Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оценка состояния живого напочвенного покрова на основе теории пространственного синтаксиса в лесопарках Санкт-Петербурга

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

Автореферат диссертации по теме "Оценка состояния живого напочвенного покрова на основе теории пространственного синтаксиса в лесопарках Санкт-Петербурга"

005011198

V

Крюковский Александр Сергеевич

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО СИНТАКСИСА В ЛЕСОПАРКАХ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

06.03.03 - Агролесомелиорация, защитное лесоразведение и озеленение населённых пунктов, лесные пожары и борьба с ними

АВТОРЕФЕРАТ Кандидата на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

- 1 МАР 2012

МОСКВА-2012

005011198

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова»

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Мелышчук Ирина Альбертовна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Теодоронский Владимир Сергеевич

кандидат биологических наук, доцент Потокин Александр Фёдорович

Ведущая организация: Комитет по благоустройству Санкт-Петербурга

Защита состоится «14» марта 2012 г. в 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.146.02 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» по адресу 141005, Московская область, г. Мытищи-5, ул. 1-я Институтская, д. 1,

Научный руководитель:

Официальные

оппоненты:

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса»

Автореферат разослан « 0 У » февраля 2012 г.

.. „ -А. /

Учёный секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент * / Васильев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Важнейшим условием организации лесной рекреации является сохранение природной среды. На территории любого насаждения, созданного для осуществления рекреации (рекреационное насаждение), имеются дороги, образующие дорожную сеть. Планировка дорожной сети определяет пространственное распределение посетителей, которые воздействуют непосредственно на живой напочвенный покров, а также на другие компоненты насаждения. Поэтому в лесопарковом хозяйстве и озеленении вопросы приёмов планировки дорожной сети с целью более полного соблюдения природоохранных требований, сохранения насаждений всегда являются очень значимыми. Эти вопросы становятся особенно актуальными в связи с повышением рекреационных нагрузок в пригородных лесах и лесопарках. Однако влияние особенностей планировки дорожной сети на состояние компонентов насаждений до сих пор изучено мало.

Цель и задачи исследования. Цель исследования - оценка возможности использования параметров планировки дорожной сети рекреационных насаждений для определения изменений состояния живого напочвенного покрова, являющихся следствием посещения для целей рекреации.

Задачами данного исследования являлись:

• определить методику анализа, пригодную для установления параметров планировки дорожной сети рекреационных насаждений;

• определить методику полевого исследования живого напочвенного покрова, чьи результаты были бы совместимы с результатами анализа планировки дорожной сети;

• определить методику проверки наличия и направленности взаимосвязи между параметрами планировки дорожной сети и показателями живого напочвенного покрова как компонента рекреационного насаждения;

• установить характер взаимосвязи между показателями живого напочвенного покрова рекреационных насаждений и параметрами планировки дорожной сети.

Научная новизна. Изучена возможность применения методов теории пространственного синтаксиса (Space Syntax Theory) для анализа планировки дорожной сети рекреационных насаждений. Установлено наличие взаимосвязи между натуральным логарифмом параметра «выбор» графа дорожной сети и изменением показателей живого напочвенного покрова, возникающих под действием вытаптывания при использовании территории для целей рекреации.

Практическая значимость работы. Выявлена принципиальная возможность прогнозирования изменений живого напочвенного покрова рекреационного насаждения под действием вытаптывания рекреантами ещё на ранней стадии проектирования, в камеральных условиях, при наличии только планировки дорожной сети. Существующие методы полевых исследований живого напочвенного покрова были адаптированы для учёта параметров планировки дорожной сети рекреационных насаждений. Полученные теоретические и практические результаты могут быть использованы в теории и практике озеленения,

в лесопарковом хозяйстве как в Санкт-Петербурге, так в других регионах Российской Федерации.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Использование зонирования дорожной сети рекреационного насаждения для сравнительной оценки изменений состояния живого напочвенного покрова, вызванных вытаптыванием;

2. Выявленные взаимосвязи между параметром ЬМсЬоюе графа дорожной сети и показателями, определяемыми для живого напочвенного покрова рекреационного насаждения.

Личное участие автора. Заключается в разработке программы и методов исследования взаимосвязи параметров графа дорожной сети и показателей живого напочвенного покрова. Все материалы, использованные в диссертации, получены лично автором или при его участии. Лично автором в полном объёме проведены полевые исследования (заложено более 6000 учётных площадок, обследовано более 800 га территории и более 40 км дорожной сети), сделаны анализ, систематизация и обобщение собранного материала, его изложение, сформулированы выводы и даны рекомендации.

Обоснованность выводов и достоверность результатов исследований. Достоверность выводов обеспечивается большим объёмом полевых исследований, применением научно-обоснованных методик, многофакторного сравнения

промежуточных результатов работы, использованием статистических критериев для оценки достоверности, обоснованным выбором статистик для анализа исходных данных.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на научных конференциях: XII международная научно-практическая конференция «Проблемы озеленения крупных городов», 2009 год; XIII международная научнопрактическая конференция «Проблемы озеленения крупных городов», 2010 год; международная научно-практическая конференция молодых учёных и специалистов сотрудников и аспирантов Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С.М. Кирова «Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка», 2010 год.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе четыре работы в периодических изданиях, включённых в перечень ВАК России.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и рекомендаций, библиографического списка использованной литературы, включающего 168 наименований, в том числе 33 на иностранных языках, и 2 приложений. Основной материал изложен на 138 страницах машинописного текста, включая 20 таблиц и 7 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние вопроса

В большинстве исследований, посвящённых рекреации, основное внимание уделяется природной среде, её качествам, способствующим развитию определённых видов рекреации и тому ущербу, который рекреация может нанести природной среде (Волков С.Н. 1998, 2000; Дробышев Ю.И., 1999, 2000; Дылис Н.В., 1969; Казанская Н.С., 1972, 1975, 1977; Крестьяшина Л.В., 1972; Кузьмина Г.П., 1977, 1979; Машинский Л.О., 1969; Полякова Г.А., 1981, 1982; Прохоров В.П., 1977, 2000, 2004; Репшас , 1987, 1980, 1988; Рысин Л.П. 2003, 2008; Рысин С.Л., 2009; Сорокин A.C., 1983; Тарасов А.И., 1986). Гораздо меньше работ, в которых содержатся требования к параметрам благоустройства для оптимизации режима рекреационного использования.

В данной работе принимается предположение А.И. Тарасова (Тарасов, 1986), согласно которому действие рекреантов на природную среду обусловлено прежде всего различиями в их поведении. Планировка дорожной сети проектируется для управления поведением рекреантов (Боговая, Теодоронский, 1990). Имеющиеся показатели учёта рекреации не учитывают особенности планировки. Кроме того, их трудно использовать при проектировании (Тарасов, 1986). Методы оценки изменений природной среды под действием рекреации также не учитывают планировку дорожной сети в явной форме.

Распространённые модели распределения посетителей предполагают одинаковую вероятность присутствия посетителей в пределах определённых условно однородных участков территории (Моисеев и др, 1990). Одно из важных исходных положений данного исследования состоит в признании того, что посетители распределяются по территории объекта крайне неравномерно (Меллума, 1982). В настоящее время неравномерность распределения рекреантов можно учесть, используя компьютерные технологии. Для этого предлагается использовать методики, развитые в теории пространственного синтаксиса.

Теория пространственного синтаксиса (Space syntax theoiy) изучает влияние организации пространства на поведение в нём человека. Одно из значительных открытий теории пространственного синтаксиса состоит в том, что параметры пространства, представляемого в виде графа, имеют высокую степень корреляции с наблюдаемыми показателями передвижения людей. В настоящее время эта теория используется в градостроительстве при проектировании уличной сети и в архитектуре при проектировании общественных зданий (Hillier, 1983, 1984,1999).

