Оценка жизненного состояния деревьев в урбанизированных условиях Казани

Автор: Прохоренко Нина Борисовна, Демина Галина Владимировна, Мингазова Дамира Наилевна

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Рубрика: Общая биология

Статья в выпуске: 2-3 т.19, 2017 года.

Бесплатный доступ

Было проведено исследование древостоев в садах, парках и скверах центра Казани. Установлено, что большинство видов деревьев, произрастающих в центре Казани, характеризуются снижением темпов роста в высоту, у некоторых видов это коррелирует с интенсивным нарастанием в толщину. В условиях городской среды у деревьев наиболее распространены такие инфекционные заболевания как пятнистости, ржавчины и мучнистая роса. Значения показателя жизненного состояния у разных видов варьирует от 46,2% (усыхающие) до 100% (здоровые). Городские популяции 58,7% обследованных видов не имеют явных повреждений и формируют здоровые насаждения, 34,5% видов образуют насаждения со слабыми повреждениями, тогда как насаждения со значительными повреждениями выявлены у 7,3% видов.

Еще

Городские насаждения, интродуценты, рост и развитие деревьев, жизненное состояние, болезни

Короткий адрес: https://sciup.org/148205173

IDR: 148205173   |   УДК: 635.925+582.4+581.2

Assessment of the trees vital state in the urbanized conditions of Kazan city

The research of forest stands in gardens, parks and squares of the center of Kazan was conducted. It is established that the majority of species of the trees, growing in the center of Kazan, are characterized by depression of growth rates in height, at some types it correlates with intensive increase in thickness. In the conditions of the urban environment such infectious diseases as blotches, rusts and powdery mildew are most widespread among trees. Values of vital state indicator at different types varies (drying-out) to 100% (healthy) from 46,2%. City populations of 58,7% of the surveyed types have no obvious damages and form healthy plantings, 34,5% of types form plantings with weak damages whereas plantings with appreciable damages are taped at 7,3% of types.

Еще

Текст научной статьи Оценка жизненного состояния деревьев в урбанизированных условиях Казани

Мингазова Дамира Наилевна, студентка жизненным состоянием растений понимается совокупность морфоструктурных и ростовых особенностей, эффективность использования ресурсов местообитания, а также способность противостоять стрессовым воздействиям [13]. Оценка жизненного состояния у древесных растений, используемых в городском озеленении, дает возможность обосновать рекомендации для создания наиболее продуктивных и долговечных зелёных насаждений.

Цель исследований: выявление жизненного состояния деревьев, используемых в озеленении центра Казани, и определение группы видов, наиболее устойчивых к произрастанию в условиях города.

Материалы и методы . В ходе полевых работ, которые проводятся, начиная с 2013г., в центральной части г. Казани обследованы искусственные зеленые насаждения, относящиеся к категории садов, парков и скверов. Проведение полевых работ основывалось на методах закладки пробных площадей (ПП) [14]. Всего было заложено 8 ПП размером 500-1000 м² разной конфигурации. На ПП определялись количественные (численность) и морфометрические (высота и диаметр на высоте 1,3 м) показатели для всех древесных растений. Все морфометрические данные (высота и диаметр) обработаны статистико-информационными методами с учетом возрастного состояния растения.

Жизненное состояние деревьев в полевых условиях оценивалось согласно разработанной методике [10] визуально по процентному соотношению здоровых и усыхающих ветвей, по наличию или отсутствию болезней, а также повреждений от грызущих насекомых на листьях. Для общей оценки жизненного состояния каждого вида использовали 5 балльную шкалу, где: 1 балл – здоровое растение, не имеет внешних признаков повреждения кроны и стволов, повреждение листьев и хвои не более 10%; 2 балла – поврежденное (ослабленное) растение, наличие 30% усыхающих ветвей, либо суммарное ослабление жизненности на 30%; 3 балла – сильно поврежденное (сильно ослабленное) растение, характерны те же признаки поражения, только эффект составляет 60%; 4 балла – отмирающее растение, густота кроны менее 15-20%, хвоя и листья хлоротичны, свыше 70% ветвей кроны усыхающие или сухие, поражение вредителями и болезнями; 5 баллов – сухостой (отмершее в год исследования с сохранением листвы или ранее, постепенно утрачивающее ветви и кору). Жизненное состояние видов и насаждений в целом определяли по формуле В.А. Алексеева [15]: Ln = (100n1 + 70n2 + 40n3 + 10n4 + 5n5)/ N, где Ln – жизненное состояние, n1 – число здоровых деревьев, n2 – ослабленных, n3 – сильно ослабленных, n4 – отмирающих, n5 – сухостой, N – общее число деревьев на пробной площадке.

