Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Анализ исследований роста и индикаторной роли древесных растений в урбанизированной среде 10
1.1 Морфометрия урбофитоценозов 10
1.2 Биологическая продуктивность насаждений 13
1.3 Функционально-экологическая эффективность зеленых насаждений 20
1.4 Научные основы биоиндикационных исследований 26
1.5 Основные направления реконструкции озеленения городов 53
ГЛАВА II. Научно-методические основы исследований 60
2.1 Объекты исследований 60
2.2 Оценка техногенных воздействий 66
2.3 Классификация насаждений 68
2.4 Методы изучения роста, биопродуктивности и эффективности функционирования городских насаждений 70
2.5 Методические основы оценки уровня качества городских объектов озеленения 79
ГЛАВА III. Динамика формирования урбанизированной среды 88
3.1 Природные ресурсы г. Красноярска и его зеленой зоны 88
3.2 Ландшафтно-экологическое состояние зеленой зоны г. Красноярска 107
3.3 Исторические аспекты взаимосвязи природного окружения, композиционной структуры и системы озеленения города 116
3.4 Динамика техногенных воздействий 134
3.5 Интегральная оценка состояния городской среды 153
3.6 Классификация городских территорий по условиям произрастания древесных растений 162 Выводы 167
ГЛАВА IV. Рост древесных растений в урбанизированной среде 170
4.1 Видовые особенности роста древесных растений 170
4.2 Биопродуктивность городских насаждений 208
4.3 Экологическая эффективность городских объектов озеленения 225
ГЛАВА V Дендроиндикация экологического состояния городской :реды и оценка качества объектов озеленения 236
5.1 Специфика онтогенеза лиственницы сибирской в условиях
городской среды 236
5.2 Особенности архитектоники лиственницы сибирской 243
5.3 Оценка состояния древесных растений гармоническими параметрами 251
5.4 Дендроиндикация экологической комфортности городских территорий 257
5.5 Оценка уровня качества городских объектов озеленения 263
5.6 Основные направления и принципы реконструкции систем озеленения городов Сибири 289
Зыводы 295
Основные выводы и рекомендации 298
- Функционально-экологическая эффективность зеленых насаждений
- Методы изучения роста, биопродуктивности и эффективности функционирования городских насаждений
- Ландшафтно-экологическое состояние зеленой зоны г. Красноярска
- Экологическая эффективность городских объектов озеленения
Введение к работе
Актуальность проблемы определяется неблагоприятной экологической ситуацией в крупных промышленных центрах Сибири, сложившейся под воздействием техногенных нагрузок, определяющих модификацию окружающей среды. Это приводит к изменениям свойств отдельных биотических компонентов и в итоге - качества жизни населения. Важным элементом природного каркаса урбоэкосистем и средством улучшения его градостроительных качеств выступает система озеленения. В настоящее время сложившиеся приемы создания системы озеленения города Красноярска и других городов Сибири, ландшафтно-эстетические принципы ее формирования, а также нормативно-техническая база проектирования не обеспечивают комфортность городской среды. Основой разработки направлений и принципов реконструкции системы озеленения должны служить результаты экологических исследований ландшафтных процессов, выявлений основных источников экологических напряжений, изучения интегрированного воздействия техногенных стрессоров.
Создание и сохранение оптимальных условий для проживания человека возможно только при обеспечении необходимого экологического баланса для всех живых организмов и биосферы в целом, в связи с чем оценку качества среды необходимо проводить по реакциям растительных организмов на условия произрастания. Необходимы учет и анализ свойств древесных растений, таких, как устойчивость (способность к саморегуляции), стабильность, способствующая сопротивляемости экосистем различным видам воздействия, динамичность, функциональность, эстетичность, индикаторная способность, которые позволяют оценить состояние экосистемы. Взамен существующей глазомерной оценки зеленых насаждений необходима разработка точных критериев и аналитических методов. Требуется обоснование показателей, позволяющих установить закономерности формирования зеленых насаждений и выполнения экологических функций в процессе их жизнедеятельности, а также степень эмоционального восприятия древесных растений в условиях города и оценки состояния окружающей среды.
Цель - изучение закономерностей развития и индикаторной роли древесных растений, обоснование методов мониторинга и структуры зеленых насаждений, позволяющие повысить уровень экологической комфортности окружающей среды крупного промышленного города.