2. Объекты исследования

Объектами исследования являлись: 1) лесопарк посёлка Песочный (объект Песочный); 2) парк «Осиновая Роща» (объект Осиновая Роща); 3) центральная часть Юкковского лесопарка (объект Юкки);

Данные объекты имеют отличия по транспортной доступности, по планировке дорожной сети, в том числе по протяжённости и развитости дорожной сети, общим характеристикам местоположения и насаждений. Это позволило проверить исходные предположения данной работы в различных природных условиях и для

различной инфраструктуры рекреации. Сходным качеством всех объектов исследования является преобладающая доля насаждений естественного происхождения, развивающихся без вмешательства человека. Таксационные характеристики объектов были взяты из таксационных описаний, предоставленных Филиалом ФГУП «Рослесинфоторг» «Севзавлеспроект» (см. табл. 1).

2.1. Объект Осиновая Роща

Объект Осиновая Роща находится в одноимённом посёлке Выборгского района г. Санкт-Петербург. Площадь объекта исследования составляет 236 га, общая протяжённость обследованной дорожной сети — 8 км.

2.2. Объект Песочный

Объект Песочный является частью Дибунского лесопарка, административно относится к Выборгскому району города Санкт-Петербурга. Площадь лесопарка -400 га, общая протяжённость обследованной дорожной сети - 31 км.

2.3. Объект Юкки

Объект Юкки является частью Юкковского лесопарка, находится на территории Юкковского сельского поселения Всеволожского района Ленинградской области. Площадь объекта исследования — 270 га, общая протяжённость обследованной дорожной сети-12 км.

Таблица 1 - Основные таксационные характеристики объектов исследования

ОБЪЕКТ 1 2 3 4 5 1А 5А Итого по объему

Осиновая Роща 5,7 46,3 44,2 1,2 1,9 0,0 0,7, 100

Песочный 15,9 50,8 23,3 5,8 1,9 2,2 0,0 100

Юкки 12,2 43,3 32,1 3,1 4,1 0,0 5,3 100

Все объекты 13,5 47,4 28,8 4,3 2,8 1,1 2,2 100

Доля вьшелов данного класса возраста от общей площади объекта, %

2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14

Осиновая Роща 0 3,3 11,7 0,9 11,2 29,7 1,4 21,1 3,3 2,8 5,2 9,5 100

Песочный 2,2 12,5 18,0 26,0 15,4 8,4 12,3 3,1 2,1 0 0 0 100

Юкки 0 0,2 47,4 31,9 9,2 4,1 5,0 2,1 0 0 0 0 100

Все объекты 1,1 6,7 29,3 26,0 12,5 8,7 8,3 4,4 1,3 0,3 0,5 0,9 100

Доля выяелов данного типа леса от общей площади объекта, %

Осиновая Роща 6,2 0 0 5,4 0 0 1,9 0 0,7 0 0 0,5 0 85,3 100

Песочный 3,2 1,8 4,4 12,1 3,4 0,4 0 1,6 5,4 12,0 0 8,8 У,3 37,4 100

Юкки 0,4 25,9 0 12,2 0 0,6 9,0 0 1,2 0 0,4 3,6 0 46,7 100

Все объекты 2,3 11,4 2,2 11,5 1,7 0,5 3,8 0,8 3,3 6,0 0,1 5,9 4,7 45,6 100

Поля ПМПЄЛПЛ панного типа УСЛОВИЙ произрастания от общей площади объекта, %

А2 АЗ А4 А5 В2 ВЗ В4 СЗ С4 С5

Осиновая Роща 27,3 0 0 2,6 63,2 0,9 0 5,4 0,7 0 100

Песочный 40,3 5,1 5,9 0 10,1 12,2 0,9 20,0 5,1 0,4 100

Юкки 26,3 3,6 23,2 9,0 20,8 0 2,7 12,2 1,2 1.0 100

Все объекты 33,4 4,0 12,4 3,9 19,4 6,2 1,5 15,5 3,1 0,6 100

Доля вьцелов данной относительной полноты от общей площади объекта. %

2 3 4 5 6 7 8 9

Осиновая Роща 0 12,6 13,8 19,7 26,1 23,5 4,1 0,2 100

Песочный 0,2 0 2,9 3,3 29,2 45,9 17,1 1,3 100

Юкки 0 1,2 0,4 11,8 20,8 59,4 3,9 2,5 100

Все объекты 0,1 >,6 2,9 8.3 25,5 49,3 10,6 1,7 100

Доля выделов данной преобладающей породы от общей площади объекта, %

Б Д Е кл ЛП ЛЦ олс олч ОС С Я

Осиновая Роша 40,41 10,71 18,13 6,74 3,45 2,42 1,73 0 0 16,23 0,17 100

Песочный 32,14 0 20,76 0 0,10 0 4,17 4,97 0,64 37,23 0 100

Юкки 14,10 0 23,60 0 0 0 0,20 0 0 62,10 0 100

Все объекты 25,61 1,00 21.67 0,63 0,37 0,23 233 2,49 0,32 45,34 0,02 100

3. Программа исследования

В имеющихся публикациях не удалось найти готовых методов, позволяющих реализовать задачи исследования, поэтому для выполнения намеченной цели исследования необходимо было впервые для России провести тестирование различных типов моделей пространства для нескольких хорошо исследованных городских объектов садово-паркового и лесопаркового строительства, разработать новый метод полевого, камерального исследования, метод обработки результатов.

Новые методы были разработаны на основе модификации существующих методик. Основой метода полевых исследований стала методика оценки рекреационной дигрессии, представленная в работе Меллума (А.Ж. Меллума, 1982). Эта методика позволяет учесть изменения, вызванные непосредственно вытаптыванием, независимо от особенностей местных условий и насаждений. Метод анализа планировки дорожной сети был выбран в соответствии с методическими рекомендациями в трудах основоположников теории пространственного синтаксиса: Н. Hanson (1984, 1987, 2000, 2002), В. Hillier (1984, 1987,1996, 1999,2001,2002,2007), A. Penn (1994,2001, 2002), J. Peponis (1987, 1990, 2003, 2007), A. Turner (2000,2001, 2004,2007).

Состав программы исследования:

1. Изучение истории вопроса;

2. Разработка методики анализа планировки дорожной сети;

3. Разработка методики учёта изменений состояния живого напочвенного покрова, позволяющей эффективно использовать результаты анализа дорожной сети;

4. Выбор объектов исследования и участков для проведения натурных обследований;

5. Натурное обследование выбранных участков;

6. Обработка и анализ полученных результатов;

7. Подведение итогов исследования .

4. Разработка методики исследования

Работы по теории пространственного синтаксиса доказывают, что описываемые с помощью графа неметрические характеристики пространства определяют характер передвижения людей независимо от всех прочих факторов (Iida, Hillier, 2005).

Исходная гипотеза исследования: существует взаимосвязь между

изменениями состояния живого напочвенного покрова, вызванными посещением с целью рекреации, и параметрами графа дорожной сети рекреационных насаждений. Иными словами, на территории насаждения, выполняющего рекреационные функции, существует взаимосвязь между взаимным расположением участков дорог и тем, как распределяются посетители по территории, повреждая в результате посещения живой напочвенный покров (ЖНП) насаждения. Наличие такой взаимосвязи предполагает, что степень повреждения ЖНП может быть спрогнозирована камерально, без необходимости полевых работ по учёту посетителей объекта.

