Видовое разнообразие и жизненное состояние деревьев и кустарников в насаждениях города Казани

Казань – город с миллионным населением, расположенный на надпойменных террасах левобережья Волги при впадении в нее реки Казанки. В настоящее время объекты зеленого строительства на территории Казани составляют около 20% от общей площади, что ниже нормы на 30% [5]. Основным элементом системы озеленения выступают древесные растения. В составе урбоэкосистем деревья и кустарники вынуждены приспосабливаться к ряду неблагоприятных факторов и значительно страдают от антропогенного пресса [13]. При разработке проектов садов и парков важно учитывать степень устойчивости древесных растений к своеобразным условиям городской среды и фитопатогенам, динамику их роста, декоративность листьев и кроны, а также ряд других морфолого-биологических признаков. Проведение комплексной оценки зеленых насаждений, включающей в себя флористический анализ, оценку жизненного состояния, изучение микофлоры и вредителей деревьев и кустарников, актуально для городских ландшафтов Казани.

Цель работы: выявление состава и жизненного состояния древесных растений в парках и скверах центральной части Казани, а также разнообразия фитопатогенов и вредителей, снижающие их устойчивость.

Методы исследований . Исследования проводились в течение 2013-2016 гг. в парках, садах и скверах исторического центра Казани. В ходе проведения полевых работ были использованы общепринятые в лесоведении методы закладки пробных площадей [10, 11]. В каждом насаждении закладывалась пробная площадь 500 м² (25х20 или 50х10 в зависимости от конфигурации

насаждения), в пределах которой определялись количественные и морфометрические показатели для всех видов деревьев и кустарников (высота, м; диаметр, см на высоте 1,3 м; численность, шт/га). Все морфометрические данные обработаны статистически. Для общей оценки жизненного состояния древесных видов нами была использована 5-балльная шкала, основывающаяся на визуальной оценке степени повреждения растения, согласно которой 1 балл присваивался здоровому растению с повреждением не более 10%, а 5 баллов – отмершему, сухому растению [1, 13]. Индекс жизненного состояния (ИС) древесных видов рассчитывался по формуле В.А. Алексеева [1]. Согласно значению индекса в соответствии с разработками Н.С. Шиховой [12] насаждения всех древесных видов были разделены на 5 категорий состояния (КС): I КС (ИС = 80-100%) – здоровые; II КС (ИС = 50-79%) – слабо поврежденные (умеренно ослабленные); III КС (ИС = 20-49%) – сильно поврежденные (сильно ослабленные); IV КС (ИС ≤ 20%) – усыхающие (отмирающие, полностью разрушенные); V КС (ИС = 0%) – сухостой.

Для видов исследуемой дендрофлоры проведен систематический, ботанико-географический и биомор-фологический анализы. Латинские названия в работе, а также типы ареалов и происхождение различных таксонов приводятся из сводки «Сосудистые растения Татарстана» [7], а также из работ [3, 6, 8 и др.]. Учет болезней растений проводился при маршрутных обследованиях, которые осуществлялись трижды за период вегетации. Техника учета состояла в общей оценке состояния растений, в отборе пробных образцов пораженных органов растений для дальнейшего установления патогена.

Результаты исследований и их обсуждение. Наши исследования показали, что в составе зеленых насаждений центра г. Казани насчитывается 99 видов и форм деревьев и кустарников, относящихся к 48 родам и 26 семействам (табл. 1). Пропорции дендрофлоры составляют 1:1,8:3,8, следовательно, на 1 семейство в среднем приходится около 2 родов и 4 видов. Ведущими семействами дендрофлоры города выступают Rosaсeae и Pinaceae, к наиболее крупным родам относятся: Acer, включающий 7 видов и форм, Spiraea и Picea с 5 видами в составе, Ulmus, Salix и Populus, насчитывающие по 4 вида. Преобладание семейства Rosaсeae как по числу родов, так и по числу видов отмечается и для зеленых насаждений других городов России [4, 9, 13].