Основные задачи. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить соответствие насаждений городских объектов озеленения дендроклиматическим ресурсам, ландшафтным и экологическим особенностям территорий.
2. Исследовать динамику формирования техногенных воздействий и их влияние на микроклиматические условия городской среды, разработать методику и классификацию городских территорий с обоснованием типов градорастительных условий.
3. Выявить особенности роста и реакции отдельных видов древесных растений на техногенные воздействия различного уровня. Обосновать выбор вида древесного растения как индикатора состояния городской среды. Оценить функциональную эффективность зеленых насаждений в урбосреде.
4. Обосновать систему аналитических методов оценки экологического и эстетического состояния древесных растений, позволяющие определить уровень экологической комфортности городских территорий по показателям индивидуального роста дендроиндикатора, разработать методику определения уровня качества объектов озеленения.
Научная новизна
1. Установлено, что в условиях сибирских городов многообразие сочетаний ландшафтных и градостроительных условий, осложненное различными комбинациями техногенных загрязнений, приводит к формированию большого числа локальных условий произрастания, оценить и сгруппировать которые возможно с использованием дендроиндикационных методов.
2. Разработана методика оценки экологического состояния городских территорий и проведена их классификация по типам градорастительных условий.
3. В результате исследований закономерностей роста древесных растений в урбанизированной среде установлено, что реакции древесных растений на стрессовые воздействия имеют видовые особенности, которые проявляются в изменениях формы, размеров, фитонасыщенности крон.
4. Обоснован вид-индикатор для оценки качества городской среды. Установлено, что параметры роста и степень заполнения крон фитомассой лиственницы сибирской отражают уровень стрессовых воздействий и экологического риска территорий.
5. На базе аналитических методов разработана методика оценки экологического и эстетического состояния зеленых насаждений. Основой методики является положение о том, что соответствие основных биометрических параметров древесных растений инвариантам устойчивости отражает уровень экологического состояния территорий.
Защищаемые положения
-
Условия произрастания древесных растений в урбанизированной среде классифицируются как типы градорастительных условий, которые определяются комплексом взаимосвязанных природно-климатических, ценотических, градостроительных и техногенных факторов.
-
Лиственница сибирская, обладая наибольшей пластичностью, отражает стрессовые воздействия городской среды и является эффективным видом-индикатором. Динамика роста деревьев и степень фитонасыщенности крон выступают основными признаками-маркерами уровня экологической комфортности городских территорий.
-
Оценка эстетического и экологического состояния зеленых насаждений более объективно проводится на основе аналитических методов (золотые пропорции, ритм, симметрия, фрактальность). При этом степень соответствия основных параметров древесных растений инвариантам устойчивости может служить как характеристикой их индивидуального роста, так и уровня загрязнения городской среды.
Практическая и социальная значимость работы заключается в том, что:
установленные связи параметров экологических ниш древесных растений и дендроклиматических ресурсов среды позволяют использовать в городском зеленом строительстве виды, наиболее приспособленные к местным условиям;
методика диагностики градорастительных условий является новым инструментом оценки качества среды и может служить основой мониторинга;
методы усиления экологических функций, выполняемых зелеными насаждениями с учетом условий произрастания и плотности их создания, способствуют повышению комфортности городской среды;
методика количественной оценки уровня качества объектов озеленения базируется на научно обоснованном подходе к проектированию этих объектов и их реконструкции, выборе ассортимента растений для различных функциональных категорий системы озеленения крупных промышленных центров Сибири;
направления реконструкции системы озеленения городских территорий обоснованы в соответствии с типами градорастительных условий, рекомендациями по выбору видового состава и структуры насаждений.
Апробация. По теме диссертации опубликовано 58 статей, три монографии, 8 работ в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Основные результаты и положения работы были представлены и обсуждались на международных и всероссийских научно-практических конференциях: «Лесной и химический комплексы: проблемы и решения» (Красноярск, 1994-2004), «Химико-лесной комплекс: научное и кадровое обеспечение в 21 веке» (Красноярск, 2000), «Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы» (Красноярск, 1995-2004), «Экология большого города» (Москва, 2004), «Природообустройство и рациональное природопользование – необходимые условия социально-экономического развития России» (Москва, 2005), «Проблемы озеленения городов» (Москва, 2006, 2007, 2008).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 382 страницах, состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (из 358 наименований), иллюстрирована 84 рисунками, содержит 97 таблиц.
