Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние параметров придорожных лесных полос на снижение шума вблизи автомобильных дорог

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Влияние параметров придорожных лесных полос на снижение шума вблизи автомобильных дорог"

На правах рукописи

Иванова Анастасия Сергеевна

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРИДОРОЖНЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОС НА СНИЖЕНИЕ ШУМА ВБЛИЗИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ (НА ПРИМЕРЕ САРАТОВСКОГО ПРАВОБЕРЕЖЬЯ)

03.02.08 - экология (биологические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

005558496

Саратов-2014

005558496

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова

Научный руководитель: Цьшлаков Владимир Владимирович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: Кулагин Алексей Юрьевич,

доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией лесоведения ФГБУН «Инс-плут биологии Уфимского научного центра РАН»

Рогачева Светлана Михайловна доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой природная и техносферная безопасность ФГБОУ ВПО « Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО « Башкирский государственный

педагогический университет имени М. Акмулы»

Защита диссертации состоится 26 декабря 2014 года, в 13 ч 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.243.13 при Федеральном государственном бюджетном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования « Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского» по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83; Е-та1е:Ыо50Уе1@5ди.ги

С диссертаций можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке имени В. А. Артисевич ФГБОУ ВПО « Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского».

Автореферат разослан _ 2014 года

Ученый секретарь диссертационного совета

С. А. Невский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На современном этапе уровень антропогенного воздействия на окружающую среду постоянно растет. Одной из главных проблем является увеличение количества наземного транспорта. Ранее построенные дороги не рассчитаны на современное количество машин, дорожное покрытие зачастую нуждается в капитальном ремонте, поэтому возникающая акустическая обстановка превышает предельно допустимые нормы. Чрезвычайно остра проблема расположения дорожной сети вблизи населенных пунктов. Шум достигает значений, которые создают дискомфортную обстановку для организма людей и животных, отрицательно влияет на их здоровье. Одной из мер защиты территорий насоленных пунктов от шумов, возникающих на автомобильных дорогах, является использование зеленых насаждений.

Снижение уровня шума насаждениями не является первостепенной функцией лесозащитных посадок, поэтому необходимо оценить существующие придорожные лесные полосы (ПЛП) вдоль автодорог с этой точки зрения. Акустическая обстановка внутри городской застройки Саратова рассматривалась ранее (Бечина, 2004). Населенные пункты пригородной зоны, расположенные вблизи влияния автомобильных дорог, также подвержены шумовому дискомфорту. Вопрос акустической обстановки и мер ее снижения в пригородной зоне ранее не рассматривался.

Цель работы: выявление параметров ПЛП, оказывающих влияние на снижение шумового загрязнения вдоль автомобильных дорог Саратовского Правобережья.

Основные задачи исследования:

1. Оценить современное состояние существующих ПЛП вдоль дорог федерального значения.

2. Проанализировать акустическую нагрузку вблизи автомобильных дорог без ПЛП в зависимости от расстояния.

3. Определить величину снижения уровня звука от автомобильного транспорта за ПЛП.

4. Выявить параметры ПЛП, оказывающие влияние на снижение шума.

Научная новизна и теоретическая значимость работы. Научная новизна

исследований заключается в обосновании роли придорожного озеленения территорий населенных пунктов, расположенных вблизи автомобильных дорог, с использованием видов растений произрастающих в условиях влияния шумовой нагрузки для снижения уровня звука. Оценка снижения шума за ПЛП, позволила обосновать роль зеленых насаждений в уменьшен™ величины эквивалентного уровня звука, а так же оценить современное состояние придорожных насаждений в условиях влияния автомобильного комплекса. Выявленные параметры, оказывают влияние на снижение шума в различной степени. Результаты исследований, могут быть использованы для развития теоретических основ экологии лесных сообществ и при подборе ассортимента растений при проектировании ПЛП, расположенных в зоне влияния автомобильного транспорта, в частности вблизи населенных пунктов.

Практическая значимость работы.

Полученные данные о жизненном состоянии (ЖС) растений могут использоваться при лесоустройстве региона, а проведенные исследования имеют методическое и норг.итивно-справочное значение при проведении лесоучетных, научных н лесохозяйственных работ по Саратовской области, для учебного процесса студентов специальности «Лесное хозяйство» и факультета «Природообустройства и лесного хозяйства» Саратовского государственного аграрного университета им. Н И. Вавилова.

Апробация работы. Материалы докладывались и обсуждались на 2-й Международной научно-практической конференции «Основы рекреационного природопользования» (Саратов, 2009), 3-й Международной научно-практической конференции «Эколсго^гехнологические аспекты лесного хозяйства в степи и лесостепи» (Саратов, 2009), Международной научно-практической конференции, посвященной 40-летию Воронежской школы рекультиваторщиков (Воронеж, 2009), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы садово-паркового искусства» (Саратов, 2012).

Личный вклад соискателя. Диссертационная работа выполнена самостоятельно по плану, согласованному с научным руководителем. Доля участия автора в совместных публикациях составляет 45-55%.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, 3 из которых в журналах, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 118 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, 5 глав, выводов и списка литературы, включающего 238 источников отечественных и зарубежных авторов. Материалы иллюстрированы 25 таблицами и 20 рисунками.

