Содержание к диссертации
Введение
1 Изученность вопроса исследований 9
2 Природные условия района исследований 16
2.1 Рельеф 16
2.2 Климат 21
2.3 Воды и водные ресурсы 24
2.4 Почвенный покров 25
2.5 Растительность 30
3 Объекты, методы и объем исследований 36
3.1 Определение видового состава декоративных кустарников 37
3.2 Изучение сезонного развития кустарников 38
3.3 Определение толерантности интродуцентов к высоким и низким температурам атмосферного воздуха 39
3.4 Изучение влияние дефицита воды на состояние интродуцентов 41
3.5 Изучение качества плодов и семян у ряда видов кустарников, вступивших в пору плодоношения 42
3.6 Изучение физиологии прорастания семян 43
3.7 Изучение вегетативного размножения 43
3.8 Исследование конкурентоспособности наиболее распространенных видов кустарников в условиях искусственных экосистем 44
3.9 Изучение накопления элементов группы тяжелых металлов 44
3.10 Определение теоретического обоснования перспективности
привлечения новых интродуцентов 48
4 Систематика, география и биоэкологическая характеристика декоративных кустарников Брянской области 48
4.1 Систематика и география интродуцентов 48
4.2 Биоэкологическая характеристика интродуцентов 63
4.2.1 Сезонное развитие интродуцентов 63
4.2.2 Толерантность интродуцентов к высоким и низким температурам 69
4.2.3 Толерантность интродуцентов к дефициту влаги 77
5 Репродукция интродуцентов и их содержание в культуре 80
5.1 Качество плодов и семян 80
5.2 Физиология прорастания семян 82
5.3 Вегетативное размножение (черенкование) 85
5.4 Конкурентоспособность наиболее распространенных видов кустарников в условиях искусственных экосистем 87
6 Динамика накопления тяжелых металлов некоторыми видами декоративных кустарников 91
7 Разработка экообоснованных рекомендаций, направленных на повышение эффективности насаждений Брянской области 100
7.1 Интродукция новых видов 100
7.2 Улучшение условий содержания насаждений, как один из важнейших приемов повышения их эффективности 102
Выводы 103
Литература 105
Приложение 124
- Рельеф
- Систематика и география интродуцентов
- Толерантность интродуцентов к дефициту влаги
- Улучшение условий содержания насаждений, как один из важнейших приемов повышения их эффективности
Рельеф
Брянская область простирается от западной окраины Среднерусской возвышенности в сторону Днепровско-Припятской низменности и Смоленско-Московской возвышенности. Ее рельеф не одинаков. Это обусловлено пограничным положением области между названными крупными геоморфологическими регионами Русской равнины. Аллювиально-зандровые низменные равнины здесь чередуются с лёссовыми эрозионно расчлененными возвышенными равнинами. На севере области распространены моренные равнины.
Наиболее значительные высоты (220 - 260 м над уровнем моря и выше) находятся на западном склоне Среднерусской возвышенности. Небольшие по площади островные возвышенности с высотами до 230 - 278 м над уровнем моря располагаются в северной части области, на междуречьях Десны и Судости, Судости и Ипути.
В остальных местах на междуречьях преобладают высоты 170 - 180 м. Ближе к рекам высоты уменьшаются до 150 - 125 м. Самые низкие точки поверхности сосредоточены на крайнем юго-западе области.
Таким образом, равнина полого снижается в юго-западном направлении. В том же направлении текут реки бассейнов Десны и Сожа. Следует заметить, что границы бассейнов названных рек на севере и северо-востоке довольно хорошо совпадают с границей распространения меловых отложений, т. е. с краем наложенного Брянско-Рославльского прогиба, которому отвечает северная окраина новейшей Днепровско-Донецкой впадины [Раскатов, 1969].
Основные черты рельефа территории обусловлены структурно-тектоническими причинами и сложились еще в доледниковое время. Тогда же возникли главные долинные понижения и разделяющие их водоразделы.
В четвертичное время рельеф формировался под воздействием днепровского, московского оледенения и поеледующих эрозионно-денудационных процессов.
