Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Формирование и развитие парковых территорий в условиях городской среды 9
1.1 Основные термины и понятия 9
1.2 Краткий исторический очерк развития озеленения г. Воронежа 19
1.3 Характеристика функционально-планировочной структуры парковых территорий г. Воронежа 23
1.4 Анализ источников загрязнения территорий г. Воронежа 33
1.5 Современное состояние озелененных территорий г. Воронежа 37
Глава 2. Природно-климатическая характеристика района исследования 43
2.1 Географическое положение 43
2.2 Рельеф и почвы 43
2.3 Климат 49
2.4 Гидрология и гидрография 53
Глава 3. Материалы и методика исследования 56
3.1 Программа исследования 56
3.2 Объекты исследования 58
3.3 Методика исследования 59
Глава 4. Анализ ландшафтно-планировочных особенностей парковых объектов 68
4.1 Ландшафтно-планировочная структура парковых территорий 68
4.1.1 Парк «Орленок... 68
4.1.2 Парк «Алые паруса» 75
4.1.3 Парк «Дельфин» 81
4.1.4 Парк «Танаис» 88
4.1.5 Парк «Победы» 94
4.1.6 Парк им. Дурова 99
Глава 5. Структура и породный состав насаждений исследуемых парковых объектов 104
5.1 Породный состав и экологические свойства парковых насаждений 104
5.2 Пространственная структура парковых территорий 112
5.3 Состояние зеленых насаждений исследуемых парковых объектов 117
5.4 Интегральная оценка «здоровья» городской среды 124
Заключение 128
Выводы 129
Библиографический список 131
- Характеристика функционально-планировочной структуры парковых территорий г. Воронежа
- Рельеф и почвы
- Объекты исследования
- Парк «Алые паруса»
Введение к работе
Актуальность темы. Современные города являются центрами острейших экологических проблем, без решения которых невозможен переход общества к устойчивому развитию, обеспечивающему достижение социально-экономической стабильности, сохранение благоприятной окружающей среды и природно-ресурсного потенциала (Негробов, и др., 2000).Ухудшение состояния насаждений на парковых объектах озеленения г. Воронежа связано с обострением экологической ситуации в городе.
Актуальность темы обусловлена ухудшением состояния насаждений на общегородских объектах озеленения г. Воронежа. В целях формирования устойчивых к городской среде насаждений опыт градостроительства в части озеленения должен учитывать уровень загрязнения, функционально-планировочную структуру, специфику используемых в городском озеленении видов растений. Постоянно меняющаяся структура городской застройки приводит к необходимости изменения ассортимента растений и типа пространственной структуры насаждений, учитывающей назначение объекта.
Состояние насаждений на общегородских объектах и устойчивость древесных и кустарниковых растений к воздействию городской среды остается слабо исследованным. Одной из задач является повышение средоулучшающих функций парковых насаждений и рациональное использование зеленого фонда г. Воронежа. В связи с этим важно обоснование ассортимента древесной и кустарниковой растительности в зависимости от устойчивости древесных насаждений к городской среде в целях улучшения экологической обстановки г. Воронежа.
Цель и задачи исследований. Оценка состояния, устойчивости и пространственной структуры древесных насаждений парковых территорий г. Воронежа.
Задачи:
Провести комплексную оценку состояния городских насаждений по административным районам г. Воронежа;
Проанализировать степень озелененности административных районов г. Воронежа;
Оценить устойчивость основных видов древесных растений к городской среде;
Определить тип пространственной структуры парковых объектов;
Изучить видовое разнообразие древесных и кустарниковых растений парковых территорий города;
6. Провести интегральную оценку «здоровья» городской среды.
Научная новизна. Определено современное эстетическое состояние
насаждений парковых территорий по административным районам г. Воронежа. Изучен тип пространственной структуры парковых территорий. Разработано дополнение к ассортименту видов древесных и кустарниковых растений для парковых территорий.