Положения, выносимые на защиту:

1. Степень акустической нагрузки на исследованных территориях вблизи автомобильных дорог превышает значения предельно допустимых норм.

2. Снижение эквивалентного уровня звука за ПЛП на исследованных участках отмечено как в летний, так и зимний периоды.

3. Шумозащитные функции ПЛП зависят от ЖС древостоя, высоты кустарников, жизненности травяного яруса.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА ШУМОВОЙ НАГРУЗКИ И МЕТОДОВ ЕЕ СНИЖЕНИЯ (обзор литературы)

В главе дается подробный анализ имеющийся литературы по изучению акустической нагрузки, степени влияния шума на живые организмы и роли насаждений в ее снижении. Приведенные данные свидетельствуют о высокой степени шумового загрязнения вблизи автомобильных дорог на территориях населенных пунктов. Уровень транспортного шума постоянно растет. Современный шумовой дискомфорт вызывает стрессовые реакции у живых организмов. Одним из вариантов защиты от шума на территориях вблизи автомобильных дорог являются озеленение и создание лесных полос. Проектирование защитных лесных полос предусматривает правильный подбор ассортимента растений адаптированный к местным условиям и выбор насаждений параметры, которых влияют на снижение шума. Ввиду этого необходимо изучить существующие ПЛП.

2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в период с 2009 по 2013 гг, Чтобы установить влияние параметров насаждений на величину эквивалентного уровня звука были изучены ПЛП вблизи автомобильных дорог. Автомобильный поток на выбранных участках дорог федерального значения «Пенза-Саратов» и «Сызрань-Саратов-Волгоград» включал легковой и грузовой автотранспорты, автобусы и др. Объектами исследований были ПЛП, заложенные в условиях влияния автомобильных дорог на территории Саратовского Правобережья:

Вблизи автомобильной дороге «Саратов-Пенза» было заложено шесть пробных площадей (1111):

ПП 1: Татшцевский район в 230 м от с. Каменка с правой стороны дороги по направлению в с. Широкое.

ПП 2: Татшцевский район в 230 м от с. Каменка с левой стороны дороги по направлению в с. Широкое.

ПП 3; Татшцевский район в 450 м от с. Каменка с правой стороны дороги по направлению в г. Пензу.

ПП 4: Татшцевский район в 450 м от с. Каменка с левой стороны дороги по направлению в г. Пензу.

ПП 5: Татищевский район в 520 м от п. Сторожевка с правой стороны дороги по направлению в с. Широкое.

ПП 6: Татищсвский район в 520 м от п. Сторожевка с левой стороны дороги по направлению в с. Широкое.

Вблизи автомобильной дороге «Сызрань-Саратов-Волгоград» было заложено пять

ПП.

ПП 7: Воскресенский района в 500 м от п. Елшанка с правой стороны дороги по направлению в г. Саратов.

ПП 8: Саратовский район в 250 м от с. Шевыревка с правой стороны дороги по направлению в г. Саратов.

ПП 9: Саратовский район, в 250 м от с. Шевыревка с левой стороны дороги по направление в г. Саратов.

ПП 10: Саратовский район в 130 м за поворотом на п. Красный Октябрь с правой стороны дороги по направлению в г. Волгоград.

ПП 11: Саратовский район в 130 м за поворотом на п. Красный Октябрь с левой стороны дороги по направлению в г. Волгоград.

Таксационные параметры насаждений определялись по общепринятым методикам (Лссотаксационный справочник, 1978). Сомкнутость полога измерялась линейным способом (Филиппов, Пирогов, 1980). Оценка ЖС древостоя проводилась по методике В. А. Алексеева (1989). Описание травяного покрова проводилось по общепринятым методикам (Тарасов, 1981). При определении растений использовался определитель П. Ф. Маевского (2006), названия видов приводятся по С. К. Черепанову (1995). Для изучения травяных сообществ на каждом из ПП закладывались по три пробные площадки размером 1 м х 1 м каждая (Родин и др., 1968; Полевой, 2000; Соколов и др., 2000). Для анализа динамики роста и жизненности видов травянистых растений, закладка площадок, осуществлялась в начале и в конце вегетационного периода (Воронов, 1973). Определялся основной показатель численности -обилие по шкале Друде.

Измерение эквивалентного уровня звука в натурных условиях осуществлялось шумомером интегрируюшим-виброметром типа ШИ-01В с цифровым анализатором спектра МГФКБ968620.110. Измерения проводились согласно ГОСТ-20444-85. Шум в насаждениях измерялся как в облиственном (лето), так и безлиственном (зима) состояниях в утренние и вечерние часы. Период измерения шумовой характеристики транспортного потока охватывал проезд не менее 200 транспортных единиц. Одновременно с измерением шумовой характеристики транспортного потока определялся состав и интенсивность движения.

На рисунке 1 представлена схема расположения шумомера по отношению к автодороге и ПЛП.

2 г

я*—

1 — у кромки дороги

2 - 7,5 м от дороги

3 - перед насаждениями

4 — внутри насаждений

5 - за насаждениями

Рисунок 1 Схема расположения шумомера по отношению к автомобильной дороге и ПЛП

За период исследований было осуществлено 660 измерений эквивалентного уровня звука. Изучено 11 ПЛП, в которых было залажено 66 пробных площадок для изучения травяного яруса. Выявлено 2270 экземпляра 12 различных видов деревьев и кустарников, относящихся к восьми семействам, 43 вида травянистых растений принадлежащих к 15 семействам.