На правобережье р. Ипути наблюдаются моренные гряды, образовавшиеся у края московского ледника. Они вытянуты с юго-востока на северо-запад, возвышаясь над прилегающими понижениями на 15 - 60 т Гряды сложены мореной мощностью до 30 - 40 м [Миллер, 1952,1968].
Особенно резко выделяются моренные высоты в Дубровском и Рогнединском районах, продолжающиеся в Рославльском районе Смоленской области. Здесь наблюдаются три гряды: Рославльская, Кочевская и Асельская, разделенные низинами [Погуляев, 1956]. Наиболее глубокая Сещинская сквозная долина разделяет Кочевскую и Асельскую гряды. Их высота над уровнем моря 240 - 270 м и несколько более, а над прилегающими понижениями - 60 - 80 м. Вершины гряд плоековолнистые или же резко холмистые. Склоны расчленены балками глубиной до 30—40 м и лощинами. Ледниковые отложения в этом месте достигают мощности 80— 100 м. В них нередко включаются крупные отторженцы коренных пород.
В ядрах гряд обнаружены сильно перемятые ледником мезозойские отложения (юрские и меловые). Они сформировались под воздействием московского ледника.
В других местах Брянской области моренный рельеф сформировавшийся в эпоху днепровского оледенения, уже сильно разрушен. Так, севернее Брянска сильно размытая плоскохолмистая моренная равнина занимает лишь небольшие островки и узкие полоски на междуречьях Десны и Болвы, Болвы и Жиздры.
На юго-западе области относительно шире распространены холмистые моренные равнины. Среди них встречаются даже холмисто-грядовые повышения, ориентированные в широтном направлении (например, к югу от Унечи, между Мглином и Суражом). Указанные равнины сложены маломощной мореной, которая с поверхности обычно сильно опесчанена или же прикрыта прерывистым слоем песков.
В местах сплошного распространения флювиогляциальных песков выделяются зандровые равнины.
Такие равнины днепровского возраста занимают большие площади на левобережьях рек Десны, Судости, Ипути. Снижаясь к долинам рек, флювиогляциальные поверхности сочленяются с четвертыми надпойменными террасами, формировавшимися во время таяния днепровского ледника.
Поверхность Брянской области прорезана долинами малых рек, балками и оврагами, причем интенсивность овражно-балочного расчленения в разных местах очень неодинаково.
Отличительной особенностью рельефа области является обилие карстовых и суффозионно-просадочных форм. Образование карстовых форм обусловлено близким залеганием к поверхности и широким распространением карстующихся горных пород (мела, известняков, доломитов). Покровная же толща лёссов характеризуется богатым содержанием карбонатов в виде дисперсной известковой пыли, скоплений известкового мицелия, стяжений разнообразных размеров и формы. Лёсс порист, легко размывается, а при увлажнении способен неравномерно деформироваться и уплотняться, давая значительную просадку.
Особенно многочисленны округлые блюдцеобразные понижения диаметром 15 - 30 м и более, глубиной 0,5 - 2,5 м, из которых некоторые бывают полностью распаханы, другие же заняты лугово-болотной растительностью и нередко кустарниками. В центральной, юго-восточной и юго-западной частях области западин так много, что они буквально, как оспины, усеивают междуречья, располагаясь беспорядочными группами, гнездами или цепочками.
На юго-востоке Брянской области общая площадь под западинами, распаханными и частично занятыми лугово-болотной растительностью, составляет 15 - 20% территории. В Суражском и на севере Клинцовского районов количество западин доходит до 50 - 80 на 1 кв. км. Естественно, что в таких местах западины затрудняют обработку почвы. В тех случаях, когда западины распахиваются и засеиваются, посевы на них нередко вымокают или вымерзают.
Почти повсеместно на самых разных элементах рельефа (от поймы до водораздельных поверхностей) встречаются карстовые воронки и котловины. Они образовались провальным путем или же путем просасывания, нередко в результате смешанных карстовых и суффозионных процессов.