Повреждение живого напочвенного покрова и верхних горизонтов почвы, называемое вытаптыванием, является непосредственным следствием посещения. Вытаптывание оказывает влияние на обилие и встречаемость отдельных видов растений выбранного участка территории, но эти показатели определяются, прежде всего, особенностями биогеоценоза. Однако, если использовать соотношения эколого-ценотических групп (ЭЦГ) видов (Галанин A.B., 1973, Смирнов В.Э., Ханина Л.Г., Бобровский М.В., 2006; Новаковский А.Б., 2009), то признаки вытаптывания для любого лесного насаждения, в любых условиях местопроизрастания, в общем случае, можно определить как снижение доли участия лесных видов в живом напочвенном покрове и рост доли вытоптанных участков, лишённых растительности. В исследовании предполагается, что указанная в гипотезе взаимосвязь не зависит ни от местных условий произрастания, ни от характеристик насаждения, ни от метрических характеристик сети дорог. ■

Для описания состояния живого напочвенного покрова территории объекта исследования применялись следующие показатели: 1)доля участков на которых суммарное проективное покрытие ЭЦГ лесных видов травяно-кустарничкового яруса (ТКЯ) больше суммарного проективного покрытия ЭЦГ как луговых, так и сорно-рудеральных видов ТКЯ (преобладание лесных видов); 2) суммарное проективное покрытие ЭЦГ лесных видов травяно-кустарничкового яруса; 3) площадь подстилки, не перекрытой проекциями крон растений травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового яруса (площадь мёртвого напочвенного покрова); 4) встречаемость и проективное покрытие учтённых видов живого напочвенного покрова. Изменения живого напочвенного покрова, вызываемые в результате вытаптывания, устанавливались по следующим признакам, основанным на использовании соотношения эколого-ценотических групп видов: 1) уменьшение площади участков, на которых ЭЦГ лесных видов ТКЯ преобладает над ЭЦГ как луговых, так сорно-рудеральных видов; 2) снижение суммарного проективного покрытия ЭЦГ лесных видов ТКЯ; 3) увеличение площади мёртвого напочвенного покрова.

Граф представляет собой непустое множество точек и множество отрезков, оба конца которых принадлежат заданному множеству точек (Березина Л.Ю., 2009). В данном исследовании множество точек представлено отрезками, или сегментами, дорог, а отрезки - пересечениями этих сегментов. Настоящее исследование исходило из того, что в рекреационных насаждениях наибольшая доля путей передвижения посетителей проходит по благоустроенным дорогам, которые являются главным

источником распространения посетителей по остальной территории. Таким образом, пространственное распределение посетителей зависит от планировки дорожной сети. Следовательно, она влияет на расположение участков живого напочвенного покрова, повреждённых в результате посещения рекреантами. Исследование предполагало, что, в общем случае, при уменьшении расстояния от дороги повреждения ЖНП становятся более выражены.

В теории пространственного синтаксиса пока нет общепринятого метода представления, методов анализа и параметров оценки для исследования пространства рекреационных насаждений. В данной работе было выбрано представление пространства в виде двумерных осей, образующих схему осей (axial map), которая может быть построена на основе планировки дорожной сети. Для анализа схемы осей используется её математическое представление в виде графа. В нём учитывается только взаимное положение осей, понятие масштаба, применяемое для карт, к нему неприменимо. Все показатели графа рассчитываются для сегментов дорог (вершин графа). Схема осей является одной из форм изображения графа дорожной сети.

Существует два основных метода анализа схемы осей: в одном угол пересечения осей учитывается (сегментный дирекционный анализ), в другом - нет («традиционный» анализ). Оба описанных метода анализа были впервые опробованы на моделях известных садово-парковых объектов Санкт-Петербурга с регулярной, пейзажной и смешанной планировкой (Летний Сад, Марсово поле, парк Сосновка, Парк лесотехнической академии) и применены для объектов исследования. В результате чего для использования в данном исследовании был выбран сегментный дирекционный анализ. Для него строится сегментная схема осей, на которой дорожная сеть изображается ломаными линиями, состоящими из отрезков прямых (сегментов). Сегментами в данном случае являются спрямлённые продольные оси дорог, в которых дуги заменены прямыми отрезками. .

Для проверки гипотезы было принято решение построить модель дорожной сети в виде сегментной схемы осей, найти и рассчитать параметр графа дорожной сети, определяющий перемещение посетителей в рекреационном насаждении. Затем соотнести значения параметра графа с участками насаждений, примыкающих к соответствующим сегментам дороги.

Принималось, что если исходная гипотеза исследования верна, то отличия сегментов дорожной сети по параметру графа должны соответствовать отличиям показателей живого напочвенного покрова участков, примыкающих к этим сегментам. Иными словами, если в соответствии с теорией пространственного синтаксиса данный сегмент дорожной сети отличается активным использованием для перемещения посетителей, то он должен отличаться и по признакам вытаптывания на прилегающих к нему участках.

4.1. Методика построения модели дорожной сети

Для построения и анализа модели дорожной сети использовалась программа UCLDepthmap (Turner, 2001, 2004, 2007). Основным результатом сегментного дирекционного анализа модели являются два показателя: показатель «глубина» и показатель «выбор». В теории пространственного синтаксиса они считаются

главными показателями, определяющими перемещение человека в пространстве (НННег, 2007). Распределение каждого из них было впервые протестировано моделях указанных садово-парковых объектов города и на моделях объектов исследования. В результате чего для дальнейшего исследования был выбран показатель «выбор», представляющий собой теоретически возможное количество маршрутов, которые проходят через данный отрезок дороги. При этом маршруты строятся для всех возможных пар сегментов дорожной сети, являющихся начальной и конечной точкой маршрута, имеют наименьшее возможное количество сегментов и наименьший возможный суммарный угол поворота.

Как предполагается в данном исследовании, в условиях свободного режима использования, характерного для лесопарков, рост теоретически возможного количества маршрутов, проходящих по данному участку дороги, может соответствовать росту количества сходов с данной дороги и возрастание *. повреждения ЖНП на участках, примыкающих к ней.

Для нормализации значения показателя был введён натуральный логарифм показателя «выбор», обозначаемый как ЬМс[тоюе. Для того, чтобы выровнять распределение ЬТЧсЬогсе, было решено использовать шкалу значений показателя. В данном исследовании все значения показателя Ц\!с1тоюс были разделены на два множества. К первому множеству, условно названному зонаО, были отнесены сегменты дорожной сети, для которых значение показателя ЦЧсИоюе не больше среднего значения, рассчитанного в целом для объекта. Ко второму множеству, условно названному зона 1 - все прочие участки дорожной сети (Рис. 1,Рис. 2, Рис.

Рисунок 1 - Распределение значения показателя ЦЧЫююе для объекта Песочный. Пунктиром обозначены сегменты дорожной сети зоны 0, где значения Ь№Ьо!се меньше среднего по объекту

Рисунок 2 - Распределение значения показателя Ь№Ыисе для объекта Осиновая Роща. Пунктиром обозначены сегменты дорожной сегги зоны 0, где значения ЬЫсЬоке меньше среднего по объекту

Рисунок 3 - Распределение значения показателя ШсЪЫсе для объекта Юкки. Пунктиром обозначены сегменты дорожной сети зоны 0, где значения ЬЫсЬогсе меньше среднего по объекту

Таким образом, разработанный метод анализа дорожной сети состоит из следующих этапов:

1) Построение схемы осей дорог в программе двухмерной графики и сохранение её в формате .ёх^

2) Сегментный дирекционный анализ графа схемы осей, расчёт показателя иМсЬоюе встроенными командами Оерйтар;

3) Определение встроенными средствами ВерЛтар тех сегментов дорожной сети, для которых значение показателя ЬЫсЬоюе не выше среднего значения в целом по объекту.

