Влияние антропогенных факторов на состояние древесных растений г. Волгограда

DOI:

Деревья, растущие в общественных зеленых зонах, подвергаются воздействию различных факторов окружающей среды, разрушени- ям, вызванных загрязнением воздуха и почвы, деятельностью человека и неблагоприятными погодными условиями. Что касается устойчивости к городским условиям, то хвойные деревья менее устойчивы к загрязнению, чем ли- ственные, поэтому последние чаще встречаются в урбанизированных районах. Лиственные деревья более чувствительны к воздействию O3, тогда как хвойные деревья более чувствительны к высокой концентрации SO2 и NO2 в воздухе. Использование NaCl от обледенения дорог и тротуаров также оказывает вредное воздействие на здоровье растений. Чрезмерная засоленность и подверженность растений этим условиям проявляются визуальными симптомами, такими как потеря естественного цвета листьев и некроз листьев, а иногда и увядание побегов [1].

Важным фактором в жизни растений являются физические и химические свойства почв. Эти свойства определяются минеральными веществами, которые ранее были на ее поверхности, а затем разложились. Микроэле-ментный состав почвы зависит от содержания в ней органических веществ, образовавшихся в результате разложения с помощью микроорганизмов растительных и животных останков, а также активным влиянием различных антропогенных факторов [2]. Повышенные концентрации щелочных ионов (например, Na, Ca, Mg) и некоторые другие ионы (Cl, Zn и Cu), а также одновременное неблагоприятное увеличение рН почвы отрицательно влияют на здоровье деревьев, растущих возле дорог. Повышенная соленость, вызванная повышенным содержа- нием Na и Cl, может вызывать физиологическую засуху растений, особенно весной [3].

В городских биоценозах вследствие усиленной нагрузки на почву происходит нарушение обмена питательных элементов между собой и растениями, а также других физикохимических показателей, определяющих свойства почвы. Деградация почв и дефицит питательных элементов в ней исключают формирование здоровой окружающей среды для человека [4]. Такое негативное влияние на растения может усугубиться неблагоприятными погодными условиями, такими как жара, засуха, ветер. Поэтому важно определить концентрацию их содержания в почвах города и определить влияние этого фактора на здоровье древесных насаждений.

Цель исследования – выявить влияние антропогенных факторов на состояние древесных растений г. Волгограда.

Материалы и методы

Объекты исследования: липа мелколистная ( L. Tíliacordáta ), каштан конский ( L. Aésculus ); почва.

Исследуемые образцы отбирались на 9 участках разных районов города Волгограда (рис. 1).

Рис. 1. Места отбора проб

Оценка состояния древесных растений проводилась визуальным методом по внешним признакам, указанных в таблице 1 [5].

Суммарное число баллов по всем факторам давало оценку состояния растения на каждом участке: 22–25 баллов – состояние отличное, 18–21 балл – хорошее, 14–17 баллов – удовлетворительное, 10–13 баллов – плохое, 5–9 – очень плохое.

Для определения концентраций химических элементов в листве и почве древесных растений использовались методы ГОСТ.

В ходе планирования экспериментов и для накопления, хранения и обработки экспериментальных данных был использован следующий пакет программ: Excel из пакета Office 2013 («Microsoft», США), Salstat for Windows («Salstat Statistics», United Kingdom) использовались для статистического анализа и графических элементов. Корреляционный анализ проводился с помощью канонического корреляционного метода (CCA).

Результаты и их обсуждения

Анализ оценки состояния древесных растений представлены в таблице 2.

Согласно представленным результатам можно сделать вывод, что на большинстве выбранных участков города состояние деревьев оказалось хорошим, практически отсутствовали признаки недостатка питательных элементов, не наблюдались вредители, и в некоторых местах присутствовали усохшие ветви, но в малых количествах.

Статистический анализ и дискриминантный анализ показал, как параметры, измеренные в листьях и почвах на участках двух видов деревьев, могут влиять на состояние их здоровья (Q) показаны на рисунке 2.

Зависимости между параметрами в листьях: А) липы, В) конского каштана; и в почве на участках: C) липы, D) конского каштана и здоровья деревьев (Q) на их участках.

Статистический анализ показал положительную корреляцию между содержанием Ca и Mn в листьях липы и на всех уровнях почвы на их участках. Это может указывать на значительную зависимость между ними. Что касается листьев и профиля почвы (0– 25 см) на участках конского каштана, то были зависимости между содержанием K и Cd. Помимо этого, CCA (см. рис. 2) показал положительную корреляцию между содержанием

Таблица 1

Визуальная оценки состояний растений по их внешним признакам

Показатель	Вариация показателя	Баллы
Состояние ствола	Здоровый и крепкий	5
	Имеются повреждения коры	3
	Наличие гнилей и дупел	1
Величина прироста	Более 15 см	5
	5–15 см	3
	Менее 5 см	1
Структура кроны	Нормальная, здоровая	5
	Один крупный или несколько мелких сучьев усохли	3
	Два и более крупных сучьев усохли	1
Вредители и болезни	Отсутствуют	5
	Имеется 1 вид	3
	Имеется 2 и более видов	1
Степень развития кроны	Полная, равномерно развитая	5
	Полная, но нарушенная	3
	Нарушенная и недоразвитая	1

Таблица 2

Показатели состояния древесных растений на выбранных участках

№ участка	Балл (значение)	№ участка	Балл (Q, значение)
1	19 (хорошее)	5	22 (отличное)
2	18 (хорошее)	6	18 (хорошее)
3	19 (хорошее)	7	15 (удовлетворительное)
4	18 (хорошее)	8	17 (удовлетворительное)

Са в листьях липы и здоровьем деревьев. Что касается деревьев конского каштана, существует положительная зависимость между содержанием калия в почве и здоровьем деревьев.

Модели CCA показали зависимости между параметрами в листьях и почве на участках исследований. Параметры, определенные в листьях, были в значительной степени связаны со здоровьем деревьев (см. рис. 2, А , В ). Содержание K, Ca и Fe в листьях липы положительно коррелировало со здоровьем деревьев (Q).

Увеличение содержания этих питательных веществ в листьях могло значительно повлиять на состояние деревьев (см. рис. 2, А ). Противоположная тенденция наблюдалась в листьях конского каштана (см. рис. 2, B ), так как большинство параметров могли негативно повлиять на здоровье деревьев. В анализе моделей (см. рис. 2) по химическому составу почвы на участках липы и конского каштана показано, что деревья, растущие на почвах с более высоким содержанием марганца (участок № 7), были отнесены к более низкому классу здоровья Q. Самые здоровые деревья были найдены на участке № 5. Их здоровье

(Q) положительно коррелировало с содержанием Mg в образцах почвы, собранных на участках липы, и с содержанием K и Cu в почвах, собранных на участках конского каштана (см. рис. 2, С , D ). Деревья на участках № 7 и № 8 оказались наименее здоровыми (Q). На их состояние могли повлиять химические свойства почвы. Засоленность почвы и содержание Na, возможно, отрицательно сказались на здоровье липы.

Заключение

Таким образом, необходимо регулярно проводить подобные исследования влияния химического состава почв на растения в городской среде, особенно в городах-мегаполисах и городах с интенсивно развитой промышленностью. Для получения более достоверных сведений о состоянии окружающей среды подобные исследования необходимо проводить в совокупности с изучением и других биотических, абиотических и антропогенных факторов, влияющих на почву и растения, для будущей и своевременной нейтрализации негативных воздействий и сохранения здоровой среды для человека.

Рис. 2. Модель CCA