Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Исследование влияния почвенно-гидрологических факторов на состояние парковой растительности в условиях осушенных полугидроморфных подзолистых суглинистых почв

ВАК РФ 06.03.03, Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Автореферат диссертации по теме "Исследование влияния почвенно-гидрологических факторов на состояние парковой растительности в условиях осушенных полугидроморфных подзолистых суглинистых почв"

О")

Т сг>

О

£

¿о ^

сз_

На правах рукописи^-

/

Субога Михаил Васильевич

исследование влияния ночвенио-

гидрологических факторов на СОСТОЯНИЕ парковой растительности в условиях осушенных 110 л угидроморфных подзолистых СУГЛИНИСТЫХ 1104 в

06.03.03 - Лссовсдснпе » лесоводство, лесные пожары п борьба с ними.

АВТОРЕФЕРАТ

днссергацнн на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Гомель - 1998

Работа выполнена в Институте леса HAH Беларуси

Научный

руководитель: Академик Российской академии сельскохозяйственных наук, академик HAH Беларуси, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ипатьев В. А.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Васильев М.Е. кандидат биологических наук, доцент Соколов Л.А. ведущее предприятие ОАО «ЛенНИИироект»

Jkunina состоится «Д^» ¿2/i/í¿c ¿c. 1998 года в

'Jty -— часов на заседании диссертационного совета Д 064.08.01 Брянской государственной инженерно-те.хнологпяеекон академии по адресу: 24J037. г.Брянск, пр. Станке Димитрова, 3. БГИТА

Просим принять участие в заседании совета или направить отзыв в двух экземплярах с заверенными подписями в адрес диссертационного совета

С диссертацией можно ознакомит ься в библиотеке

Автореферат разослан « » A1998 года

Ученый сек|хларь совета

ЕЗ.И.Шошин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Урбанизация территорий, рост городов, значительное увеличение числа автотранспорта, промышленных предприятий и населения, особенно в интенсивно осваивающихся новых районах города ведет к увеличению нагрузки на садово-парковое ландшафты. Зеленые насаждения городов являются важнейшими компонентами го]юдской среды, местом массового отдыха населения. Они играют огромную роль в очищении городского воздуха от аэрозольных газовых загрязнений, обогащают воздух кислородом, формируют специфический микроклимат на своей территории и в прилегающих жилых массивах

Характерной особенностью парков Санкт-Петербурга является то, что они произрастают на тяжелых, по механическому составу, почвах с большой заболоченностью, важнейшее условие для выращивания полноценных парковых фитоценозов на которых - научно обоснованное и технически грамотное выполнение дорогостоящего комплекса гидромелиоративных работ. К сожалению, вопросы осушения тяжелых почв с учетом экологического, ландшафтного и рекреационного назначения парков почти не изучены и в научной литературе практически нет научно обоснованных рекомендаций по их пиротехнической и химической мелиорации. Эпизодические исследования последних. проведенные в городских парках Санкт-Петербурга и наблюдения специалистов садово-паркового хозяйства города свидетельствуют о прогрессиру ющем ухудшении состояния парковых биоценозов. произрастающих на тяжелых почвах - наблюдается массовое усыхание и ослабление древесно-кустарниковой растительности. Причины этого однозначно не установлены и нет полной ясности, какие первоочередные хозяйственные мероприятия необходимы для предотвращения данного явления. Эти факторы вызывают в настоящее время настоятельную необходимость комплексного исследования состояния основных компонентов парковых биогеоценозов и разработки системы мер по их сохранению.

Цель работы. Основной целью работы является изучение состояния основных компонентов парковых биоценозов в условиях тяжелых избыточно увлажненных почв, выявление причин ухудшения (

состояния парковых насаждений, исследование закономерностей формирования и особенностей гидрологического режима осушения тяжелых почв парков и его влияния на все виды растительности. На основе выполненных исследований предложить комплекс гидромелиоративных. агрохимических и биологических мероприятий для улучшения состояния парковых фитоцено'юв на основе сочетания требований мелиорации и ландшафтной архитектуры.

Обоснованность. Диссертационная работа базируется на длительных ( 1990-1992 и 1997 годы) комплексных исследованиях лесопарка «Александрино». Исследованиями охвачены 11 наиболее характерных но почвенным разностям. но преобладающей растительности и по условиям осушения опытных участков.

Научная новизна и значимость результатов. Впервые проведены комплексные исследования основных компонентов парковых биогеоценозов на тяжелых осушенных гпдроморфных почвах, позволяющих выявить причины неудовлетворительного их состояния. Установлены основные закономерности формирования водного режима этих почв, научно обоснованы принципы проектирования новых и реконструкции имеющихся парков на избыточно увлажненных почвах.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях в Лисино-Корпус на базе СПбЛТА в 1996 году, в пос.Варнавино Нижегородской области в 1997 году, в институте Леса HAH Беларуси (Гомель, Беларусь) в 1997 году. По тематике диссертации автором опубликованы 4 работы, из них две в соавторстве.

Практическая значимость и реализация работы. Выводы и практические рекомендации по итогам исследований использованы при составлении г одичных н перспективных планов ведения лесохозяйст-венных н мелиоративных работ в парке «Александрино», а также при составлении технических заданий при проектировании реконструкции и капитального ремонта в парках города.

Личный вклад . Автором разработана методика выполненных исследований. Проведено многолетнее изучение водного режима, выполнены лесоводственные и почвенные исследования.

Структу ра и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения. 6 глав, выводов и практических предложений, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 204

страницах, включает 20 таблиц и проиллюстрирована 15 рисунками. Список литературы включает 186 наименовании, в том числе 7 работ на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Автором подготовлена краткая историческая справка по истории паркового строительства в России вообще и в Санкт-Петербурге в частности.

