Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Видовой состав и ландшафтно-лесоводственные особенности насаждений городских парков г. Уфы

ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Видовой состав и ландшафтно-лесоводственные особенности насаждений городских парков г. Уфы"

На правах рукописи

А/

Абдулов Тимур Халилович

ВИДОВОЙ СОСТАВ И ЛАНДШАФТНО-ЛЕСОВОДСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ НАСАЖДЕНИЙ ГОРОДСКИХ ПАРКОВ Г.УФЫ

06.03.02 — Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 0 АПР 2013

Уфа-2013

005052253

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Башкирский государственный аграрный университет».

Научный руководитель: Конашова Светлана Ивановна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: Нагимов Зуфар Ягфарович, доктор

сельскохозяйственных наук, профессор ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»

Садыкова Фарида Валиевна кандидат биологических наук, зав. учебно-опытным хозяйством ГБОУ СПО «Уфимский лесхоз-техникум»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Ижевская государственная

сельскохозяйственная академия

Защита состоится 26 апреля 2013 года в 17— на заседании диссертационного совета Д 220.003.01 при ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ по адресу: 450001 г.Уфа, ул. 50-лет Октября, 34. Тел./факс 8 (347) 228-15-11. E-mail: gayfullin@bk.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ

Автореферат разослан ¿¡£_ марта 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, j

д.с.-х.н., доц. ^jlc^yi. P.P. Гайфуллин

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы: Зеленые насаждения городских парков являются важнейшей экологической составляющей города и частью его архитектурного облика. От успешности их роста развития и формирования зависит чистота воздушного бассейна, уровень загрязнения и шума, эстетическая составляющая города. Урбанизированная среда агрессивно влияет на жизнедеятельность древесно-кустарниковой растительности, что ведет к изменению состояния, преждевременному старению, снижению средозащитных функций, устойчивости и общей деградации. В данных условиях особо актуально изучение состояния насаждений городских парков, степени их толерантности и адаптивности к условиям агрессивной среды. Для Уфы данная проблема остается не достаточно изученной, не в полной мере раскрыты особенности роста, развития и формирования деревьев в городских условиях, нет единого подхода и критериев комплексной оценки состояния городских зеленых насаждений,

Цель и задачи ¡¡следований. Целью работы явилось комплексное исследование зеленых насаждений парков города Уфа и разработка оптимизированных критериальных показателей для оценки их состояния.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- изучить видовой состав и ландшафтно-лесоводственную характеристику насаждений парков;

- оценить характер воздействия неблагоприятной экологической среды на древесные виды методом биоиндикации;

- разработать критерии оценки, характеризующие состояние деревьев;

- выявить наиболее устойчивые виды и определить оптимальный ассортиментный минимум деревьев и кустарников для городских парков Уфы.

Научная новизна. Впервые в условиях г. Уфа проведен комплексный сравнительный анализ и оценка состояния насаждений городских парков, получены сравнительные данные о видовом составе, ландшафтно-эстетических, динамических и морфометрических характеристиках деревьев и кустарников. Разработана шкала комплексной оценки состояния деревьев в условиях антропогенной среды.

Основные положения, выносимые па защиту:

- ландшафтно-лесоводственная характеристика насаждений и оценка жизнеустойчивости древесных видов в условиях городских парков;

- отличительные морфометрические и морфологические характеристики вегетативных органов (листовая пластина и хвоя) растений сходным образом реагирующих на загрязнение воздушного бассейна города и особенности формирования древесно-кустарниковых видов в условиях техногенного стресса;

- шкала комплексной оценки древесных видов и критериальные показатели насаждений городских парков.

Практическая значимость работы. Дана оценка современного состояния дреВесно-кустарниковой растительности городских парков, определены наиболее адаптивные к городским условиям древесно-кустарннковые виды, разработана шкала комплексной оценки деревьев.

Личный вклад автора. Составление программы и разработка методики исследований, сбор полевого экспериментального материала, обработка и анализ полученных данных, обобщение результатов исследований и разработка ассортиментного состава зеленых насаждений.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием в рамках XVIII Международной специализированной выставки «Агрокомплекс — 2008», на Международной конференции «Сотрудничество в лесном секторе: баланс образования, науки и производства» в Йошкар-Оле (2009), Международной конференция «ЕС — Россия: 7-я Рамочная программа в области биотехнологии, сельского, лесного, рыбного хозяйства и пищи (2010)».

Публикации. По результатам исследования опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 в журналах, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из 6 глав, библиографического списка, включающего 203 наименований литературных источников, в том числе 11 на иностранном языке, 15 приложений. Основной материал диссертации изложен на 136 страницах и включает 32 таблицы и 23 рисунка.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Условия произрастания зеленых насаждений на урбанизированных территориях резко отличаются от естественных и сказываются на самых разных сторонах жизнедеятельности растений (Фролов,1998). Многолетние разносторонние исследования (Бобохидзе, 1965; Пивкин, Школлер, 1970; Краснощекова, 1973; Машинский, 1973; Кулагин, 1974; Тарабрин, 1974; Илькун, 1978; Машинский, Залогина, 1978; Антипов, 1979; Гудериан, 1979; Николаевский, 1979; Сергейчик, 1985; Чернышенко 2001; Хайретдинов, Конашова,2002; Дегтярева, 2003; Коробова 2009; Блонская, Зотова,2010 и др.) выявили важную роль зеленых насаждений в улучшении состояния воздушной среды и микроклимата городских территорий, в защите городов от неблагоприятных и антропогенных факторов, в повышении эстетических качеств городской застройки, в обеспечении горожан рекреационными ресурсами.

