения противогололёдных средств качество почвы значительно ухудшилось. Почвы (пробы № 10 и № 7) имеют щелочную реакцию (рН составляет 7,2 -8,0). При слабой солонцеватости (проба № 7) погибло 71,79 % деревьев липы мелколистной, сохранившиеся деревья относятся к категории с разной степенью ослабления. В условиях почв с сильной солонцеватостью и наличия солонцов, с рН щелочной (проба № 3),погибло 25 % деревьев каштана конского обыкновенного ослабление посадок выражалось: в сильном поражении листьев некрозами, усыхании скелетных ветвей, с последующим развитием на них цитоспороза, растрескиванием коры в результате ожогов.

Таблица 1 - Состояние 30-50-летних насаждений липы мелколистной произрастающих на почвах с щелочной реакцией (рН нго) и с разным _содержанием № обм в ППК_

Объект обследования № пробы Глубина в см рН Содержание Ка обм. % Кол-во деревьев по категориям состояния, %

без признаков ослабления ослабленные в разной степени

Озеленение по ул. Жукова (50 лет) 1 0-20 7,9 0,60 60 40

20-40 7,6 2,50

40-60 8,1 6,47

60-80 8,4 6,88

Озеленение по ул. Молодёжная (30 лет) 13 0-20 7,8 2,3 56 44

20-40 7,8 2,4

40-60 8,0 3,1

60-80 8,2 2,9

Озеленение по ул. Жукова (50 лет) 2 0-20 7,7 8,8 32 68

20-40 8,4 17,5

40-60 8,4 15,2

60-80 8,3 12,4

Озеленение по ул. Неделина (30 лет) 4 0-20 7,2 7,6 6 94

20-40 7,4 14,3

40-60 8,0 13,8

60-80 7,7 15,6

Озеленение по ул. Молодёжной (30 лет) 9 0-20 7,3 1,2 0 100

20-40 7,7 4,5

40-60 8,3 9,8

60-80 8,8 16,6

В условиях слабосолонцеватых почв на глубине 20-60 см и среднесолонцеватых на глубине 60-80 см (проба № 8) количество ослабленных деревьев составило 37,5 %.

Измерения диаметров деревьев в пределах двух пробных площадей спустя пять лет после посадки (рис.3 и рис. 4) показали очень небольшое их увеличение при наличии в почве солонцов (пробная площадь № 3). В

более благоприятных условиях (пробная площадь № 8) увеличение диаметров произошло на 1- 4,5 см.

В течение пяти лет листья каштана конского обыкновенного на пробной площади № 3 были в значительной степени поражены некрозом неинфекционного характера.

Таблица 2 - Состояние насаждений созданных крупномерным посадочным

материалом произрастающих на почвах с нейтральной (проба 8) и щелочной (пробы 10,7,3) реакцией (рН то) и с разным содержанием № обм

в ППК

№ пробы Глубина, см Содер- Кол-во деревьев по категориям состояния, %

Объект обследования рн жание № обм. % Без признаков ослабления Ослабленные в разной степени Погибшие

Липа мелколистная

Озеленение по Можайскому шоссе 10 0-20 20-40 40-60 60-80 7,6 8,0 8,0 8,0 0,4 0,5 1,9 2,0 19,35 61,29 19,35

Озеленение по Можайскому шоссе 7 0-20 20-40 40-60 60-80 7,2 7,4 7,7 7,7 2.7 4,0 9.8 10,6 - 28,21 71,79

Каштан конский обыкновенный

Озеленение по ул. Неделина 3 0-20 20-40 40-60 60-80 7,7 7,9 8,3 8,3 16,3 20,6 25,6 21,0 19,35 55,65 25,00

Озеленение по ул. Неделина 8 0-20 20-40 40-60 60-80 6,9 7.3 7.4 7,6 2,6 7,4 7,9 11,4 62,50 37,50 -

Известно, что камбиальная активность у некоторых пород не проявляется до тех пор, пока листья не раскроются на 1/3 и прирост по диаметру главным образом зависит от фотосинтетически активной площади листьев, связанных с участком роста через флоэму. На камбиальную активность могут влиять также образуемые в листьях гормоны. Энергия в форме продуктов фотосинтеза затрачивается сначала на рост листьев, корней и побегов и лишь затем - на радиальный прирост древесины. Это положение объясняет значительную разницу в развитии двух посадок.