Воронки бывают разных размеров - от 10 - 15 до 30 - 40 м в диаметре иотЗ-4до8-12мв глубину. Они располагаются поодиночке и группами (например, в юго-западной части Клинцовского района). Там, где карстовые явления более интенсивны, встречаются крупные воронки и даже котловины. Так, в восточной части Красногорского района карстовые котловины достигают 300 - 400 м в диаметре и 30—40 м в глубину. На дне их располагаются более мелкие воронки.
Подавляющее большинство карстовых воронок и котловин сухое. Лишь весной при таянии снега некоторые из них с плотно закупоренными напорами заполняются водой. Позднее, если приход воды за счет атмосферных осадков и боковой фильтрации грунтовых вод недостаточен, такие озера пересыхают или же исчезают в результате просачивания воды в глубину.
В Брянской области есть и постоянные карстовые озера. Их существование обеспечивается за счет связи с подземной гидрографической сетью. Большей частью они занимают провалы шахтного типа глубиной до 30—60 м и более [Миллер, 1965]. Диаметр таких озер измеряется десятками, реже сотнями метров.
Самое крупное карстовое озеро - Большой Жерон в юго-восточной части Трубчевского района. Оно расположено на первой надпойменной террасе р. Десны. Его длина 1,7 км, ширина около 0,7 км, а глубина до 25 м. Озеро Бездонное, расположенное на водораздельной поверхности между реками Ветьмой и Болвой, значительно более глубокое, до 65 м. Такими же карстовыми являются озера Святое, Круглое и другие.
Как уже отмечалось, в Брянской области широко распространены отложения и формы рельефа, созданные ветром. Сюда можно отнести покров лёсса, хотя его чисто эоловый генезис нельзя считать доказанным. Морфологически более очевидны следы перевевания песков, слагающих зандры днепровского и московского возраста, а также низкие надпойменные террасы рек, для которых эоловые формы особенно характерны. Они имеют вид бугров и гряд высотой до 3 - 4 м, покрытых сосновым лесом.
Около населенных пунктов, вдоль дорог, на вырубках и выпасах, где уничтожен почвенно-растительный покров, пески интенсивно перевеваются и в настоящее время.
Систематика и география интродуцентов
Высоко урбанизированная среда отрицательно влияет на самочувствие людей, вызывает утомление, расстройство нервной системы. Для улучшения санитарного состояния городов необходимо проведение в широких масштабах работ по увеличению площадей зеленых насаждений [Горохов, 1991].
Зеленые насаждения, органично включенные в композицию застройки, улучшают структурно-планировочные и архитектурно-художественные достоинства микрорайона, помогают создать выразительный объемно-пространственный облик, живописный силуэт.
Гигиенические и декоративные качества растений формируются на протяжении длительного времени и во многом определяются развитием первоначальной идеи, заложенной в систему зеленых насаждений города и архитектурно-планировочное решение отдельных объектов. Для достижения наилучшего оздоровительного эффекта и создания нормальных условий развития растений система городских зеленых насаждений должна учитывать существующее состояние окружающей среды, также возможность ее изменения в связи с предлагаемым развитием города.
Зеленые насаждения принимают непосредственное участие в очищении городского воздуха от пыли и газов. Пыль оседает на листьях, ветках и стволах деревьев и кустарников, а затем смывается атмосферными осадками.
Газозащитная роль зеленых насаждений во многом зависит от степени дымоустойчивости самих пород. Зеленые насаждения в облиственном состоянии снижают содержание газов в воздухе. Кроме того, газозащитная роль зеленых насаждений во многом определяется их стойкостью к воздействию разных газов. Среди деревьев и кустарников наиболее стойкими к газам являются ель колючая (Picea pungens Engelm.), акация белая (Robinia pseudoacacia L.), клен остролистный {Acer platanoides L.), тополь канадский {Populus canadensis Moench.); наименее стойкими - береза повислая, или бородавчатая {Betula pendula Roth.), ель европейская {Picea abies L.), сосна обыкновенная {Pinus syhestris L.), ясень обыкновенный, или высокий {Fraxinus excelsior L.). Концентрацию газов в воздухе зеленые насаждения активно снижают в период вегетации. Так, если до появления листьев концентрация углерода оксида за зеленой полосой шириной 60 м составляла 7,5 мг/м3, то после его появления уменьшалась до 4,5 мг/м3. Влияние зеленых насаждений на концентрацию газов в воздухе зависит и от плотности посадок. Среди густых зеленых насаждений, расположенных вблизи источников выброса в атмосферу вредных веществ, создается застой воздуха, что может привести даже к повышению концентрации атмосферных загрязнений.