В соответствии с полученными данными значения Ln обследованные популяции древесных видов были поделены на четыре категории состояния (КС):

КС I – насаждения здоровые, у которых Ln = 80100%.

КС II – насаждения со слабым повреждением древостоя, у которых Ln = 50-79%.

КС III – насаждения со значительным повреждением, у которых Ln = 20-49%.

КС IV – насаждения усыхающие, у которых Ln = менее 20%.

В ходе фитопатологического мониторинга осуществлялось определение типа и характера болезней (инфекционной или неинфекционной природы), давность поражения, выявление видового состава возбудителей наиболее значимых инфекционных болезней. Помимо выявления заболевания и патогена, его вызывающего, проводился учет интенсивности и распространенности болезней на конкретных породах [16, 17]. Для учета интенсивности заболеваний использовалась глазомерная 4-х бальная шкала, по которой: 0 баллов соответствует отсутствие поражений; 1 балл – поражено до 10% поверхности; 2 балла – поражено 11 – 25%; 3 балла – поражено 26 – 50%; 4 балла – более 50% поверхности. Распространенность болезни высчитывали как количество больных растений, выраженное в процентах к общему числу осмотренных. Латинские названия растений в работе приводятся по сводке «Сосудистые растения Татарстана» [17].

Результаты исследований и их обсуждение . Наши исследования показали, что в составе исследованных насаждений популяции таких видов как Acer negundo , A. platanoides , Betula pendula, Larix sibirica , Sorbus aucuparia , Tilia cordata , Ulmus laevis представлены разными возрастными состояниями: от молодых вегетативных (v) до старых генеративных (g3) (табл. 1). Городские популяции остальных видов образованы либо только молодыми растениями: виргинильными (v) и молодыми генеративными (g1), как у Picea x fennica , Pinus sibirica , Pinus sylvestris , Quercus robur , либо – средневозрастными растениями: зрелыми (g2) и старыми (g3) генеративными, как у Populus balsamifera и Picea pungens f. glauca .

Таблица 1. Морфометрические параметры древесных пород на разных этапах их возрастного развития в садах, парках и скверах центра Казани

Вид растения

Возр. сост.

Высота ствола, м

Диаметр ствола, см

М

М о

x min-max

±δ

V,%

М

М о

x min-max

±δ

V,%

Acer negundo L.

v-g1

7,3

9

4-9

2,9

39

5

5

5

g2-g3

11,3

11

11-12

0,5

44

31

19-44

12,8

41

Acer platanoides L.

v-g1

12,3

13

7-14

2,4

21

12,7

17

4-17

4,5

35

g2-g3

15,6

14

13-21

3

19

42,1

30-63

10,8

26

Betula pendula Roth.

v-g1

9,8

9

7-14

2,4

24

21,9

19,5

15-27

3,6

16

g2-g3

16,3

15

13-22

2,9

18

24,6

38

15-38

8,9

36

Larix sibirica Ledeb.

v-g1

10

13

5-13,5

2,7

27

12,7

8

5-24

5,1

40

g2-g3

16

15-17

1

6

21,3

11-14

1,5

12

Malus sp. (гр. китайка)

v-g1

5,9

9

3,5-9

2,3

39

8,9

11

6-11

1,8

20

g2-g3

Picea x fennica (Regel) Kom.