Практическая значимость. На основании проведенных исследований разработаны практические рекомендации по формированию и реконструкции парковых насаждений, а также уточнен ассортимент деревьев и кустарников для городского озеленения с позиции жизнестойкости видов и эстетического восприятия. Результаты работы используются при чтении курсов лекций по дисциплинам «Зональные особенности паркостроения», «Ландшафтное проектирование» и «Урбоэкология и мониторинг среды».
На защиту выносятся:
1. Оценка степени озелененности административных районов г.
Воронежа.
2. Показатели устойчивости, эстетического состояния насаждений,
оценка «здоровья» городской среды.
3. Оптимизация пространственной структуры зеленых насаждений
парковых территорий г. Воронежа.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на межвузовских научных конференциях и ежегодных конференциях ВГЛТА с 2003 по 2006 гг. на 1-ой Всероссийской научно-практической конференции «Садово-парковое и ландшафтное строительство» (Орел, 2004), на Международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию лесоинженерного факультета (Воронеж, 2004), на 1-ой и 2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Музей-заповедник: экология и культура» (Вешенская, 2004, 2006), на Всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация ландшафтов зональных и нарушенных земель» (Воронеж, 2005).
Обоснованность и достоверность результатов базируется на фактическом материале, полученном при проведении полевых и камеральных исследований. Достоверность обеспечена применением современных методик биологических и ландшафтных исследований с использованием математической статистики, а также компьютерной обработкой картографических материалов с использованием программ Corel Draw, FotoShop, Excel.
Личный вклад автора. Автором разработана программа и определены
методы исследований. В 2003-2006 гг. проведен сбор полевых материалов. На
всех этапах работы над диссертацией, включающих сбор материалов,
проведение экспериментов, обработка результатов исследований автор
принимал личное участие. Все опубликованные работы написаны лично автором диссертации или с его непосредственным участием. С 14.05.06 по 01.06.06 автор участвовал в инвентаризации зеленых насаждений городского округа г. Воронежа по заданию Комитета по экологии при Администрации городского округа г. Воронежа.
Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 11 работ, общий объем которых составляет 1,9 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 192
страницах, включает введение, пять глав, заключение и выводы, 23 рисунка и
42 таблицы. Список использованной литературы состоит из 157 наименований,
в том числе 19 на иностранных языках. Приложения содержат иллюстративный
и табличный материал.
Выражаю огромную благодарность за оказанную помощь в научной работе к.с.-х.н. доц. В.В. Кругляку и к.с.-х.н О.В. Трегубову, а также сотрудникам кафедры ландшафтной архитектуры и садово-паркового строительства, студентам обучающимся по специальности садово-парковое и ландшафтное строительство.
Характеристика функционально-планировочной структуры парковых территорий г. Воронежа
Темпы роста городов, особенно крупных и крупнейших, позволяют рассматривать систему городов в качестве «урбосферы» (Негробов и др., 2000), т.е. системы, включающей в себя взаимосвязанные элементы, обладающие определенными закономерностями развитии. Города, как концентрированная многофункциональная форма расселения, являются главными потребителями всех видов природных ресурсов и источниками многофакторного, многокомпонентного воздействия на окружающую среду. Степень и характер отрицательного воздействия урбосфер на природные системы в каждом конкретном городе очень специфичны и зависят от многих факторов: величины города, его «специализации» в территориальном разделении труда, типов застройки, характера благоустройства и озеленения.
Многообразие современных урбанизированных комплексов и городских систем по пространственно - территориальной организации, всем им присущ единый градостроительный элемент - функциональные зоны, обладающие спецификой пространственного построения и особым режимом использования территорий, определяющими и характер их взаимодействия с природными системами (Негробов и др., 2000). На рис. 3 представлена модель традиционного компактного города, обладающего всеми структурными элементами городской среды. климатические условия. В табл. 1 перечислены основные климатические изменения, связанные с урбанизацией.
В последнее десятилетие происходит ухудшение качества природной среды. В Воронеже, как и во многих других это обусловлено следующими факторами: увеличение количества индивидуального транспорта, увеличение плотности застройки, уменьшение площади внутригородских зеленых насаждений общественного пользования.