Для территории Санкт-Петербурга и его пригородов характерно широкое распространение почв относящихся к временно избыгочноувлаж-ненным (Покровская. Бычкова 1967). Изучением же водно-воздушного режима, водных, физических и агрохимических свойств парковых почв, исследованием устойчивости к временному избыточному увлажнению обширного ассортимента древесно-кустарниковой и травянистой растительности занимались очень немногие исследователи (Васильев. 1953; Рубцов, 1948; Кочановский.1964; Капелькина,1974гг).

Изучение почв парков, лесопарков, скверов показало (Земляницкий и др.,1963; Кочановский,1974гг), что по своему происхождению и особенностям они подразделяются на : а) природные; б) искусственные (насыпные, намывные). Природные почвы характеризуются повышенной кислотностью и недостатком питательных веществ, что приводит к раннему появлению признаков старения и отмиранию древесных растений (Кучерявый, 1981).

Растительные сообщества парков рассматриваются как сложные биологические системы - культурбиогеоценозы или культурфитоценозы (Часовенная, 1977, 1983), а для их изучения применяются геоботанические методы (Ниценко, 1969, 1970,1971). Флора и растительность парков Санкт-Петербурга и его окрестностей к настоящему времени изучена довольно слабо. Имеются лишь отдельные публикации по состоянию растительного покрова отдельных парков (Минясв. 1964; Ниценко. 1971; Игнатьева. 1989 и др.)

Исследований водно-воздушного режима в парках практически не проводилось. Поэтому приведен его анализ по материалам гидролесомелиораторов (Косарев, 1976.1981. 1983 , Писарьков 1955 и др.). Рассматривается влияние на рост древесных растений затоплення за-

стопными водами Рубцов. 1948; Танфильев.1932; Стецкин.1905; Дани дсн ко. 1974 и др.). Отмечается, что вторичное заболачивание ведет к нзреживанию древостоев. а затем происходит массовая гибель деревьев.

Из приведенною обзора следует, что только комплексные исследования экологических режимов, действующих на насаждения паркового хозяйства могут дать научно-обоснованный ответ на вопрос о причинах ухудшения экологических условий и состояния биоценоза. Поэтому методика исследований направлена на выявление действия комплекса основных экологических факторов и состояния растительности.

2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Программа работы включает в себя комплексные исследования по основным направлениям:

1. Почвенные исследования;

2. Гидрологические и гидромелиоративные исследования;

3. Таксационные исследования;

4. Флористические и геоботанические;

5. Фншпатолотнчсскос и энтомологическое состояние дрсвосгосв;

Почвенные исследования включили в себя изучение морфологических. водных, агрохимических свойств почв. Морфология изучалась методом закладки разрезов глубиной до 1,5м с описанием по почвенным горизонтам по одному на выдел. Закладка разрезов, отбор образцов почвы для лабораторных анализов и составление почвенной карты проводилось по общепринятым методикам ( Вадюни-на, Корчагина, 1973; Карпинский, Гаврилов.1969; Каминский 1970; Чертов, 1981). Лабораторные анализы выполнялись общепринятыми методами - Каииена, Тюрина, Кирсанова и др.

Водно-физические свойства определялись для каждого горизонта почвы и по интервалам глубин в Н)см до 50см.

Гидрологические и гидромелиоративные исследования охватывают :

а) механизм и особенности действия каналов на уровни почвен-но-трунтовых вод и их динамику;

б) динамику влажности корнеобитясмого слоя;

в) состояние осушительных систем парка;

г) погодные условия в период исследований.

Для изучения механизма и специфики действия каналов заложено К) гидростворов (ГС) по общепринятой методике ( Вомпер-скин. 1964). Анализ погодных условий выполнен по данным метеостанции г.Санкт-Петербурга. Динамика влажности почвы изучалась по образцам почвы из прикопок в 5 кратной повторностн по интервалам глубин 10см до 0.5м.

Таксационные исследования проводились для оценки роста состояния насаждений и изменения их во времени. Дважды проводился сплошной перечет деревьев с оценкой их состояния и измерениям высот на начало (1990г.) и конец периода исследований (1997г.). Все деревья подразделялись на 4 категории состояния. По материалам двух перечетов на опытных участках общепринятыми в таксации методами определены показатели насаждений, приросты по запасу, как для всего насаждения, так и по элементам леса, изменение распределения деревьев по категории состояния , величина отпада, величины прироста но диаметру и в высоту.

Энтомологические и фитопатологические исследования направлены на выявление основных вредителей и болезней поражающих древесные растения.

Классификация растительности основана на эколого-фитоценотическом принципе. Для обработки геоботанических описаний с целью их группировки на основе сходства видового состава и доминантов использовалась информационно-статистическая система ЕСОРНУТО (Нешатаев В.Ю., Буряков В.Ю.. Федяков В.В.). При распознавании стадий рекреационной дегрессии парковых биогеоценозов за основу была взята шкала В.И.Россомахина (по Моисееву и др. 1990).

Парк «Александр»но» является крупнейшим в Кировском районе г.Санкт-Петсрбурга. Территория парка - это бывший лесной массив, который, при расширении города, постепенно вошел в городскую черту, став лесопарком, а затем крупнейшим парковым массивом.

Рельеф парка представляет собой плоскую равнину слабо наклоненную к северо-востоку, средние уклоны поверхности 0,003 41.005. Поверхностная почвообразующая порода представлена безвалунны-

ми ленточными глинами. Тяжелые глинистые почвы, которые формировались на данных материнских породах, обладают очень неблагоприятными водно-физическими свойствами.

