CC BY
22
УДК 630*11
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЛЕСНЫХ ЛАНДШАФТОВ В УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
Е.В. Авдеева1, А.И.Панов2, С.В. Громыко1
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»1 660049 г Красноярск, пр. Мира, 82 e-mail: sibstu@sibstu.kts.ru
МП «Управление зеленого строительства» г. Красноярска, г. Красноярск, Обороны, 2а, e-mail: mpuzs.ru2
Для определения степени воздействия изменений внешней среды на рост деревьев был изучен радиальный прирост сосны обыкновенной в районе плотины Красноярской ГЭС и г. Дивногорске. По методике Чайле и Ван Вика построены графики изменения величины логарифма радиального прироста во времени. Результаты обработки данных показали, что для деревьев, растущих в городе, проявляется выраженное в различной степени синхронное снижение прироста после 1958 г. (в период наиболее интенсивного строительства города), в той или иной мере восстановившиеся к 1970 г. (к моменту завершения основного благоустройства города). Отрицательный угол наклона линейной модели деревьев в сообществе в районе нижнего бьефа Красноярской ГЭС, свидетельствует о том, что изменившиеся микроклиматические условия после возведения плотины привели к замедлению прироста деревьев.
Ключевые слова: радиальный прирост, сосна обыкновенная, Красноярская гидроэлектростанция, город-спутник
For definition of a degree of influence of changes of an environment on growth of trees the radial gain of a pine of an ordinary dam in area of Krasnoyarsk HPS and Divnogorsk was investigated. By technique Chaile and Van Vika diagrams of change of size of the logarithm of a radial gain in time are constructed. Results of data processing have shown, that for the trees growing in city, the synchronous decrease (reduction) of a gain expressed in a various degree after 1958 (in the period of the most intensive construction of city), in this or that measure restored by 1970 (to the moment of end of the basic accomplishment of city) is shown. The negative corner of an inclination of linear model of trees in community in area bottom reach Krasnoyarsk HPS, testifies that changed microclimatic conditions after erection of a dam have resulted in delay of a gain of trees.
Keywords: a radial gain, a pine ordinary, Krasnoyarsk hydroelectric power station, the city - satellite.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫХ И ПРИРОДНЫХ
СИСТЕМ
Большинство городов Сибири изначально были размещены на таежных территориях. Многие новые города проектируются и строятся в горной и равнинной тайге с включением лесных массивов в городскую застройку, что помогает смягчить суровые условия, улучшить микроклимат застройки, обогатить эстетическое качество городской среды. Определяющим фактором природных систем Сибири является низкая устойчивость ландшафтов к антропогенным нагрузкам (Крушлинский, 1986), которые при всей осторожности строителей и проживающих жителей возрастают, что приводит к изменениям условий роста деревьев. Эти изменения заключаются в вытаптывании травяного покрова; повреждении подроста и подлеска; разрушении лесной подстилки; нарушении водно-воздушного и температурного режима почвы в результате ее уплотнения; увеличении запыленности, загазованности и загрязнения воздуха автотранспортом и промышленными выбросами (Иванов, 1983; Таран, 1977). Особенно наглядным показателем состояния дерева, его энергии роста и устойчивости является годичный прирост в толщину, который колеблется в определенных пределах в зависимости от изменения условий окружающей среды. Изучение
радиального прироста деревьев сосны в условиях рекреационных нагрузок и промышленной среды показало, что в сосновых древостоях протекают два противоположных процесса: с одной стороны - деградация лесного массива, с существенным снижением величины прироста деревьев и постепенным усыха-нием части из них (Таран,1977). С другой - адаптация древостоя к изменившимся условиям произрастания, с постепенным восстановлением текущего прироста, в результате стабилизации стихийного вытаптывания почвы, при создании сети пешеходных дорожек и завершении основного строительства (Иванов, 1983).
АНАЛИЗ РОСТА ПРИРОДНЫХ ЛЕСОВ
В СТРУКТУРЕ ГОРОДА
Из городов-спутников г. Красноярска значительный интерес представляет опыт строительства молодого и наиболее крупного населенного пункта в пригородной зоне - Дивногорска. Своим рождением он обязан сооружению Красноярской ГЭС. Расположен в 40 км от г. Красноярска. Нижняя граница города начинается от р.Енисей, сам город поднимается по террасам-ступеням реки на высоту более 140 м. Его сложный рельеф (уклон до 15%) определил широтное направление основных улиц и магистралей сквозного и обходного значения - все они параллельны
р.Енисей и рельефу. Склон прорезан пятью логами, по трем из которых (Гермогенову, Филаретову и Безымянному) протекают ручьи. Главная композиционная ось города - Клубный бульвар. Меридиональный по направлению, он пересекает и связывает все террасы, все площади города: прибрежную, привокзальную, административно - культурного центра, автовокзальную и верхнюю.