Градообразующей базой Воронежа является промышленность, строительство, транспорт, отрасли непроизводственной сферы. Наибольшее развитие получили предприятия машиностроения и металлообработки, авиаприборостроения, радиоэлектроники, химической и нефтехимической промышленности, строительных материалов. Город разделен на шесть административных районов: Левобережный, Железнодорожный, Ленинский, Коминтерновскии, Центральный, Советский. Характеристика муниципальных образований приведена в табл. 2 (Доклад ... 2004 г.).
Вследствие неравномерного размещения промышленных предприятий (из-за специфики развития города) в его пределах сформировались три крупных промышленных района: Коминтерновскии, Левобережный и Железнодорожный. Для Коминтерновского района характерно преобладание предприятий машиностроительной, металлообрабатывающей, реже радиоэлектронной промышленностей. В Железнодорожном районе наиболее распространены предприятия радиоэлектронной промышленности и приборостроения, мебельной и металлообрабатывающей отраслей.
Промышленность Левобережного района в значительной степени представлена химической отраслью, самолетостроением, приборостроением. Промышленный потенциал Коминтерновского и Левобережного районов дополняют крупные предприятия теплоэнергетики: ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2.
Воронеж обладает компактной формой городского плана, в котором выделяется два основных пространственно-планировочных комплекса застройки правого и левого берегов Воронежского водохранилища. Правобережный и левобережный планировочный районы резко различаются по физико-географическим условиям, планировочной и архитектурно-пространственной организации. Правобережная часть города достаточно компактна, в ее планировочной организации прочитываются элементы радиальной планировки. В зоне, примыкающей к водохранилищу, территория имеет хорошо выраженный рельеф, высотные отметки правобережья на 20-40 м превышают уровень отметок водной поверхности водохранилища. Территория левобережной части имеет плоский рельеф с небольшим превышением отметок водной глади, линейную форму плана, вытянутого вдоль искусственного «моря». Для правобережья характерна ровная линия контура береговой линии, левобережье осваивает сложную по своим очертаниям кромку берега. Рельеф оказывает сильное влияние на температурный режим города, что связано с изменением высоты местности. Возвышенные и низменные, сильно и слабо расчлененные территории области отличаются друг от друга по температурному режиму и по количеству выпадающих осадков в разные периоды года.
Соответственно физико-географическим условиям существуют различия в микроклиматическом состоянии правобережной и левобережной частей города, проявляющиеся в температурно-влажностном и ветровом режимах. На рис. 4 показана роза ветров, характерная для Воронежа.
Рельеф и почвы
Характер рельефа города неодинаков. Он включает возвышенные и низменные территории, разрезанные долинно-балочной и овражной сетью. Полого-волнистые междуречья возвышенной части сменяются плоскими и слабонаклонными поверхностями низменностей. В рельефе хорошо обособлены три довольно крупные орографических элемента: Среднерусская возвышенность, Калачская возвышенность и Окско-Донская низменная равнина.
Территория города находится в Левобережном террасовом районе подзоны типичной лесостепи. Район представляет собой древнюю долину рек Воронеж и Дон, которая состоит из широкой поймы с ее лугами, а также из нижних песчанных и верхних лёссовых надпойменных террас. Ширина района с запада на восток составляет 25-30 км. Через весь район с севера на юг тянется песчаный озовый вал; слагающие его водно-ледниковые пески грубее и древнее террасовых песков. Здесь расположены такие крупные массивы, как Усманский бор и Воронежская нагорная дубрава. По своему рельефу Левобережный террасовый типично-лесостепной район принадлежит Окско-Донской низменности, хорошо выраженной в рельефе области. Это слабо расчлененная долинами и балками местность, на десятки и сотни километров тянутся здесь плоские междуречья, нарушаемые лишь высокими курганами и степными западинами (мелкие плоскодонные низинки), некоторые из которых заболочены и поросли осиновыми кустами. Нередко междуречья низменности приобретают характер плоских поверхностей. Речные долины неглубокие и врез их не превышает 50-60 м. В рельефе ведущую роль играют широкие песчаные террасы. Абсолютная высота Окско-Донской низменности достигает 180 м.