4.2. Методика описания живого напочвенного покрова

За основу методики описания живого напочвенного покрова была взята концепция, согласно которой признаки изменения растительности под действием рекреационной нагрузки могут быть разделены на более существенные и менее существенные. Для определения показателей живого напочвенного покрова были использованы и соответствующим образом модифицированы так называемые «более существенные признаки», указанные в работе Меллума (А.Ж. Меллума, 1982), как не зависящие от условий произрастания и особенностей насаждений: 1) признак «доля площади живого напочвенного покрова, характерного для данного типа леса» использовался как доля суммарного проективного покрытия ЭЦГ лесных видов травяно-кустарничкового яруса (ТКЯ); 2) признак «доля площади, занимаемая растениями, не типичными для данного леса» использовался как доля суммарного проективного покрытая ЭЦГ сорно-рудеральных и луговых видов ТКЯ; 3) признаки «доля площади с оголёнными А и В горизонтами почвы», «доля площади с оголённой почвообразующей породой» были объединены в один: доля

проективного покрытия мёртвого напочвенного покрова.

В данном исследовании нами использовалась шкала описания живого напочвенного покрова, созданная на основе шкалы Браун-Бланке. Главное отличие использованной шкалы от классической геоботанической шкалы Браун-Бланке использование порядковых номеров для всех значений, при которой знаки «-» и «+» были заменены соответственно на «О» и «1».

Для проведения описаний живого напочвенного покрова был выбран метод профилей. Профили закладывались для всей дорожной сети объекта, в направлении от обочины дороги, перпендикулярно её продольной оси. Профили состояли из смежных квадратных учётных площадок размером метр на метр, устраивавшихся последовательно, одна за другой, без разрывов, непрерывной полосой, без наложения. Ширина профиля, таким образом, составляла 1 м. Длина профиля была не менее 20 м (не менее 20 учётных площадок). В среднем на один участок между перекрёстками длиной 300 метров приходилось не менее двух профилей. Учётные площадки последовательно нумеровались таким образом, что первая площадка, примыкающая к обочине дороги, имела номер 1.

В каждой площадке размером метр на метр учитывались:

1) доля мёртвого напочвенного покрова, в процентах от общей площади площадки, с точностью до 5%;

2) балл суммарного проективного покрытия отдельных групп видов ТКЯ: лесных, сорно-рудеральных и луговых видов;

3) балл проективного покрытия встреченных видов ТКЯ.

Отнесение вида растения к одной из выделенных групп (см. табл. 2) определялось на основании его принадлежности к эколого-ценотической группе, указанной в работе Смирнова В.Э., Ханиной Л.Г., Бобровского М.В. (2006).

Профили закладывались только для насаждений полнотой от 0.3 единиц. Участки прогалин, полян, а также луга, болота из исследования исключались.

При камеральной обработке материалов, все профили, а соответственно, и учётные площадки, были отнесены к одной из зон, выделенных на основании

значения показателя ЫчГсЬоке, в зависимости от того, к какой зоне был отнесён сегмент дорожной сети, от которого начинался профиль.

Для получения параметров живого напочвенного покрова использовались: медиана и среднее арифметическое балла проективного покрытия, количество площадок, на которых балл проективного покрытия не меньше указанного значения, количество площадок с преобладанием ЭЦГ лесных видов, доля мёртвого напочвенного покрова. Медиана балла проективного покрытия каждого профиля рассчитывалась для интервалов, состоящих из всех площадок, начиная с первой, по площадку, находящуюся на данном расстоянии от обочины дороги. Значение медианы балла присваивалось последней площадке интервала.

Показатели живого напочвенного покрова рассчитывались:

1) в целом для зоны;

2) для площадок профиля зоны, как среднее из всего множества значений балла учётной площадки данного номера (в целом для усреднённого профиля зоны).

4.3. Методика оценки изменений состояния живого напочвенного покрова .

Исходная гипотеза исследования проверялась на основании следующих данных: 1) данные анализа живого напочвенного покрова: суммарное проективное покрытие ЭЦГ видов (лесных, луговых и сорно-рудеральных), выраженное в баллах; доля площади мёртвого живого напочвенного покрова; встречаемость и балл проективного покрытия учтённых видов живого напочвенного покрова; 2) данные анализа графа дорожной сети: значение параметра Ь№Ьо1'се.

Отличия зон устанавливались по абсолютной и относительной разности значений одного и того же показателя двух зон. В случае абсолютной разности значение показателя зоны 1 вычиталось из значения показателя зоныО. В случае относительной разницы вычислялась доля абсолютной разности от значения показателя в зоне 0. Для каждого объекта сравнение зон производилось для показателей, рассчитанных в целом для зоны; и для показателей, рассчитанных в целом для усреднённого профиля зоны.

В исследовании предполагалось, что признаки вытаптывания могут быть выявлены сравнением зоны 0 и зоны 1 при том условии, если площадь повреждений ЖНП, вызванных вытаптыванием, имеет величину, достаточную для данного признака. Данную величину условно можно обозначить как диапазон чувствительности признака. Площадь повреждений должна быть выше минимальной, когда они отсутствуют, и в то же время не охватывать весь объект целиком, когда повреждения, описываемые данным признаком, примерно одинаковы для участков вдоль всей дорожной сети. г

В соответствии с исходными предположениями исследования зона 1 должна отличаться от зоныО более выраженными признаками вытаптывания, так как согласно значению показателя ЬНсЬоюе через сегменты дорожной сети, относящиеся к зоне 1, в среднем проходит большее количество маршрутов по сравнению с сегментами, относящимися к зоне 0.

Для каждого способа проверки оценивалась устойчивость значений разности. Предполагалось, что разность одного знака для всего множества значений позволяет принять или отвергнуть исходную гипотезу исследования без дополнительной

проверки. В ином случае производилась проверка соответствия обнаруженных различий нормальному распределению с помощью критерия хи-квадрат в программе Microsoft Excel 2010.

5. Общая характеристика живого напочвенного покрова объектов

исследования

Согласно данным полевых исследований, в живом напочвенном покрове объектов исследования преобладают лесные виды со средней встречаемостью от 20% (объект Юкки) до 42% (объект Песочный) и средним баллом проективного покрытия от 1,34 (объект Юкки) до 1,39 (объект Осиновая Роща). Наиболее часто встречающиеся виды в целом по объектам - кислица обыкновенная (Oxalis acetosella (L.)), щитовник игольчатый (Diyopteris çarthusiana (Vill.)), черника обыкновенная (Vaccinium myrtillus (Ь.))и сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria (L.)), их встречаемость отмечена в пределах от 54% до 80%, а средний балл проективного покрытия - от 2,4 до 3,6. В травяно-кустарничковом ярусе в целом по всем объектам исследования отмечено 87 видов растений. Основные виды живого напочвенного покрова представлены в табл. 2.

В целом для всех объектов исследования отмечено большее видовое разнообразие на первых двух-трёх метрах профиля. Суммарное проективное покрытие видов травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового яруса составляет в среднем от 40% до 80%.

Сорно-рудеральные виды наиболее характерны для обочин благоустроенных дорог. На каждом из объектов исследования отмечены следующие сорно-рудеральные виды: подорожник большой (Plantago major (L.)), одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale (F.H. Wigg.)) и сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria (L.)). Средняя встречаемость сорно-рудерапьных видов не превышает 2%, и только для сныти обыкновенной, и только на объекте Осиновая Роща встречаемость превышает 50%. Среднее проективное покрытие сорно-рудеральных видов составляет менее 3%. Отмечено, что проективное покрытие и встречаемость сорно-рудеральных видов уменьшаются с увеличением расстояния от обочины дороги. Наибольшее проективное покрытие и встречаемость сорно-рудеральных видов отмечены для объекта Осиновая Роща.