Дискриминантный анализ проведен по методике Ю. Г. Пузаченко (2004). Обработка данных проводилась с использованием программ MS Excel 2007 и Statistic 6.1.

Область находится в юго-восточной части Русской (Восточно-Европейской) платформы. Климат Саратовской области умеренно-континентальный с достаточно жарким летом и холодной, малоснежной зимой. Температура воздуха отклоняется от средних широтных температур в сторону низких значений в холодное, в сторону более высоких - в теплое время года. К отрицательным климатическим факторам относятся: недостаток выпадающих осадков, ливневый характер дождей, быстрое весенние таяние снега, поздние весенние и ранние осенние заморозки, обледенение и налипание снега на ветви деревьев, сильные перепады температуры воздуха. Поэтому при подборе ассортимента древесно-кустарниковой растительности необходимо отдавать предпочтение деревьям устойчивым к данным неблагоприятным условиям. Характерные особенности рельефа области -равнинность и четко выраженная ступенчатость. На формирование современных форм рельефа влияют достаточно энергичные эрозионные процессы и хозяйственная деятельность человека. Экологическая обстановка области в целом оценивается как напряженная. Важнейшим фактором, определяющим состояние живой природы и здоровья населения, является качество атмосферного воздуха. На качество воздуха на территории Саратовской области оказывают влияние выбросы загрязняющих веществ различных классов опасности, поступающих в окружающую среду от передвижных и стационарных источников. Автомобильный комплекс один из источников загрязнения окружающей среды, создающий сильный шумовой дискомфорт. Приведенные данные в таблице 1, отражают значения уровня шума в различных функциональных зонах и предельно допустимые нормы ГОСТ 31296.22006.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА В САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Таблица 1 - Средние значения акустической обстановки по Саратовской области в летний период 2010 г, величины предельно допустимых норм

Назначение зон Уровни звука. дБ

в течение дня вече- зом ночью

по замерам по нормам по замерам по нормам по замерам 110 нормам

Сельскохозяйственные территории 57±2,3 35-45 48±3,4 30-40 41±3,3 25-35

Застройка сельского типа 61±3,0 40-50 52±3,9 35-45 51±3,9 30-40

Пригородные жилые зоны 63±2,7 45-55 61±3,3 40-50 60±3,6 35—45

Городские жилые зоны 71±2,1 50-60 69±2,7 45—55 59±3,2 40-50

В течение дня уровень звука во всех функциональных зонах по сравнению с нормами превышен на 8-12 дБ. В таких районах необходимо применять различные методы снижения шумовой нагрузки. Одна из мер зашиты - зеленые насаждения. Уязвимой стороной защитных полос как искусственных объектов является отсутствие надежного естественного возобновления. Достижение непрерывного экологического эффекта в искусственных экосистемах обеспечивается лишь активным лесовозобновлением и созданием разновозрастных культур (Николаевский, 1998).

4 СОСТАВ, СТРУКТУРА И СОСТОЯНИЕ НАСАЖДЕНИЙ ВДОЛЬ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ САРАТОВСКОГО ПРАВОБЕРЕЖЬЯ

Для обоснования роли зеленых насаждений в снижении шума были исследованы таксационные параметры уже существующих ПЛП. Ниже представлена схема ПП 1, которая отражает структуру исследованной лесополосы: видовой состав, расстояние между породами и до автомобильной дороги (рисунок 1).

20 & 25 .

Тци

0 0 0 0

1 - Рябина обыкновенная (Sorbiis aucuparia)

2 - Береза повислая (Beluia pendula)

3 - Клен американский (Acer negundo)

Рисунок 1 - Схема придорожной лесной полосы ПП 1

Показатели, характеризующие насаждения ПЛП на исследованных участках автомобильных дорог, приведены в таблице 2.

На объектах исследований выявлены следующие виды растений: береза повислая, вяз приземистый (Ulmus pumila), ель обыкновенная (Picea abies), клен остролистый (Acer platanoibes), к. американский, лох серебристый (Elaeagnus comrmitatä), рябина обыкновенная (Sorbius aucuparia), слива колючая (Prunus spinoza), смородина золотистая (Ribes aureum), тополь пирамидальный (Populus piramidalis), яблоня лесная (Malus sylvestris), ясень ланцетный (Fraxinus excelsior).