Результаты детального обследования посадок каштана конского,

свидетельствует о том, что при сильном засолении почвы с

формированием горизонтов с сильной солонцеватостью и солонцов, деревья в течении нескольких лет испытывали стресс.

Ш2005 ■ 2009

02005 ■ 2009

Рисунок 3 - Изменение диаметра деревьев каштана конского за период 2005-2009г.г. на пробной площади № 1 ул. Неделина

934 935 936 937 938 939 940 941 942 945 946 Порядковый номер дерева

^ ^ & ^ ^ ^ Порядковый номер дерева

Рисунок 4 - Изменение диаметра деревьев каштана конского за период 2005-2009г.г. на пробной площади № 2 ул. Неделина

6.4 Повреждение некрозами не инфекционного характера крон деревьев в результате применения противогололедной смеси.

Для выявления вида соли, используемой в противогололедной смеси, был проведён анализ химического состава преднекрозной и некрозной частей листьев на наличие SO4 2\ СГ и Na+ . Для химического анализа листьев на двух объектах обследования (бульвар Любы Новосёловой и ул. Молодёжная) в середине августа были взяты пробы листьев из разных частей кроны деревьев, произрастающих на газоне между пешеходной дорожкой и автомобильной дорогой. В результате проведённых анализов установлено значительное преобладание ионов С1 и Na+. Следовательно, в качестве противогололёдной смеси применяли соль Na С1.

Для определения величины потери листовой поверхности в результате образования некрозов, были проведены учёты поврежденной части листа на модельных ветках, взятых из верхней, средней и нижней частей крон пяти модельных деревьев.

Площадь листа, поражённая некрозом, в среднем составляла около 20 %. Близкие данные по площади поверхности листа липы мелколистной, поражённой некрозом (в среднем 25 %) в результате поглощения тяжелых металлов получены для ослабленных посадок Санкт-Петербурга [Фролов, 1998]. По мнению А.К. Фролова трудно предполагать, что возможна физиологическая компенсация утраченной части листовой пластинки за счёт усиления функциональной активности оставшихся здоровыми частей листа, т.к. материальная база фотосинтеза сильно редуцирована. «Внешне не поражённые части листовых пластин характеризуются более ксероморфным строением, низкой поверхностной плотностью хлоропластов в листе и их меньшими размерами, невысоким содержанием зелёных пигментов».

6.5 Динамика прироста деревьев как показатель состояния насаждений

Оценка жизнеспособности деревьев липы мелколистной, по величине радиального прироста и показателя (PGR) предложенной А.Берриманом (1986) показала, что для деревьев первой категории состояния величина PGR >1 (1,11 - 1,13), что свидетельствует о нормальном развитии деревьев. Для деревьев второй категории состояния PGR равно соответственно 0,69 - 0,95 т.е. PGR<1, что свидетельствует о наличии стресса. Для дерева усыхающего с многочисленными ранами ступенчатого рака PGR=0,28.

Для выявления климатической обусловленности колебаний ширины годичного кольца липы мелколистной и её связи с ежемесячной суммой осадков и с ежемесячной суммой температур был применен метод корреляционного анализа. Он показал наличие тесной связи между продуктивностью липы и уровнем увлажнения в течение вегетационного

периода. Ранее этот метод применил Д.Е. Румянцев (2010). Наиболее тесно связаны с колебаниями ширины годичного кольца сумма осадков за июнь и июль. По результатам исследований водного режима липы мелколистной в городе [Фролов, 1998] величина водного дефицита листьев до середины июля плавно увеличивается, а затем уменьшается.

Влияние отдельных факторов городской среды на состояние растений, характер его изменения в рассмотренных местообитаниях указывает на то, что решающим фактором является состояние почвы, а именно её уплотнение, аэрация, обеспеченность элементами питания и количеством солей накопленных в результате применения противогололедных смесей.

Реакция растения на неблагоприятные условия местопроизрастания проявляется в изреженности кроны, уменьшении площади листьев, участвующих в фотосинтезе в связи с поражением листьев некрозом, снижении радиального прироста. Все эти изменения в конечном итоге приводят к ослаблению растений, снижению их жизнеспособности, гигиенических и декоративных качеств.