Таблица 2 - Встречаемость и балл проективного покрытия основных видов живого напочвенного покрова

Объект Группа растительности Видовое наименование ПП0 tun 4 -ß И . о СО « ВО-1

Осиновая Роща лесная Vaccinium myrtillus (L.) 1.9 0,79 1,11 5,0 13,6 -8,6

Осиновая Роща лесная Dryopteris carlhusiana (Vi И.) 0,43 1,01 -0,58 7,0 12,7 -5,7

Осиновая Роща лесная Eqoisetum sylvaticum (L.) 0,45 1,5 -1,05 1,5 6,4 -4,9

Осиновая Роща лесная Athyrium filix-femina (L.) 1,38 1,28 0,1 38,3 42,5 -4,2

Осиновая Роща лесная Pteridium aquilmum ( L.) 1.4 0,72 0,68 4,5 5,5 -1,0

Осиновая Роща . лесная Melampyrum pretense (L.) 1,83 1Д5 0,58 45,0 42,5^ 2,5

Осиновая Роща лесная Convallaria majalis (L.) 1,68 1,61 - 0,07 25,5 21,4 4,1

Осиновая Роща лесная Rubus saxatilis (L.) 1,07 1,55 -0,48 10,5 4,1 6,4

Объект Группа растительности Видовое наименование nno I ПП0-1 о m cs B0-1

Осиновая Роща лесная Oxalis acetosella (L.) 2,78 2.43 0,35 64,0 51,4 12,6

Осиновая Роща луговая Deschampsia caespitosa (L). 0,8 1.01 -0,21 23,5 24,1 -0,6

Осиновая Роша сорно-рудеральная Aegopodium podagraria (L.) 2,04 2,1 -0,06 54,0 53,6 0,4

Песочный лесная Vaccinium myrtillus (L.) 2,54 3,12 -0,58 70,0 80,0 -10,0

Песочный лесная Oxalis acetosella (L.) 3,6 2,45 1,15 46,3 46,7 -0,4

Песочный лесная Dryopteris carthusiana (Vill.) 0,78 1,2 -0,42 13,8 13,3 0,4

Песочный лесная Vaccinium vitis-idaea (L.) 1,47 1,12 0,35 42,5 40,0 2,5

Песочный лесная Luzula pilosa L. (Willd.) 1,19 0,53 0,66 51,3 28,3 22,9

Песочный лесная . Avenella flexuosa (L.) 2,54 1,38 1,16 48,2 22,7 25,5

Юкки лесная Oxalis acetosella (L.) 1,43 2,39 -0,96 25,4 65,9 -40,5

Юкки лесная Dryopteris carthusiana (Vill.) 0,62 1,06 -0,44 *,8 21,4 -12,6

Юкки лесная Dryopteris cristata (L.) 0 3,4 -3,4 0,0 7,7 -7,7

Юкки лесная Athyrium filix-femina (L.) 1,01 0,43 0,58 8,8 7,7 1,0

Юкки лесная Carex cinerea (Pollich,) 1,28 0,35 0,93 5,8 3,2 2,7

Юкхи лесная Maianthemum bifolium (L.) 1,16 0,59 0,57 13.3 10.0 3,3

Юкки лесная Vaccinium vitis-idaea (L.) 1,24 0,93 0,31 27,5 14,5 13,0

Юкки лесная Vaccinium myTtillus (L.) 2,97 2,38 0,59 55,4 35,0 20,4

Юкки лесная Avenella flexuosa (L.) 1,3 0,38 0,92 29,2 5,0 24,2

Примечание. В таблицу вошли только те виды, для которых хотя бы в одной из зон встречаемость более 5% и балл проективного покрытия более 1. ПП 0 - балл проективного покрытия в зоне 0; ПИ 1- балл проективного покрытия в зоне 1; ПП 0-1 - разность значений ПП 0 и ПП 1; ВСТР 0 - встречаемость в зоне 0, %> ВСТР 1 - встречаемость в зоне 1, %\ ВСТР 0-1 - разность значений ВСТР 0 и ВСТР 1.

Луговые виды на объектах исследования значительно более распространены, чем сорно-рудеральные. Наибольшее проективное покрытие луговых видов отмечено на первых метрах профиля. Однако, в отличие от сорно-рудеральных видов, они гораздо чаще отмечены на расстоянии более 2 метров от обочины дороги. Наиболее часто встречающиеся луговые виды представлены злаками: мятлик луговой (Роа pratensis (L.)), полевица тонкая (Agrostis tenius (Sibth.)), щучка дернистая (Deschampsia caespitosa (L).). Среднее значение встречаемости луговых видов в целом для всех объектов исследований находится в интервале от 31% (объект Юкки) до 63% (объект Песочный).

Для лесных видов в целом для всех объектов характерно низкое проективное покрытие на первых метрах профиля. Среднее суммарное проективное покрытие лесных видов находится в интервале от 25% (Осиновая Роща) до 50%.

По данным полевых наблюдений наиболее часто встречаемые лесные виды живого напочвенного покрова (в порядке убывания): кислица обыкновенная (Oxalis acetosella (L.)), со средней встречаемостью 51%, черника обыкновенная (Vaccinium -myrtillus (L.)), луговик извилистый (Avenella flexuosa (L.)), ожика волосистая (Luzula pilosa L. (Willd.)), брусника обыкновенная (Vaccinium vitis-idaea (L.)), кочедыжник женский (Athyrium filix-femina (L.)), со средней встречаемостью до 15%.

6. Анализ изменений живого напочвенного покрова объектов исследования

На выбранных объектах исследования было заложено 202 профиля и описано 6233 учётных площадки.

6.1. Изменение доли участков с преобладанием лесных видов

Для каждого из объектов в целом количество площадок с преобладанием ЭЦГ лесных видов над ЭЦГ луговых и сорно-рудеральных видов больше в зоне 0 (рис. 4).

7

Э Преобладание ЭЦГ лесных видов, абс.

Ш Преобладание ЭЦГ лесных видов, отн.

Осиновая Роща

Песочный

Рисунок 4 - Абсолютная и относительная разность процентной доли площадок с преобладанием лесных видов для зоны 0 и зоны 1 в целом по объекту

В соответствии с данными, рассчитанными в целом для усреднённого профиля зоны (Рис. 5), на определённых расстояниях преобладание лесных видов более характерно для зоны 1, что противоречит гипотезе данного исследования. Для объектов Осиновая Роща и Песочный различие между зонами, согласно критерию хи-квадрат, не является случайным. Для объекта Юкки рассматриваемое отличие зон подчиняется нормальному распределению.

Рисунок 5 - Разность процентной доли площадок с преобладанием лесных видов на данном расстоянии от

обочины дороги в зоне 0 и зоне 1

6.2. Изменение суммарного проективного покрытия лесных видов

Наиболее устойчивый характер распределения значений отмечен для медианы балла проективного покрытия интервалов профиля (Рис. 6). Для каждой учётной площадки разница оказалась одного знака для всех объектов исследования. Это показывает, что в зоне 0 обилие лесных видов выше, чем в зоне 1 и свидетельствует об устойчивости этого признака в рамках используемой методики учёта.

О с

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Расстояние от обочииы, м

Рисунок 6 - Относительная разница медианы балла проективного покрытия лесных видов для учетных площадок зоны 0 и зоны 1 на данном интервале расстояния от обочины дороги

Как видно из рис. 7, среднее арифметическое балла учётной площадки в зоне 0 в большинстве случаев выше такового в зоне 1. Проверка методом хи-квадрат показала, это данное отличие зон не может быть отнесено к случайному, подчиняющемуся нормальному распределению.