Таблица 2 - Таксационные показатели исследованных ПЛП вблизи автомобильных дорог

Пробная площадь Порода деревьев и кустарников Количество рядов в схеме смешения Средний диаметр стволов, см Средняя высота, м Ширина придорожных лесополос, м Сумма диаметров стволов, см

1 Р Б Кл (а) 2 3 1 3,5 10,0 8,0 3,0 15,5 10,5 11,5 1418

2 Слв Б Е Кл (а) Кл (о) 1 1 1 2 1 6,5 11,5 20,0 8,5 9,5 2,5 22,0 24,0 23,0 19,5 11,5 1878

3 Смр Б 2 4 0,8 10,0 1,0 18,0 8,0 1356

4 Р Сл Б Лх Смр 1 I 4 1 1 4,5 6,5 13.0 4,5 5,0 4,5 2,5 22.0 5,0 2,0 10,0 1510,5

5 Смр Б Я (л) 2 2 2 1,3 6,3 6,3 1,5 14,0 13,0 9,0 848,9

6 Смр Я (л) Б 2 1 3 0,8 4,2 7,0 1,3 13,0 14,0 9,0 1139,8

7 Смр Кл (а) Т 2 2 3 0,6 10,0 15,0 1,5 12,5 27,0 12,0 1557,4

8 Смр Яб В 2 1 3 2,8 9.5 8,0 1,3 10,0 23,0 9,0 1201,6

9 Смр Б 2 4 1,0 9,0 0,7 15,0 8,0 1158

10 Смр Кл (а) Б 2 2 3 2,0 13,0 17,5 1,3 12,5 21,0 10,0 2560,5

11 Смр Кл (а) Б 2 4 2 2,5 11,0 14,5 1,5 15,0 24,5 11,5 1842

Примечание: Б - береза повислая, В - вяз приземистый, Е - ель обыкновенная, Кл (а) - клен американский, Кл (о) - клен остролистный, Лх - лох серебристый, Р - рябина обыкновенная, Сл - слива колючая, Смр - смородина золотистая, Т - тополь пирамидальный, Я - ясень ланцетный, Яб - яблоня лесная.

В таблице 3 представлено ЖС древостоя.

Таблица 3 - ЖС растений ПЛП вдоль автомобильных дорог по годам исследований

_ Число деревьев, шт ИнТТМГГ ЖГ.

деревьев и кустар- живых усыхающих сухих древостоя в целом (ЬУ), %

ников 2010 2011 2012 2010 2011 2012 2010 | 2011 2012 2010 2011 2012

Р 88 75 75 0 11 11 0 0 0

Б 48 24 18 41 52 41 2 14 30 87,2 81,5 72,5

Кл (а) 25 23 21 0 2 2 0 0 2

Сл 81 81 81 0 0 0 0 0 0

Б 34 23 12 31 42 44 0 1 9

Е 10 10 5 0 0 5 0 0 0 94,5 91,9 83,7

Кл (а) 20 20 20 0 0 0 0 0 0

Кл (о) 23 23 21 0 0 2 0 0 0

Смр Б 68 94 68 90 67 93 2 21 2 22 3 32 0 5 0 5 0 5 93,4 89,5 88,1

Р 38 38 38 0 0 0 0 0 0

Сл 26 26 26 0 0 0 0 0 0

Б 38 36 28 21 22 30 л ** 5 5 93,5 91,6 85,3

Лх 27 27 27 0 0 0 0 0 0

Смр 46 46 46 0 0 0 0 0 0

Смр 81 51 44 5 35 41 0 0 0

Б 45 2 0 42 36 36 2 51 53 84,9 54,4 51,5

Я 14 6 4 12 20 20 0 0 2

Смр 23 22 15 0 1 8 0 0 0

Я 35 24 23 7 78 19 0 0 0 79,9 45,8 44,6

Б 66 1 0 65 71 44 4 57 91

Смр 79 77 76 0 2 3 0 0 2 0

Кл (а) 48 49 51 3 2 2 1 2 97,6 94,6 92,8

Т 62 54 49 3 8 13 1 4 4

Смр 76 75 75 1 3 3 0 0 0

Яб 23 23 23 5 5 5 0 0 0 92,8 88,8 86,8

В 71 55 47 15 29 39 4 9 9

Смр Б 86 93 84 82 85 72 1 15 3 24 2 31 0 8 0 10 0 10 92,7 89,9 87,7

Смр 46 46 46 0 0 0 0 0 0

Кл(а) 54 52 52 7 2 2 0 0 0 96,2 94,8 94,6

Б 85 80 80 8 13 14 2 2 2

Смр 71 69 69 1 3 3 0 0 0

Кл (а) 68 68 68 4 4 4 0 0 0 94,3 92,6 92,3

Б 33 28 27 23 27 28 0 0 1

ЖС исследованных древостоев вблизи автомобильных дорог в целом оценивается как «здоровое», только на двух ПП (5, 6) - состояние насаждений «сильно ослабленное». Произошло сильное усыхание березы повислой после засухи 2010 г. Наиболее устойчивыми видами на исследованных участках являются лох серебристый (Lv=100%), клен остролистый (97,3), к. американский (96,9), смородина золотистая (96,8), слива колючая (92,3), рябина обыкновенная (86,2), тополь пирамидальный (84,7), вяз приземистый (80,0%). Высокой декоративностью и устойчивостью к местным условиям характеризуются кустарниковые породы: рябина обыкновенная и смородина золотистая. Характерными древесно-кусгарниковыми видами являются береза провислая (32,9% от общего количества растений), смородина золотистая (25,7), рябина обыкновенная (10,4), клен американский (10). Травяной покров ГОШ вдоль автомобильных автодорог представлен 43 видами из 15 семейств. Наиболее часто встречающимися являются тысячелистник обыкновенный (Achilles millefolium), полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris), пижма обыкновенная (Tanacetum vulgare), осот шероховатый (Sonchus asper), о. полевой (S. arvensis), мятлик луговой (Роа pratensis), икотник серо-зеленый (Berteroa incana), мыльнянка лекарственная (Saponaria officinalis) и молочай солнцегляд (Euphoria helioscopio). Преобладающее количество видов относится к семейству астровые (Asteraceae) (25,6% от общего количества), представители семейства злаки (Роасеае) (13,9), также значительную долю составляет бобовые (Viciaceae) (11,6) и лютиковые (Raminculaceae) (6,9%). Наиболее угнетенное состояние, особенно к концу лета, отмечено у молочая солнцегляда. В основном особи видов встречаются рассеянно, не образуя сплошного покрова (ОПП до 5%). Растения семейства злаковые образуют сплошной покров (ОПП более 50%).

5. АКУСТИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА ВБЛИЗИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И РОЛЬ ПЛП В СНИЖЕНИИ ЭКВИВАЛЕНТНОГО УРОВНЯ ЗВУКА

Величины интенсивности движения на автомобильных дорогах «Сызрань-Саратов-Волгоград» и «Саратов-Пенза» за исследованный период представлен на рисунке 2. Интенсивность движения на автомобильной дороге (первые два графика) в утренние часы меньше, чем в вечерние часы. Исключение составляют показания за 2012 г. Количество единиц автотранспорта летом утром и вечером практически одинаково. Зимой в утренние часы интенсивность движения на рассматриваемых участках дорог снижается. Летом значения интенсивности движения выше в вечернее время, чем в утреннее.

Уровень шума зависит от расстояния статистически достоверно на 5% уровне значимости. Отличия наблюдались на автомобильных дорогах «Саратов-Пенза» и «Сызрань-Саратов-Волгоград» как в утренние, так и в вечерние часы, в летний и зимний периоды (таблица 4, 5). На участках автодороги «Саратов-Пенза» отмечен пик шумовой нагрузки у кромки дороги. Средний показатель уровня звука за период исследовашш в летнее время составил 74,4 дБ в утренние часы и 75,9 дБ в вечерние. Зимой средний показатель шумовой нагрузки составил 75,6 дБ утром и 76,0 дБ вечером. Значения эквивалентного уровня звука в вечерние часы преобладает над дневными. На участках автодороги «Сызрань-Саратов-Волгоград» средний показатель уровня шума за период исследования в летнее время составил 78,4 дБ в утренние часы и 78,6 дБ в вечерние. Зимой средний показатель шумовой нагрузки составил 80,6 дБ утром, 80,3 дБ вечером. Значения эквивалентного уровня звука в вечерние часы выше, чем в утренние.

А Б

Автомобильная дорога «Саратов-Пенза» А - летний период, Б - зимний период Рисунок 2 — Интенсивность движения на автомобильных дорогах за период исследований

Таблица 4 - Средний уровень звука в зависимости от расстояния автодорога «Саратов-Пенза» на участках без насаждений, дБ

Год Время У 7,5 м от 15 м от 20 мот 25 м от

наблюдений СУТОК источника источника источника источника источника

летний период

2010 утро 74,7 ±5,23 70,4 ±2,11 68,6 ±5,49 67,6 ±2,03 65,9 ±5,27

вечер 75,6 ±2,27 69,1 ±4,15 67,3 ±4,71 66,3 ±5,31 66,0 ±2,64

2011 утро 75,7 ±3,79 72.1 ±5,77 69,5 ±3,48 68,6 ±4,12 67,2 ±4,03

вечер 76,2 ±6,10 70,2 ±3,51 68,7 ±4,13 67,4 ±5,59 67,3 ±2,69

2012 утро 75.8 ±3,03 73,6 ±2,21 71,3 ±2,14 69,6 ±4,18 68,0 ±3,41

вечер 76,0 ±5,32 72,2 ±4,33 69,2 ±4,84 67,3 ±2,02 66,3 ±4,46

зимний период

2010 утро 75.3 ±2,26 70,6 ±4.94 69.2 ±4,15 67,8 ±2,04 66,7 ±4.67

вечер 76.9 ±3,85 70,3 ±2,81 68,6 ±2,47 67,6 ±4,06 66,0 ±5,28

2011 утро 75,8 ±2,27 71,5 ±4,29 69,7 ±4,18 68,7 ±2,75 67,0 ±5,36

вечер 76.3 ±3.82 69.5 ±5.56 68,2 ±5,46 66.8 ±5.34 65,7 ±2,63

2012 утро 75,8 ±5,31 68.7 ±3,44 67.6 ±3,38 65,9 ±4,61 65,4 ±3,92

вечер 74,9 ±2,99 69,8 ±2,09 68,8 ±4,82 67,0 ±3,36 66,4 ±5,31

Таблица 5 - Средний уровень звука в зависимости от расстояния, автодорога «Сызрань-Саратов-Волгоград» на участках без насаждений, дБ

Год наблюдений Время суток У кромки 7,5 м от источника 15 мот источника 20 м от источника 25 мот источника

2010 утро 77,7 ±5,44 летний перио; 76,1 ±3,04 I 73,8 ±5,17 71,0 ±3,36 68,9 ±5,65

вечер 77,5 ±3,88 76,4 ±4,58 74,1 ±5,93 71,8 ±5,28 70,3 ±2,43

2011 утро вечер 79,0 ±2,57 78,7 ±6,29 77,6 ±3,10 77,9 ±4,67 75,3 ±4,52 76,1 ±3,04 72,3 ±4,15 73,5 ±3,43 70,9 ±4,09 72,1 ±3,31

