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

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
Статья научная