Функционально-экологическая эффективность зеленых насаждений
Интенсивный процесс урбанизации обусловил ряд экологических проблем, связанных с резким ухудшением качества городской среды. Все это вызывает необходимость объективной оценки ее современного состояния и познания механизмов функционирования систем в интересах экологической безопасности человека в условиях техногенного стресса [Уфимцева, Терехина, 2005]. Химические соединения техногенного происхождения, попадая в городскую среду, модифицируются биотическими и абиотическими составляющими, поэтому их окончательное воздействие на компоненты окружающей среды сложно прогнозировать. По составу, и особенно по состоянию отдельных особей и популяций можно судить о качестве окружающей среды на урбанизированных территориях. Интегральную оценку состояния окружающей среды можно получить методом биологической индикации, т.е. определить состояние среды по реакциям живых организмов-биоиндикаторов в показателях, имеющих биологический смысл [Биоиндикация, 1988; Мэннинг, 1988; Ярмишко, 1997].
Сущность индикационного подхода заключается в определении состояния одной системы по отношению к другим системам, более доступным для исследования и измерения. Биоиндикация в ряде случаев объективнее использования прямых физических и химических методов, которые оценивают среду одномоментно, не отражая максимальных и минимальных значений отдельных неблагоприятных факторов в их воздействии на живые организмы, игнорируя их сочетания и продолжительность действия. При биоиндикационной оценке среды рассматривается интегральное воздействие химических и физических стрессовых факторов, отражается социально-гигиеническая пригодность городской среды для человека и других живых организмов. К числу преимуществ методов биологической индикации относят достаточно низкую стоимость реализации исследований, высокую скорость получения информации и возможность характеризовать состояние среды за длительный промежуток времени.
Из всех компонентов биологической системы наибольшее значение для биоиндикации имеет растительный покров, как наиболее доступный для наблюдения и чутко реагирующий на все изменения внешней среды. Теоретическое обоснование использования растительности как индикатора условий среды было дано Е. Вармингом. Большой вклад в теорию фитоиндикации внес В.В.Докучаев, создавший учение о зонах природы - учение о взаимосвязи явлений и процессов на земной поверхности, особенно почвы и растительности, полагая, что все элементы природы тесно взаимосвязаны между собой и по состоянию одного можно судить о состоянии всех остальных [Мэннинг, Федер, 1988].
Техногенные воздействия представляют собой, с одной стороны, новые параметры среды, с другой - обуславливают модификацию природных факторов и изменение свойств биосистемы. Методами биоиндикации можно получить информацию о биологических последствиях и сделать косвенные выводы об особенностях комплекса воздействующих факторов. При низкой интенсивности техногенных нагрузок для их оценки достаточными являются результаты биотестирования, при длительном и высоком уровне техногенных воздействий следует применять признаки-маркеры фитоиндикаторов, так как прослеживаются нарушения на уровне морфоструктуры растений [Шелухо, 2001].
Установлено, что и природные, и антропогенные экстремальные воздействия вызывают у растений одни и те же изменения, приводящие их к стрессовому состоянию: в результате уменьшения фотосинтезирующей поверхности снижается прирост в высоту и по диаметру, что в конечном итоге приводит к изменению уровня продуктивности. Поэтому в городских условиях резервы продуктивности насаждений, возможные для данной природной территории, не реализуются из-за техногенного обострения экологической обстановки. Анализ литературных источников показал, что у растений развивается особое состояние - фитостресс - в результате того, что в среде складывается отличная от природной фоновой ситуация, затрудняющая естественное существование растений [Урманцев, Гуд сков, 1986; Судачкова,
1998; Пахомова, 1995; Пшеничникова, 2004]. Возникающие внешние нагрузки ведут к усилению или редукции метаболизма и развития. По определению Г. Селье, стресс - это определенное состояние организма, вызванное неблагоприятными воздействиями, при этом стрессоры - факторы, вызывающие стресс [Селье, 1960]. При действии на организмы разнообразных раздражителей наблюдается адаптивная реакция организма, направленная на сохранение постоянства внутренней среды, названная адаптационным синдромом. Способность к приспособлению является наиболее характерной чертой жизни, а адаптация является результатом специальной концентрации усилий (напряжения). Таким образом, стресс - это совокупность изменений организма, возникающих под влиянием любого сильного воздействия и являющихся результатом работы защитного механизма, увеличивающего сопротивляемость организма к стрессовым факторам [Селье, 1960; Пахомова, 1995]. При этом ответ организма зависит не только от вида раздражителя, но и от реактивности организма, которая изменяется от внешних и внутренних условий.