15 16 17 18 19 20

Рисунок 7 - Относительная разница среднего балла проективного покрытия для учётной площадки, находящейся на данном расстоянии от обочины дороги в зоне 1 и зоне 0

Устойчивость разницы обилия лесных видов отмечена также по данным учёта площадок, на которых балл проективного покрытия лесных видов больше или равен указанному значению (Рис. 8).

И Осиновая Роща П Песочный ® Юкки

>=1

>=2 >=3 >=4 >=5 >=6

Интервал значений балла проективного покрытия

>-1

Рисунок 8 — Разность процентной доли площадок зоны 0 и зоны 1, на которых проективное покрытие лесных видов соответствует заданному интервалу значений баллов для объекта в целом

6.3. Изменение площади мёртвого напочвенного покрова

Менее устойчивое распределение отмечено для значений относительной доли мёртвого напочвенного покрова. Разница, подсчитанная для объекта в целом (рис. 9), для каждого объекта оказалась одного знака, иными словами, на каждом из объектов учтённая площадь мёртвого напочвенного покрова оказалась больше для зоны 1, как это и предполагалось.

60

30

е I

С о*

20

10

В Доля мёртового напочвенного покрова, абс.

ЭДоля мёртвого напочвенного покрова, отн.

Осиновая Роща

Песочный

Юкки

Рисунок 9 - Абсолютная и относительная разность доли мёртвого напочвенного покрова для зоны 0 и зоны

1 в целом по объекту

Разность доли мёртвого напочвенного покрова, рассчитанная для профилей зон (рис. 10), имеет как отрицательные, так и положительные значения. Для объектов Юкки и Песочный это согласуется с результатами, сделанные по значению

разности показателя для объекта в целом, так как статистическая проверка методом хи-квадрат показала, что разница не соответствует нормальному распределению.

На объекте Осиновая Роща отличие выделенных зон, в соответствии с результатами проверки, с большой вероятностью, подчиняется нормальному распределению.

. 'асстояниеох.обониМыдйроги,.м

8 9 10 И 12 13 14 15

Рисунок 10 - Разность среднего арифметического доли мертвого напочвенного покрова для учетной площадки, находящейся на данном расстоянии от обочины дороги в зоне 1 и зоне 0

7. Оценка взаимосвязи параметров графа дорожной сети и показателей ЖНП

В зоне 0, по сравнению с зоной I, больше количество учётных площадок с преобладанием ЭЦГ лесных видов, больше суммарное проективное покрытие ЭЦГ лесных видов и меньше площадь мёртвого напочвенного покрова, что совпадает с принятыми в исследовании исходными предположениями. Живой напочвенный покров, примыкающий к сегментам дорожной сети, для которых значение показателя 1ЛЧсЬоюе больше среднего по объекту, имеет более выраженные признаки изменений, вызванных вытаптыванием, пр сравнению с участками, примыкающими с сегментам, для которых значение показателя ЬЫсЬогсе ниже среднего по объекту. Это согласуется с исходной гипотезой исследования.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Показано, что параметр ЬМсЬоюе графа дорожной сети, являющегося математическим представлением её планировки, может быть использован для оценки изменений состояния ЖНП, являющихся следствием посещения для целей рекреации;

2. Обнаружена взаимосвязь между параметром графа дорожной сети, определённым как натуральный логарифм параметра «выбор» (ЬКсЬоюе), и каждым из трёх показателей живого напочвенного покрова: 1) суммарным проективным покрытием ЭЦГ лесных видов ТКЯ; 2) долей участков с преобладанием растений ЭЦГ лесных видов ТКЯ, 3) проективным покрытием мёртвого напочвенного покрова;

3. Установлено, что с возрастанием значения параметра иЧскнсе в пределах данного объекта признаки изменений живого напочвенного покрова, вызванные вытаптыванием, становятся более выраженными: возрастает проективное покрытие мёртвого покрова, падает суммарное проективное покрытие ЭЦГ лесных

видов ТКЯ, уменьшается площадь участков, на которых растения этой группы преобладают над ЭЦГ луговых и ЭЦГ сорно-рудералышх видов.

4. Показано, что построение сегментной схемы осей дорожной сети, учитывающей плавные повороты и изгибы трасс дорог за счёт представления их в виде ломаных линий, является эффективным методом создания модели пространства рекреационного насаждения. Эта модель соответствует представлению о том, что наибольшая доля пути рекреантов проходит по благоустроенным дорогам;

5. Предложенный в исследовании метод сегментного дирекционного анализа схемы осей дорожной сети рекреационного насаждения позволяет учитывать изменения угла поворота трассы дороги, что соответствует представлениям о характере передвижения рекреантов;

6. Предложенная методика полевого исследования ЖНП, основанная на использовании профилей, состоящих из смежных квадратных учётных площадок одинакового размера, начинающихся от обочины дороги, позволяет: 1) учесть изменения состояния ЖНП при изменении расстояния от обочины дороги;

2) напрямую установить соответствие данных полевого описания ЖПН данного профиля с параметрами конкретного сегмента дорожной сети; 3) выявить отличия состояния ЖНП на данном участке от состояния, характерного для ЖНП в данных лесорастительных условиях на участках, ненарушенных в результате посещения;

7. Показано, что использованное в исследовании соотношение ЭЦГ, в отличие от соотношения отдельных видов, позволяет учитывать изменения состояния ЖНП вне зависимости от местных лесорастительных условий. Использование встречаемости и проективного покрытия отдельных видов не позволяет выявить чёткие различия в состоянии ЖНП на участках, отнесённых к разным зонам по значению параметра ЬЫсЬоюе графа дорожной сети;

8. Установлено, что проверить наличие и характер взаимосвязи между показателями ЖНП и параметром Ь№Ьоюе графа дорожной сети позволяет методика сравнения описаний ЖНП, разделённых на два множества по значению параметра Ь№Ьо1се. Использование этой методики даёт возможность выделить и проанализировать общий характер использования дорожной сети для передвижения;

9. Результаты исследования подтверждают, что использованные признаки вытаптывания имеют определённый диапазон чувствительности, объясняющий случаи, когда отличие, зон по данному признаку оказалось случайным, подчиняющимся нормальному распределению;

10. Зависимость, выявленная и описанная в данном исследовании, позволяет прогнозировать пространственное распределение посетителей рекреационного насаждения ещё на ранних стадиях проектирования, когда имеется только проект планировки дорожной сети, без необходимости полевых исследований по учёту рекреантов;

11. Предложенные в работе методики могут быть использованы на практике при анализе существующей дорожной сети с целью её целенаправленного совершенствования для снижения негативного действия рекреантов на компоненты насаждения.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Крюковский A.C., Пименов К. А., Смертин В.Н. Адаптация природного

лесопарка для создания многофункциональных спортивных комплексов на примере лесопарка Юкки. // Проблемы озеленения крупных городов. Материалы XII Международной научно-практической конференции. М.: Изд. «Альманах».- 2009 год, Мат. 12 н.-пр. конф.,- С. 114-115. -

2. Крюковский A.C., Пименов К.А., Смертин В.Н. Анализ и методическое обследование использования маршрутной сети лесопарка, на примере лесопарка поселка Песочный,// Проблемы озеленения крупных городов. Материалы XII Международной научно-практической конференции. М.: Изд «Альманах»,- 2009,- С. 116-120

3. Алексеев A.C., Крюковский A.C., Мельничук И.А., Трубачева Т.А., Пименов К.А. Анализ состояния почв и растительности в зоне действия промышленных выбросов горно-металлургических комбинатов // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии, 2010 , № 190,- С.55-63

4. Алексеев A.C., Крюковский A.C., Мельничук И.А., Трубачева Т.А., Пименов К.А. Проблемы озеленения п. Никель Мурманской области. // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. 2010.№ 1. -С.41-47