Парк имеет довольно развитую осушительную систему, представленную сетью открытых каналов, прудов, множеством трубопс-реездов, а в отдельных случаях дренажем и дренажными коллекторами.

Ассортимент древесных пород представлен 14 видами древесных и 27 видами кустарниковых пород. Наиболее распространенными являются березы - бородавчатая и пушистая, сосна обыкновенная, ду б черешчатый.

Для исследований подобраны 11 опытных участков ( О.У.), охватывающих все разнообразие парковых объектов по условиям осушения и преобладающей растительности.

3. ПОЧВЫ ПАРКА «АЛЕКСАНДРИНО» И ИХ СВОЙСТВА

Почвы парка, по классификации Строгановой (1989), относятся к условно-ненарушенным или естественным. Плоский рельеф, тяжелые материнские породы привели к формированию довольно однородного почвенного покрова подзолистого типа. Изучение почв показало, что они представлены глеево-нодзолистыми, собственно-подзолистыми и дерново-подзолистыми с разной степенью оглеен-ности и железистостн. Фильтрация воды в таких почвах затруднена, а следовательно затруднен и подзолистый процесс, включающий в себя разрушение органических веществ гумусового горизонта и вынос продуктов распада. На долю подзолистых почв ( средне- и сла-боподюлпетых) приходится 59,5% площади.

Еще 30% составляют избыточно-увлажненные почвы подзолистого типа, имеющие тяжелый механический состав. Тяжелый суглинок начинается с глубины 15см от поверхности. Нижние горизонты : иллювиальный и материнская порода имеют весьма плотное сложение, что отрицательно сказывается на водно-воздушном режиме почв парка.

Агрохимические характеристики почв парка изучались с целью определения обеспеченности их элементами питания.

Актуальная кислотность изменяется от 4,9 до 6,9 единиц рН, обменная рН ( по КС1) от 3,95 до 6,6; реакция среды колеблется от кислотной до слабокислой и близкой к нейтральной. По профилю кислотность падает : иллювиальный горизонт и материнская порода имеют реакцию среды слабокислую и близкую к нейтральной.

Гидролитическая кислотность также уменьшается с глубиной. Наибольшие значения ее до 31,8 мг-экв.на 100г.почвы отмечаются в верхнем гумусовом горизонте. В почвах с хорошо выраженным иод-золистым горизонтом распределение гидролитической кислотности аналогично распределению по профилю гумуса.

Наибольшая гидролитическая кислотность характерна для гумусо-во-аккумулятивного горизонта. Резкое ее падение отмечается в горизонте А2, затем наблюдается некоторое увеличение в горизонте В. Наиболее высокая сумма обменных оснований отмечена в материнской породе -14,6-26,2 мг-экв.на ЮОг почвы, а также в некоторых случаях в гумусовом горизонте 7,8-29,6 мг-экв. Такое содержание оснований связано, вероятно, с проведением известкования горизонта А1.

Наиболее высокая степень насыщенности основаниями отмечается в материнской породе и иллювиальном горизонте - 68,6-96,7%.

Обеспеченность почв парка подвижными формами фосфора в основном низкая 4,1-8,0 мг на 100г почвы, иногда средняя свыше 8,0 мг на ЮОг почвы.

Обеспеченность почвы подвижными формами калия варьируется от низкой 4,1-8,0 мг на ЮОг почвы до хорошей - 15,1-19,0 мг на ЮОг почвы. Как известно, содержание калия связано с содержанием в ней глинистых частиц. Как уже отмечалось, почвы парка характеризуются обычно утяжелением механического состава с глубиной. По згой причине увеличивается с глубиной и содержание подвижных форм калия, достигая максимума в материнской породе ( 13,3-19,0 мг на ЮОг почвы) Хорошая обеспеченность гумусового горизонта подвижными формами связана с внесением калийным удобрения.

Механический состав почв оказывает большое влияние на почвообразование, водно-физические , воздушные и тепловые свойства почв. Исследования показали, что почвы парка относятся к суглинистым и глинистым. По профилю характерно уменьшение фракции

«физической глины» в подзолистом горизонте, а затем ее увеличение в иллювиальном и в материнской породе. Тяжелый механический состав оказывает непосредственное влияние на водно-физические свойство почв, обуславливая высокую плотность, низкую порочность и неудовлетворительный для растений водно-воздушный режим.

Водно-физические свойства почв имеют большое значение для правильной оценки режима почвенно-грунтовых вод и влажности почв. Определялись на участках, где проводились наблюдения за влажностью и динамикой почвенно-грунтовых вод. Выявлено, что верхние горизонты тяжелых почв ( до иллювиального горизонта) имеют относительно высокую водопроницаемость (коэффициент фильтрации слоя от 5 до 40см более 20м (сутки). Нижележащие горизонты практически водонепроницаемы.

Таким образом, резюмируя морфологию почв, их водные и физико-химические свойства необходимо отмстить следующее:

1. Морфологические признаки свидетельствуют о наличии избыточного увлажнения почв, что подтверждается четко выраженным процессом их оглеения.

2. Тяжелые по механическому составу почвы при не избыточном увлажнении сформировали полугидроморфныи подзолистый слой почвообразования, на который откладывает свой отпечаток, нетипичный для естественных условий развития лесного фитоценоза, вы-сокогумизнрованный верхний слой почвы, наиболее подверженный хозяйственной деятельности человека.

В исследуемых почвах, наряду с высокой кислотностью имеет место дефицит фосфора и калия, что вызывает необходимость внесения . наряду с известью фосфорно-калийных удобрений. Высокая обеспеченность гумусом верхнего корнеобитаемого слоя почвы должна поддерживаться сохранением древесного опада. оставлением на месте скошенной травы и подсевом, вместе с газонными травами, клевера ползучего.