Роль и функции зеленых насаждений в улучшении качества городской среды, характеристика загрязнителей атмосферного воздуха городов неоднократно рассматривались учеными (Кулагин, 1974; Тарабрин, 1974; Илькун, 1978; Боговая, Теодоронский, 1990; Лицкевич,1991, Болбас, 1993; Чернышенко, 1996; Губернский, Фролов, 1998; Зайцев, Михайлуц, 2001 и Кавеленова, 2003; Ашихмина, 2005). Характер воздействия вредных веществ на анатомические, физиологические и биохимические показатели и, в свете этого, использование древесных видов как биоиндикаторов, для диагностики городской среды изучались в разные годы (8сЬгоес1ег, Иеняя, 1883 и др. Чернышенко, 2001; Собгайда, Распопова, 2005; Крючкова, 2006).

Однако, несмотря на многочисленные исследования насаждений в условиях городской среды в Республике Башкортостан и городе Уфа, зеленые насаждения парков, их современное состояние, видовой состав исследованы не в полной мере.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ГОРОДА УФА

В данной главе рассматривается общая характеристика природно-климатических условий города Уфа, расположенного в пределах Прибельской равнины в 100 км к западу от передовых хребтов Южного Урала и входит в состав Предуральской лесостепи. Характеризуются географическое положение, климат, почвы, рельеф, гидрологические условия и рассматриваются проблемы экологической безопасности, история формирования города, современное состояние, перспективы и тенденция развития. Приводятся оценка уровня загрязнения окружающей среды и основные источники загрязнения.

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в парках, расположенных в северной и южной частях города. Северная часть максимально приближена к зоне сосредоточения промышленных предприятий нефтехимического, химического и машиностроительного профиля. Южная часть города - административный центр, где нет промышленных предприятий, а основными загрязнителями являются выбросы автомобильного транспорта.

Исследованы насаждения парков Первомайский и Победа, расположенных в северной части города, парка Ленина и сквера Маяковского в южной части. Расстояние между парками составляет около 15 км (рис.1). Исследования проводились в течение 2007-2010 года.

v¥Ü

Sil »г ш

ЖШШШШ:

ЯП

< S Í ж

1 i ' I / * * г

í ' Si

1Ш

Условные обозначения:

Парк Победы Парк Первомайский II CZ) !CßeP Маяковского 0 Парк Ленина

Рис. 1. Местоположение исследуемых объектов

В соответствие с методикой учета и ландшафтной таксации деревьев и кустарников, оценка их состояния проводились по принятым в лесоустроительной практике шкалам (Временные технические указания..., 1980). Газоустойчивость определялась по шкале Десслера (1982). Санитарно-гигиенические свойства определялись по общепринятым шкалам (Нормативные рекомендации по разработке проектов озеленения...,1998; Булыгин, Ярмишко, 1991), декоративность (Таран, Агапова, 1982).

Для оценки морфометрических характеристик листьев березы повислой (Betula pendula Roth.) и липы мелколистной (Tilia cardata L.), хвои ели обыкновенной (Picea obovat L.) и ели колючей - (Picea pungens) сбор их проводился в середине июля на деревьях расположенных на расстоянии не менее чем 30 метров от проезжей части улиц. Площадь листовой пластины вычислялась с использованием программы «AutoCAD». Длина хвои и побегов измерялась при помощи линейки, с точностью до 1 мм. Плотность

расположения хвои на побеге определялась исходя из расчета количества хвоинок на 10 см побега, сохранность хвои в процентном соотношении.

Камеральная обработка экспериментальных данных реализована в соответствии с общепризнанными методиками, действующими ГОСТами и инструкциями. Статистико-математическая обработка материалов произведена на ПЭВМ типа IBM PC с помощью прикладных программ - «Statistica 6.0», «EXCEL», «AutoCAD».

Площадь обследования составила 32,6 га: в том числе п. Ленина — 8,2 га, сквер Маяковского — 2,1 га, п. Победы - 12,8 га (центральная часть парка) и п. Первомайский — 9,5 га. В общей сложности, произведена лесоводственная и ландшафтная оценка 8933 деревьев и кустарников, собрано и обработано 1600 образцов листьев и хвои.

4. ЛАНДШАФТНАЯ И ЭКОЛОГО-ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ОЦЕНКА НАСАЖДЕНИЙ

Зеленые насаждения парков представлены различными древесно-кустарниковыми видами, создающими разнообразие объемно-пространственных форм и композиций. Видовой состав насаждений представлен видами местной флоры и интродуцентами. Количественное разнообразие древесных видов в парке Победы составляет 18, в парке Ленина — 19, в Первомайском - 15, в сквере Маяковского - 12. В парке Победа доминируют - береза повислая (32,%), лиственница Сукачева (27,9%), сосна обыкновенная (16,3%). В парке Первомайский - рябина обыкновенная (24,3%), береза повислая (20,9%), и липа мелколистная (15,4%). В сквере Маяковского - липа мелколистная (31,9%), ель обыкновенная (22,7%) и ясень обыкновенный (14,7). В парке Ленина - липа мелколистная (32,7%), ясень обыкновенный (12,1%), ель колючая (14,3%) и береза повислая (11,5 %). Кустарники представлены 22 видами: в парках южной части города произрастает 12, северной - 15 видов. Возрастная характеристика деревьев неоднородная, однако, возраст большей части деревьев составляет 30 -60 лет.

Эстетические характеристики деревьев в основном средние, большую часть составляют деревья 2 класса (табл. 1).

Большая часть деревьев, характеризующаяся II и III классом эстетической ценности отмечается в сквере Маяковского, соответственно 47,2% и 23,3%. В парке Ленина и Первомайский по 1 классу оценивается соответственно 64,3% и 78,7% деревьев.

Жизнеустойчивость насаждений сравнительно высокая, но около 5-8% деревьев имеют 3 и 4 класс оценки, 17 до 40% - 2 класс. Высокие показатели жизнеустойчивости деревьев в п. Первомайский, где насаждения по возрасту

Сквер им. Маяковского

Парк Первомайский

2%

Парк им. Ленина Парк Победы

И Очень чувствительные □ Довольно газоустойчивые

В Чувствительные ■ Очень газоустойчивые

П Сравнительно газоустойчивые

Рис. 2. Соотношение видов по газоустойчивости

моложе, чем в других парках. По 3 и 4 классу чаще оценивались деревья липы мелколистной, ясеня и сосны в п. Победа.