Среди множества факторов, влияющих на микрофлору воздуха, особое место отводится фитонцидам. Фитонциды - летучие и нелетучие, выделяемые растениями и защищающие их вещества, способные подавлять рост, тормозить развитие вредных болезнетворных бактерий, микроорганизмов и таким образом оздоровлять воздух. К фитонцидным растениям относятся: дуб красный {Quercus rubra L.), сосна сибирская {Pinus sibirica Du Tour), туя западная {Thuja occidentalis L.), можжевельник обыкновенный {Juniperus communis L.), черемуха обыкновенная (Padus avium Mill.), рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia L.) [Гостев, Юскевич, 1990].
Зеленые насаждения способны существенно влиять на микроклимат, понижая температуру и увеличивая скорость движения воздуха в летний период. Растения, испаряя большое количество влаги, повышают влажность воздуха.
Немаловажную роль играют ветрозащитные насаждения. В практике проектирования зеленых насаждений возникает необходимость защиты городской застройки от неблагоприятных ветров. В этом случае поперек основного ветрового потока устраивают защитные полосы зеленых насаждений. Защитная роль этих полос определяется их конструкцией и расположением, а также типом застройки. Ветрозащитные свойства проявляют зеленые насаждения уже сравнительно небольшой высоты и ажурной конструкции. Степень ажурности должна быть не менее 30-40 %. Механизм ветрозащитного действия заключается в том, что часть воздушного потока, идущего поверх насаждений, встречается с воздушным потоком, проходящим сквозь защитную полосу, при встрече воздушные потоки взаимно гасятся.
Зеленые насаждения, располагаемые между источниками шума и жилыми домами, снижают уровень шума на 5 - 10 %.
Исключительно велико декоративно-планировочное значение зеленых насаждений. Яркие окраски цветов, изумрудная зелень газонов, сочетание различных тонов и оттенков зеленого цвета листвы, разнообразные кроны деревьев и кустарников оживляют город, обогащают архитектурный ансамбль, доставляют людям эстетическое наслаждение.
Мы в процессе исследований изучали не только историю, систематику и географию насаждений Брянской области, но и их реакцию на экологические факторы, лимитирующие интродукцию кустарников в город; определяли степень перспективности того или иного вида для широкого введения в культуру.
Зеленые насаждения г. Брянска представлены более 130 видами древесных растений, из них более 50 видов деревьев и более 80 видов кустарников [Катышевцева, Нечаев, Баранов, 2005].
Общий облик зеленых насаждений во всех районах г. Брянска создают старовозрастные тополя разных видов (тополь белый (Populus alba L.), тополь дельтовидный (P. Deltoids Marsh.)), береза повислая (Betula pendula Roth.), клён ясенелистный {Acer negundo L.) и липа мелколистная (Tilia cordata L.). Молодые посадки последних 5-8 лет еще мало заметны, но наблюдается их видовое разнообразие.
Большая часть зеленых насаждений находятся в запущенном состоянии. Приведение их в соответетвующий порядок требует большой и трудоемкой работы; валка деревьев, формовочная обрезка, омоложение живых изгородей из кустарников, в ряде мест необходима реконструкция зеленых насаждений. Особое внимание хочется уделить кустарниковой растительности, которой, очевидно, в большей степени не хватает в г. Брянске и Брянской области.
Из кустарников в зеленых насаждениях г. Брянска наиболее распространены следующие.