v-g1

10,4

7

7-14

2,6

25

19,2

24

11,5-27

5,2

27

g2-g3

Picea pungens f. glauca Reg

v-g1

g2-g3

8,5

8

7-10

1,1

13

18,6

18

15-22

2,6

14

Pinus sibirica Du Tour

v-g1

4,8

4,5

3,5-6

0,9

18

9,9

12

4-16

3,5

35

g2-g3

Pinus sylvestris L.

v-g1

8,7

-

7-10

1,5

17

17,3

18

16-18

1,2

7

g2-g3

Populus balsamifera L.

v-g1

g2-g3

21,4

23

15-25

3,3

15

56,9

63

40-75

12

21

Quercus robur L.

v-g1

11

11

11

23,5

20-27

4,9

21

g2-g3

Sorbus aucuparia L.

v-g1

4,2

4,5

3,5-4,5

0,6

14

13,5

10,5-17

3,3

24

g2-g3

6

5-7

1

17

16,8

14-19,5

2,8

16

Tilia cоrdata Mill.

v-g1

7,2

8

6-8

0,8

12

13,2

11

11-17

2,7

20

g2-g3

19,1

19

16-23

2,2

11

41,9

54

17-54

11,7

28

Ulmus laevis Pall.

v-g1

13,7

12

12-17

2,9

21

14

13-15

1

7

g2-g3

20,2

19

19-22

1,3

7

57,6

55,5-62

2,6

5

Анализ параметров ствола у наиболее широко распространенных пород показал наличие изменений в параметрах роста по сравнению с условиями внутригородских лесопарков естественного происхождения. Так, у быстрорастущей Betula pendula в искусственных насаждениях средняя высота зрелых деревьев не превышает 16,3 м (максимальная – 22 м), при среднем диаметре 24,6 см, что соответственно в 1,5 и 1,7 раза ниже по сравнению с естественными городскими лесами. Молодые растения Tilia cоrdata в парках и скверах не отличаются по параметрам роста от растений естественного происхождения. Зрелые деревья Tilia cоrdata (g2-g3) в сравниваемых категориях насаждений не отличаются по высоте, которая составляет в среднем около 19 м, однако в садах, парках и скверах средний диаметр стволов в 1,5 раза выше, чем в естественных городских лесах. Сходные особенности формирование деревьев со сравнительно большим диаметром (в 1,8 и 1,9 раз) при сохранении высоты отмечается также для Acer platanoides и Ulmus laevis. Следовательно, реакцией на специфичные условия городской среды у клена, липы и вяза выступает накопление биомассы за счет нарастания в толщину, у березы – снижение темпов роста, как в высоту, так и в толщину. Выявленные значения морфометрических параметров для данных видов и видов, которые произрастают только в искусственных посадках, следует считать стандартными при проектировании мероприятий, связанных с озеленением Казани.

Фитопатологический мониторинг показал, что обследованные виды деревьев страдают преимущественно от инфекционных заболеваний, вызываемых грибами (87%). Доля неинфекционных болезней не превышает 13%, они представлены механическими повреждениями коры, суховершинностью, краевым некрозом листьев, а также усыханием листьев и хвои. Среди инфекционных заболеваний были отмечены пятнистости, ржавчины, мучнистая роса, малиниоз и др. Распространенность болезней в составе исследованных популяций древесных видов находится в пределах 8–98% (табл. 2). Высокие показатели интенсивности и распространенности отмечены для таких заболеваний, как пятнистости у клена остролистного, мучнистая роса у клена остролистного и дуба черешчатого, парша и молиниоз у яблони домашней, кармашки у черемухи обыкновенной.

Таблица 2. Болезни и повреждения древесных растений в садах, парках и скверах центра Казани

Древесная порода

Типы болезней и повреждений

механические повреждения/ суховершинность

нек-розы

усыхание листь-ев/хво и

пар ша

моли ли-ниоз/ кар-машки

пятнистости

ржавчины

мучнистая роса

Acer negundo L.