Урбанизированная среда является сложной, неоднородной по пространственной структуре и временному аспекту, постоянно изменяющейся системой, в которой наблюдается значительное количество нарушающих факторов и проявляется комплексное стрессовое воздействие среды на живые организмы. В различных районах города может постоянно или временно доминировать определенный стрессовый фактор, а также одни и те же техногенные стрессоры могут преломляться в значительном диапазоне под воздействием природных биотических и абиотических факторов среды, снижая или увеличивая силу их влияния, вследствие проявления антагонизма или синергизма негативных воздействий. В связи с этим реакции организмов (растений) на реальные техногенные воздействия отличаются от лабораторных экспериментов и не всегда совпадают с аналогичными нагрузками, воздействующими на них с той же интенсивностью, но в естественной среде. Вот почему исследования интегрированного воздействия средовых техногенных стрессоров методами дендроиндикации являются важными и для установления допустимых нагрузок, а также для определения диапазона толерантности и стабильности системы озеленения в целом и ее отдельных компонентов.
Анализ состояния среды города Красноярска показал, что сложившаяся экологическая ситуация оказывает значительную дополнительную нагрузку на природный комплекс и обуславливает антропогенную модификацию сложных естественных факторов, характерных для данного региона. Это сказывается на изменении свойств отдельных биотических компонентов и качества среды, которое должно рассматриваться и оцениваться с учетом потребностей всех живых организмов, оценка же отклонения параметров среды от их исходных значений возможна методом биоиндикации. Экстремальными факторами городской среды Красноярска для древесной растительности выступают абиотические природные стрессоры, такие, как природный повышенный уровень запыленности, подтопление, котловинность рельефа, низкая устойчивость ландшафтов в сочетании с техногенными стрессорами (промышленность, транспорт, рекреация). Обзор основных стрессоров среды города Красноярска представлен на рисунке 1.2.
Методы изучения роста, биопродуктивности и эффективности функционирования городских насаждений
Эффективность городских объектов озеленения зависит от выбора структуры и видового состава зеленых насаждений, адекватного типу градорастительных условий. Поэтому достоверная и надежная классификация городских насаждений и изучение показателей роста и продуктивности древесных растений на данной основе имеет важное значение для принятия проектных и эксплуатационных решений. Исходными данными для группировки насаждений по реакции древесных растений на условия произрастания послужили две группы параметров. Каждое насаждение представлено статистической совокупностью качественных и количественных признаков. Первая группа параметров - это возрастные и средние линейные характеристики деревьев: высота, диаметр ствола на высоте 1,3 м, диаметр кроны. Вторая группа - характеристики условий произрастания насаждений, которые определялись ландшафтными, урбо-, синэкологическими параметрами в соответствии с разработанной нами методикой оценки среды на локальном уровне (в баллах). Для решения данной задачи был использован кластерный анализ. В процессе классификации проводилась стандартизация данных, приведение их к нулевому среднему и единичной дисперсии по выражению
Y - стандартизованные значения параметров, X - натуральные значения параметров, Хср - среднее значение параметра, а - дисперсия.
Отбор показателей по целесообразности использования, определение значимости и достоверность их различий, для проведения классификации насаждений выполнены агломеративным (объединительным) методом. В качестве меры сходства принято эвклидово расстояние. Для иерархического объединения кластеров использовался метод полной связи. Число выделенных групп закладывалось в кластер-анализ k-средних. Принадлежность к кластеру определялась в многомерном анализе наибольшим числом общих значений признаков [Факторный..., 1989; Боровиков, Боровиков, 1997]. Итоги кластеризации оценивались по обоим методам. С целью изучения влияния различных факторов городской среды на рост изучаемых видов древесных растений были проведены сравнения биометрических параметров деревьев, растущих в различных условиях, и определена значимость различия средних показателей, найденных по малым независимым выборкам. При уровне значимости 0.05 необходимо проверить нулевую гипотезу о равенстве математических ожиданий двух нормальных малых независимых выборок. Проверка осуществляется сравнением табличного и расчетного значения критерия Стьюдента. Для заданного уровня значимости и числа степеней свободы (0.05; 18) критическое значение критерия Стьюдента ітаб = 2.16. Если tpaC4. tTa6 (0.05;18) значит средние значения различаются значимо и проявляется влияние фактора городской среды на состояние рассматриваемых насаждений [Лакин, 1978].