Соотношение деревьев по газоустойчивости, в соответствии со шкалой Десслера (1982), представленное в виде диаграммы, позволяет заключить, что в парках города большую долю занимают сравнительно газоустойчивые виды (рисунок 2).

Общее состояние деревьев в парках удовлетворительное, количество поврежденных и больных деревьев составляет 7,4% в парках южной части и 11,4% - в северной.

Таблица 1 Распределение деревьев по классам эстетической _ оценки_

Кол-во деревьев Количество деревьев, шт/%

Наименование объекта I класс II класс 1П класс

Сквер им. Маяковского 163 100 48 29,5 77 47,2 38 23,3

Парк Ленина 1225 100 788 64.3 403 32,9 34 . 2,8

Парк «Первомайский» 1735 100 1365 78,7 318 18,3 52 3,0

Парк «Победа» 5555 100 2019 36,3 2887 52,0 649 11,7

Видовой состав не отличается богатством и разнообразием, мало используется в озеленении парков кустарников, интродуцентов, новых сортов хвойных и лиственных видов. Наблюдается хаотическое смешение видов, пренебрежение в использовании средств ландшафтной композиции.

5. СОСТОЯНИЕ АССИМИЛЯЦИОННОГО АППАРАТА ДРЕВЕСНЫХ

РАСТЕНИЙ

Высокая чувствительность к поллютантам и возможность круглогодичного наблюдения, делает ассимиляционный аппарат хвойных пород удобным индикатором для оценки состояния воздушной среды городских зон (Николаевский, Неверова, 2000; Антипов, 1979; Жидков, 2000). Морфологические изменения и продолжительность жизни хвои являются теми биоиндикационными показателями, которые в первую очередь реагируют на интенсивное загрязнение среды. В ходе изучения особенностей роста, морфометрических характеристик, плотности расположения и продолжительности жизни хвои ели обыкновенной и колючей установлено, что значительной разницы в изменении длины хвои ели обыкновенной не отмечается (табл. 2).

Таблица 2 Длина хвои на побегах первого, второго, третьего года роста

Параметры 1 од роста побега Ель обыкновенная Ель колючая

северная южная северная южная

1 2 3 4 5 6

Средняя 1 15,2±0,06 15,3±0,05 18,8±0,06 19,7±0,06

длина хвои, 2 15,2±0,05 15,4±0,05 20,3±0,07 22,2±0,06

Параметры Год роста побега Ель обыкновенная Ель колючая

северная южная северная южная

1 ■. • 2 • 3 4 5 6

М± т, мм . 3 15,1 ±0,04 15,4±0,04 23,4±0,09 25,0±0,09

Стандартное отклонение, Б 1 1,44 1,31 1,5 1,5

2 1,25 1,44 1,8 1,4

3 1,42 1,49 2,1 2,0

Среднее квадра-тическое откл., о 1 0,29 0,26 0,3 0,3

2 0,24 0,27 0,4 0,3

3 0,19 0,24 0,4 0,4

Коэффициент вариации V, % 1 9,5 8,6 8,2 7,9

2 8,2 9,4 8,9 6,2

3 9,4 9,7 9,1 8,1

1-ЭМП 1 0,3 2,1

2 0,6 4,3

3 0,6 2,7

У ели колючей, произрастающей в южной части города, разница в показателях по сравнению с северной, существенна на 5%-ном уровне значимости, что подтверждается значениями ^критерия Стьюдента, I ЭКса 2,06< ^б 2,1, 2,06<4,3 и 2,06 < 2,7. Коэффициент вариации по длине хвои находится в пределах от 8,1 до 9,7 %, поэтому изменчивость можно считать незначительной. Достоверность опыта находится в пределах от 0,25 до 0,39, то есть <5%, что подтверждает достоверность полученных данных.

При изучении морфометрических характеристик немаловажным показателем, характеризующим рост деревьев, является длина побега. Сравнивая длину побегов первого года жизни в различных условиях города, следует отметить заметную разницу в показателях лишь у ели колючей - 7,9 см в парках северной части и 8,6 — южной, в то время как у ели обыкновенной, они составляют соответственно 8,5 и 8,7 см. Значение коэффициента вариации в пределах от 6,1 до 13,5 % характеризует изменчивость по этому признаку как среднюю (табл. 3). Точность опыта находится в пределах от 0,24 до 0,56, то есть < 5%.

Важным показателем устойчивости елей к воздействию внешней среды является степень сохранности хвои на побегах, что с высокой степенью позволяет оценить интенсивность реагирования деревьев на воздействие не благополучной среды, поскольку происходит ее дефолиация.

Продолжительность жизни хвои измерялась у растений в течении последних трех лет. Как видно из таблицы 4, сохранность хвои на побегах

последних трех лет в парках северной части ниже чем в парках южной части города.

Таблица 3 Сравнительная характеристика длины побегов

Год роста Ель обыкновенная Ель колючая

Параметры северная южная северная южная

часть часть часть часть

1 2 3 4 5 6

Длина побега 1 8,5±0,02 8,7±0,03 7,9±0,05 8,6±0,04

М± ш, см 2 9,5±0,03 9,6±0,03 9,9±0,05 10,9±0,05

Стандартное 1 0,52 0,66 1,12 1,06

отклонение, Б 2 0,63 0,80 1,16 1,17

Сред, квадратич. 1 0,10 0,14 0,10 0,10

отклонение, а 2 0,13 0,17 0,13 0,13

Коэффициент 1 6,11 7,61 13,50 12,94

вариации V, % 2 6,66 8,35 11,79 10,56

^эмп 1 1,6 2.5

2 0,8 3,3

У ели колючей дефолиация хвои на побегах проявляется менее заметно, чем у ели обыкновенной. Охвоенность однолетних побегов растений фоновой зоны загрязнения в парках северной части города для ели обыкновенной составляет 41,6%, против 94,8% в парках южной части города, двухлетних побегов соответственно 46,4%, против 41,8%, трехлетних побегов 29,8%, против 35,1%.