5. Алексеев A.C., Крюковский A.C., Мельничук И.А., Трубачева Т.А., Пименов К.А. Дефолиация растительности в зоне действия промышленных выбросов горнометаллургических комбинатов (на примере ГМК «Печенганикель»), // Лесное хозяйство, 2010, выпуск 3,-С.25-26

6. Крюковский A.C., Мельничук И.А. Приложение теории графов к исследованию планировочной структуры рекреационных насаждений мегаполиса // Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка. Сборник материалов Международной научно-практической конференции молодых учёных и специалистов / Под. ред. авторов, СПбГЛТА, 2010, - С. 145-146

7. Крюковский A.C. Применение ландшафтных графов для исследования планировочной структуры объектов рекреационных насаждений. // Проблемы озеленения крупных городов. Материалы XIII международной научно-практической конференции / Под. ред. авторов Х.Г. Якубова, М.: «ОП ВВЦ «Цветоводство и озеленение» . 2010. -С.164-168

8. Крюковский А.С. Применение теории пространственного синтаксиса для анализа рекреации в парке Сосновка. // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2011. №193, - С.94-103

Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах с заверенными подписями, заверенными гербовой печатью, просим направлять по адресу: 141005, Московская область, г. Мытшцн-5, ул. 1-я Институтская, д.1, МГУЛ, учёному секретарю. Факс: 8(498)687-41-48, email: uchsovet@mguI.ac.ru

КРЮКОВСКИЙ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ АВТОРЕФЕРАТ

Отпечатано в полном соответствии с качеством представленного оригинал-макета Подписано в печать 19.01.2012 Формат 60*90 1/16 Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уел. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз.

Цифровой копировальный центр «Восстания-1»

191036, Россия, Санкт-Петербург, ул. Восстания, дом 1

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Крюковский, Александр Сергеевич, Санкт-Петербург

61 12-6/242

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический

университет им. С.М. Кирова»

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО СИНТАКСИСА В ЛЕСОПАРКАХ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

Специальность 06.03.03 - Агролесомелиорация, защитное лесоразведение и озеленение населённых пунктов, лесные пожары и борьба с ними

Крюковский Александр Сергеевич

Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Мелыш-чук Ирина Альбертовна

Санкт-Петербург 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ..........................................................................................................................................2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ............................................................................................3

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................................................6

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА....................................................................................................8

1.1. Рекреационное насаждение .....................................................................................................14

1.2. Рекреация......................................................................................................................................17

1.3. Рекреационная дигрессия.........................................................................................................26

1.4. Организация территории рекреационных насаждений.....................................................34

1.5. Теория пространственного синтаксиса.................................................................................43

1.6. Выводы..........................................................................................................................................52

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.........................................................................................54

2.1. Объект Песочный........................................................................................................................55

2.2. Объект Юкки.................................................................................................................................59

2.3. Объект Осиновая Роща..............................................................................................................61

2.4. Сравнительная характеристика объектов............................................................................64

2.5. Краткая климатическая характеристика территории объектов исследования.........65

ГЛАВА 3. ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЯ...................................................................................68

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ..........................................................72

4.1. Методика построения модели дорожной сети....................................................................76

4.2. Методика описания живого напочвенного покрова........................................................85

4.3. Методика оценки изменений состояния живого напочвенного покрова...................89

ГЛАВА 5. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ..........................................................................................................97

ГЛАВА 6. АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЙ ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ................................................................................................................................108

6.1. Изменение доли участков с преобладанием лесных видов...........................................108

6.2. Изменение суммарного проективного покрытия лесных видов..................................112

6.3. Изменение площади мёртвого напочвенного покрова...................................................119

ГЛАВА 7. ОЦЕНКА ВЗАИМОСВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ ГРАФА ДОРОЖНОЙ СЕТИ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА.......................................................125

ГЛАВА 8. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ...................................................................................................135

ГЛАВА 9. РЕКОМЕНДАЦИИ............................................................................................................137

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК..............................................................................................139

ПРИЛОЖЕНИЕ А: РИСУНКИ И ТАБЛИЦЫ С ИСХОДНЫМИ ДАННЫМИ......................160

ПРИЛОЖЕНИЕ Б: СЕГМЕНТНЫЕ СХЕМЫ ОСЕЙ...................................................................172

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Важнейшим условием организации лесной рекреации является сохранение природной среды. На территории любого насаждения, созданного для осуществления рекреации (рекреационное насаждение), имеются дороги, образующие дорожную сеть. Планировка дорожной сети определяет пространственное распределение посетителей, которые воздействуют непосредственно на живой напочвенный покров, а также на другие компоненты насаждения. Поэтому в лесопарковом хозяйстве и озеленении вопросы приёмов планировки дорожной сети с целью более полного соблюдения природоохранных требований, сохранения насаждений всегда являются очень значимыми. Эти вопросы становятся особенно актуальными в связи с повышением рекреационных нагрузок в пригородных лесах и лесопарках. Однако влияние особенностей планировки дорожной сети на состояние компонентов насаждений до сих пор изучено мало.

Цель и задачи исследований. Цель исследования - оценка возможности использования параметров планировки дорожной сети рекреационных насаждений для определения изменений состояния живого напочвенного покрова, являющихся: следствием посещения для целей рекреации.

Задачами данного исследования являлись:

• определить методику анализа, пригодную для установления параметров планировки дорожной сети рекреационных насаждений;

• определить методику полевого исследования живого напочвенного покрова, чьи результаты были бы совместимы с результатами анализа планировки дорожной сети;

• определить методику проверки наличия и направленности взаимосвязи между параметрами планировки дорожной сети и показателями живого напочвенного покрова как компонента рекреационного насаждения;

• установить характер взаимосвязи между показателями живого напочвенного покрова рекреационных насаждений и параметрами планировки дорожной сети.

Научная новизна. Изучена возможность применения методов теории пространственного синтаксиса (Space Syntax Theory) для анализа планировки дорожной сети рекреационных насаждений. Установлено наличие взаимосвязи между натуральным логарифмом параметра «выбор» графа дорожной сети и изменением показателей живого напочвенного покрова, возникающих под действием вытаптывания при использовании территории для целей рекреации.

Практическая значимость работы. Выявлена принципиальная возможность прогнозирования изменений живого напочвенного покрова рекреационного насаждения под действием вытаптывания рекреантами ещё на ранней стадии проектирования, в камеральных условиях, при наличии только планировки дорожной сети. Существующие методы полевых исследований живого напочвенного покрова были адаптированы для учёта параметров планировки дорожной сети рекреационных насаждений. Полученные теоретические и практические результаты могут быть использованы в теории и практике озеленения, в лесопарковом хозяйстве как в Санкт-Петербурге, так в других регионах Российской Федерации.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Использование зонирования дорожной сети рекреационного насаждения для сравнительной оценки изменений состояния живого напочвенного покрова, вызванных вытаптыванием;

2. Выявленные взаимосвязи между параметром LNchoice графа дорожной сети и показателями, определяемыми для живого напочвенного покрова рекреационного насаждения.

Личное участие автора. Заключается в разработке программы и методов исследования взаимосвязи параметров графа дорожной сети и

показателей живого напочвенного покрова. Все материалы, использованные в диссертации, получены лично автором или при его участии. Лично автором в полном объёме проведены полевые исследования (заложено более 6000 учётных площадок, обследовано более 800 га территории и более 40 км дорожной сети), сделаны анализ, систематизация и обобщение собранного материала, его изложение, сформулированы выводы и даны рекомендации.