Выводы и рекомендации

1. Древесные насаждения г. Одинцово состоят преимущественно из широколиственных пород. Наиболее распространённые виды в городских посадках - липа мелколистная, клён остролистный, берёза бородавчатая. Из кустарников преобладает дёрен белый, боярышник кроваво-красный, пузыреплодник калинолистный. Используемая древесно-кустарниковая растительность хорошо адаптирована к условиям произрастания в городе.

2. По результатам оценки состояния насаждений г. Одинцово на всех обследованных объектах количество ослабленных в разной степени деревьев составляет 58 %.

3. Дендрохронологический анализ модельных деревьев в нескольких объектах озеленения показал начало устойчивого снижения радиального прироста липы мелколистной с 1996-1997 гг., т.е. с начала периода применения повышенных доз солевых противогололёдных реагентов.

4. Для посадок, созданных в 2004 - 2007 г.г. крупномерным посадочным материалом, так же как для насаждений 30-60 лет характерно преобладание ослабленных деревьев (36,6 % - 64,5 %). За годы наблюдений 2004-2009 отпад в посадках составил 25,00 % - 40,0 %.

5. В процессе обследования городских насаждений выявлено 28 видов возбудителей болезней древесных растений. Из видов возбудителей болезней древесных пород наибольшее распространение имеет Stigmina compacta (Sacc.) М.В. Ellis, вызывающая стигминиоз (тиростромоз). Им поражено 100 % обследованных лип 30-60 летнего возраста и 40 % деревьев в молодых посадках. Большое распространение имеет голландская болезнь ильмовых, ею поражено 28 % деревьев вяза.

6. Из 34 видов насекомых наиболее часто встречающихся при обследовании насаждений, наибольшее распространение имели тли на липе и рябине, липовая моль пестрянка (Lithocolletis issikii KumataJ, широкое распространение получил каштановый минёр (Cameraria ohridella Deschkaj- опасный карантинный объект. Высокая численность вида ставит его в ряд основных факторов, вызывающих дополнительное ослабление посадок каштана конского обыкновенного.

7. Морфологическое описание почвенных образцов с участков произрастания насаждений г. Одинцово показало, что почвы представляют искусственные насыпные суглинистые образования - урбанозёмы, характеризующиеся отсутствием генетических горизонтов до глубины 0,5 м Корневая система растений находится в неблагоприятных почвенно-грунтовых условиях: в верхней части профиля (0-40 см) пылеватые уплотненные почвенные горизонты обладают недостаточной влагоемкостью и не обеспечивают оптимальный рост деревьев.

8. Большая часть территории зелёных насаждений Одинцова обладает высокими значениями сопротивления почвы. Максимальные значения сопротивления почвы (ядро уплотнения) на большинстве участков находятся на глубине 20 - 60 см, т.е. на глубине расположения основного количества корней древесных пород.

9. Для почв г. Одинцово характерно смещение реакции среды в щелочную сторону (рН =7,5 и >) по сравнению с зональными почвами. Высокая щелочность исследуемых территорий г. Одинцово может быть связана с поступлением большого количества противогололедной соли, содержащей карбонаты Са2+, Mg2+ и Na+ с автомагистралей и тротуаров.

10. Солонцеватость обнаружена в 57 % обследованных почвенных разрезов. Солонцеватые горизонты выявлены на разных глубинах от поверхностных слоев почвы до глубины 80 см. Выявлены участки с содержанием обменного натрия более 20 % в почвенном поглощающем комплексе, что позволяет отнести эти участки к «солонцам».

11. Установлена доля деревьев «без признаков ослабления» в зависимости от содержания обменного натрия в почвенном поглощающем комплексе.

12. Оценка жизнеспособности деревьев липы мелколистной, по величине радиального прироста и показателя (PGR), предложенного А. Берриманом (1986), показала, что величина PGR изменяется у деревьев разных категорий состояния от 1,13 у деревьев первой категории состояния до 0,28 у дерева четвёртой категории состояния.

13. Корреляционный анализ показал наличие тесной связи между продуктивностью липы и уровнем увлажнения в течении вегетационного периода. Наиболее тесно связаны с колебаниями ширины годичного кольца сумма осадков за июнь и июль.