Таблица 4 Сохранность хвои на побегах

Год учета Сохранности хвои на побегах, % Различия в оценке сохранности (±%)

Южная часть Северная часть

Ель к. Ель об. Ель к. Ель об. Ель к. Ель об.

1 95,6 94,8 71,4 41,6 +24,2 +53,2

2 92,4 41,8 63,2 46,4 +29,2 -4,6

3 94,6 35,1 51,6 29,8 +43,0 +5,3

Такая же тенденция по сохранности хвои наблюдается и у ели колючей, но разница по годам здесь намного больше. Полученные результаты наглядно иллюстрируют адаптивную реакцию елей к условиям урбанизированной среды.

Изучение морфометрических характеристик листового аппарата березы и липы позволили также выявить некоторые íeндeнции в их изменении (табл. 5).

Таблица 5 Площадь листовой пластинки

Параметры Береза повислая Липа мелколистная

северная часть южная часть северная часть южная часть

Площадь листа, М± т, см2 17,41 ±0,04 18,04±0,06 34,24±0,14 37,29+0,16

Стандартное отклонение, Б 3,2 4,4 9,37 11,69

Ср. квадратич. отклонение, о 0,21 0,29 0,66 0,82

Коэффициент вариации V,% 18,42 24,4 1,93 2,2

^эмп 1,7 2,9

Установлено, что площадь листовой пластинки березы повислой в южных парках лишь на 3,5% выше, а разница в показателях площади листа липы составляет 8,2%. Результаты статистического анализа полученных данных показывают, что коэффициент вариации в рядах распределения для березы находится в пределах от 18,42 до 24,40 %, т.е. изменчивость средняя.

Оценивая статистическую значимость параметров уравнения с помощью критерия Стьюдента, видим, что разница в площади листовых пластин березы повислой при сравнении результатов полученных в северной и южной части города не значима. Однако для липы мелколистной разница в изменении средних значений площади листа, подтверждается значением критерия Стьюдента (рис. 3).

Полученные данные показывают, что в парках города береза и липа негативно реагируют на влияние загрязняющих атмосферу выбросов, что подтверждают полученные данные.

Негативное влияние урбанизированной среды на морфометрические характеристики ассимиляционного аппарата растений, сохранность хвои, длину побега, плотность охвоения в большей степени проявляется в насаждениях парков северной, экологически неблагоприятной части города, что также подтверждается результатами статистического анализа.

2.58

Береза повислая

|

Зек*

1ЖЯ8Ш

Зон» кезялчкмости

1.96 2,58

Рис.3. Значение критерия Стьюдента для площади листовой пластины

Липа мелколистная

6. КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВЫХ ВИДОВ В УСЛОВИЯХ ГОРОДСКИХ ПАРКОВ УФЫ

Важнейшая функция, которую призваны выполнять парки — оптимизация состояния городской среды и обеспечение более высокого уровня экологического комфорта. Городские парки являются крупными объектами озеленения, поэтому к подбору и размещению пород, плотности посадок здесь следует предъявлять повышенные требования, базирующиеся на научно-обоснованных методах. Густота посадки в значительной степени оказывает влияние на создание устойчивых, высокодекоративных и долговечных насаждений, способных в полной мере осуществлять свое функциональное назначение. В связи с этим, плотность посадки древесно-кустарниковых пород относится к числу важных нормативных показателей озеленения городов в рамках градостроительных норм (Норма посадки деревьев..., 1988г.).

В таблице 6 приведены данные о плотности посадок в исследуемых парках в сравнении с данными максимально возможного количества высаживаемых деревьев и кустарников.

Таблица 6 Сопоставление норм посадки деревьев и кустарников с ___учетными данными__

Наименование парков Количество Площ адь, га Плотность посадки,

дер, шт куст, шт дер./га ку стар ./га

Сущест. Нормат Сущее Нормат

Маяковского 163 23 2,1 78 130-150 11 13001500

Ленина 1255 122 8,2 153 170-200 15 13601600

Первомайский 1735 99 9,5 182 10

Победы 5555 183 12,8 434 14

Как видно из таблицы, в парках преобладают насаждения с различной плотностью посадки, с низкой или оптимальной плотностью посадки, но в парке Победа нормативные показатели плотности посадки превышены в 2,3 раза. Следствием этого является потеря декоративности, снижение уровня комфортности, санитарно-гигиенических функций насаждений. Не соответствуют нормативным данным и количество кустарников учтенных в парках, которое значительно ниже нормативных показателей.

Проведенный комплекс исследований зеленых насаждений парков (ландшафтно-лесоводственные, морфометрические и санитарно-гигиенические характеристики древесно-кустарниковых видов, декоративные свойства) позволили разработать шкалу комплексной оценки устойчивости деревьев для условий городской среды. Критериями послужили: средний класс эстетической ценности, жизнеустойчивость, газоустойчивость, декоративность, пылеулавливающие свойства, фитонцидность и бактерицидные свойства.

Полученные данные исследований позволили разработать 10-ти бальную шкалу комплексной оценки видов применительно к городским условиям. Высший балл оценки принят - 10, низший - 1. Оценочные показатели, характеризующие деревья интерпретированы в пределах от 1 до 10 баллов (табл. 7). Оценка часто встречающихся в парках города видов деревьев в соответствие с критериями шкалы позволила выявить более адаптивные виды с высоким баллом оценки.