4. РЕЖИМ ПОЧВЕННО-ГРУНТОВЫХ ВОД И ВЛАЖНОСТИ

ПОЧВ.

На территории парка довольно петая, сложная по конструкции осушительная сеть. Расстояние между осу шителями колеблется в основном в пределах 80-120м. Проведено детальное обследование осу-

тигельной системы парка с целью выявления работоспособности ее, определения состояния каналов и потребности их в ремонте. Для этого каждый осушительный канал обследовался весной в половодье и в послепаводковый период, что позволило оценить справляется ли регулирующая и проводящая сеть осушительной системы парка с отводом больших расходов воды во многоводные периоды года и выяснить причины, мешающие нормальной работе канатов. Второе обследование проводилось летом для выявления повреждений на осушительной сети и сооружений на ней. По результатам обоих обследований дана обобщенная оценка состояния каждого канала: состояние канала оценивалось как удовлетворительное, если он в половодье и в послепаводковый период нормально отводил воду и не имеет крупных локальных или рассредоточенных повреждений по длине канала.

Из данных исследований видно, что большинство каналов осушительных систем обеих частей парка находятся в удовлетворительном состояния и нормально отводят поступающую в них воду.

Выше отмечено, что почвы парка тяжелого механического состава, фильтрация воды в почве затруднена. Действия канала , в этом случае, зависит от уклона поверхности и длины склона выше канала в рельефе. Однако, как о том свидетельствуют приведенные ниже данные о режиме почвенно-грунтовых вод, практически на тяжелых почвах эти расстояния не превышают несколько десятков метров. Небольшие расстояния между каналами при осушении тяжелых почв требуются еще и потому, что отвод воды в каналы производится по корнеобитаемому слою почв, длительное подтопление которого недопустимо.

На рисунке 1 видно, что при высоких уровнях почвенно-грунтовых вод весной (например, в период после весеннего половодья 29 апреля) глубины их при всех расстояниях между осушителями на большей части межканальиых полос не превышают 10-15 см. Уровни их в основном следуют рельефу поверхности, несколько понижаясь в верхней части склонов (на повышениях рельефа) и несколько повышаясь в нижней части склонов (в понижениях рельефа). Исключение составляет узкая приканальная зона шириной в несколько метров (не более 15 м), где понижение уровней ПГВ из-за очень больших гидравлических уклонов, возникающих под действи-

ем каналов, происходит быстрее и глубины их превышают 20-30 см. С течением времени наблюдается опускание уровней ПГВ на всем протяжении межканальных полос, более быстрое в приканальных зонах, в верхних частях склонов и на повышениях рельефа. Кривые депрессии, когда отчетливо выраженные уклоны уровней ПГВ к каналам начинаются от средины межканальной полосы, постоянно увеличиваясь к каналам, в отдельные периоды наблюдаются при расстоянии между каналами 67 м на гидрологическом створе ГС 5, например, 29 мая. При больших расстояниях между осушителями, как это уже отмечалось выше, кривые депрессии не формируются, а образуются только кривые спада у каналов, распространяющиеся на расстояние до 15-20 м от каналов. В случае формирования кривых депрессии каналы действуют сильнее за счет образования больших гидравлических уклонов и обеспечивают более быстрое понижение и более глубокие уровни ПГВ. Так, по состоянию на 29 мая, средняя глубина ПГВ на ОУ 5 составила около 43 см, тогда как на большинстве других участков она не превышала 20 см. В отдельные периоды, например в период с 29 апреля по 5 мая, скорость понижения уровней ПГВ на ОУ 5 была более 3 см в сутки, на других же опытных участках она не превышала 1 см в сутки.

Как видно на рис.1, усиливают действие каналов и существенно ускоряют понижение уровней ПГВ большие уклоны поверхности межканальной полосы, благодаря чему улучшаются условия для сброса поверхностных вод и для отвода почвенно-грунтовых вод.

Причиной этого является увеличение гидравлических уклонов. Особенно усиливается в этом случае действие низового канала. Благодаря такому влиянию средние уровни ПГВ в мае и июне на опытном участке б (табл. 5.6, 5.7) по сравнению с другими опытными участками, где уклоны меньше (ОУ 2, 4, 8,11) были значительно (на 10-20 см) ниже, несмотря на намного большие расстояния между осушителями.

Существенно ухудшает действие каналов, а следовательно и режим ПГВ, обратные уклоны поверхности межканальных полос (вогнутый профиль их), возвышающиеся относительно поверхности приканальные зоны и дорожки, устроенные вдоль каналов (рис. 1). При обратных уклонах межканальной полосы, из-за чего в средней части ее образуется понижение рельефа, худшие условия создаются в

нижней части склонов. Во время интенсивного снеготаяния, особенно при не оттаявшей до конца почве, когда фильтрация талой воды внутрь почвогрунтов не происходит совсем или же происходит очень медленно, образуется поверхностный сток, движущийся в направлении уклона поверхности. Воды этого стока скапливаются в понижениях рельефа, затопляя как микропонижения, так и значительные по площади участки межканальной полосы, образуя при этом большие лужи. Затопления в данном случае могут быть длительными, потому что в дальнейшем в тяжелых фунтах вода из луж, где ее скапливается много, весьма медленно фильтруется в почвогрунты, а затем в каналы. Часть этой воды расходуется на испарение.