Таблица 1. Систематическая структура дендрофлоры парков, садов и скверов Казани

Семейство	Число родов	Доля от общего состава, %	Число видов и форм	Доля от общего состава, %
Rosaceae	12	25	25	25,1
Pinaceae	4	8,4	11	11,1
Salicaceae	2	4,1	10	10,1
Aceraceae	1	2,1	7	7,1
Oleaceae	3	6,4	4	4,1
Berberidaceae	2	4,1	4	4,1
Cupressaceae	2	4,1	4	4,1
Betulaceae	2	4,1	4	4,1
Ulmaceae	1	2,1	4	4,1
Fabaceae	2	4,1	3	3
Caprifoliaceae	2	4,1	3	3
Cornaceae	1	2,1	2	2
Fagaceae	1	2,1	2	2
Sambucaceae	1	2,1	2	2
Tiliaceae	1	2,1	2	2
Остальные	11	23	12	12,1
Итого: 26	48	100	99	100

В составе насаждений только ¼ часть выявленного разнообразия деревьев и кустарников – аборигенные виды. Среди них 83% распространены в пределах Евразии и характеризуются евро-западноазиатским, евро-югоазиатским, восточноевропейско-азиатским и евро-азиатским типами ареалов, меньшая часть видов (17%) имеют сравнительно узкое распространение, их естественный ареал охватывает лишь территорию Европы. Из 75 аллохтонных элементов исследуемой дендрофлоры 15 имеют гибридное происхождение, среди них Cotoneaster lucidus x melanocarpus, Spiraea x cinerea, S. x bumalda, Forsythia x intermedia, Malus sp. (гр. китайка с бордовыми л. и пл.) и др., остальные 60 видов – интро-дуценты (табл. 2). В озеленении Казани используются интродуценты родом из Центральной и Южной Европы - 23 вида (38,3%), Северной Америки - 18 видов (30%), Восточной Азии – 13 видов (21,7%), а также Западной и Центральной Сибири – 5 видов (8,3%) и горных районов Евразии – 1 вид (1,7%). Среди интродуцентов 9 видов -дичающие или вполне натурализовавшиеся - Acer ginnala, A. negundo, Caragana arborescens, Juglans mand-shurica, Fraxinus pennsylvanica, Padus maakii, Physocarpus opulifolius, Ulmus minor, U. pumila.

Таблица 2. Систематическая структура аллохтонных элементов дендрофлоры парков, садов и скверов Казани

Семейство	Число родов	Доля от общего состава, %	Число видов и форм	Доля от общего состава, %
Rosaceae	10	20,8	22	22
Pinaceae	4	8,3	9	9
Aceraceae	1	2,2	5	5
Cupressaceae	2	4,1	4	4
Berberidaceae	2	4,1	4	4
Oleaceae	3	6,3	4	4
Salicaceae	2	4,1	6	6
Fabaceae	2	4,1	3	3
Caprifoliaceae	2	4,1	2	2
Ulmaceae	1	2,2	2	2
Cornaceae	1	2,2	2	2
Остальные	13	27,1	13	13
Всего	43	89,6	75	76

Таблица 3. Состав жизненных форм дендрофлоры парков, садов и скверов Казани

По высоте	По биологическим особенностям	Общее число видов	% от общего числа
деревья первой и второй величины (> 15)	широколиственное высокое дерево	16	16,1
	мелколиственное высокое дерево	7	7,1
	темнохвойное высокое дерево	5	5,1
	светлохвойное высокое дерево	1	1
	летнехвойное высокое дерево	2	2,1
деревья  третьей величины (< 15м)	широколиственное низкое дерево	10	10,1
	мелколиственное низкое дерево	2	2
	узколиственное низкое дерево	3	3
	темнохвойное низкое дерево	3	3,1
кустарник-деревце	темнохвойное деревце-кустарник с чешуйчатой и игловидной хвоей	4	4,1
	кустарник аэроксильный-деревце	14	14,1
кустарники высокие (>2м)	кустарник геоксильный высокий	10	10,1
кустарники (1-2м)	кустарник геоксильный низкий	20	20,2
лианы	деревянистая лиана	2	2,1
всего		99	100

В ходе биоморфологического анализа в составе различных типов насаждений центра Казани было выделено 14 жизненных форм (табл. 3). Наибольшее видовое разнообразие характерно для низких геоксильных кустарников, аэроксильных кустарников, а также широколиственных деревьев.