Показатели комплексной оценки видов весьма неоднородны (табл.8). Минимальными оценочными показателями (26 и 29 баллов) характеризуется ясень обыкновенный в сквере Маяковского и парке Победы, сосна обыкновенная в парке Победы.

Высший балл оценки (41-42) у ели колючей в парке Победы и Ленина и 42 балла у березы повислой в парке Первомайский. Стабильно высокими показателями характеризуются деревья в парке Ленина, который расположен на некотором удалении от автомагистралей с интенсивным движением.

Таблица 7 Шкала комплексной оценки (баллы)

Балл оцен ки Эстетичность Жизнеустой-чивость Газоустойчивость Декорати вность, Санит.-гигиенические свойства

10 1,0- 1,1 1,0- 1,2 18,0-16,3 0 1 балл за свойство

9 1,2- 1,3 1,3- 1,6 16,2-14,5

8 1,4- 1,5 1,7-1,9 14,4- 12,7

7 1,6 - 1,7 2,0- 2,2 12,6- 10,9

6 1,8- 1,9 2,3- 2,6 10,8-9,1

5 2,0- 2,1 2,7- 2,9 9,0 - 7,3 5

4 2,2 - 2,3 3,0- 3,2 7,2-5,5 4

3 2,4- 2,5 3,3 - 3,6 5,4 - 3,7 3

2 2,6- 2,7 3,7 - 3,9 3,6- 1,9 2

1 >2,8 4 > 1,8 1

Таблица 8 Показатели комплексной оценки древесных видов

Порода Ск. Маяковского Парк Ленина Парк Победы Парк Первомайский

Сосна обыкновенная - 36 29 34

Ель обыкновенная 38 39 36 38

Ель колючая - 41 42 39

Лиственница Сукачева - 38 32 37

Ясень обыкновенный 26 - 29 33

Клен ясенелистный - - - 36

Вяз шершавый 36

Липа мелколистная 32 36 36 38

Берёза повислая 38 41 38 42

Рябина обыкновенная 35 33 38

Тополь бальзамический - - - 31

Яблоня домашняя - 30

Исследованиями установлено, что древесные виды, произрастающие вдоль оживленных улиц и в насаждениях с высокой плотностью посадки, имеют класс жизнеустойчивости ниже, чем деревья произрастающие в центральной части парков. Однако, в парках северной части города эта закономерность прослеживается почти на всей территории, что особенно заметно в парке Победы. Полученные результаты позволили выделить в парках зоны с различной степенью влияния неблагоприятной среды на состояние насаждений и классифицировать деревья по категориям устойчивости с рекомендациями по территориальному размещению (табл.9).

Таблица 9 Классификация деревьев по категориям

Катег ории Виды деревьев Назначение Рекомендация

I Ель колючая, береза повислая Древесные виды рекомендуется для каркаса парковых територий По периметру парковых территорий, непосредственной близости от источника загрязнения

II Ель обыкнов., туя западная, рябина обыкн., тополь пирамид., липа мелколистная, тополь Использовать для сохранения биоразнообразия, Посадка в центральной части парка в отдалении от источника загрязнения

III Лиственница Сукачева, сосна обыкновенная, яблоня домашняя Использовать для сохранения биоразнообразия Использовать на максимальной удаленности от источников загрязнения

IV Ясень обыкновен. Ограничить в использовании Посадку производить только в особо проблемных участках

Предлагаемая шкала классификации деревьев по категориям устойчивости может послужить основой при создании, дополнении и реконструкции парковых посадок.

Результаты исследования позволили установить что экологическая обстановка в городе и особенно в промышленной зоне оказывает неблагоприятное влияние на состояние насаждений городских парков. В таких условиях растения слабее осуществляют санитарно-гигиенические функции, что в свою очередь не способствуют реабилитации городских урбосистем. В этой связи оценка состояния городских зеленых насаждений, выбор для озеленения городов устойчивых видов, имеют огромное значение.

Комплексная оценка и анализ значительного видового разнообразия деревьев и кустарников в исследуемых объектах, позволила сформулировать предложения по ассортиментному составу древесных видов для посадки в парках г.Уфа. Разработанные шкалы комплексной оценки и классификации деревьев по категориям могут быть использованы при ландшафтной организации и территориальному размещению посадок в парках.

Выводы и рекомендации

1. Зеленые насаждения городских парков имеют огромное экологическое и ландшафтно-эстетическое значение, являются важнейшей составляющей архитектурного облика города. От успешности их роста развития, формирования, видового разнообразия зависит чистота воздушного бассейна, уровень загрязнения и шума, комфорт проживания в условиях урбанизированной среды,

2 Количественный состав древесно-кустарниковых видов, произрастающих в парках северной и южной части города, в основном представлен видами местной флоры. Для посадок мало используются древесные виды с высокодекоративными свойствами. Большую часть в исследуемых объектах (более 50%) из общего числа учтенных деревьев составляют: лиственница Сукачева, береза повислая, липа мелколистная, ясень обыкновенный, сосна обыкновенная, ель обыкновенная, ель колючая, из кустарников - боярышник крававо-красный, сирень обыкновенная, пузыреплодник калинолистный. Не прослеживается единый концептуальный подход к формированию системы зеленых насаждений парков, наблюдается возрастная неравномерность, бессистемное смешение видов деревьев, пренебрежение в использовании средств ландшафтной композиции.

2. В парке им. Ленина и Первомайский насаждения характеризуются более высокой эстетичностью. В парке Победы и сквере Маяковского эти показатели значительно ниже, что связано с видовым составом, возрастом деревьев, высокой плотностью посадки. Жизнеустойчивость насаждений исследуемых объектов оценивается высокими и в большей степени средними показателями.

3. Морфметические характеристики ассимиляционного аппарата древесных видов проявляются в изменении длины хвои и листьев, уменьшении продолжительности жизни хвои, увеличении ее плотности. Значительным изменениям подвержены парки северной части города.