ЗОЛ ОЗЛ

Расстояния,м 1. 2, 3...6 — мстлеря скважин — дорожки

Рис. 1. Кривые уровней почвенно-грунтовых вод на опытных участках в северной части парка Дорожки и возвышающиеся приканальные зоны являются в ряде случаев своеобразными плотинами на пути поверхностного стока, вызывая затопление прилегающих площадей Будучи плотно утрам-

бованными, а потому слабоводопроницаемыми, углубляясь основанием в практически водонепроницаемые грунты и не имея больших продольных уклонов, дорожки на тяжелых почвах не создают гидравлических уклонов и не являются, как это иногда принято считать, путями стока - подобием дренажных сооружений. Для того, чтобы они выполняли роль дренажа, основание их должно быть хорошо водопроницаемым, сама дорожка иметь значительный продольный уклон и в нижней по склону части ее должен быть беспрепятственный вывод воды в канал, обеспечивающий постоянное течение воды на всем протяжении дренирующей части дорожки. Только в этом случае возможно было бы понижение УГВ под дорожками, возникновение в связи с этим гидравлических уклонов и отвод дорожками поверхностного и почвенно-грунтового стока. Затопление и последующее избыточное увлажнение почв, обусловленное влиянием дорожек, растягивается на длительное время.

На рис. 2 видно, что на начало периода вегетации на всех опытных участках уровни почвенно-грукговых вод были весьма глубокими и корнеобитаемый слой почв был практически повсеместно освобожден от подтопления верховодкой. Средние глубины почвенно-грунтовых вод на опытных участках по состоянию на 12 мая изменялись от 28 см на ОУ 2 до 50 см на наиболее интенсивно осушенном ОУ 3. На большей части межканальных полос почвенно-грунтовые воды залегали на глубине более 25-30 см, а у каналов — на глубине более 50-60 см. Можно считать, что необходимое для нормальной жизнедеятельности дрсвесно-кустарниковой растительности понижение уровней почвенно-грунтовых вод на начало периода вегетации было достигнуто.

Начиная со средины мая на всех опытных участках и на всем протяжении межканальных полос уровни почвенно-грунтовых вод сначала медленно, а затем быстро опускаются. В среднем за май глубины ПГВ на всех опытных участках, за исключением ОУ 2, оказались более 40 см. Основную роль в понижении почвенно-грунтовых вод в этот период и в остальное время периода вегетации играет суммарное испарение. Наибольшие средаемайские глубины ПГВ были на опытных участках 3,4 и 5., наименьшие на экстенсивно осушенном ОУ 1 и в средней части ОУ 2. Высокие уровни в этом случае связаны с тем, что как это видно из рисунка 1, в центре межка-

налыюй полосы резко изменяется уклон с большого на нулевой. Поэтому почвенно-грунтовые воды быстро стекают с повышенной части межканальной полосы и застаиваются на безуклонном участке, обуславливая здесь высокие уровни почвенно-грунтовых вод. Рекомендуемая для парков весенняя норма осушения (40 см) на всех опытных участках достигнута к концу мая.

2 и

т и с

2 х х

ю >.

£

о 20 40 60 80 100 120

-1

1 й и, г 1 >

5Н N5 \ 'Д

1

\ /< / ^

Г ^ у «. V ч. ¡тН } * ("■о

г-н н (--а *—а Г

СО 00 О) О> О)

8 2 а "

Сроки наблюдений

Рис. 2. Динамика средних уровней почвенно-грунтовых вод в 1990 году

о о

О)

-9-ОУ-1

- -а — ОУ-2

- - А - -ОУ-3 —О - ОУ-4

- -X — ОУ-5

Примечание: В период с 24.08 по 22.09 уровни ПГВ на всех ОУ были ниже 120-130 см (горизонтальные линии на графике).

В течение июня и в начале июля уровни почвенно-грунтовых вод за счет большого суммарного испарения быстро понижаются и в начале июля глубина их повсеместно превысила 1 м. Необычно большое количество осадков во второй декаде июля (67 мм) вызвало временное и относительно небольшое повышение уровней почвенно-грунтовых вод. По состоянию на 19 июля, на всех опытных участках средние глубины их превысили 75 см и только в отдельных скважинах зарегистрированы глубины порядка 40-50 см. Следовательно, основной корнеобитаемыи слой почв в этот период подтоплен не был. К концу июля ПГВ снова повсеместно опустились на глу бину более 1 м, а к средине авгу ста — на глубину более

120-130 см (ниже дна скважин). Такие глубины уровней ПГВ удерживались в "течение всего августа и сентября, то есть вплоть до окончания периода вегетации. В октябре почвенно-грунтовые воды вследствии резкого уменьшения суммарного испарения и при осадках, близких к норме, несколько поднимаются, особенно на опытном участке 1 и в средней части опытного участка 2, до глубин в конце октября в среднем соответственно 49 и 89 см (в отдельных скважинах до 20-30 см). На остальных же опытных участках в этот период уровни ПГВ остаются необычно высокими (в среднем глубины ПГВ больше 90-110 см). В обычные же годы уровни ПГВ на тяжелых почвах поднимаются в корнеобнтаемый слой уже во второй половине сентября - начале октября. Средневегетационныс уровни ПГВ на всех опытных участках оказались больше 90-100 см, иными словами требуемая для парков норма осушения в среднем за период вегетации в 1990 году была достигнута.

Оценивая в целом режим уровней почвенно-грунтовых вод за вегетационный период 1990 года с учетом его вероятного влияния на древесную растительность, можно считать, что он был благоприятен на всех опытных участках и только несколько худшим fia ОУ 1 и в средней части ОУ 2.

Исследования показывают, что осушение территории, используемых или планируемых под парки, должно проводиться с учетом создания необходимой нормы осушения по всему межканальному пространству, поэтому расстояние между осушителями в парках должно быть значительно меньше, чем принятые для аналогичных условий местопроизрастания на лесных территориях.