Карагана древовидная {Caragana arborescens Lam.) встречается, в основном, в живых изгородях. Наиболее распространена в Фокинском районе. В Фокинском районе отмечена в стриженых живых изгородях и в свободнорастущей форме. Это посадки послевоенных лет.
Кизильник блестящий {Cotoneaster lucidus Schlecht.) представлен в виде сформированных полушаровидных групп. Состояние хорошее. Кустарник декоративен, хорошо формируется и может быть широко использован в озеленении при создании живых изгородей различных формах, а также в свободнорастущем виде.
Пузыреплодник калинолистный (Physocarpus opilifolius (L.) Maxim.) встречается часто и составляет до 50% в живых изгородях г. Брянска, обычно в стриженых изгородях.
Дёрен белый {Cornus alba L.) встречается довольно часто во внутриквартальных и уличных посадках. Состояние хорошее. В зимнее время хорошо смотрятся его красноватые побеги.
Сирень обыкновенная (Syringa vulgaris L.) наиболее распространена в уличных посадках частного сектора и во внутриквартальных посадках в виде групп, одиночных посадках, изредка в живых изгородях. Возраст различный от 3 - 5 до 30 и более лет. Состояние, в основном, везде хорошее.
Бирючина обыкновенная (Ligustrum vulgare L.) изредка встречается в одиночных посадках и в живых изгородях (Фокинский и Володарский районы). Возраст составляет более 30 лет. Живые изгороди плотные темно-зеленые, состояние хорошее. В одиночных посадках цветет и плодоносит.
Барбарис обыкновенный (Berberis vulgaris L.) хорош в живой изгороди у входа в ЦПКиО им. 1000-летия г. Брянска в возрасте более 20 лет; молодые посадки имеются у памятного знака города, у Брянского государственного университета им. акад. И.Г. Петровского и других местах.
Толерантность интродуцентов к дефициту влаги
В процессе визуальных наблюдений за состоянием декоративных кустарников, наше внимание было обращено на то, что многие виды не полностью реализуют свой биологический потенциал. Некоторые виды, в процессе их эксплуатации, теряют декоративность, их габитус, скученность побегов не соответствуют морфологии и экобиологическим особенностям вида, характерным для естественных условий его местообитания, т.е. проявляемых в пределах ареала. Например, в периоды высоких летних температур, сухости воздуха и почв, у целого ряда видов зарегистрировано падение тургора, летний листопад, сокращается период роста побегов, уменьшается годичный прирост, сокращается и продолжительность вегетационного периода, происходит общее снижение декоративного эффекта и экологической значимости насаждений. В таких условиях особи раньше вступают в субсенильную и сенильную возрастные фазы. Вместе с тем нами отмечено, что особи тех же видов, находящиеся в более водообеспеченных условиях (например, микропонижение, или относительно регулярное орошение), развиваются нормально, обладают высокой декоративностью и экологическим эффектом. Растения одного возраста резко отличаются в условиях Брянской области по высоте и диаметру, площади листовой пластинки, ее цвету, годичному приросту, в зависимости от их обеспеченности влагой. Ответные реакции растений на климат нами наблюдались на примере видов кустарников, широко введенных в озеленение, т.е. встречающихся практически повсеместно в городе. Это, прежде всего, Syringa vulgaris L. - Сирень обыкновенная и Physocarpus opulifolius (L.) Maxim. - Пузыреплодник калинолистный. Наличие в насаждении или насаждениях города большого количества особей одного вида позволяло отобрать для изучения одновозрастные растения и сравнить их по показателям, характеризующим их рост и развитие, в зависимости от влагообеспеченности.
Стационарные исследования проводились нами в 2008 г. в г. Брянске. Изучение динамики содержания воды в почвах, в течение вегетации, осуществлялось в зеленых насаждениях Брянской области. Были отобраны одновозрастные особи Syringa vulgaris L. - Сирени обыкновенной (возраст 15 лет) и Physocarpus opulifolius (L.) Maxim. - Пузыреплодника калинолистного (возраст 13 лет). Визуально были отобраны участки, где особи отличались по высоте и диаметру, но были одного возраста. Определялся процент содержания воды в корнеобитаемом горизонте почвы: в мае, июле и сентябре. Динамика влажности почвы в течение вегетации на пробных площадях отражена в табл. 4.4.