5. Используя систему критериальных показателей, разработана шкала комплексной оценки деревьев, которая рекомендуется для оценки парков и внутригородских зеленых насаждений.

6. Анализ большого числа видов деревьев и кустарников в исследуемых объектах, а также исследование интродуцентов произрастающих на территории города Уфа позволили сформировать предложения по ассортименту древесных растений с максимальным декоративным и оздоровительным эффектом.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Абдулов, Т. X., Ведение хозяйства в городских лесах / С. И. Конашова, Р. Р. Султанова, Т. X. Абдулов, Д. А. Ханов// Аграрный вестник Урала, 2010, №3. -С. 93-95.

2. Абдулов, Т.Х., Зеленые насаждения городских парков Уфы / С.И. Конашова Т.Х. Абдулов // Вестник БГАУ, 2011,№3,- С. 58-61.

3.Абдулов, Т.Х Состояние насаждений в городских парках / С. И. Конашова, Т.Х. Абдулов// Вестник БГАУ, 2012,№2. С. 62-65.

4. Абдулов, Т. X., Жизнеустойчивость деревьев в парках г.Уфы / Конашова С. И Абдулов Т. X.// Интеграция аграрной науки и производства: состояние проблемы и пути решения/Материалы всерос. конф. с меж-дународным участием в рамках ХУШ Междунар. специализированной выставки «Агро-Комплекс 2008» ч.2 Уфа: Башкирский ГАУ,2008. с.189

5. Абдулов, Т.Х., Видовой состав и характеристика зеленых насаждений в городских парках Уфы / Т.Х. Абдулов, С.И. Конашова // Международное сотрудничество в лесном секторе: баланс образования, науки и производства. -Йошкар-Ола: МарГТУ, 2009 с. 106-109.

6. Абдулов, Т.Х., Критерии оценки древесных видов в условиях городских парков Уфы / Т.Х Абдулов // Материалы международной конференции с элементами научной школы для молодежи «ЕС - Россия: 7-я Рамочная программа в области биотехнологии, сельского, лесного, рыбного хозяйства и пищи» в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (29 сентября -5 октября 2010 г.).- Уфа: Изд-во БГАУ, 2010,- С. 32-33.

7. Конашова, С. И., Абдулов, Т. X. Дендрологический состав и состояние зеленых насаждений в городских парках Уфы//Актуальные проблемы садово-паркового искусства: материалы Международной научно-практической конференции./ Под.ред О. Б. Сокольской,- Саратов: Издательство «КУБиК, 2012. - С. 70-72.

Подписано в печать 23.03.20i3 г. Отпечатано с готового оригинал-макета в ООО «Типограф-У» 450098, г.Уфа, ул.Комсомольская, 2; тел. 8(347)299-19-80 Заказ №1364, т.100, Формат 60x90 1/16. Уч. п.л. 1,25; усл. печ. л. 1,16 Бумага офсетная. Отпечатано методом ризографии.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Абдулов, Тимур Халилович, Уфа

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Башкирский государственный аграрный университет»

На правах рукописи

АБДУЛОВ ТИМУР ХАЛИЛОВИЧ

ВИДОВОЙ СОСТАВ И ЛАНДШАФТНО-ЛЕСОВОДСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ НАСАЖДЕНИЙ ГОРОДСКИХ ПАРКОВ Г. УФЫ

06.03.02 - Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация

Диссертация на соискание ученой степени кандидата

СО

со

(О оо сельскохозяйственных наук

Ю £ СО Я

СО

О о СМ 5

Научный руководитель д.с-х.н, профессор Конашова С.И.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ..................................................................................................7

1.1 Экологическая роль и функции городских насаждений............................8

1.2 Основные источники и виды загрязнений городских экосистем... 15

1.3 Биоиндикация, как один из методов экологического мониторинга 19

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ГОРОДА УФА..............................................27

2.1 Ландшафтные особенности г. Уфы..............................................................................27

2.2 Климат......................................................................................................................................................28

2.3 Рельеф и почвы................................................................................................................................43

2.4 Гидрологические условия......................................................................................................48

2.5 Экологическая ситуация..........................................................................................................49

3 ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ... 55

3.1 Программа, методика и исследования......................................................................55

3.2 Характеристика исследуемых объектов............................................................55

3.3 Методика исследования парков................... ..............................................64

4 ЛАНДШАФТНАЯ И ЭКОЛОГО-ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ОЦЕНКА НАСАЖДЕНИЙ......................................................................................................69

4.1 Ландшафтно-л есоводственная характеристика древесно-кустарниковых видов........................................................................................................................70

4.2 Эстетическая ценность и устойчивость насаждений................................80

4.3 Рост и устойчивость интродуцентов............................................................................91

4.4 Санитарное состояние насаждений..............................................................................94

4.5 Газоустойчивость насаждений..........................................................................................96

5 СОСТОЯНИЯ АССИМИЛЯЦИОННОГО АППАРАТА ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ......................................................................................................100

5.1 Особенности роста и жизнеустойчивость хвои................................................100

5.2 Морфометрические показатели листьев................................................................108

5.3 Сравнительная оценка влияния загрязнений на рост и развитие древесной растительности..............................................................................................................113

6 КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВЫХ ВИДОВ В УСЛОВИЯХ ГОРОДСКИХ ПАРКОВ УФЫ..............................116

6.1 Сравнительный анализ плотности посадки........................................................116

6.2 Критерии качественной оценки древесных видов........................................118

6.3 Рекомендуемый состав древесно-кустарниковых видов для

парковых насаждений........................................................................................................................131

Выводы и рекомендации......................... ..............................................................135

7 БИБЛИОГРАФИЯ..........................................................................................................................137

ПЕРЕЧЕНЬ ТАБЛИЦ В ДИССЕРТАЦИИ............................................................156

СПИСОК ИЛЛЮСТРИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА................................157

ПРИЛОЖЕНИЯ....................................................................................................................................159