Из почв под Воронежем преобладают типичные черноземы, которые покрывают около 80% всей территории области. Мощность гумусового и переходного горизонта (А+АВ) около 70-90 см, содержание гумуса в пахотном слое около 7-8%о, а запасы его в метровой толщине достигают 470-560 т/га. На слабо дренированной Окско-Донской равнине черноземы часто чередуются с лугово-черноземными почвами. Формирование последних происходит в местах неглубокого залегания грунтовых вод (3-5 м) и повышенного поверхностного увлажнения. По мощности гумусового слоя и содержанию гумуса (8-Ю %) лугово-черноземные почвы превосходят черноземы, а средние запасы гумуса в метровой толщине достигают 600-750 т/га. На территориях, сравнительно недавно освободившихся из-под леса, распространены серые лесные почвы. Дубравы преимущественно встречаются на тяжело-суглинистых и глинистых лесных темно-серых почвах. Гумусовый горизонт у них достаточно мощный -до 50-60 см, с ореховатой структурой и присыпкой из кварца, кремнезема и полевых шпатов в нижней части.
Большое влияние на свойства почвы оказывает рельеф местности. Уже на пологих склонах, начиная с 2-3 крутизны, происходит эрозия (смыв) распаханных почв. С нарастанием крутизны склона быстро увеличивается и интенсивность эрозионных процессов. Поэтому на склонах речных долин и многочисленных на территории области балок развиты малоплодородные почвы: слабосмытые, с мощностью гумусового горизонта 40-50 см; среднесмытые, (25-40 см) и сильносмытые (20-25 см).
Как и в любом исторически сформировавшемся городе, в Воронеже идет активное преобразование земной поверхности, существенно меняющее морфологическое строение, физико-химические и биологические свойства почв и грунтов. Все городские земли представлены двумя категориями. В первую категорию входят земли с малоизмененным почвенным покровом, с достаточно высоким уровнем продуктивности, большая часть которых находится в городской черте на незастроенных территориях. Вторую категорию представляют земли в застроенной части города - общий техногенный покров, не обладающий биологической продуктивностью. В целом городские земли сильно нарушены деятельностью человека, низкопродуктивны, загрязнены тяжелыми металлами, но тем не менее продолжают выполнять важные биоценотические, гидросферные и аэрационные функции, разрушая органические останки и продукты обмена живых организмов, уничтожая патогенные микроорганизмы.
Под различными районами Воронежа, в зависимости от продолжительности времени их существования в качестве городских земель, сформировались культурные слои различной мощности и структуры. В центральном районе - это почти непрерывный по своему распространению поверхностный пласт 200-400-летнего слоя средней мощностью около 4 м с отдельными участками, имеющими глубину до 10 и более метров. В более «молодых» районах города культурный слой представлен отдельными крупными очагами со средней мощностью до 1 м.
В центральной части правобережья зональные типы почв представлены типичными, обыкновенными, выщелоченными черноземами, средне и легкосуглинистыми (гумус до 100 см). На крутых склонах ниже верхней бровки формируется пестрый, легко разрушаемый почвенный слой, где смытые черноземы чередуются с насыпными грунтами, с обнаженными коренными породами (суглинки, глины, пески).
Объекты исследования
Из исследуемых территорий имеются как современные парки «Дельфин», «Алые паруса», «Танаис», парк «Победы» со средневозрастными насаждениями (21-60 лет), так исторические парки (60-120 лет) парк «Орленок» и парк им. Дурова. Основной целью натурного обследования являлся анализ структуры и оценка состояния существующих насаждений, изучение режимов пользования в соответствии с функциями территории исследуемых объектов (Теодоронский, 2001). Натурное обследование включало в себя:
- рекогносцировку территории, которая проводилась как в границах объекта, так и на прилегающей территории с отметками и фиксацией специфики на рабочем плане; - уточнение местонахождения, планировочных элементов территории (сооружений, площадок, дорожек и т.д). Одним из основных видов работ являлась оценка состояния существующих насаждений, устойчивости, оценка эстетического состояния древесных растений. Состояние существующих зеленых насаждений трактуется как категория, отражающая степень соответствия объекта оптимальному уровню его функционирования при факторах внешней среды (степень жизнеспособности, качество). Декоративность древесных растений в насаждениях нельзя рассматривать в отрыве от их состояния -количественной оценки и устойчивости к воздействию городской среды.