1/12

Acer platanoides L.

2-3/28

1-3/34

Betula pendula Roth.

1-2/18

1-2/10

Malus domestica Borkh.

3/98

3/97

Pinus sylvestris L.

1/12

Picea pungens Engelm.

2/7

Populus balsamifera L.

1-2/12

Padus avium Mill.

2/89

Quercus robur L.

2/8

1-2/47

Tilia cоrdata Mill.

2/12

Примечание: в числителе интенсивность заболевания (в баллах), в знаменателе распространенность заболе- вания (в %)

Значение показателя жизненного состояния (Ln) в городских популяциях деревьев варьирует от 15% (усыхающие) до 100% (здоровые). Расчеты показали, что 32 вида и форм (58,7% от состава анализируемой дендрофлоры) характеризуются категорией состояния KC I, так как не имеют явных повреждений (табл. 3). Среди представителей этой группы видов – Acer platanoides 'Drummondii', A. negundo, Fraxinus pennsylvanica, Quercus rubra, Picea pungens и ее формы, Populus balsamifera, Robinia pseudoacacia, Tilia platyphyllos и др. – входят в состав сравнительно молодых насаждений парка «Миллениум» и сквера «Университетский дворик». Многие из них – интродуценты из Северной Америки, они зимостойки, малотребовательны к плодородию почвы и не подвержены воздействию вредителей. Категория состояния КС II выявлена у 18 видов и форм (34,5%): Acer platanoides, Aesculus hippocastanum, Betula pendula, B. pubescens, Picea x fennica, Quercus robur, Sorbus aucuparia, Taxus baccata и др. Большинство из них – аборигенные виды местной флоры. Для них отмечены наличие отдельных сухих ветвей в кроне, повреждение корки, а также листьев или хвои. В частности листья клена повреждены черной пятнистостью (Rhytisma acerinum (Pers.) Fr.) и мучнистой росой (Uncinula aceris Sacc.), листья рябины обыкновенной – ржавчиной (Сrymnosporangium juniper Link.), листья дуба – мучнистой росой (Erysiphe quercina Schwein.), а также дубовой одноцветной молью (Tischeria ekebladella Bjerkander), листья березы

Таблица 3. Жизненного состояния видов деревьев в садах, парках и скверах центра Казани

Древесная порода

Кол-во, шт.

Ln, %

КС вида

1

Abies concolor (Gord) Engelm.

1

100

I

2

Acer ginnala Maxim.

3

100

I

3

Acer negundo L.

6

85

I

4

Acer platanoides L.

15

74

II

5

Acer platanoides 'Crimson king'

5

40

III

6

Acer platanoides "Drummondii"

3

100

I

7

Acer saccharinum 'Laciniatum Wieri"

6

100

I

8

Acer tataricum L.

10

61

II

9

Aesculus hippocastanum L.

19

70

II

10

Betula pendula ‘youngii’

6

70

II

11

Betula pubescens Ehrh.

19

67

II

12

Betula pendula Roth.

19

79

II

13

Cotinus cogygria Scop.

3

100

I

14

Crataegus sp. (крупн. л., не рассеч., опуш.)

3

100

I

15

Crataegus sp. (с рассеч. мелкими л.)

50

100

I

16

Crataegus sp. (крупн.л., не рассеч. без опуш.)

5

100

I

17

Elaeagnus angustifolia L.

2

85

I

18

Fraxinus pennsylvanica Marsh.

6

100

I

19

Juglans mandshurica Maxim.

1

100

I

20

Larix sp.

6

100

I

21

Larix sibirica Ledeb.

47

60

II

22

Malus sp. (гр. китайка )

16

77,5

II

23

Malus sp. ( гр. китайка с бордовыми л. и пл.)

2

100

I

24

Padus maakii (Rupr.) Kom.

5

100

I

25

Padus virginiana (L.) M. Roem.

2

100

I

26

Padus avium Mill.

20

80,5

I

27

Picea x fennica (Regel) Kom.