14. Влияние отдельных факторов городской среды на состояние растений, характер его изменения в рассмотренных местообитаниях указывает на то, что решающим фактором является состояние почвы, а именно её уплотнение, аэрация, обеспеченность элементами питания и количеством солей накопленных в результате применения противогололедных смесей.

Реакция растения на неблагоприятные условия местопроизрастания проявляется в изреженности кроны, уменьшении площади листьев в связи с их поражением некрозом, снижении радиального прироста. Все эти изменения приводят к ослаблению растений, снижению их жизнеспособности и декоративности.

15. Полученные выводы позволяют в качестве первоочередных мероприятий, соответствующих современной экологической ситуации на обследованных территориях рекомендовать:

- проведение мониторинга за состоянием насаждений с предоставлением периодической актуализированной информации для введения в систему ГИС.

- своевременное проведение санитарных рубок в вязовых насаждениях для предотвращения дальнейшего распространения голландской болезни;

- проведение санитарной обрезки крон липы мелколистной, поражённой стигминиозом;

- обеспечение строгого контроля посадочного материала для предотвращения проникновения карантинных объектов в городские посадки;

- при посадке растений в городских условиях в первую очередь необходимо иметь информацию о состоянии почвы; дифференцированная агротехника в пределах городских насаждений, отдельных улиц и отдельных участков улиц позволит обеспечить благоприятные условия для развития насаждений;

- для обеспечения нормальных условий жизнедеятельности растений произрастающих на засоленных почвах крайне необходимы мероприятия по улучшению почвенно-грунтовых условий: строгое соблюдение правил подготовки посадочных мест, использование оптимальных почвенно-грунтовых смесей, обеспечение проведения других агротехнических мероприятий, снижение рекреационной нагрузки;

- в связи с массовым характером процессов солонцеватости почв, желательно начать выработку мелиоративных и хозяйственных мероприятий применительно к конкретным площадкам; разработку норм полива для полного растворения солей и удаления их из корнеобитаемого слоя в грунтовые воды, разработку системы отвода поливочных вод во избежание вторичного засоления;

- в связи с нарушением нормальной аэрации в результате уплотнения почвы необходима разработка способов механического разрушения солонцеватого горизонта и глубокого рыхления почв в пределах древесных насаждений;

- на озеленённых территориях необходимо формировать почвенный покров, как на всей территории, так и под конкретными видами растительности.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Латанов, A.A. Мониторинг состояния насаждений г. Одинцово Московской области. / A.A. Латанов// Вестн. Моск. гос. ун-та леса -Лесной вестник. № 1 (58). -М.: МГУЛ, 2008. - С. 164-170.

2. Латанов, A.A. Влияние противообледенительной смеси на состояние городских насаждений. /А.А.Латанов// Вестн. Моск. гос. ун-та леса - Лесной вестник. № 4 (80). - М.: МГУЛ, 2011. - С.163-167.

Статьи в сборниках научных трудов и в отраслевых журналах

3. Волошина, О.Н. Организация экологического мониторинга для зеленого строительства в г. Одинцове. / О.Н. Волошина, A.A. Латанов //"Проблемы озеленения городов". Альманах, вып. 10. - М.: Прима-М, 2004.-С. 163-164

4. Латанов, A.A. Состояние придорожных насаждений под воздействием техногенных факторов городской среды. // Сб. науч. трудов МГУЛ. -М.: МГУЛ, 2005. - С. 243-248

5. Latanov, A. Urban Forests Condition and Necessity for Searching of their Sustainable Growth. / A.A Latanov // Глобализация и ландшафтная архитектура: перспективы для образования и практики. - СПб.: ЛТА, 2007. -С. 197.

6. Лебедева, Г.С. Почвенные условия и состояние посадок в городских условиях./ Г.С. Лебедева, A.A. Латанов, О.В. Кормилицына, В.В. Бондаренко // "Проблемы озеленения крупных городов". Материал. XII межд. научно-практ. конфер. - М.: ОП ВВЦ "Цветоводство и озеленение", 2009, - С. 110-113.

7. Лебедева, Г.С. Латанов, A.A. Комплексный мониторинг зеленых насаждений на примере города Одинцово, / Г.С. Лебедева, A.A. Латанов //"Проблемы озеленения крупных городов". Материал, XIII межд. научно-практ. конфер. - М.: ОП ВВЦ "Цветоводство и озеленение", 2010. - С. 200204.