2012 утро 78,5 ±5,50 77,5 ±3,11 75,4 ±4,52 72,8 ±3,89 70,7 ±3,65

вечер 78.2 ±3,99 77,9 ±2,33 75,9 ±3,79 73,7 ±3,13 72,1 ±4,69

зимний период

2010 утро 80,6 ±2,42 79,7 ±4,78 76,6 ±6,13 73,5 ±2,45 71,9 ±3,41

вечер 80,7 ±4,04 79,6 ±3,98 77,3 ±4,64 74,6 ±5,54 73,5 ±4,53

2011 утро 81,1 ±3,24 80,4 ±5,63 77,1 ±5,40 74,3 ±3,15 72,2 ±3,32

вечер 80,2 ±5,61 78,6 ±6,29 76,9 ±6,15 73,8 ±4,34 73,3 ±4,12

2012 утро 80,1 ±6,41 78,9 ±4,73 76,2 ±2,29 72,6 ±3,51 71,5 ±3,43

вечер 79,8 ±3,99 77,9 ±5,45 76,4 ±3,06 72,9±3,29 72,9 ±3,35

На основе представленных данных видно, что уровень звука достигает значений в 76 дБ (автодорога «Саратов-Пенза») и 80 дБ (автодорога «Сызрань-Саратов-Волгоград»). По нормам в течение дня эквивалентный уровень звука в пригородных жилых зонах не должен превышать 63 дБ. Таким образом, при близком расположении дороги к селитебной территории, уровень шума превышает допустимые значения. Изменение уровня шума по мере удаления от дороги описывается линейным уравнением (рисунок 3).

Расстояние от источника шумя, м

♦ Утренние

у = -2.991и(х') + 76.04 часы —а-= 0,991 «Вечерние

часы

-2.741п(х)+75.7 = 0.989

О 10 20 30

Расстояние от источника шума, м

Летний период Зимний период

Рисунок 3 - Величина уровня звука в зависимости от расстояния на автодороге «Саратов-Пенза», дБ

Из рисунка следует, что эквивалентный уровень звука в среднем уменьшается на 2,1 дБ при удалении на каждые 5 м от источника шума. В зимнее время абсолютная величина звука на 0,7 дБ больше, чем летом. В таблице 6 представлены значения снижения шума зелеными насаждениями ПЛП. Численные показатели равны разнице между средними величинами уровня звука перед ПЛП и за насаждениями. Уровень звука на исследованных участках вдоль автомобильных дорог с ПЛП статистически достоверно на 5% уровне значимости отличался от уровня звука на участках автомобильных дорог без насаждений. Отличия наблюдались в утренние и вечерние часы, в летний и зимний период. Величина снижения эквивалентного уровня звука в летний период за насаждениями в ПЛП составила

6,0-16,0 дБ. В летний период наибольшее снижение уровня шума отмечено за насаждениями на ПИ 7, 10, 11. Наименьшее снижение шума происходит за ПЛП на 11113,6.

Таблица 6 - Снижение уровня звука за насаждениями ПЛП вблизи автомобильных дорог

в летний период, дБ

Пробные площади 2010 г. 2011г. 2012 г.

утренние часы вечерние часы утренние часы вечерние часы утренние [ вечерние часы 1 часы

автомобильная дорога «Саратов-Пенза»

1 6,1 | 7,6 5,9 7,4 5,5 7,1

2 7,8 9,8 7,1 9,1 4,6 10,1

3 3,1 7,5 2,4 6,8 2,4 6,5

4 6,5 8,2 6,9 8,3 7,5 2,2

5 8,2 8,5 8,5 8,8 3,0 7,0

6 8,4 4,8 8,3 8,5 4,1 7,0

автомобильная дорога «Сызрань-Саратов-Волгоград»

7 16,4 16,7 16,2 16,5 15,9 14,2

8 10.8 9,5 10,1 8.8 9,8 9.3

9 9,7 9,0 9,0 9,3 8,7 10,9

10 11,5 П,1 11,6 11,2 П,4 10,0

11 11,9 11,2 12,2 11,5 13,4 5,7

В зимний период ПЛП снижают эквивалентный уровень звука в среднем на 4,9 дБ. Наибольшее снижение шума зимой отмечено за ПЛП 8, значения уровня звука уменьшилось на 7,3 дБ. Наименьшее снижение шума за насаждениями на ПП 4, эквивалентный уровень звука снижен на 2,7 дБ.

Степень влияния ПЛП на снижение шума различается. При помощи двухфакторного дисперсионного анализа, установлено, что снижение уровня звука статистически достоверно на 5% уровне значимости за всеми изученными ПЛП. Доля влияния ПЛП вблизи автомобильных дорог на коэффициент вариации шума за насаждениями составляет от 30 до 94%, наименьший показатель равен 30 (ПП 6). По параметрам ПЛП отличаются друг от друга по следующим показателям: ширина ПЛП, высота деревьев, кустарников и травяного яруса, сомкнутость полога, ЖС древостоя, жизненность травяного яруса, видовой состав насаждений и др.