34

66

II

28

Picea omorika Purk.

3

100

I

29

Picea pungens f. glauca 'globosa'

2

100

I

30

Picea pungens f. glauca Reg.

23

93

I

31

Picea pungens Engelm.

13

91

I

32

Pinus mugo 'Gnom'

2

100

I

33

Pinus sibirica Du Tour.

28

64,5

II

34

Pinus sylvestris L.

10

62

II

35

Populus balsamifera L.

11

100

I

36

Populus simonii Carr.

11

100

I

37

Populus alba L.

9

63

II

38

Populus sp.

7

70

II

39

Prunus spinosa L.

1

70

II

40

Quercus rubra L.

1

100

I

41

Quercus robur L.

14

68

II

42

Sorbus aucuparia L.

25

70

II

43

Robinia pseudoacacia L.

4

92,5

I

44

Salix caprea L.

4

70

II

45

Salix matsudana f. tortuosa

1

100

I

46

Salix sp. (гр. размаринолистные, л. мелкие)

26

100

I

47

Salix sp .(гр. размаринолиснные, л. крупные )

11

100

I

48

Taxus baccata L.

2

70

II

49

Thuja occidentalis L.

38

65

II

50

Tilia cordata Mill.

34

46,2

III

51

Tilia platyphyllos Scorp.

27

100

I

52

Ulmus glabra Huds.

7

40

III

53

Ulmus laevis Pall.

5

100

I

54

Ulmus minor Mill.

1

100

I

55

Ulmus pumila L.

5

40

III

Наибольшие повреждения отмечены лишь у 4 видов деревьев (7,3%), которые образуют насаждения третьей категории КС III ( Acer platanoides 'Crimson king', Tilia cordata, Ulmus glabra и Ulmus pumila . Данные виды относятся как к аборигенным, так и к интродуцентам. В составе их популяций растения отличаются высоким процентом сухих ветвей, а также пораженных болезнями и вредителями листьев. Так, например, в период исследований листья клена остролистного формы 'Crimson king' были массово поражены мучнистой росой клена ( Uncinula aceris Sacc.). Листья липы мелколистной , несмотря на высокую зимостойкость и устойчивость к загрязнению воздуха этой породы, в большинстве исследованных насаждениях подвержены краевому некрозу, который обусловлен неправильной агротехникой выращивания, пересыханием почвы и частичным отмиранием корневой системы. В разные годы были отмечены массовое поражение листьев липы галловым клещом ( Eriophyes tiliae Nal.), тлей ( Eucallipterus tiliae L.), что существенно ослабляет деревья в черте города. В обследованных парках и скверах ни один из видов деревьев не характеризуется категорией состояния IV.

Выводы: установлено, что древесные виды, произрастающие в садах, парках и скверах центра Казани, отстают в росте, что представляет собой приспособительные реакции к условиям городской среды обитания. При этом береза и ель колючая отвечают на стресс городских условий и повышенное освещение снижением темпов роста в высоту и толщину, другие – липа, ильм и клен – сохранением высоты при активном нарастании в толщину. Городские популяции деревьев в разной степени устойчивы к неблагоприятному воздействию условий городской среды и подвержены ряду инфекционных (пятнистости, ржавчины, мучнистая роса, ма-линиоз и др.), а также неинфекционных (повреждения коры, суховершинность, краевой некроз листьев, усыхание листьев и хвои) заболеваний. Диагностика жизненного состояния выявила, что городские популяции 32 видов и форм, относящихся преимущественно к интродуцентам, образуют здоровые насаждения и не имеют видимых повреждений вегетативных частей (КС I). Некоторые из входящих в эту группу видов представлены в насаждениях Казани крайне низко и могут быть рекомендованы для более широкого внедрения в систему озеленения. Деревья из состава местной флоры в большинстве своем образуют слабо поврежденные (КС II) или реже значительно поврежденные (КС III) насаждения. Несмотря на наибольшую приспособленность к природным условиям нашего региона, они страдают от поражения целого спектра фитопатогенов и вредителей, а также неправильной агротехники, используемой при озеленении.