Как видим из табл. 4.4, два вида кустарников, в условиях ежегодного высокого и стабильного увлажнения, в течение вегетации значительно превышают по габитусу растения тех же видов, находящиеся в менее благоприятных по влагообеспеченности условиях. Так, высота Syringa vulgaris L. - Сирени обыкновенной, в условиях стабильного и высокого увлажнения, в возрасте 15 лет составляет 4,2 м. Особи этого же вида, в условиях дефицита воды, имеют среднюю высоту 3,7 м. Аналогичные результаты получены и по другим видам, интродуцированным в город. Например, в условиях стабильного водообеспечения в течение вегетации растения Physocarpus opulifolius (L.) Maxim. - Пузыреплодника калинолистного в возрасте 13 лет имеют высоту 2,8 м, а в условиях дефицита влаги 2,1 м.
Вегетация растений, испытывающих дефицит влаги, в условиях Брянской области, заканчивается на 5 - 10 дней раньше, чем у растений, произрастающих в условиях достаточного увлажнения (около 80 % от ПВ). В июле - августе у растений, содержащихся в условиях недостаточного водообеспечения, наблюдается расцвечивание и частичное сбрасывание листьев. Очень важно отметить и тот факт, что большинство кустарников в условиях Брянской области содержатся при достаточном водообеспечении.
На основании анализа результатов исследований динамики водного режима почв, изучаемого в течение вегетации, нами установлено, что большинство видов успешно развивается и реализует свой фенотип только в условиях стабильного, высокого водообеспечения, равного по величине 80 % от ПВ. При падении процента содержания влаги в корнеобитаемом горизонте в летний период до 73% и ниже от ПВ в дневные часы наблюдается ежедневное падение тургора в листьях у интродуцентов. Дальнейшее снижение процента содержания влаги в почве приводит к летнему листопаду. Ежегодный дефицит влаги вызывает у особей проявление суховершинности, снижение общего габитуса и других негативных последствий.
Подводя итог наших изысканиям, необходимо отметить, что дефицит влаги при произрастании кустарников, интродуцированных в город, малочисленный (с малой продолжительностью во времени) или вообще отсутствует. Следовательно, условия для произрастания кустарниковой растительности вполне благоприятны.
Улучшение условий содержания насаждений, как один из важнейших приемов повышения их эффективности
В ходе исследований нами было установлено, что озеленительный ассортимент Брянской области характеризуется довольно разнообразным видовым составом как в систематическом плане, так и по биоэкологическим особенностям видов, их жизненным формам, габитусу, срокам цветения и т.д.
На сегодня состояние насаждений Брянской области удовлетворительно. Насаждения улиц, промышленных площадок и другие элементы зеленого строительства требуют реконструкции ввиду того, что многие особи достигли субсенильного и сенильного возраста.
Рекомендуется провести постепенную замену растений. Желательно более широкое введение в озеленение декоративных, красивоцветущих кустарников, к которым относятся, как правило, родовые комплексы; Berberis L, Cotoneaster Medic, Crataegus L., Forsythia Vahl, Lonicera L., Ligustrum L., Spiraea L., Rosa L. и другие.
Изучение состояния городских насаждений, на фоне метеоданных и водообеспеченности, позволяет утверждать, что большинство насаждений в регионе не испытывают дефицита влаги.
В результате экспериментальных исследований нами было установлено, что оптимальным содержанием влаги в корнеобитаемом слое является 85 % от ПВ.
Введение в насаждения новых декоративных видов, организация нормального (не ниже 80% от ПВ) водообеспечения; соблюдение элементарных агротехнических приемов при создании насаждений, предусмотренных проектной документацией, позволит повысить эффективность насаждений и увеличить сроки их эксплуатации.