Обоснованность выводов и достоверность результатов исследований. Достоверность выводов обеспечивается большим объёмом полевых исследований, применением научно-обоснованных методик, многофакторного сравнения промежуточных результатов работы, использованием статистических критериев для оценки достоверности, обоснованным выбором статистик для анализа исходных данных.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на научных конференциях: XII международная научно-практическая конференция «Проблемы озеленения крупных городов», 2009 год; XIII международная научно-практическая конференция «Проблемы озеленения крупных городов», 2010 год; международная научно-практическая конференция молодых учёных и специалистов сотрудников и аспирантов Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С.М. Кирова «Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка», 2010 год.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе четыре работы в периодических изданиях, включённых в перечень ВАК России.

Структура и объём диссертации. Общий объём работы - ЛЧЧ страниц; состоит из введения, ? глав, библиографического списка использованной литературы, включающего 466 наименований и два приложения. Диссертация иллюстрирована ? рисунками и включает

2Р таблиц. Список использованной литературы содержит Нбб наименований, из них 35 на иностранном языке.

ВВЕДЕНИЕ

Насаждения являются неотъемлемой частью инфраструктуры поселений. Важнейшую роль в организации рекреации населения играют рекреационные насаждения, представленные парками и лесопарками. Парковые насаждения могут быть целиком созданы посадкой, лесопарковые насаждения создаются на основе существующих лесных насаждений. Но в том и другом случае непосредственно созданию насаждений предшествует этап проектирования. Проект в общем случае имеет цель гармонизировать взаимодействие человека и природной среды за счёт создания организации территории в соответствии с единым архитектурным замыслом, создания планировки дорожной сети. В связи с этим большое значение имеет изучение особенностей воздействия планировки дорожной сети, создаваемой человеком, на ландшафт, созданный природой.

Создание объекта озеленения, как и ведение мероприятий по уходу, должны быть основаны на глубоком понимании процессов взаимодействия посетителей и природной среды, так как без этого сложно обеспечить всесторонний учёт требований охраны природы и рационального природопользования, восстановления природных ресурсов.

Понимание основ взаимодействия посетителей и природной среды объекта невозможно как без биологического знания, так и знания о характере и особенностях элементов среды, создаваемых человеком.

В данной работе обсуждается возможность использования комплексного подхода, рассматривающего взаимодействие человека на растительные сообщества как осуществляющегося посредством использования планировки дорожной сети, являющейся важнейшей основой планировочной структуры любого рекреационного объекта.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю и всем сотрудникам СПбГЛТУ и МГУЛ, кто помогал в написании работы.

Особую признательность следует выразить Alasdair Turner, создателю Depthmap и одному из основателей теории пространственного синтаксиса, скоропостижно скончавшемуся осенью 2011 года. Без него эта и многие другие работы были бы невозможны.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Взаимоотношение человека и природного окружения как никогда ранее стало предметом многочисленных дискуссий и исследований [3, 4, 49, 74, 90, 107, 111, 112, 125]. Вторжение человека в природную среду является неизбежным процессом в развитии человечества. В этом отношении одним из основных вопросов является организация зелёных зон крупных городов [70,103,111].

В литературе принято называть лесопарком лес, специальным образом благоустроенный для отдыха [26]. При организации отдыха на природе всегда возникали вопросы, связанные с регулированием отрицательного действия отдыхающих на естественные ландшафты [6, 127, 135].

Действие рекреации принято оценивать по нескольким основным показателям: рекреационная нагрузка, посещаемость - со стороны рекреантов, и показателем рекреационной дигрессии - со стороны природных биогеоценозов [6, 43, 45, 48, 77 , 114, 118, 122].

Организация и благоустройство лесной территории для отдыха основывается на оценке природных качеств территории с одной стороны и технико-экономическом обосновании мероприятий по благоустройству с другой стороны [7, 13, 14,25,71, 115, 116, 124].

При этом предполагается, что распределение посетителей по территории рекреационных насаждений определятся их лесоводственными качествами и комплексными характеристиками пригодности и привлекательности насаждения. То есть факторами, присущими природной среде, в которой организуется рекреация. Эта область исследований развивается давно и ей посвящено большое количество публикаций [50, 54, 53, 87, 88, 117].

Но при этом на второй план отходит тот факт, что воздействие рекреантов на природную среду опосредуется через существующее благоустройство. Изучению именно этого вопроса и посвящена данная

работа, рассматривающая планировку дорожной сети и саму дорожную сеть как основной компонент благоустройства.

Воздействие человека на природную среду многообразно [10, 15, 30, 59, 100, 131]. В данной работе рассматривается часть всего антропогенного влияния, а именно - рекреация, понимаемая как совокупность явлений, возникающих в связи с эксплуатацией зелёных насаждений для туризма и отдыха.

Как пишет А.И.Тарасов [114], воздействия отдыхающих на лес определяются степенью регулирования рекреации, продолжительностью отдыха, но самое главное - «различиями в поведении посетителей леса, теми действиями рекреантов, которые оказывают влияние на окружающую природу» [114]. Несколько расширив это понимание, можно предположить, что воздействие отдыхающих на лес определяется поведением отдыхающих. Этот подход предполагает, что качества природной среды, в которой рассматривается процесс рекреации, имеют значение только тогда, когда они воздействуют на поведение человека, и именно он понимается как основная и единственная действующая сила рекреации. Поэтому особенности поведения и ориентации в пространстве, внутренне присущие человеку, как можно полагать, отражаются на характере распределения посетителей по территории парковых и лесопарковых насаждений.

А.И.Тарасов выделяет семь основных видов рекреации [114]: дорожную, бездорожную, бивачную, добывательскую, транспортную бездорожную, кошевую и инфраструктурную и указывает, что различные формы рекреации комбинируются между собой, одна может сопутствовать другой. Для определения степени воздействия на лес используются различные показатели, наиболее часто из них используются в различных соотношениях: площадь на которую действует рекреация, продолжительность рекреации, количество посетителей [23, 53, 67, 68, 82, 94, 95, 119, 121].

Однако, как пишет А.И.Тарасов [114], часто эти показатели дают обобщённую оценку территории в целом и трудны для применения к её части, так как в таком случае они неустойчивы, их значения изменяются в значительных пределах в зависимости от конфигурации и площади данного участка. На примере территории, окружающей оз. Рица, Тарасов показывает, что по мере увеличения территории учёта интенсивность рекреационного пользования резко сокращается. Можно полагать, что сходное изменение показателя характерно для всех объектов рекреационного пользования и для всех традиционных показателей, применяемых для его учёта. Этот недостаток, как предполагается, можно откорректировать, применяя пространственный анализ объекта рекреационного пользования. Как для показателей, использующих время, нужно обязательно оговаривать период учёта, так для показателей, определяемых для объекта, ограниченного на местности, необходимо учитывать пространственное положение, координаты линий границ. Из общих показателей, учитывающих лишь время, безотносительно к конкретному участку территории, невозможно сделать вывод от степени её рекреационного использования и дать прогноз её развития в условиях рекреации.

Часто публикуются детальные таблицы допустимой плотности посещения леса в зависимости от преобладающей породы, типа леса, степени увлажнения почвы и тому подобного [45, 48, 91], но эти показатели не дают, как пишет Тарасов [114], конкретной количественно-временной характеристики, и в целях данной работы необходимо отметить, что данные показатели не дают и конкретной пространственной характеристики. Как предполагается в данном исследовании, горизонтальной мозаичности рекреационных насаждений и пространственной структуре, заданной дорожной сетью, должна быть поставлена в соответствие рекреационная нагрузка, неравномерно распределённая по площади. Для исследования этого необходимо провести полевые наблюдения, специальным образом учитывающие это предположение.

В данной работе предполагается, что неравномерность рекреационного пользования - его основное, внутреннее свойство. Характер рекреационного пользования меняется во времени, и это положение подтверждено