8. Латанов, A.A. Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха по содержанию загрязнителей в коре липы мелколистной. / A.A. Латанов, О.В. Чернышенко // "Проблемы озеленения крупных городов". Материал. XIV межд. научно-практ. конфер. - М.: ОП ВВЦ "Цветоводство и озеленение", 2011. - С. 94-96.

Отпечатано в полном соответствии с качеством представленного оригинал-макета

Подписано в печать 17.02 2012. Формат 60x90 1/16 Бумага 80 г/м2 Гарнитура «Тайме». Ризография. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 72.

Издательство Московского государственного университета леса 141005, Мытищи-5, Московская обл., 1-ая Институтская, 1, МГУЛ E-mail: izdat(5jngul.ac.ru

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Латанов, Александр Александрович, Москва

61 12-3/615

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛЕСА»

На правах рукописи

ЛАТАНОВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ

Эколого-физиологическая оценка состояния древесных растений и насаждений в зависимости от антропогенной нагрузки в городе

Одинцово

03.02.08 - Экология

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель - доктор биологических наук

профессор Чернышенко О.В.

Москва-2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................... 3

ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАЙОНА РАСПОЛОЖЕНИЯ Г. ОДИНЦОВО И ЕГО ОЗЕЛЕНЁННЫХ ТЕРРИТОРИЙ 6

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА И ОБЪЁМ ИССЛЕДОВАНИЙ 13

ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА НАСАЖДЕНИЙ ОДИНЦОВО 18

ГЛАВА 4. ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТОЯНИЯ ГОРОДСКИХ НАСАЖДЕНИЙ 24

4.1 Результаты оценки состояния насаждений.....................................24

4.2 Состояние насаждений созданных крупномерным посадочным материалом................................................................................41

4.3 Видовой состав вредителей и болезней выявленных на обследованных объектах озеленения...................................................................50

ГЛАВА 5. СОСТОЯНИЯ ГОРОДСКИХ ПОЧВ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА УСТОЙЧИВОСТЬ НАСАЖДЕНИЙ.............................................................................................................................59

5.1 Особенности морфологического строения городских почв............ 59

5.2 Измерение сопротивления почвы............................................. 63

5.3 Физико-химические свойства почв.......................................... 73

5.4 Засоление городских почв.......................................................82

ГЛАВА 6. РЕАКЦИЯ ГОРОДСКИХ ДРЕВЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА УСЛОВИЯ ПРОИЗРАСТАНИЯ И ПРОГНОЗ СОСТОЯНИЯ НАСАЖДЕНИЙ............................93

6.1 Накопление сульфат - иона (8042-), нитрат - иона (N03"), хлорид - иона .......(СГ) в коре деревьев...................................................................93

6.2 Влияние противообледенительной смеси на состояние придорожных насаждений..............................................................................96

6.3 Повреждение некрозами не инфекционного характера крон деревьев в результате применения противогололёдной смеси..........................103

6.4. Динамика прироста как показатель состояния насаждений..............107

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ..........................................................................113

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.....................................................................118

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Система озеленения - важнейшая составляющая городской структуры. Городские насаждения выполняют многофункциональную экологическую и эстетическую роль и являются необходимым условием жизнеобеспечения города. Их значимость велика и в больших, и в малых городах, и она не зависит от размеров занимаемой ими территории. Обязательным условием для сохранения и повышения устойчивости городских насаждений являются данные об их состоянии и воздействующих на него неблагоприятных факторах. Такие данные можно получить лишь на основе мониторинга состояния городских насаждений.

Исследования состояния городских насаждений крупных городов, в том числе Москвы, Санкт-Петербурга, ведутся достаточно давно. Им посвящено большое число публикаций [9; 49, 74. 54, 93 и др.]. Система озеленения территории г. Одинцово (Моск. обл.) типична для малых городов Подмосковья. Состояние насаждений малых городов практически не изучалось. В состав системы озеленения Одинцова входят разные по назначению и функциям насаждения, в том числе наибольшие по протяженности и значимости посадки вдоль улиц и магистралей. Это зона, определяющая в значительной степени ландшафтный и исторический облик города, является зоной наибольшего антропогенного воздействия, прежде всего загрязнения среды автодорожными выбросами. В настоящее время в городе идёт интенсивное строительство новых зданий и целых жилых кварталов. В связи с увеличившейся антропогенной нагрузкой началось массовое ослабление и усыхание деревьев в придорожных насаждениях. Настоящие исследования проводились по заказу Администрации Одинцовского муниципального района в рамках НИР «Проведение мониторинга озеленённых территорий г. Одинцово» в период с 2004 г по 2009 г. Автор диссертационной работы был ответственным исполнителем темы.