В развитие Дивногорска заложена идея полного слияния города с природой (Таран, 1977).Она окружает его, входит внутрь лесопарковыми массивами, составляет неотъемлемую часть жилых кварталов и микрорайонов - его естественную среду. Во время строительства и эксплуатации городских объектов ведется постоянный санитарный уход за естественными лесными массивами, включенных в жилую застройку: проложены дорожно - тропиночная сеть из железобетонных плит, предотвращающая вытаптывание лесной подстилки и ливневая канализация, отводящая воду с автодорог и оберегающая склоны от размывания, постоянно ведутся рубки ухода (в лесных массивах сухостой практически отсутствует).
С целью охранения природной среды в городе выполнены исследования по определению степени влияния антропогенного воздействия на рост, долговечность и состояние лесных массивов, включенных в городскую застройку. Работы проводились на шести
участках: четыре из них расположены в селитебной Таблица 1 - Состояние природных массивов в Дивногорске и пригородном окружении
зоне города (№ 2-5), первый - в районе плотины Красноярской ГЭС на левом берегу реки, шестой - в лесном массиве, вне зоны влияния города, в 5 км от его границы (Авдеева, 2006).
Слияние внутригородской застройки с ландшафтом составляет яркую особенность Дивногорска. Прибрежная терраса - широкая полоса бульвара со спусками к воде и причалом.Естественные зеленые массивы (участок 2) входят в систему микрорайонов и зоны отдыха этой террасы. Выше, в сохраняемой лесопарковой полосе следующей террасы (участок № 3), расположен комплекс административных зданий. Внутригородское озеленение представляет непрерывную систему, охватывающую всю территорию города (участок № 4), связанную с внешним ландшафтом. Опыт показывает, что это требование не всегда учитывалось на практике, особенно при застройке жилых территорий. Существующий к западу от селитебных территорий лесопарк, расположенный в верхней части города между Гермогеновым и Фила-ретовым ручьями, превращен в общегородской парк культуры и отдыха (участок № 5) и лыжный стадион, рассчитанный на использование жителями и гостями Дивногорска. Последняя терраса города граничит с лесным массивом, уходящим за водораздельный хребет (участок № 6). Состояние природных лесных массивов в городе и пригородных ландшафтов отражено в таблица 1.
1 2 3
№ Участка Пространственные характеристики ландшафта Таксационные показатели древостоя (средние)
Площадь, га Уклон, % Высота над уровнем реки, м Возраст, лет Высота, м Диаметр, см Густота, шт. га
1 10 15 20 - 40 100 23 42 380
2 2.5 5 10 100 26 49 330
3 6.5 10 40 100 22 52 330
4 1 8 65 100 21 47 310
5 13 10 80 - 100 100 22 61 380
6 Лесной массив 10 400 водораздел 100 -150 24 66 420
Продолжение таблицы 1
4 5 6 7
№ Время затройки Состояние лесного массива ■ Благоустройство территории
Участка участка, год Деревья и кустарники Травяной покров
1 Лесной массив Состояние удовлетворительное Минерализация почвы менее 5%
2 1956 -1964 Периферийные деревья с механическими повреждениями, усыхание вершин Минерализация почвы 10%. Покрытие дорожек железобетонными плитами. Детский городок
3 1962 - 1964, 1976 На деревьях следы пожаров, обдир коры, зарубы. Массив Минерализация почвы до 10%. Нарушена Устройство лестниц и пандусов с железобетонным
расчленен дорогой лесная подстилка покрытием
4 1956 -1992 Деревья угнетены, повреждены корни, усыхание вершин, сухобочины, есть сухостой Минерализация почвы до 40%, массив пересечен городскими сетями Пешеходные дорожки с железобетонным покрытием, малые архитектурные формы на детской площадке
5 1964, 1978 - 1992 Подлесок угнетен, засыпка корневых шеек Минерализация почвы менее 15% Городской парк в стадии строительства. Ручьи захламлены
6 Вне зоны города Хорошее Нарушен слабо
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В осенний период на каждом участке при помощи возрастного бурава взято по 15 образцов древесины у лучших деревьев сосны, не имеющих механических повреждений, усыхания крон и превышающих по размерам средние деревья. Ширина годичных слоев определялась с помощью прибора «Измеритель ширины годичных колец» с точностью до 0.01 мм. Полученные ряды прироста подвергнуты математической обработке с использованием пакета прикладных программ «Statgraphics». Обработка заключалась в устранении долговременной тенденции (Черкашин, Кузьмичев, 1977) или кривой большого роста, при помощи показательно-степенной функции вида
Y = a • Xь • .