Оценку состояния можно разделить на: - морфологическую (связывающие состояние растений с биометрическими параметрами их вегетативных органов, устанавливающие отклонения их роста и развития от оптимальных); - физиологическую (интенсивность фотосинтеза, дыхания, транспирации, обводненности листьев); - анатомическую (размеры, структура и соотношении тканей вегетативных органов растений).
Морфологическая оценка в свою очередь делится на инструментальный и визуальный способ определения состояния зеленых насаждений. Инструментальный способ основан на измерении морфологических параметров растений и их сопоставлении с эталонными значениями. Визуальный способ основан на использовании бальных шкал оценки состояния по внешним признакам (количество сухих ветвей в кроне растения, густота кроны, величина приростов: дополнительными являются признаки повреждения вредителями или поражения болезнями растений) (Мозолевская, 1997).
При оценке состояния насаждений, устойчивости и эстетического состояния древесных растений использовался визуальный способ, основанный на бальной шкале оценки состояния по внешним признакам.
Для оценки «здоровья» городской среды применялся инструментальный способ, основанный на измерении морфологических параметров растений.
При оценке состояния существующих насаждений (в период обследования насаждений каждому растению присваивался инвентарный номер, который наносился на растение и план).
Комплексная оценка всех парковых компонентов проводилась с целью определения общего состояния деревьев, кустарников, газона и цветников, и оценивалась, по трехбалльной шкале (Теодоронский, 2003):
а) «Хорошее» Древесные растения здоровые, с хорошо развитой кроной и ветвями, без каких-либо заметных повреждений, с нормальным облиствление; Газон - травянистые покров из злаковых видов трав с густым сомкнутым травостоем без «проплешин», регулярно скашиваемый, без наличия сорных широколиственных сорняков; Цветник - компактная растительная группировка со здоровыми растениями без наличия увядших, засыхающих, с четко очерченными контурами. б) «Удовлетворительное»
Древесные растения здоровые на вид, но с неправильно развивающейся кроной, со значительными, но не угрожающими их жизни повреждениями или ранениями, со слегка искривленным стволом, с ветвями, имеющими сухие побеги (до 10... 15%); кустарники с наличием поросли;
Газон - травянистый покров из злаковых трав, имеющий участки с редким травостоем (до 40%), участки с небольшим (до 15%) наличием нежелательной широколиственной растительности;
Цветник - неопрятного вида, с наличием увядших частей растений (до 40%), контуры нечетко обозначены. в) «Неудовлетворительное»
Древесные растения, не отвечающие своему функциональному назначению, с деформированной кроной, с наличием сухих побегов и ветвей, с мелкой и бледной листвой, с искривленным стволом, имеющие признаки грибковых заболеваний с зараженностью вредителями, угрожающими их жизни. Кустарники имеют поросль, сухие побеги, мелкую листву, угнетенный вид; Газон - травянистый покров сильно деградирован, имеет большое количество широколиственных растений, покрытие отсутствует на 80%, в наличии массовые протопы. Цветники - контуры размыты или вообще отсутствуют, имеющие увядшие засыхающие растения.
Парк «Алые паруса»
Под газоустойчивостью понимают способность растений противостоять действию вредных газов, сохраняя нормальный рост развитие и декоративность. Устойчивость к воздействию отдельных газов у многих видов растений сохраняется в равной степени при сходной концентрации газов, одинаковом времени их действия и идентичности внешних условий. Физико-географические условия могут существенно изменять степень газоустойчивости. Наиболее устойчивы к выхлопным газам: вяз мелколистный, бузина сибирская, калина обыкновенная, карагана желтая, лох серебристый, осина, смородина золотистая.
При подборе газоустойчивых пород и их посадке необходимо учитывать экологические и биологические свойства. Это помогает адаптации устойчивых пород в определенных местах посадки и повышению их устойчивости к загрязнителям воздуха. Сравнительно-экологическая характеристика пород древесных растений, используемых в озеленении и их газоустойчивость представлены в приложении 15.