Приложение 1 Эстетическая оценка....................................................................................160

Приложение 2 Класс жизнеустойчивости....................................................................162

Приложение 3 Возрастная структура исследуемых объектов..................164

Приложение 4 Статистические данные по длине побега ели

обыкновенной и ели колючей........................................................................................................166

Приложение 5 Статистические данные по длине хвои ели

обыкновенной и ели колючей........................................................................................................172

Приложение 6 Статистические данные по плотности хвои ели

колючей и ели обыкновенной..........................................................................................................182

Приложение 7 Статистические данные по сохранности хвои ели

колючей и ели обыкновенной........................................................................................................187

Приложение 8 Площадь листовых пластинок березы повислой..............197

Приложение 9 Площадь листовых пластинок липы мелколистной... 202 Приложения 10 Древесные породы с высокими санитарно-

гигиеническими свойствами............................................................................................................207

Приложение 11 Ассортимент древесных и кустарниковых пород,

рекомендуемый для посадки в лесопарках..........................................................................209

Приложение 12 План парка им. Ленина............................................................................211

Приложение 13 План сквера им. Маяковского............................................................212

Приложение 14 План парка Победы....................................................................................213

Приложение 15 План парка Первомайский....................................................................214

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования: Зеленые насаждения городских парков являются важнейшей экологической составляющей города и частью его архитектурного облика. От успешности их роста развития и формирования зависит чистота воздушного бассейна, уровень загрязнения и шума, эстетическая составляющая города. Урбанизированная среда агрессивно влияет на жизнедеятельность древесно-кустарниковой растительности, что ведет к изменению состояния, преждевременному старению, снижению средозащитных функций, устойчивости и общей деградации. В данных условиях особо актуально изучение состояния насаждений городских парков, степени их толерантности и адаптивности к условиям агрессивной среды. Для Уфы данная проблема остается не достаточно изученной, не в полной мере раскрыты особенности роста, развития и формирования деревьев в городских условиях, нет единого подхода и критериев комплексной оценки состояния городских зеленых насаждений.

Степень разработанности темы диссертации: Диссертация является законченным научным исследованием.

Цель и задачи. Целью работы явилось комплексное исследование зеленых насаждений парков города Уфа и разработка оптимизированных критериальных показателей для оценки их состояния.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- изучить видовой состав и ландшафтно-лесоводственную характеристику насаждений парков;

- оценить характер воздействия неблагоприятной экологической среды на древесные виды методом биоиндикации;

- разработать критерии оценки, характеризующие состояние деревьев;

- выявить наиболее устойчивые виды и определить оптимальный ассортиментный минимум деревьев и кустарников для городских парков Уфы.

Научная новизна. Впервые в условиях г. Уфы проведен комплексный сравнительный анализ и оценка состояния насаждений городских парков, получены сравнительные данные о видовом составе, ландшафтно-эстетических, динамических и морфометрических характеристиках деревьев и кустарников. Разработана шкала комплексной оценки состояния деревьев в условиях антропогенной среды.

Теоретическая и практическая значимость работы. Дана оценка современного состояния древесно-кустарниковой растительности городских парков, определены наиболее адаптивные к городским условиям древесно-кустарниковые виды, разработана шкала комплексной оценки деревьев. Результаты исследований могут быть использованы при проведении ландшафтной таксации, комплексной экологической оценки насаждений, зонировании территорий в соответствии с разработанными критериями.

Методология и методы исследования. В основу исследований положены методы, используемые при инвентаризации деревьев и кустарников [30]. Санитарно-гигиенические свойства деревьев, газоустойчивость и декоративность определялись по ранее разработанным шкалам и нормативам [26; 138; 58; 156].

Морфометрические характеристики: длина побега, плотность хвои на 10 см отрезке побега, ее сохранность изучались у ели обыкновенной и колючей, у лиственных - березы и липы определялась площадь листовых пластин в парках северной и южной части города. Площадь листовой пластины вычислялась с использованием программы «AutoCAD».

Положения, выносимые на защиту:

- ландшафтно-лесоводственная характеристика насаждений и оценка жизнеустойчивости древесных видов в условиях городских парков;

- отличительные морфометрические и морфологические характеристики вегетативных органов (листовая пластина и хвоя) растений сходным образом реагирующих на загрязнение воздушного бассейна города и особенности

формирования древесно-кустарниковых видов в условиях техногенного стресса;

- шкала комплексной оценки древесных видов и критериальные показатели насаждений городских парков.

Степень достоверности и апробация результатов. Основные результаты диссертационной работы были представлены на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием в рамках XVIII Международной специализированной выставки «Агрокомплекс - 2008», на Международной конференции «Сотрудничество в лесном секторе: баланс образования, науки и производства» в Йошкар-Оле (2009), Международной конференция «ЕС - Россия: 7-я Рамочная программа в области биотехнологии, сельского, лесного, рыбного хозяйства и пищи (2010)».

Публикации. По результатам исследования опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 в журналах, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из 6 глав, библиографического списка, включающего 203 наименований литературных источников, в том числе 11 на иностранном языке, 15 -приложений. Основной материал диссертации изложен на 136 страницах и включает 32 таблицы и 23 рисунка.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

В настоящее время, примерно половина мирового населения живет в городских агломерациях, в промышленно развитых странах более 75-80% [22] составляет городское население [177]. Общая численность жителей городов планеты возросла с 996,3 млн. человек в 1960 г. до 2 млрд. в 1986 г. при ежегодном приросте 2,5 % [194] и до 3 165млн. в 2005 г. [191]. Глобальный процесс урбанизации изменил ландшафты Земли сильнее, чем все другие виды деятельности человека за всю его историю[177].