Высота широколиственных и мелколиственных пород I и II величины в естественных условиях местообитания составляет по литературным данным 20-30 м, в то время как в искусственных насаждениях Казани спелые насаждения Betula pendula достигают высоты 1721 м при диаметре 27-46 см, Tilia cordata – 17-26 м при диаметре 37-45 см, Acer platanoides – 16-19 м при диа- метре 42-49 см (табл. 4). Высота лиственных пород III величины в естественных условиях не превышает 15 м, а в составе городских посадок спелые насаждения Sorbus aucuparia имеют высоту 6-9 м при диаметре ствола 14-23 см, Padus avium – 6-9 м при диаметре 10-19 см. С учетом бонитеровочной шкалы М.М. Орлова [2] в черте г. Казани Populus balsamifera и Larix sibirica растут в условиях I бонитета, у остальных пород бонитет ниже на 1-2 единицы по сравнению с произрастанием в составе зональной растительности. Следовательно, только на тополь бальзамический и лиственницу сибирскую антропогенный пресс городских ландшафтов не оказывает угнетающего воздействия.

Таблица 4. Морфометрические параметры стволов лесообразующих пород в парках, садах и скверах Казани

Жизненная форма	Вид	В естественных условиях	В искусственных насаждениях г. Казань
		высота, м	высота, м сред. знач. min-max	диаметр, см сред. знач. min-max
широколиственное высокое дерево	Quercus robur	35	10,83±0,93 4-16,5	23,57±2,41 9-40
	Acer platanoides	20	11,43±1,43 3-20	27,53±3,74 5,5-49
	Tilia cordata	30	14±1,56 3,5-26	27,5±4,03 5-49,5
мелколиственное высокое дерево	Betula pendula	30	15,5±1,01 7-21,5	24,5±2,36 12-36
	Populus balsamifera	30	16,5±0,9 13-19	36,4±4,13 23,5-72
темнохвойное высокое дерево	Picea х fennica	40	6,92±0,71 2,5-23	12,3±1,05 3-29
	Picea pungens	35	6,44±0,77 1,8-9,5	15,41±2,48 2,5-23,5
	Picea  pungens  f. glauca	35	6,11±0,54 3-9	13,5±1,61 2-22,5
	Pinus sylvestris	35	4,87±0,34 3-10	10,62±0,84 7,5-23
светлохвойное высокое дерево	Larix sibirica	40	12,35±0,58 4-23	20,19±1,1 12-38,5
летнехвойное высокое дерево	Acer negundo	15	15,17±1,47 11-20	27±5,17 18,5-52
широколиственное низкое дерево	Sorbus aucuparia	15	4,94±0,36 2,5-9,5	10,2±1,05 2-23
	Padus avium	15	5,79±0,47 3,5-9	9,14±0,81 4-12
мелколиственное низкое дерево	Ulmus pumila	15	5±0,41 4-6	8±1,1 6-9

Встречаемость, %

Рис. 1. Встречаемость деревьев и кустарников в парках, садах и скверах центра Казани

Высокую встречаемость (>50%) в парках, садах и скверах Казани имеют 17 видов и форм: Acer platanoides, Betula pendula, Larix sibirica, Malus sp. (гр. китайка), Padus avium, Picea pungens, P. pungens f. glauca, P. x fennica, Pinus sylvestris, Querqus robur, Sorbus aucuparia, Syringa vulgaris, S. josikaea, Thuja occidentalis, Tilia cordata, Sorbaria sorbifolia , Viburnum opulus . При этом 8 из перечисленных видов встречаются в 2/3 обследованных объектов зеленого строительства (рис. 1). Среди них Pinus sylvestris,

Sorbus aucuparia и Padus avium – аборигенные виды, произрастающие в составе зональной ратительности, Thuja occidentalis, Picea pungens f. glauca, Syringa vulgaris, Larix sibirica – интродуценты, обладающие высокой приживаемостью, декоративными свойствами и сравнительно успешно противостоящие воздействию факторов городской среды. В количественном отношении в городских посадках наибольшее участие принимают деревья Larix sibirica , их насчитывается около 940 шт./га, Thuja occidentalis и Pinus sylvestris – по 760 шт./га, Tilia cordata и Picea x fennica - по 680 шт./га. Участие в составе насаждений других пород менее 500 шт./га.

Городские популяции деревьев и кустарников в разной степени устойчивы к комплексному воздействию условий городской среды. Степень их жизненного состояния варьирует от 15 до 100%. Анализ жизненного состояния показал, что 54,5% видов деревьев не имеют повреждений и формируют здоровые насаждения (КСI). Среди них преимущественно виды-интродуценты -Acer platanoides "Drummondii", Acer negundo, Fraxinus pennsylvanica, Juglans mandshurica, Picea pungens, Picea pungens f. glauca, Querсus rubra, Robinia pseudoacacia и др. По нашим данным ослабленные насаждения (КС II) выявлены у 39,4% интродуцированных и аборигенных видов и форм, таких как Acer platanoides, Aesculus hippocastanum, Amelanchier canadensis, Betula pendula, Juniperus virginiana, Pinus sylvestris, Querqus robur, Taxus baccata, Thuja occidentalis, Sorbus aucuparia и др. Для них отмечены наличие отдельных сухих ветвей в кроне, повреждение листьев, хвои. Сильно поврежденные и усыхающие насаждения (КС III и IV) характерны для 6,1% видов древесных растений, среди которых Acer platanoides "Crimson king", Ulmus pumila и др.