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Анализ полученных данных показывает, что средняя величина прироста в начальный период у деревьев, растущих за городом ниже, чем у деревьев, растущих на территории будущего города (соответственно 3 и 4.5 мм). К 60-летнему возрасту величина прироста в толщину у этих деревьев становится примерно равной (около 2 мм). В годы строительства г.Дивногорска прирост у деревьев на участке вне зоны влияния города составляет в среднем 1 мм и имеет тенденцию сохраняться на одном уровне. У деревьев, растущих в городе, в этот период наблюдается резкое снижение прироста до 0.4мм и постепенное его восстановление до уровня периода начала строительства. Среднее значение прироста оказывается заниженным вследствие того, что при устранении долговременной тенденции средняя линия оказалась под влиянием падения прироста в период интенсивного строительства города. Таким образом, у деревьев с долговременным снижением прироста данный метод оценки средней линии прироста не дает возможности отличить степень влияния внешних и внутренних факторов на его величину.
Для исключения влияния внешних условий на прирост по диаметру был использован метод, рекомендованный в работе Чалье и Ван Вика (Cilliers, van Wyk, 1938). Они предложили строить графики зависимости логарифма прироста по площади сечения ствола на высоте груди от возраста. В этом случае график делится обычно на две части: первая характеризуется возрастанием величины логарифма прироста у молодых деревьев и названа ими периодом свободного роста, второй свойственно постоянство величины логарифма прироста по площади сечения, и она может быть названа периодом роста в сообществе. В этот период может наблюдаться снижение величины логарифма прироста по площади сечения в результате конкуренции, возрастание его, стабилизация на другом уровне, и т.д. Поскольку были взяты приросты более крупных деревьев, предполагалось,
что влияние конкуренции на них минимальное, а снижение прироста можно отнести на счет внешних воздействий.
Анализ построенных графиков показывает, что деление на две части проявляется у всех деревьев. На контрольных участках у деревьев в период роста в сообществе наблюдаются незначительные колебания вокруг среднего уровня. На участках вне зоны города, зависимость логарифма прироста деревьев от возраста, может быть описана линейной функцией вида
У = а + Ь ■ X.
Методом регрессионного анализа получены статистические оценки коэффициентов уравнений, средние значения которых по участкам №2 1 и 6 приведены в таблица 2.
Таблица 2 - Статистические оценки параметров линейной модели
№ а Угол наклона модели, b Коэффициент детерминации, % Стандартная ошибка
1 7.770 0.0089 30.61 0.225
6 7.125 0.0072 23.03 0.396
Анализ полученных данных свидетельствует о том, что на участке № 6 (контроль) в 14 случаях из 20,а на участке № 1 (нижний бьеф плотины) в 17 из 20 линейная модель является адекватной данному процессу с уровнем существенности более 95%. По результатам исследований были построены гистограммы распределения коэффициента а. Их средние значения по участкам 1 и 6 составляют соответственно 7.77 и 7.12. Кривая распределения соответствует нормальному закону.
Угол наклона графика характеризует величину изменения прироста (отрицательное значение свидетельствует о его замедлении). Абсолютное значение угла наклона линейной модели является весьма малой величиной (от 0.0003 до 0.01) на значительном отрезке времени, что еще раз подтверждает адекватность линейной модели периода роста деревьев в сообществе и правильность выбранного в данном случае метода математической обработки рядов прироста. Угол наклона графика имеет как положительное, так и отрицательное значение. Причем на контрольном участке нет ярко выраженного преимущества одного из значений: 6 деревьев имеют отрицательное значение, 8 - положительное. На участке, расположенном в районе плотины ГЭС, угол наклона линейной модели лишь в 4 случаях из 17 является положительным. Это говорит о том, что изменившиеся после возведения ГЭС микроклиматические условия привели к замедлению прироста деревьев.