  • 1.

  • 2.

  • 3.

  • 5.

  • 6.

  • 7.

  • 8.

  • 9.

Список литературы Оценка жизненного состояния деревьев в урбанизированных условиях Казани

  • Nowak, D.J. Air pollution removal by urban trees and shrubs in the United States/D.J. Nowak, D.E. Crane, J C. Stevens//Urban Forestry & Urban Greening. 2006. V.4. P. 115-123.
  • Rucandio, M.I. Biomonitoring of chemical elements in an urban environment using arboreal and bush plant species/M.I. Rucandio, M.D. Petit-Domínguez, C. Fidalgo-Hijano, R. García-Giménez//Environmental science and pollution research. 2010. Vol. 18, № 1. P. 51-63.
  • Климат и окружающая среда Приволжского федерального округа/науч. ред. М.Л. Верещагин. -Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2013. 274 с.
  • Переведенцев, Ю.П. Климат Казани и его изменения в современный период/Ю.П. Переведенцев, Э.П. Наумов, К.М. Шанталинский и др. -Казань: Казанский гос. университет, 2006. 216 с.
  • Строганова, М.Н. Городские почвы: опыт изучения и систематика (на примере почв юго-западной части г. Москвы)/М.Н. Строганова, М.Г. Агаркова//Почвоведение. Т. 7. 1992. С. 16-24.
  • Turer, D.G. Heavy metal contamination in soils of urban highways: comparison between runoff and soil concentrations at Cincinnati, Ohio/D.G. Turer, J.B. Maynard, J.J. Sansalone//Water, Air and Soil Pollution. 2001. V. 132. P.293-314.
  • Wang, X.S. Spatial distribution of metals in urban topsoils of Xuzhou (China): controlling factors and environmental implications/X.S. Wang, Y. Qin. -Springer-Verlag. 2005. P. 905-914.
  • Шергина, О.В. Морфологические и физико-химические особенности почв города Иркутска//География и природные ресурсы. 2006. № 1. С. 82-90.
  • Kosheleva, N.E. Assessment of heavy metal pollution of soils in industrial cities of Mongolia/N.E. Kosheleva, N.S. Kasimov, D. Dorjgotov et al.//Geography, Environment, Sustainability. 2010. №3. P. 51-65.
  • Кurbanova, S.G. The Role of Vegetation in Conservation of Small Rivers in the Middle Volga/S.G. Кurbanova, N.B. Prokhorenko//Mediterranean Journal of Social Sciences. 2015. Vol. 6. No 1 S3. P. 242-246.
  • Шихова, Н.С. Комплексная оценка состояния лесов зеленой зоны Владивостока//Лесоведение. 2015. № 6. С. 436-446.
  • Шихова, Н.С. Деревья и кустарники в озеленении города Владивостока. Монография.//Н.С. Шихова, Е.В. Полякова. -Владивосток: Дальнаука, 2006. 236 с.
  • Злобин, Ю.А. Принципы и методы изучения ценотических популяций растений. -Казань: Казанский университет, 1989. 146 с.
  • Сукачев, В.Н. Методические указания к изучению типов леса/В.Н. Сукачев, С.В. Зонн -М.: Изд-во АН СССР, 1961. 143 с.
  • Алексеев, В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев/Лесоведение. 1989. №4. С. 51-57.
  • Сафин, Р.И. Фитосанитарный мониторинг. Учебное пособие. -Казань: Издательство КГСХА, 2004. 100 с.
  • Соколова. Э.С. Состояние древесных и кустарниковых пород в живых изгородях и их повреждаемость болезнями//Экология, мониторинг и рациональное природопользование: науч. тр. -М.: МГУЛ, 1998. Вып. 294(1). С.41-46.
  • Бакин, О.В. Сосудистые растения Татарстана/О.В. Бакин, Т.В. Рогова, А.П. Ситников. -Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2000. 496 с.
Еще