Статистическая обработка всех полученных данных проводилась с использованием программы «Statistica».
Урбанизированная среда характеризуется многообразными, влияющими на процессы роста древесных растений, факторами, с учетом которых построена система рядов роста, описывающая изменение с возрастом отдельных биометрических параметров в абсолютных величинах. Ряд роста деревьев включает совокупность однородных насаждений, достигающих одинаковой средней высоты в определенные возрасты и характеризующихся общностью развития по другим биометрическим параметрам.
Построение рядов роста деревьев в высоту проведено статистическим методом [Кузьмичев, 1977; Загреев, 1978; Анучин, 1982, 2004]. Для построения оценочных шкал роста деревьев весь массив средних значений высот разделен на количество рядов роста в соответствии с результатами кластерного анализа.
Для описания взаимосвязи средних значений высот деревьев с возрастом в пределах рядов роста по высоте использовалась формула Мичерлиха Я = 61-(1-(ехр(-1( /62)))\ (2.5) где А - возраст, в], в2, вз - коэффициенты уравнения.
Диаметр древостоя, будучи, как и высота, динамичным показателем, является более изменчивым параметром. Даже в насаждениях одного возраста и равной высоты, т.е. произрастающих в одинаковых условиях, диаметры деревьев могут колебаться в значительных пределах. Причиной большей изменчивости диаметров является то, что динамика роста по данному параметру зависит от значительно большего числа факторов, чем роста в высоту [Кузьмичев, 1977; Кофман, 1986]. При построении зависимостей роста по диаметру использовалась группировка насаждений по условиям местопроизрастания, полученная в ходе анализа данных по высоте.
Для выравнивания взаимосвязи средних значений диаметров деревьев и возраста в пределах рядов роста использовалась степенная функция вида: D - Ъл (А - Ах з) 2, где в] и е2 - коэффициенты уравнения, А - возраст, лет; А13 -возраст достижения высоты 1,3 м. Модель выравнивания коэффициентов уравнений для лиственницы сибирской представлена на рисунке 2.1.
Ландшафтно-экологическое состояние зеленой зоны г. Красноярска
Лидером в древесных посадках на территории города Красноярска является тополь [Плешиков, Евдокименко, Лоскутов, 2001]. Преобладают бальзамический и лавролистный, реже встречаются тополя канадский и серебристый. Между тем бальзамическая группа тополей требовательна к плодородию и влажности почвы и световым характеристикам территории. Недостаточный учет роли данных факторов при создании насаждений, загущенность посадок и применение технологии ухода за растениями, не соответствующей биологии вида, негативно отражаются на состоянии посадок из тополя.
Тополь является незаменимой породой для создания насаждений специального назначения, так как имеет ряд положительных качеств, таких, как быстрый рост, подверженность формовке, устойчивость к загрязнению воздуха. Но при этом он проявляет и значительные недостатки [Иванников, 1980]: сравнительно недолговечен, после 40... 50 лет недекоративен, в период высыпания семян деревья женских особей загрязняют воздух, часто страдает цитоспорозом, поражается тополевой молью, повреждается ветром. Поэтому тополь не должен занимать ведущее место в ассортименте пород для озеленения городов, особенно в насаждениях общего пользования. В настоящее время возраст посадок тополя бальзамического составляет 50-60 лет, при этом около 60 % деревьев прошли омолаживающую обрезку, необходимую для данного вида в этом возрасте, особенно - в условиях городской среды.
Достаточно распространенными видами в насаждениях города являются вязы приземистый и перистоветвистый, клен ясенелистный и яблоня сибирская.
Вязы мелколистный, приземистый и перистоветвистый особенно декоративны осенью. Продолжительное время они не сбрасывают листву, украшая своей зеленью улицы и площади. Данная культура примечательна раскидистой формой кроны, графичностью тонких гибких ветвей, красивых ланцетных листьев, хорошо переносит стрижку. Однако в весеннее время распускание листьев начинается значительно позже, чем у других видов, что немаловажно для непродолжительного сибирского лета.