Цель исследований состояла в оценке современного состояния городских насаждений г. Одинцово и создании на этой основе системы мониторинга объектов озеленения и рекомендации мероприятий по повышению устойчивости насаждений.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- провести оценку современного состояния придорожных насаждений;

- создать сеть и базу данных мониторинга для наиболее важных объектов обследования;

- выявить факторы нарушения устойчивости насаждений и оценить степень их воздействия на состояние насаждений;

- разработать рекомендации по повышению устойчивости насаждений г. Одинцово.

Научная новизна работы: впервые проведено комплексное обследование состояния городских насаждений г. Одинцово. Подготовлены дендропланы и база данных о состоянии придорожных насаждений в формате географической информационной системы (ГИС), которая содержит сведения о видовом составе насаждений, их поражении болезнями и повреждении вредителями и другими абиотическими и антропогенными факторами. Установлено влияние и степень воздействия антропогенных факторов на ослабление насаждений.

Практическое значение исследований. Организована система мониторинга городских насаждений. Информация, получаемая по результатам мониторинга начиная с 2004 г. ежегодно используется в практической деятельности Администрацией Одинцовского муниципального района. Материалы мониторинга позволяют оптимизировать работу по содержанию городских насаждений г. Одинцово.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, студентов и аспирантов МГУЛ в 2005-2010 гг., на международной конференции «Глобализация и ландшафтная архитектура: перспективы для образования и практики (Санкт-Петербург, 2007)», на XII , XIII и XIV Международной научно-практической конференции «Проблема озеленения крупных городов» в 2009, 2010, 2011 годах.

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 8 научных статьях в период с 2004 по 2011 годы, в том числе 2 в изданиях рекомендованных ВАК.

Личное участие автора. В 2004-2009 г.г. диссертант проводил обследование состояния придорожных городских насаждений, собирал и анализировал полевые материалы, готовил документальные фотоматериалы и ежегодные отчёты, готовил дендропланы и базу данных о придорожных насаждениях и их состоянии в формате географической информационной системы (ГИС).

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций, библиографического списка. Основная часть работы изложена на 130 страницах и включает 29 таблиц и 46 рисунков. Список цитируемых работ состоит из 114 наименований, в том числе 12 иностранных.

ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ

РАЙОНА РАСПОЛОЖЕНИЯ ОДИНЦОВО И ЕГО ОЗЕЛЕНЁННЫХ

ТЕРРИТОРИЙ

Город Одинцово и его пригородная зона (зона влияния) расположены в пределах Московско-Окской эрозионной равнины. Согласно плану неотектонического районирования, исследуемая территория находится на границе, отделяющей Кунцевский мезоблок от Очаковского, отличающиеся также геологическими, морфологическими особенностями. Кунцевский блок, в пределах которого располагается северная часть территории (к северу от Московской железной дороги Смоленского направления), имеет максимальные высоты 207 метров на водоразделе в лесном массиве. В истоках р. Саминки (в микрорайоне Отрадное) абсолютные отметки 167 м. Глубина расчленения достигает 40 м. Для Очаковского блока характерны более пластичные формы, глубина расчленения достигает 20 м. [59].

Территория города расположена преимущественно на водоразделе, в бассейне р. Саминки и притоков р. Сетуни. Около 80 % территории входит в бассейн р. Сетуни. Здесь рельеф местности относительно спокойный, максимальные отметки 163 м, минимальные 104 м. В истоках р. Саминки отмечается заболачивание. Природные ландшафты сохранились здесь только на севере территории. На серых лесных почвах произрастают смешанные леса. На востоке территории природные, но сильно «антропогенизированные» луга сохранились лишь в долинах рек, протекающих через с. Мамоново; на юге - в районе с. Губкино. С запада освоенная территория граничит с елово-дубовым лесом. Вся центральная часть интенсивно освоена.