При проектировании и строительстве сооружении на каналах необходимо учитывать климатические факторы месторасположения парка, с целью недопущения их промерзания и разрушения. Для нормальной работы осушительной системы на территориях парка требуется постоянный уход и текущие ремонты каналов.

5. ЛЕСОВОДСТВЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ДРЕВОСТОЕВ ПАРКА «АЛЕКСАНДРИНО»

Для изучения состояния парка использовались все 11 опытных участков. Часть из них занята древостоями естественного происхождения (ОУ 1-4, 6. 9), остальные созданы посадкой лесных культур.

Древесный полог на опытных участках сформирован ш березы пушистой и бородавчатой, осины, сосны, лнственннцы, дуба, ольхи серой, ивы древовидной, вяза. Береза бородавчатая единично встречается в насаждениях березы пушистой и при перечете отдельно не фиксировалась.

Большинство опытных участков занято смешанными древостоя-ми. Обращает на себя внимание, что на большей части их средние высоты лиственных пород больше сосны. Имеется ряд работ (Филиппов и др., 1981. Пирогов. 1955). в которых показано, что основной причиной отпада сосны является сильное затенение ее вершины.

Для примера, характерист ики насаждений парка в табл.1, приведены насаждения березы, сосны, дуба и лиственницы.

Таблица 1

Таксационные показатели древостоев на опытных участках

N<N9 Площадь* га Дэля сиога-ва гь-ррда Возраст, лет Чизпо стволов, Вт. ч. нэудо-впетвориге-лжого состояния Оэедниэ Сум\ла площадей сечения г//га Запас, м3/га

шг/га ил/га % Цм Д см

3 Ц12 86 Б 60 5Б8 — — 21,2 2^6 22,3/ 222

9 Ос Ю 42 — — 20,7 27 238 23

5 С 25 8 32 19 28 1,56 14

100 625 8 1,3 21 26,31 259

4 1 60 С 60 122 9В 80,3 16 Щ7 5,4 45

30 Б во 50 3 6 20,5 23Ц 246 22

8 Ос 60 10 — — 20 28,8 0,66 6

1 Д 2 — — 19,7 25,2 0,1 1

1 № 1 — — 16 32 0,08 1

100 185 101 54,6 8,7 75

5 1,15 53 Д 43 186 15 16,5 19,1 5,34 47

23 Б 40 30 — — 20,5 29,7 213 21

18 С 40 67 40 59,7 14 20,7 224 16

6 Ос 40 13 — 16,5 23,8 0,58 5

100 296 55 18,6 16,9 10,29 89

11 0,7 56 Лц 43 453 213 47 19,7 19,7 13,81 130

24 С 45 236 47 19,9 18 18,3 622 55

20 Б 45 118 3 35 21,5 22 4,62 47

100 807 263 32,6 19,7 24,65 232

Состояние древостое в парка можно характеризовать соотношением в древостое деревьев разных категорий состояния (хорошее, удовлетворительное, неудовлетворительное, сухостой), табл. 2. Опытные участки даны но убыванию деревьев неудовлетворительного состояния на них, то есть от худшего состояния к лучшему. Необходимо проанализировать, почему опытные участки по состоянию древостосв расположились в таком порядке. По уровням почвенно-трунтовых вод худшие показатели у опытного участка 9. По доле деревьев неудовлетворительного состояния несколько худшие показатели у опытного участка 4.

Таблица 2

№N° УГВ за Катею-рии по уело Процент деревьев по ка lempиям состояния Отношение прироста по диаметру за последнее Класс бонитета Доля состава лиственных Число деревьев,

ОУ V-IX, см ВИЯМ осушения неудовлетворительное удовпет-во|»1 тельное хорошее десятилетие к предпоследнему до реконструкции после реконструкции пород, превышающих по высоте сосну, % шт./га

4 >70 ср. 54,6 24,9 20,5 0,75 III IV,5 39 185

9 25 плох 48.8 51,2 — 0,53 II III —- 256

11 >65 ср. 32,6 54,4 13 0,77 la,5 1,5 20 807

1 >57 УДОВ 26,8 40,5 32,7 0,71 III III 78 127

5 > 87 хор 18,6 54,7 26,7 0,5 II 1 82 296

2 >69 хор 9,3 29,2 61,5 0,91 III III 74 483

10 >77 хор 6,7 70,9 22,4 0,8 1 1 28 554

6 > 78 хор 5,9 10,1 84 0,96 1 la 32 355

8 > 60 ср. 3,6 93,2 3,3 0,85 II II — 423

7 > 59 ср. 3,5 48,8 47,7 0,72 II II 59 692

3 > 80 хор 1,3 18,4 80,3 1,19 II 1 95 625

Гидрологические исследования показали, что самый благоприятный гидрологическим режим характерен для опытного участка 3. На нем всего 1.3 % деревьев неудовлетворительного состояния. Доля деревьев хорошего состояния превышает 80 %. После реконструкции на этом участке увеличились и прирост по диаметру и класс бонитета. что доказывает важность осушительных работ в условиях плоского рельефа и суглинистых почв.

Исследования показали, что при создании и формировании древесных насаждений на территориях существующих или вновь созда-

ваемых парков в условиях Ленинградской области необходимо не только обеспечить благоприятный водно-воздушный режим почвы по всему межканальному пространству, но и правильно использовать под древесные посадки микрорельеф территории парка, а также направленно формировать состав древостоя, чтобы исключить де-градацнонные процессы древесных пород.

Изучение состояния древостоев в парке "Александрино" показало. что, кроме общих для всех городских парков факторов промышленного загрязнения и большой рекреационной нагрузки, основополагающим фактором влияющим на состояние древостоев, является степень осушения, а также распределение деревьев по элементам микрорельефа и угнетение сосны и лиственницы березой.