Деревья, произрастающие на территории парков светолюбивы, некоторые могут выносить легкое затенение. К влаге и почве средне требовательны, сильной газоустойчивостью, рябина обыкновенная и береза повислая, а также акация белая устойчивы.
В данной ситуации очевидна целесообразность подбора газоустойчивых пород древесных и кустарниковых растений (приложение 15). Посаженные деревья и кустарники-из газоустойчивых пород вблизи стационарных источников загрязнения воздуха и путей передвижных источников загрязнения (автомобилей) берут на себя главный удар и ограждают остальную территорию от негативного воздействия загрязнителей.
Большое значение для устойчивости растений к газам имеют некоторые биологические особенности: интенсивность морфо-биологических процессов роста и развития растений и экологическая пластичность, географическое про исхождение семенного материала, возраст растений, наличие у растений критического периода, когда оно более чувствительно к действию газов.
Распад естественных фитоценозов и повреждение городских насаждений ведет к уменьшению их санитарно-гигиенического значения вследствие сокращения ассимиляционной поверхности, гибели неустойчивых видов, обладающих повышенной интенсивностью газообмена и лучше выполняющих санитарно-гигиеническую роль, ухудшения микроклиматических условий (Николаевский, 1979).
Повышенная устойчивость к загрязнениям не связана с каким-либо комплексом специальных морфологических или физиологических адаптации. В ряде случаев устойчивыми к загрязнению оказываются растения, выносливые и к другим экстремальным факторам (морозостойкие, жаростойкие, засухоустойчивые). Более стойкие растения, происходящие из районов с карбонатными и слабозасоленными почвами (в засушливых зонах). Это связано с тем, что эти виды имеют повышенное содержание катионов кальция, калия и натрия и потому способны связывать токсичные анионы. Довольно стойкие к загрязнениям нитрофильные травянистые виды - сорняки. Устойчивости способствуют некоторые особенности строения листьев, в том числе прочный, не стареющий в течение вегетационного сезона восковой слой, защищенные устьица.
Факторный анализ показал, что на накопление тяжелых металлов растениями влияют следующие факторы (в порядке убывания): время отбора проб, тип насаждения, древесная порода, район города, возраст растения. Водоспе-цифичность в поглощении твердых металлов прослеживается достаточно ярко и может служить определяющим признаком при разработке ассортимента растений для озеленения городов. Больше всего твердых металлов накапливают липа мелколистная, вяз гладкий, затем идут клен остролистный, дуб черешча-тый. При этом липа накапливает больше Fe, Мп, а вяз - Mn, Си, Zn. Таким образом, растения в условиях города подвергаются воздействию необычайно сложного комплекса разнообразных, часто сильно варьирующих факторов измененной среды, мишенью которых являются самые различные морфоанали-тические и физиолого-биохимические реакции. Городская среда может рассматриваться как модель возможного глобального изменения естественной среды (Фролов, 1993).
Ассортимент древесных видов для озеленения можно подразделить на две категории.
Основной, составляющий структуру садово-паркового ландшафта видовой состав обусловлен устойчивыми видами с участием акклиматизированных видов/ береза повислая, клен остролистный, липы мелколистная и крупнолистная, лиственница сибирская и европейская, ива белая, вяз гладкий, ясень обыкновенный, тополь советский, тополь пирамидальный, каштан конский, дуб красный, ель колючая, туя западная, можжевельник казацкий.
Дополнительный - те виды, которые не играют самостоятельной роли из-за небольших размеров, а дополняют садово-парковые композиции к дополнительному ассортименту (рябина обыкновенная, черемуха виргинская, вишня пенсильванская, груша уссурийская).
На объектах озеленения в городских условиях влияние растений друг на друга в группах может носить различный характер. В уплотненных группировках имеет место механическое взаимодействие растений, проявляющееся в повреждении ветвей, почек листьев близко расположенных друг к другу. При плотном размещении растений интенсивно идет процесс конкуренции за влагу, элементы питания, свет. В табл. 34 указаны сочетания отдельных древесных видов по фитоценотическому принципу.