Во время исследований были выявлены неинфекционные и инфекционные заболевания деревьев и кустарников. Из неинфекционных заболеваний следует отметить краевой некроз листьев на Tilia cordata, что наблюдалось у деревьев растущих достаточно близко от проезжей части, на малых по площади и объему незаасфальтированных участках. Это заболевание связано с недостатком питательных веществ, нерегулярным поливом и влиянием дорожных реагентов, используемых в зимнее время года. Все инфекционные болезни вызваны грибковыми патогенами. 16 выявленных возбудителей болезней растений относятся к классу Ascomycetes , 5 - к классу Basidiomycetes , 2 - к классу Deuteromycetes . Наиболее часто встречались такие заболевания, как мучнистая роса, ржавчина и различные пятнистости (табл. 5).

Таблица 5. Пораженность болезнями видов деревьев и кустарников в парках, садах и скверах Казани

Вид	Мучнистая роса	Ржавчина	Пятнистости
Betula pendula	+	-	-
Tilia cordata	+	-	+
Sorbus aucuparia	+	+	+
Acer platanoides	+	-	+
Populus balsamifera	-	+	-
Quercus robur	+	-	-
Ulmus pumila	+	-	+
Padus avium	+	-	-
Crataegus sр.	+	-	+
Syringa vulgaris	+	-	-
Berberis vulgaris	+	+	-
Aronia melanocarpa	-	-	+

Среди древесных пород самой поражаемой болезнями выступает Sorbus aucuparia. Кроме того, довольно часто поражаются Tilia cordata, Acer platanoides и Ulmus pumila . Cреди кустарников наиболее подвержены воздействию фитопатогенов и вредителей Crataegus sр. и Berberis vulgaris. По нашим данным наиболее распространенное заболевание – мучнистая роса. На ослабленных болезнями растениях часто встречались такие вредители как липовый галловый клещ, моль боярышниковая кружковая, листовые минеры.

Выводы: наши исследования позволили дать общую характеристику дендрофлоре антропогенных ландшафтов в историческом центре Казани по таким показателям как систематическая и биоморфологиче-ская структура, таксационные особенности и количественное участие древесных растений. В парках, садах и скверах центра Казани произрастают 99 видов и форм, которые относятся к 48 родам и 26 семействам. В семейственно-видовом спектре наиболее широко представлены Rosaсeae, Pinaceae, Aceraceae и Salicacea, в ро- дово-видовом спектре - Acer, Spiraea, Picea, Salix, Populus и Ulmus. Из местной флоры успешно используются в озеленении 24 вида, большинство из которых имеют евро-азиатское распространение. Среди 75 аллохтонных видов – 15 имеют гибридное происхождение, 60 -интродуценты преимущественно Европейского, Североамериканского и Восточно-азиатского происхождения. В парках, садах и скверах центра Казани низкие геоксильные кустарники и широколиственные деревья отличаются наибольшим видовым разнообразием (около 50% всех видов). Установлено, что в условиях техногенной среды у деревьев бонитет ниже на 1-2 единицы по сравнению с произрастанием в составе зональной растительности. На Populus balsamifera и Larix sibirica пресс городских условий не оказывает угнетающего воздействия, и они растут в условиях I бонитета. Наибольшую встречаемость в насаждениях имеют 17 видов. Высокое количественное участие в составе древостоев имеют Larix sibirica, Thuja occidentalis, Pinus sylvestris, Tilia cordata и Picea x fennica (650 -940шт/га). Диагностика жизненного состояния показала, что популяции 6,1% видов деревьев имеют категорию сильно поврежденных и усыхающих, жизненное состояние остальных используемых в озеленении видов – удовлетворительное. Наиболее распространенным заболеванием растений выступает мучнистая роса, а наиболее поражаемые виды - Sorbus aucuparia, Tilia cordata, Acer platanoides, Ulmus pumila, Crataegus sр. и Berberis vulgaris.