6. РЕЗУЛЬТАТЫ ФЛОРИСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПАРКА «АЛЕКСАНДРИНО».

Структура напочвенного покрова характеризуется высокой моза-нчностыо. Чаще всего преобладают вейник сереющий, образующий растительные ассоциации с различными древесными породами. Часто встречаются сообщества с преобладанием крапивы, таволги, щучки.

Сравнение напочвенного различных типов насаждений ( сосняков. березняков, ду бняков) показало их значительное флористическое сходство. Выявленную однотипность строения травянистого покрова, отсутствие хорошо развитого кустарникового яруса, флористическое сходство сообществ, ослабленные позиции лесных и луговых видов, усиление роли в сообществах прибрежно-водных и болотных видов объясняется наличием избыточного увлажнения условий местообитания в сочетании с интенсивной рекреационной нагрузкой.

Плохой водный режим и состояние древостоя отличались на О.У. -4 и 9. Аналогично положение подчеркивается и состоянием напочвенного покрова. На участке 4 сформировалось гигрофильно-травяное сообщество с обильным вейником сереющим, канареечником, шучкой, камышом н тростниками. Эстетическая оценка, как и стадия рекреационной дегрессии - 2. В живом напочвенном покрове О.У,- 9 преобладает вейник сереющий ( 75%), отмечаются щучка, крапива. Индикаторами избыточного увлажнения являются камыш лесной, та-

волга, тростник, ситник, хвощ болотный, скерда болотная. Эстетическая оценка участка - 3, а стадия рекреационной дегрессии - 2.

Соответственно при хорошем дренаже (О.У. - 3,5.6) преобладают растения мезофиты. На О.У. - 3 преобладает злак - ежа сборная. Обильны мятлик и крапива. Единично, п понижении отмечен тростник. Всего выявлено 38 видов. Общее покрытие составляет 60%. В живом напочвенном покрове участка 5 преобладает крапива (40%). обильны щучка и фавилаг. Общее проективное покрытие 70%. Эстетическая оценка обоих участков - 4, а стадия рекреационной дегрессии - 3.

В целом полученные результаты геоботанических исследований хорошо согласуются и с таксационными показателями древостосв.

ВЫВОДЫ

В результате проведенных исследований установлено:

1. Тяжелый по механическому составу почв, их устойчивое избыточное увлажнение и высокогумуенрованные верхние горизонты, являющиеся результатом хозяйственной деятельности человека сформировали на территории парка специфический полугидроморфный подзолистый тип почвообразования не типичный для идентичных условий произрастания лесных фитоценозов.

2. Специфичность современного почвообразовательного процесса и специализированное парковое обустройство территории обусловило нетипичность исследуемых почв н в гидромелиоративном отношении. Сток паводковых вод происходит по верхнему водопроницаемому, но в направлении уклона горизонта нижнего водонепроницаемого слоя почвы. Кавальеры построенных мелиоративных каналов и сопутствующие им пешеходные дорожки являются барьером поверхностного стока воды в каналы, обуславливая длительное подтопление прилегающих участков части территории парка.

3. Установлено, что существенное влияние на режим почвенно-грунтовых вод гидромелиоративная система оказывает только в периоды их высокого стояния - в весенний и, отчасти, осенний периоды гидрологическою года. В поздневссенний и летний периоды с понижением уровня почвенно-грунтовых вод до 80 см и более, решаю-

щсе влияние на их режим оказывает фактор суммарного испарения влаги.

4. Выявлены значительные различия режимов почвенно- грунтовых вод в заметно отличающиеся по метеорологическим условиям годы и интенсивности проведенного осушения частей территории парка. В годы с теплой весной освобождение корнсобитаемого слоя почвы от подтопления верховодкой достигается к началу вегетационного периода, в близкие же. по норме температу р годы - только на относительно интенсивно осушенных участках территории парка.

5. Для территории парка "Александрино" установлено, что если в начале вегетационного периода будет обеспечено понижение уровня почвенно-грунтовых вод до 30 и более см. то в течение вегетационного периода длительного подтопления корнсобитаемого слоя почвы практически не бывает.

6. При существующих параметрах гидромелиоративной сети для полугидроморфных суглинистых почв парка "Александрино" рекомендуемая для парков Санкт-Петербурга и Ленинградской области весенняя норма осушения в 50 см практически не достижима.

7. Выявлено, что факторами, ограничивающими эффективность существующей гидромелиоративной сети являются:

а) несоответствие целевому назначению лесных парковых насаждений принятых в рекомендациях по осушетпо лесных площадей параметров гидромелиоративных систем;

б) наличие сопутствующим мелиоративным каналам кавальеров и пешеходных дорожек, формирующих вогнутый профиль поверхности межканальной полосы и являющихся причиной стока воды к середине межканальной полосы.

8. Исследу емые почвы отмечаются высокой кислотностью и дефицитом фосфора и калия. Высокую обеспеченность гумусом искусственного верхнего горизонта почвы необходимо поддерживать сохранением древесного опада и скошенных газонных трав.

9. Установлено, что. помимо устойчивого избыточного увлажнения почвы важным фактором, снижающего жизнедеятельность хвойных древесных пород, является заглушение и охлсстывание их

лиственными породами, высота которых значительно превышает этот показатель}' хвойных пород.