По теории вероятности нулевых гипотез попарного сравнения значений уровня звука за ПЛП при помощи НСР видно, что насаждение на ПП 7 по уровню ашжения шума статистически достоверно отличается от всех остальных ПЛП. ПП 10 и 11 отличны от ПП 1, 2, 3, 4, 6, 7. ПП 3 отличается от насаждений на ПП 7, 8, 9, 10, 11, ПП 5 только от исследованных насаждений ПП 7. Сходные по величине снижения шума ПЛП на основе кластерного анализа объединены в три группы. В первую группу отнесли насаждения ПП 1, 2, 3, 4, 5, вторую - ПП 7, третью - ПП 8, 9, 10, 11, 12. Первая группа снижает уровень звука на 7-12%. Насаждения, относящиеся к третьей группе, снижают шум на 13—15%. Вторая группа снижает уровень звука на 22%.

В анализ были включены следующие показатели — уровень звука перед ПЛП, средняя высота деревьев в ПЛП, кустарников, травяного покрова, ЖС древостоя, сумма таксационных диаметров деревьев на 1 га, ширина ПЛП, сомкнутость полога древостоя, жизненность травяного яруса. Для того чтобы выяснить, какие параметры определяют различие трех групп ПЛП, выделенных по уровню снижения шума, был проведен дискриминантный анализ. Результаты дискриминантного анализа представлены в таблице 7.

Таблица 7 - Результаты дискриминантного анализа (Wilks' Lambda: 0,0790384 approx. F (3,6) = 23,30416; p<0,0010)

Переменные Ламбда Вил кокс она (Wilks' Lambda) Частная ламбда Вилкоксона (Partial Lambda) Критерий Фишера (Р-гсшоуе) Уровень значимости (р-1еуе1) Толеранс (То1ет.) Коэффициент детерминации (1-То1ег.)

переменные в модели

Уровень звука 0,391458 0,116281 37,99925 0,001635 0,221933 0,778067

Высота кустарников 0,151352 0,300751 11,62506 0,019053 0,374068 0,625932

ЖС древостоя 0,100476 0,453037 6,03663 0,057443 0,541004 0,458996

Жизненносг ь травяного яруса 0,079038 0,575913 3,68187 0,113100 0,373714 0,626286

переменные вне модели

Ширина ПЛП 0,042892 0,942293 0,244963 0,646598 0,047081 0,952919

Высота деревьев 0,044522 0,978092 0,089596 0,779599 0,458346 0,541654

Сомкнутость полога 0,044445 0,976409 0,096643 0,771423 0,256995 0,743005

Сума диаметров стволов 0,045191 0,992794 0,029034 0,872972 0,309803 0,690198

Высота травяного покрова 0,040865 0,897753 0,455571 0,536705 0,798101 0,201899

Получена точная (статистика лямбда Вилкоксона близка к нулю - 0,046) и статистически достоверная (вероятность нулевой гипотезы мала - 0,0015) дискриминангная модель, включающая три переменных. Качество модели можно оценить по частоте ошибочной дискриминации. В целом качество дискриминации оценивается по общей таблице ошибок. Дискриминантная функция дает 100% правильных отнесений как к первой, так и к третьей группе ПЛП. Наибольший и статистически достоверный вклад в образование групп онтоспекгров вносят две переменные - уровень звука перед ПЛП и средняя высота кустарника в насаждениях. Такое заключение вытекает из величины частной лямбда Вилкоксона, Б-критерия и вероятности нулевой гипотезы этих переменных. Следующая по значимости переменная - ЖС древостоя ПЛП.

Первая переменная - уровень звука перед насаждениями к параметрам самой ПЛП отношения не имеет. Таким образом, из всех включенных в анализ параметров лесных полос наибольшее значение для снижения уровня звука имеют три - высота кустарников, ЖС древостоя, жизненность травяного яруса. Показатель ЖС древостоя ПЛП должен быть не менее 90,0 %, при высоте кустарника 1,5 м, жизненность травяного яруса - 1 балл.

Получить точную дискриминантную модель из трех групп ПЛП на основе породного состава не удалось. Статистика лямбда Вилкоксона оказалась отлична от нуля - 0,25481 (Таблица 8).

Таблица 8 - Результаты дискриминантного анализа (Wilks' Lambda: 0,25481 approx. F (3,6) = 5,8489; p<0,0325)

Переменные Ламбда Вилкоксона (Wilks'Lambda) Частная ламбда Вилкоксона (Partial Lambda) Критерий Фишера (F-remove) Уровень значимости (р-1еуе1) Толеранс (То1ег.) Коэффициент детермин ации (1-Toler.)

переменные в модели

Смр 0,507889 0,501708 5,959151 0,050394 0,639148 0,360852

Кл (а) 0.643311 0,396095 9,147898 0,023260 0,467393 0,532607

Яб 0,413282 0.616557 3,731456 0,101605 0,660011 0,339989

переменные вне модели

Б 0,242836 0,953000 0,246588 0,640546 0,562561 0,437440

Сл 0,251853 0,988387 0,058749 0,818112 0,793237 0,206763

Кл(о) 0,254512 0,998825 0,005884 0,941832 0,771957 0,228043

Лх 0,252718 0,991783 0,041424 0,846746 0,976321 0,023679

Я 0,246673 0,968060 0,164968 0,701422 0,937875 0,062125

В 0,000000 0,000000 0,000000 1,000000 0,000000 1,000000

Таким образом, наиболее сильное влияние на уменьшение величины эквивалентного уровня звука оказывает участие в составе ПЛП клена американского, смородины золотистой и яблони лесной.