В городах деятельность человека приводит к необратимому изменению окружающей природной среды: претерпевает изменение рельеф и гидрографическая сеть; естественная растительность сменяется урбанофитоценозами; становится азональным ряд климатических характеристик; формируется специфический тип городского микроклимата, за счет увеличения площадей застройки и искусственных покрытий уничтожается или сильно трансформируется почвенный покров и т.д. В городах антропогенное воздействие становится преобладающим над естественными природными факторами [177].

Современная урбанизация находится в ряду важнейших факторов техногенного давления на природную среду, ухудшающих ее состояние в городах и пригородных зонах. Подобное положение объясняет устойчивый интерес к исследованию городских экосистем [56].

При определенной степени урбанизации территория города теряет системные черты и делается природно-асистемой. Антропогенное нарушение функций компонентов в городской системе зависит от источника и вида вмешательства человека, от факторов нагрузки, от качества среды, что приводит к негативным последствиям для зеленых насаждений [177]. Наибольшую нагрузку они испытывают в городах, в экологическую среду которых поступают различные промышленные и транспортные выбросы. Их

воздействие угнетает наиболее чувствительные компоненты городских фитоценозов и ведет к деградации последних[122].

Проблемы экологии городов - это в первую очередь проблемы уменьшения выбросов в окружающую среду различных загрязнителей и защита от городов, воды, атмосферы, почвы. Их решают путем создания новых малоотходных технологий и производственных процессов и эффективных очистных сооружений. Большую роль в смягчении влияния факторов городской среды на человека играют растения. Зеленые насаждения улучшают микроклимат, улавливают пыль и газы, благотворно влияют на психическое состояние горожан [117].

Деградированные растения не осуществляют экологической функции и не способствуют реабилитации урбосистем должным образом [122]. Поэтому оценка состояния городских фитоценозов и выбор для озеленения городов устойчивых к действию техногенной нагрузки растений весьма актуальны [95].

1.1 Экологическая роль и функции городских насаждений

В условиях интенсивного развития городов, роста количества всех видов транспорта, повышения с каждым годом тонуса городской жизни актуализируется проблема сохранения и оздоровления городской среды, формирования условий, благотворно влияющих на психофизиологическое состояние человека [127]. Зеленые насаждения в городе улучшают микроклимат городской территории, создают хорошие условия для отдыха на открытом воздухе, предохраняют от чрезмерного перегревания почву, стены зданий и тротуары [66]. Установлено, что гигиенические параметры комфортности среды находятся в пределах: температурного интервала -+18...24С, скорости ветра -2...6 м/с, относительной влажности воздуха -40...70%, нижняя граница световой комфортности находится на уровне 25 -30 % суммарной солнечной радиации. Большее значение имеет инсолируемость

(освещаемость солнцем) участков улицы. Если затенененность территории не превышает 50...70% и альбедо поверхностей - 20...25%, то условия пребывания человека на улице благоприятны [20]. Многолетние разносторонние исследования [19, 114; 97; 158; 74; 10; 122; 143; 178; 88 и др.] открыли существенную роль зеленых насаждений в улучшении состояния окружающей среды и микроклимата урбанизированных территорий, в защите городов от неблагоприятных и антропогенных факторов, в повышении эстетических качеств застройки [118].

В условиях города важна пылеулавливающая и газопоглотительная способность зеленых насаждений. JL Дошингер (по Чернышенко, 2001) подчеркивает, что широколиственные виды деревьев в городе осаждают до 30% и хвойные до 42% выпавшей пыли. Количество улавливаемой растениями пыли зависит от многих факторов: высоты и плотности посадок, вида деревьев, морфологии листа и его физиологического состояния, характеристик самой пыли и метеорологических условий. Максимальная аккумуляция пыли наблюдается внутри насаждения и достигает 9-10 - кратного увеличения по сравнению с отложением пыли на открытой поверхности. Такие насаждения характеризуются средней плотностью и вертикальной структурой, а также продуваемостью на уровне 40-60%. Максимальный эффект пылеочищения растительностью достигается при помощи искусственных насаждений шириной 10-30 м. В центре кроны осаждается до 30% всех частиц. В зимнее время на их долю приходится 40% от общего количества пыли [24]. Эффективность пылеулавливающей способности зависит от свойств поверхности листа. Грубые, шероховатые и ворсистые поверхности обладают большей пылеулавливающей способностью по сравнению с гладкими и плотными. Гуттационные и смолистые выделения также способствуют удержанию пыли. Наиболее интенсивно процесс осаждения частиц происходит на той части листьев, вблизи которой образуется турбулентный пограничный слой (кончики и края листьев) [68; 178; 179].

Растения существенно понижают вредную концентрацию находящихся в воздухе газов, а также играют большую роль в балансе диоксида углерода. Например, концентрация окислов азота, выбрасываемых промышленными предприятиями, снижается на расстоянии 1 км от места выбросов до 0,7 мг/мЗ, а при наличии зеленых насаждений до 0,13 мг/мЗ [18]. Зеленые насаждения на свету поглощают (ассимилируют) С02, выбрасываемый промышленными предприятиями, превращая его в органические соединения — углеводы, глюкозу и др.. В зависимости от освещения преобразование углекислоты может длиться от 2-2,5 часов до 5 суток [24].

Вредные газы поглощаются зелеными насаждениями, а твердые микрочастицы промышленных выбросов оседают на всей поверхности растений (на ветках, стволе, листьях (хвое) и т.д.). Древесные растения, расположенные на пути потока загрязненного воздуха, разбивают первоначальный концентрированный поток на различные направления. Таким образом, вредные выбросы разбавляются чистым воздухом, и их концентрация в воздухе уменьшается. Следует отметить, что газозащитная роль зеленых насаждений во многом определяется степенью их газоустойчивости и от особенностей листовой поверхности [181, 179, 126]. К слабоповреждаемым породам относятся вяз (шершавый и гладкий), ель колючая, ива древовидная, клен ясенелистый, осина, тополь (берлинский, бальзамический, канадский и черный), яблоня сибирская, акация желтая, боярышник