Климат территории обусловлен положением района и особенностями атмосферной циркуляции в центре Русской равнины. Климатические условия территории характеризуются средними для Московской области показателями.

Температурный воздушный режим. Самый тёплый месяц в районе - июль. Его среднемесячная температура изменяется от +17 дл +18,5°С. Температура самого холодного месяца - января составляет от - 10 до - 11°С.

Годовая амплитуда среднемесячной температуры -27-28,5°. Колебания средней месячной температуры гораздо больше зимой, чем летом. Так, зимние температуры могут отклоняться от средней на 8-10°, а летние только на 4-5°.

В отдельные зимы морозы достигают минус 45-50°С (в 1940 г. было 54°С), максимумы летних температур +38°С, +40,5°С. Однако такие высокие и низкие температуры наблюдаются очень редко - менее чем в 5% лет. В 90 % лет абсолютный минимум бывает 27-30 °С, а абсолютный максимум +29-32°С.

Средняя годовая температура положительная - +3,5°С. Наиболее холодные месяцы - январь и февраль, затем идёт постепенное повышение температуры до июля, когда она достигает максимума - + 18°С. От марта к маю температура повышается на 16°.

Режим атмосферных осадков. Одинцовский район относится к зоне достаточного увлажнения. За год выпадает в среднем 550-650 мм осадков, в отдельные годы эта величина варьирует от 270 до 900 мм.

Таблица 1.1

Среднее многолетнее распределение осадков по месяцам, мм

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Среднее годовое количество осадков

30 25 30 30 40 70 85 70 50 45 40 35 550

Эти колебания связаны с влиянием различных воздушных масс, проникающих на территорию района. Но, за исключением крайне засушливых лет, осадков выпадает всегда больше, чем испаряется. Как правило, максимум

осадков приходится на июль, минимум - на февраль - апрель. На год приходится примерно 171 день с осадками. Две трети осадков в год выпадает в виде дождя, одна треть - в виде снега.

Наибольшее количество осадков выпадает в июле и августе, наименьшее чаще всего приходится на февраль, март, реже на декабрь. Осенью осадков выпадает несколько больше, чем весной.

Среднее количество осадков для Одинцовского района - 550 мм..

Облачность. Интенсивность и продолжительность осадков связаны в значительной мере с характером облачности. Наибольшее количество облаков в районе наблюдается с октября по январь, когда повторяемость пасмурного состояния неба составляет в среднем 75-80 % по общей облачности и 65 - 75% по нижней. Это вызвано наибольшей интенсивностью циклонической циркуляции осенью и в первой половине зимы.

Наибольшая повторяемость ясного неба (облачность 0-2 балла) наблюдается с апреля по август. Наибольшая повторяемость пасмурного состояния неба (8-10 баллов) отмечается осенью и в первую половину зимы (октябрь-январь).

Из табл. 1.2 видно, что самыми пасмурными месяцами для Москвы и Подмосковья являются ноябрь и декабрь, а самыми ясными - апрель и май.

Таблица 1.2

Среднее многолетнее распределение облачности (ясное, полуясное и пасмурное небо) по месяцам, %

Облачность в баллах Месяц

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

0-2 16 20 25 31 33 28 27 28 26 20 11 12

3-7 7 7 9 16 24 28 27 24 16 12 5 5

8-10 77 73 66 53 43 44 46 48 58 68 84 83

Степень облачности неба определяется по десятибалльной шкале: 0-ясно, 5 баллов - закрыто полнеба, 10 баллов - пасмурно.

Надо отметить, что в городе солнца меньше, чем в Подмосковье. Особенно велико различие в продолжительности солнечного сияния зимой, когда в городе много туманов от большого количества антропогенных топок. В тёплый период года повторяемость пасмурной погоды уменьшается.

Основные климатические характеристики рассматриваемой территории приведены по метеостанции «Подмосковная» (высота 166 м, открыта в 1946 г.), расположенной в д. Большое Сараево Одинцовского района.

Продолжительность безморозного периода, т.е. периода между последним весенним и первым осенним заморозками, на территории района близка к

периоду активной вегетации.