ВЫВОДЫ

1. Исследованные ПЛП представляют собой многорядные насаждения с древесным, кустарниковым и травяным ярусами. ЖС древосгоев в ПЛП вблизи автомобильных дорог в целом чаще всего оценивается как здоровое, реже как сильно ослабленное. Кустарники хорошо развитые растения в течение всего периода вегетации. Хорошая жизненность отмечена у осотов полевого и шероховатого, овсяницы луговой, одуванчика лекарственного, полыни обыкновенной, пижмы обыкновенной, чертополоха колючего, тысячелистника обыкновешюго.

2. Уровень звука вблизи автомобильных дорог на исследованных участках без ПЛП выше предельно допустимых норм в среднем на 21.3 дБ. На участках автомобильной дороги «Саратов-Пенза» средний показатель уровня звука за период исследования в летнее время составил 74,4 дБ в утренние часы и 75,9 в вечерние. Зимой показатель шумовой нагрузки равен 75,6 дБ утром и 76,0 вечером. На участках дороги «Сызрань-Саратов-Волгоград» средний показатель уровня звука в летнее время составил 78,4 дБ в утренние часы и 78,6 в вечерние. Зимой средний показатель шумовой нагрузки оценивается в 80,6 дБ утром и 80,3 вечером.

3. Снижение эквивалентного уровня звука насаждениями наблюдалось во всех исследованных ПЛП. Наибольшее снижете шума в летний период составляет в среднем 16 дБ утром, наименьшее — на 4,8 дБ. В зимний период ПЛП уменьшают шум не значительно в среднем на 4,9 дБ.

4. Наиболее значимыми и статистически достоверными параметрами, влияющими на величину снижения уровня звука, являются ЖС древостоя, высота кустарников, жизненность травяного яруса, а так же участие в составе ПЛП клена американского, смородины золотистой и яблони лесной.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ * - Публикации в печатных изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК Минобрнауки РФ

1. Иванова, А. С. Влияние шума на животных / А. С. Иванова, Д. Н. Бечина // Эколого-технологические аспекты лесного хозяйства в степи и лесостепи: материалы Международной научно-практической конф. - Саратов: ИЦ Наука, 2009. - С. 21-24.

2. Иванова, А. С. Роль озеленения в снижении городского шума / А. С. Иванова, Д. Н. Бечина // Современные проблемы оптимизации зональных и нарушенных земель: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 40-летию Воронежской школы рекультиваторщиков. - Воронеж, 2012. - С. 314-316.

3. Иванова, А. С. Роль озеленения в снижении шума на урбанизированных территориях / А. С. Иванова, Д. Н. Бечина // Основы рационального природопользования: материалы II Международной научно-практической конф. - Саратов: ИЦ «Наука» 2009 -С,-178-181.

4. Иванова, А. С. Влияния виалесомелиоративных насаждений на снижение уровня шума на примере Саратовской области / А. С. Иванова, Д. Н. Бечина // Доклады ТСХА: сборник статей. Вып. 283. Ч. 1. М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева, 2011.-С. 711-713.

5. Иванова, А. С. Автомобильный комплекс и акустическая нагрузка материалы /А. С. Иванова, Д. Н. Бечина // Актуальные проблемы садово-паркового искусства: материалы Международной научно-практической копф. - Саратов: Изд-во «КУБиК» 2012 -С. 45-48.

6. Иванова, А. С. Защитные лесные насаждения и комфортность среды в пригородной зоне Саратовской области / А. С. Иванова, В. В. Цыплаков, Д. Н. Бечина // Материалы Первой Всероссийской конф. по итогам научно-исследовательской и производственной работы студентов за 2011 год. - Саратов: СГАУ, 2012. - С. 34-36.

7. »Иванова, А. С. Акустическое загрязнение территорий, расположенных вблизи автомобильных дорог /А. С. Иванова, Д. Н. Бечина // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова, 2012. - С. 14-15.

8. 'Иванова, А. С. Сбор экспериментального материала по изучению травяного покрова в защитных насаждениях Саратовской области / А. С. Иванова, В. В. Цыплаков, Д. Н. Бечина // Научное обозрение. 2012. - С. 33-35.

9. *Иванова, А. С. Экологическое обоснование зеленых насаждений в снижении шума / А. С. Иванова, Д. Н. Бечина // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2012. №3(63). - С. 243-246.

10. Иванова А. С. Изучение параметров лесных насаждений Саратовской области, произрастающих в сложной экологической обстановке / А. С. Иванова, Д. Н. Бечина // Ландшафтная архитектура и прнродообустройство: история развития и перспективы: материалы Международной научно-практической конф. - Саратов: Изд-во «КУБиК», 2012. -

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Подписано в печать 17.10.2014

Гарншура Times. Печать Riso. _ Усл. печ. л. 1,00. Тираж 110 экз. Заказ 0411

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии ИП «Экспресс тиражирование» 410005, Саратов, Пугачевская, 161, офис 320, тел. 27-26-93