10. Флористическое обследование территории выявило, прежде всего, преобладающее распространение болотных видов растении, что подтвердило фактор устойчивого избыточного увлажнения почв парка. Имеет место н прог рессирующее расселение растений сорно-рудеральной групп, что является следствием проведения реконструктивных работ н нарушением при этом почвенного покрова территории. Представительство же типичных лесных и лесолуговых растении постоянно сокращается.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

В ириродно-экологических условиях парковых территорий Санкт-Петербурга и Ленинградской области предлагается два блока практических рекомендаций для проектных и строительных организаций связанных в той или иной мере с парковым хозяйством.

Блок /- Оптимизация водно-воздушного режима тяжелых по механическому составу почв

С целью создания благоприятного водно-воздушного режима и предотвращения массового усыхання насаждений при проектировании новых и при реконструкции имеющихся парков и лесопарков необходимо соблюдать следующие мелиоративно-техннчсские требования:

1. Осушение пол} гидроморфны.ч суглинистых почв следует проводить гу стот» сетью неглубоких каналов с расстоянием между ними 30-50 м и глубиной каналов 0,6-0.7 м. Непосредственно в парке "Александрнно" необходимо провести сгущение существующей осушительной сети до рекомендуемых пределов.

2. По понижениям рельефа целесообразно устраивать тальвего-вые каналы или дрены в ближайший по уклону осушитель. Перед посадкой дрсвесно-кустарниковых растений на открытой поверхности территории парка необходима прокладка системы борозд с вводом собирающей борозды в ближайший осушитель. Расстояния между бороздами 5-10 м. глубина борозд 0,3-0,4 м.

3. Дорожки, устраиваемые вдоль каналов, необходимо проектировать с низовой стороны каналов и устраивать неглубокий канал или борозду с выводом их в основной осушитель. Для парка

"Алсксандрино" такие каналы или борозды нужно проложить с верховой стороны неосушенных в настоящее время дорожек.

4. В пониженных местах под дорожками и кавальерами требуется устройство сточных во]х>нок закрытого типа из дренажных тру бок или камня. На участках без д|зевесно-кустарниковон растительности необходимо проводить тщательную планировку поверхности межканальных полос с созданием, по возможности уклонов к мелиоративным каналам и с засыпкой небольших понижений рельефа (воронок и ям) гумуссированным горизонтом. На бессточных понижениях рельефа целесообразно формировать выпуклый профиль межканальных полос.

5. Для перехода н переезда через каналы вместо бетонных тр\б. в которых в период половодья намерзает много льда, целесообразно устраивать простейшие декоративные мостики. На крупных проводящих каналах бетонные трубы на зиму следует утеплять, а перед началом половодья - расчищать ого льда и снега.

6. На наиболее ценных участках парков целесообразно провести осушение закрытым дренажем, специально рекомендуемых для парков конструкций (двойной дренаж, дренаж Рсролле и др.).

Блок.У? 2- Улучшение почвенного плодородии и устойчивости норковых фипнщешпов

Данный блок включает ряд мелиоративных и биологических приемов, предназначенных сугубо для "парковых" почв.

1. Дня снижения дефицита фос(|юра и калия, а также для снижения кислотности полутидроморфных суглинистых почв рекомендуется внесение фосфорных, калийных и кальцпевосодержащих удобрений по нормам, приведенным в прил. 8 диссертации.

2. С целью поддержания высокого содержания гумуса в верхнем кор-необитаемом слое почвы целесообразно, по мерс возможности, оставлять древесный опад и не выкашивать полностью траву, подсевая вместе с газонными травами и клевер ползучий.

3. Для территории парка "Алсксандрино" с целью улучшения состава травяного покрова целесообразно выкашивать крапиву двудомную, подсевая семена луговых знаков: овсянки луговой, мятлика лугового, ежи сборной, лисохвоста, тимофеевки.

4. 11олуттуцх)морфш>1е суглинистые почвы, на которых не обеспечена (хжомендуемая норма осушения (40-50 см), малопригодны для выращивания лесных насаждений из сосны обыкновенной, лиственницы сибирской и тем более дуба черсшчатого. 11оэтому в условиях парка "Ллександрино" на участках с уже погибающими или сильно VI нстеннымн древостоямн целесообразно заменить бе|гсзовмми, создав лесные культуры из березы повислой и березы пушистой.

11о теме диссертации опубликованы следующие рабош.

1. Субога М.В. К вон|х)су о состоянии лесных культур в парке «Ллександрино».// сб.научных трудов . Гидролссомелиорацня : Нау-ка-п|юнзводсту.// С116. С1161ШИЛХ,

19%. с.27-28

2.С'убо1а М.Н., Коса|>еп В.II. Особенности формирования водною режима парка «Ллександрино» //Сб.научных трудов СПбИИ-ИЛХ . Пуцхиехннческая мелиорация земель.ведение лесною хозяйства н вопросы ЭК0Л0ПН1.//1997. с. 128-132.

3.Неншаева В.Ю., Субо1а М.В., Игнатьева М.Е. Состояние на-почвенною покрова парка «Ллександрино» в связи с прогрессирующим избыючным увлажнением. //Там же с. 159-161//.

4.Субо1а М.В. Современное сосюянне парков Санкг-Пстербуриз. Юбилейный сборник : «Лесная наука на рубеже XXI века». Гомель. БелНИИЛХ, с.

Просим прислав о13ыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями но адресу: 241000, г. Брянск (обл.), ул. С.Дпмшропа. 3,Ученому секретарш диссер1ациош1ого совета.

Лицензия ЛР № 020578 от 04.07.97.

11одписано в печать с ортинал-макста . .98.

Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная.

Уч. изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Зак. № 213.С15а._

Санк1-11етербур1ская государственная леанехннческая академия Издательско-полшрафнческнн отдел ЛТД. 194021, Санкт-(1е1ерб\рг, Инс1И1}тскнн нер. 3.