Таблица 1.3

_Обобщённая климатическая характеристика района_

Климатическая характеристика Единица измерения Метеостанция «Подмосковная»

Средняя годовая температура воздуха °С 3,9

Средняя месячная температура

января °С -10,3

июля °С +18

Абсолютный максимум температуры воздуха °с 37

Абсолютный минимум температуры воздуха °с 44

Дата последнего заморозка:

самая ранняя дата 29.041963

самая поздняя дата 10.06.1976

Дата первого заморозка

самая ранняя дата 25.08.1971

самая поздняя дата 09.10.1957

Продолжительность безморозного периода:

наименьшая дни-год 95-1947

наибольшая дни-год 167-1967

Средняя годовая скорость ветра м/с 2,7

Средняя месячная скорость ветра:

в декабре м/с 3,2

Продолжение таблицы

в июле м/с 2Д

Максимальная скорость ветра м/с 24

Средняя годовая отн. влажность % 78

Средняя относительная влажность:

в декабре % 85

в мае % 68

Средняя годовая сумма осадков мм 598

Суточный максимум осадков мм 49

дата 17.04.1944

Среднее число дней со снежным покровом ДНИ 143

Дата появления снежного покрова:

самая ранняя дата 27.09

самая поздняя дата 20.11

Дата схода снежного покрова:

самая ранняя дата 27.03

самая поздняя дата 29.04

Среднее число дней:

туманы дни 29

грозы дни 28

метели дни 39

Однако раз в 10 лет продолжительность безморозного периода

сокращается до 100, а в некоторые годы до 80-90 дней. Длительность безморозного периода сильно варьирует от рельефа местности, близости водоёмов, лесонасаждений и т.д.

Современное состояние геологической среды характеризуется рядом основных негативных факторов (природно- и антропогенно обусловленных): локальное развитие грунтовых вод типа «верховодки»; распространение участков с глубинной залегания грунтовых вод 1,5 - 3,0 м; развитие слабых грунтов (глубина грунтовых вод до 1,5 м); сильно заболоченные участки; наличие на отдельных участках подтопленных зданий и сооружений в результате техногенного обводнения грунтов; природное геохимическое загрязнение подземных вод эксплуатируемых водоносных горизонтов (повышенное содержание железа и фтора); истощение запасов подземных вод.

Основные виды и пути антропогенных воздействий на природные комплексы, включая растительный и животный мир - вредные выбросы промышленности, объектов энергетики, коммунального хозяйства, автотранспорта в атмосферный воздух; выпадение загрязняющих веществ на подстилающую поверхность; сбросы недостаточно очищенных сточных вод в открытые водные объекты; инфильтрация и миграция загрязняющих веществ с поверхностным стоком в почве, подземных водах, с территорий складирования промышленных и бытовых отходов; воздействие хозяйственной деятельности на изменение уровня грунтовых вод на отдельных участках природного комплекса; территориальное вторжение в лесные массивы при размещении новой жилой застройки на лесных опушках; нерегулируемое рекреационное использование.

Выполненное геохимическое картирование - косвенный показатель загрязнения атмосферного воздуха (на основе отбора и анализа 68 снеговых проб и 204 почвенных проб) свидетельствует о тенденции роста средней, сильной и очень сильной концентрации химических элементов в почве г. Одинцово [19,66].

Учитывая общие закономерности изменения метеопараметров в зависимости от подстилающей поверхности и их влияние на характер распространения в воздухе вредных выбросов, в центре города, в холодный период года преобладают условия накопления выбрасываемых в атмосферу загрязняющих её веществ. Потенциальная опасность загрязнения воздуха здесь увеличена по сравнению с «фоновой». На окраинах города и в центре, летом, преобладают процессы рассеивания загрязняющих веществ и очищения атмосферного воздуха. Соответственно, потенциал загрязнения атмосферы ниже «фонового», который определяется категорией «умеренный».

По интегральной оценке территориальных различий экологической ситуации в г. Москве и Подмосковье Одинцовский район в «Докладе о состоянии окружающей среды в Москве за 2000-2001 годы» характеризуется относительно благоприятными условиями проживания [29].

Рис. 1.1 План Одинцово

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА И ОБЪЁМ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в период с 2004 по 2009 г. г. в рамках НИР «Проведение мониторинга озеленённых территорий г. Одинцово» по заказу Администрации Одинцовского муниципального района.

Методической основой полевых исследований являлись принципы лесопатологического �