Для деревьев в городе выражено в различной степени синхронное снижение логарифма прироста после 1954 г., в той или иной мере восстановившееся к 1970 г.. Это снижение оценивалось путем нормировки на средний уровень логарифма прироста каждого дерева за 1950-1954 гг. всех остальных величин
логарифмов прироста. Полученные относительные величины (таблица 3) показывают, что на участке 2 восстановили прирост только 8 деревьев из 15, на пятом - 9, третьем - 10 и четвертом - 11 деревьев.
Таблица 3 - Оценка периода и степени снижения прироста в толщину деревьев в городе
Показатели Номер участка
_ 2 3 4 5
Годы снижения величины годичного прироста Годы наибольшего снижения прироста
Снижения годичного приро ста отдельных деревьев, % Площадь снижения прироста по участкам, усл. ед. Число деревьев, восстановивших прирост (из 15), шт
Если учесть, что взят прирост лучших деревьев, без видимых признаков усыхания, то положение вызывает тревогу. Для сравнения деревьев и участков между собой рассчитан еще один показатель - условная площадь снижения прироста, или сумма отклонений логарифмов приростов после 1954 г. от среднего уровня предыдущих лет, принятого за единицу. По этому показателю наибольшие потери прироста наблюдаются на участке 4, почти такие же - на участке 3 (на 10 - 12%). Лучше прирост на остальных двух участках в городе.
Объяснить такие значительные потери прироста на участках 3 и 4 можно их малой площадью, но в этом вероятным фактором воздействия строительства на прирост деревьев следует считать запыленность воздуха, особенно сильно проявляющуюся в летний период, и связанную по времени со строительством дорог, что влекло за собой перемещение больших объемов грунта в пределах города. Известное воздействие могла оказать вибрация почвы, с чем можно связать усыхание деревьев вблизи дорог, поскольку загрязненный воздух распространяется на значительное расстояние от дорог.
В настоящее время наиболее вредным фактором является уплотнение почвы отдыхающими жителя-
ми, поэтому требуется проведение посадки кустарников под пологом сосны. Целесообразно также создание опушек и живых изгородей вдоль автодорог для ограничения распространения пыли и газов от автотранспорта.
ВЫВОДЫ
1. Во время интенсивного строительства города проявилось заметное снижение текущего прироста в толщину всех деревьев сосны в пределах городской черты. У большинства лучших деревьев сосны (63%) произошло постепенное восстановление текущего прироста.
2. Требуется проведение дополнительных мероприятий по повышению жизнестойкости сосновых массивов, в частности: восстановление нарушенных ландшафтов; благоустройство берегов реки, ручьев; внедрение средозащитных пород озеленения с посадкой кустарников под пологом деревьев для регулирования движения отдыхающих, создание живых изгородей вдоль автодорог, для ограничения распространения пыли и газов от автотранспорта.
Выполнение данных рекомендаций позволит улучшить градостроительный комфорт и, следовательно, решить задачу сохранения естественных лесных массивов в городе.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Авдеева Е.В. Ландшафтно-экологическая среда сибирских городов: монография. - Красноярск: СибГТУ. 2006. -132 с.
Иванов В.С. Влияние рекреационных нагрузок на радиальный прирост сосны //Лесное хозяйство, 1983. № 8. С.14 - 16.
Крушлинский В.И. Город и природа Сибири: Архитектурно-планировочные аспекты. Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1986. 232 с. Таран И.В., Спиридонов В.Н. Устойчивость рекреационных лесов. - Новосибирск: Наука,1977. 197с. Черкашин В.П., Кузьмичев В.В. Статистический анализ рядов ширины годичных колец деревьев //Препринт ИЛиД СО АН СССР. Красноярск.1977. 38 с. Cilliers A.C., van Wyk J.H. A mathematical expression for the growth of trees in their dependence on time and density of stocking //Annals of the University of Stellenbosch. Capetown, 1938. V.16, Sec. A. 2. 36 p.
1960 -1969
1960 3 - 17 87.4 8
1959 -1967
1960 6 - 29 102.2
10
1958 -1973
1960 4 - 21 109.0 11
1957 -1970 1962 -1963
3 - 15
90.7
9
Поступила в редакцию 20.06.14 Принята к печати 20.12.14