Клен ясенелистный - быстрорастущий, но недолговечный, особенно в уличных посадках, вид. Это - вид-агрессор, так как его семена, попадая в благоприятные условия, созданные для других растений, особенно в живые изгороди из медленно растущих пород, быстрым ростом и обильной кроной вытесняет их. Данный вид может быть использован для быстрого временного озеленения (не более чем на 20 лет) на территориях санитарно-защитных зон, с последующей заменой на более устойчивые и долговечные виды.
ХВОЙНЫЕ ДЕРЕВЬЯ - ель обыкновенная, пихта сибирская, сосна обыкновенная, представленные в озеленении города, требуют специального дополнительного ухода. Несоответствие условий их естественного произрастания в среднегорном или низкогорном поясах с городскими условиями Красноярска создает дополнительные сложности при их массовом использовании.
Ряд авторов рекомендует вводить ЛИПУ МЕЛКОЛИСТНУЮ В зеленые насаждения городов, для посадки в скверах, бульварах, уличное озеленение [By, 1971; Иванов, 1975; Погосова, Чаплыгин, 1983; Разумовский, 1986; Разумовский, Фурсова, 1991]. Они отмечают декоративность кроны, особенно во время цветения, легко подвергающуюся стрижке, форму ствола дерева. Однако посадки липы на улицах и в скверах показали значительный разброс жизненного состояния деревьев. Это говорит о том, что для распространения данной породы в Красноярске необходимо изучить ее рост в различных условиях города.
В скверах, парках, на улицах и площадях все больший удельный вес начинают занимать местные древесные породы: береза повислая, лиственница сибирская, ель сибирская, рябина обыкновенная, липа мелколистная, сосна обыкновенная. Декоративные и экологические свойства используемых в городских насаждениях древесных растений представлены в приложении (таблице Б. 5, Приложения). Однако в связи с существенными различиями техногенной нагрузки на территориях города и ее спецификой рекомендации по широкому использованию тех или иных древесных растений могут быть предложены только после изучения их устойчивости в определенных условиях и категориях насаждений. Практика введения в озеленение города туй и
133 можжевельников, обладающих высокой декоративностью и устойчивостью к неблагоприятным факторам среды, показала, что состояние растений в значительной степени зависит от типов посадки и места произрастания. В озеленении научных институтов Академгородка растения находятся в хорошем жизненном состоянии, а высаженные в 2003 году в лунки вдоль проспекта Мира, на улице с интенсивным автомобильным и пешеходным движением, пришлось убрать уже через год, так как условия произрастания не соответствовали их биоэкологическим требованиям: они начали деградировать и терять декоративность.
Анализ дендрологического состава и размещения видов в насаждениях города показывает, что основной состав насаждений представлен ограниченным количеством видов, среди которых тополь бальзамический и клен ясенелистный относятся к неперспективным видам для насаждений общего и ограниченного пользования. Перечень рекомендованных в озеленение города древесных растений, испытанных в дендрариях, насаждениях центральной части города и Академгородка, представлен достаточно большим разнообразием, включающим как местные породы, так и виды различных ботанико-географических районов [Протопопова, 1964; 1966; 1972; Погосова, Чаплыгин, 1983; Коропочинский, 1987; Лоскутов, 1998; 2005; Плешиков, Евдокименко, Лоскутов, 2001; Артемьев, 2004; Романова, 2005, Павлов, 2006]. При этом увеличение доли основных лесообразующих видов в озеленении городских территорий, таких, как береза повислая, лиственница сибирская, ель сибирская, их высокие декоративные качества позволят более полно решать проблему формирования индивидуального облика сибирского города. Сочетание данных пород с природными компонентами ландшафта - рельефом, водными пространствами и искусственными элементами (зданиями, инженерными сооружениями) -повысит художественную выразительность городской застройки.
Экологическая эффективность городских объектов озеленения
Характер роста в высоту определяется обобщенным влиянием природных и антропогенных факторов, следовательно, тип роста по высоте является индикатором, отражающим градорастительные условия. Сравнительный анализ роста деревьев по высоте показал, что: реакции изучаемых видов деревьев на воздействия городской среды проявляются в изменении показателей роста. Наибольшая амплитуда изменения значений по высоте наблюдается у лиственницы сибирской, разброс значений составляет до 10 м в зависимости от уровня условий произрастания, что говорит о ее значительной чувствительности и, в то же время, адаптации к стрессовым нагрузкам и возможности использования данного вида в качестве дендроиндикатора. У березы повислой и ели сибирской разброс значений значительно ниже - до 4 м; наложение графиков зависимости высоты деревьев от возраста, произрастающих в естественных и городских условиях, показало: - высота деревьев лиственницы сибирской, растущей в городской среде в удовлетворительных условиях (I тип градорастительных условия), до 35-летнего возраста превышает (до двух метров) высоту древостоев II класса бонитета естественных насаждений. Однако к 45- летнему возрасту происходит снижение темпов роста и ее высота соответствует данному показателю деревьев естественных насаждений II класса бонитета. Высота насаждений, произрастающих в напряженных экологических условиях (II тип градорастительных условия), соответствует высоте деревьев естественных насаждений III класса бонитета. У деревьев лиственницы сибирской, растущих в II, III и IV типах градорастительных условий (напряженные, конфликтные и критические условия для роста растений), потери по высоте к 45-летнему возрасту составляют 16, 33 и 48 % соответственно относительно данного показателя естественных насаждений II (преобладающего в естественных условиях зеленой зоны города) класса бонитета. - высота групповых посадок березы повислой, растущих в городской среде в удовлетворительных и конфликтных условиях (I и II типы градорастительных условий), к 45- летнему возрасту незначительно (в пределах 3 %) превышает данный показатель у деревьев, растущих в естественных насаждениях III класса бонитета. У насаждений (групповой тип посадки), растущих в III и IV типах градорастительных условий, потери по высоте к 45-летнему возрасту составляют до 18% относительно данного показателя естественных насаждений II класса бонитета. Высота свободно растущих деревьев березы повислой ниже высоты деревьев естественных насаждений II класса бонитета (преобладающего в естественных условиях) на 45 %. - высота деревьев ели сибирской, произрастающих в городской среде в удовлетворительных и напряженных условиях (I и II типы градорастительных условия) на 10% ниже высоты насаждений III класса бонитета естественных насаждений, что говорит о снижении продуктивности. У деревьев ели сибирской, растущих в III типе градорастительных условий (конфликтные условия для роста растений), потери по высоте к 45-летнему возрасту составляют до 35 % относительно данного показателя естественных насаждений III (преобладающего в естественных условиях) класса бонитета. При этом деревья ели сибирской не выдерживают воздействий критических нагрузок городской среды (IV тип градорастительных условий), насаждения деградируют, что приводит к преждевременной гибели деревьев возрасте 25-30 лет; данные по высоте насаждений в городских условиях Новосибирска, Новокузнецка, Санкт-Петербурга, Воронежа согласуются с результатами исследований в г. Красноярске - при увеличении техногенных нагрузок высота деревьев снижается. для условий г. Красноярска наблюдается отставание роста по высоте до 25% лиственницы и липы по сравнению с Европейской частью России и Украины; для березы и ели различия практически не выявлены.
В биометрических параметрах фиксируется реакция деревьев на факторы среды обитания, тем самым морфология дерева отражает ретроспективную информацию [Усольцев, 1995]. Достоверность построенных рядов роста по высоте подтверждают экспериментальные данные изменения биометрических параметров лиственницы сибирской (рис. 4. 18) и березы повислой (рис. 4.19), полученные в одних и тех же насаждениях, с разницей в 10 лет.
Отрезки изменения высоты насаждений с 1993 по 2003 гг., наложенные на ряды роста, полученные на основании измерений древесных растений за 2003 год, показали, что используемый метод, ориентированный на выявление реакций древесных растений на воздействия среды, является адекватным для построения моделей роста насаждений в условиях городской среды.
Коэффициенты и параметры уравнения роста по диаметру ствола для исследуемых видов представлены в таблице В. 9 приложения. При построении графиков зависимостей роста по диаметру использовалась группировка насаждений по условиям местопроизрастания, полученная в ходе анализа данных по высоте. В основу построения рядов роста для насаждений положена структура их объединения по сходству влияния пространственной структуры и комплекса градорастительных условий на биометрические параметры деревьев. Возраст, при котором деревья исследуемых видов в городских пититомниках достигают высоты 1,3 м, в среднем составляет 6 лет. Зависимости роста по диаметру представлены на графиках (рис. 4.20 - 4.27).
