CC BY
403
ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД
B.C. НИКОЛАЕВСКИЙ, академик АПСЖ и МАНЭБ,
И.В. ВАСИНА, аспирант,
Н.Г. НИКОЛАЕВСКАЯ, доцент
Растения в городе испытывают комплексное неблагоприятное воздействие разнообразных антропогенных факторов, главнейшими из которых в последние годы можно считать загрязнение атмосферы и почвы транспортными выбросами и антропогенную трансформацию почв в целом. Их негативное влияние на растения усугубляется неблагоприятными погодными условиями, к которым относятся весенне-летние засушливые периоды.
Относительный вклад автотранспорта в загрязнение городской среды Москвы сейчас оценивается в 80-90 % (раньше он был равен 60 %). Загрязнение воздуха на улицах Москвы в связи с ростом автопарка и увеличением удельной доли транспортных загрязнений пред-
ставляет большую экологическую опасность. В отличие от промышленных предприятий с их высокими трубами выброс газов автотранспорта и пылевые загрязнения от его движения и при уборке дорожного полотна происходят у поверхности земли (асфальта), поэтому их рассеивание в воздухе меньше, а непосредственное влияние на растительность больше чем промышленных выбросов.
Высокозначимым фактором неблагоприятного воздействия на растительность в Москве является применение противогололедных препаратов зимой. Ежегодно на автомагистралях г. Москвы для борьбы с наледями используется около 60-70 тыс. т хлористых солей (3). Кроме этого, поваренная соль с песком применяется на тротуарах, во дворах и вблизи
зданий общественного назначения. Благодаря длительному применению проти-воледных препаратов происходит постепенное засоление почв, особенно интенсивное в многоснежные зимы. К тому же соль разрушает асфальтовое покрытие дорог и тротуаров, что приводит к дополнительному загрязнению асфальтовой грязью газонов и мест произрастания деревьев вдоль дорог.
Содержание хлоридов в придорожных полосах максимально весной после таяния снега и минимально осенью в результате вымывания их из почвы осадками. В почвах придорожной полосы повышается содержание хлоридов и обменного натрия, увеличивается дисперсность почвенных коллоидов, происходит сдвиг реакции среды в щелочную сторону, снижается микробиологическая активность почв. Периодическое поступление в почву хлорида натрия, сезонное чередование процессов засоления и рассоления может приводить к осолонцеванию почв. Засоление почв вызывает нарушение деятельности микрофлоры, ухудшение развития на корнях древесных растений микоризы (80 % древесных пород являются микотрофными), что нарушает минеральное и водное питание растений. Изменение pH и катионно-водного баланса почв вызывает изменение доступности для растений важных микроэлементов. Ионы солей, и в первую очередь хлориды, легко вместе с водным потоком попадают и концентрируются в листьях древесных растений. Этим, вероятно, объясняется наличие некрозов весной на листьях в момент их распускания, так как это совпадает с высокой концентрацией хлоридов в почве после таяния снега.
Негативное влияние на рост и развитие зеленых насаждений Москвы оказывают масла и грязь, смываемые с полотна дороги и попадающие на придорожные полосы. Вместе с ними туда заносятся измельченный асфальт и промышленная пыль.
О преимущественном негативном влиянии на растения автотранспортных выбросов и засоления почв хлоридами
свидетельствуют как характерные внешние признаки ослабления и усыхания деревьев (замедленное и неравномерное распускание листьев, частичная сухо-кронность и снижение интенсивности роста, преждевременное пожелтение и опадание листьев и появление на них некрозов не инфекционного характера), так и приуроченность этих явлений к границам автомагистралей при отсутствии их у деревьев и насаждений на расстоянии 15 м и более от дорог.
Значимым фактором в жизни растений являются физические и химические свойства городских почв. Известно, что на городской территории Москвы (исключая территории лесопарков) практически не осталось естественного почвенного покрова. Насыпанные грунты содержат или песчано-суглинистый моренный материал, взятый с глубины 30-50 м при строительстве метрополитена, или смесь смешанных грунтов и разных промышленных и строительных отходов при нивелировании поверхности. Такие субстраты в некоторой мере окультурены путем внесения торфа и привозной почвы, но они не обеспечивают нормального разви-
тия корневых систем древесных растений из-за повышенной плотности сложения и нарушения естественных воздушного и гидрологического режимов (2). Изменение физических свойств городских почв связано с увеличением их плотности с 0,8-0,9 до 1,7 г/см3 (12). Этому способствует и высокая рекреационная нагрузка. Было замечено, что при повышении плотности почвогрунтов свыше 1,1 г/см3 деревья начинают суховершинить.
Влияние загрязнения атмосферы и почвы усугубляется специфическими условиями городского климата.
В Москве во все сезоны года наибольшая повторяемость приземных инверсий (30-35 %) наблюдается при штиле и особенно она велика с мая по сентябрь. Повторяемость застойных условий в атмосфере в течение года особенно велика летом (15-17 %), что способствует увеличению степени загрязнения воздуха транспортными выбросами в этот период. Этому способствуют и слабые скорости ветра (5-5,4 м/сек). Автотранспортные выбросы при высоких температурах и интенсивной солнечной радиации способствуют возникновению фотохимического смога.
Метеорологический потенциал загрязнения воздуха минимален в северных и северо-восточных районах города и максимален в южных районах города. Наиболее загрязнен воздух в центральной части Москвы и на крупнейших автомагистралях города (Ленинский, Рязанский проспекты, Варшавское шоссе и др.).
В крупных городах имеет место нарушение естественного для данной зоны температурного режима, значительное повышение температуры поверхности асфальтового покрытия и оголенных почв летом (на 10-15 °С и более) и почвенных слоев под асфальтом (на 7-10 °С и более), увеличение годового перепада температур в городских почвах (почти в 2 раза). В городе наблюдаются частые туманы, повышенная запыленность и мутность атмосферы.
Несмотря на то, что над городами выпадает примерно на 10-15 % больше осадков, чем на окружающей террито-
рии, городские растения испытывают летом существенный недостаток влаги в почве. Запасы почвенной влаги недостаточны для нормальной жизни древесных растений, так как жидкие летние осадки и талая вода весной не накапливаются в уплотненной почве, а стекают по водотокам в коллекторы и далее в водоемы. Поэтому запасы почвенной влаги в городе быстро расходуются на испарение перегреваемой почвы и на транспирацию растений. Нередко летом запас влаги в городской почве снижается до недоступного для растительности уровня или мертвого запаса, коэффициента завядания. Это ведет к гибели травянистой растительности и оголению почвы, к ухудшению роста и длительности жизни древесных растений, к сокращению сроков вегетации (более раннее пожелтение и листопад) и даже к усыханию ветвей в кронах.
В случае засухи (в г. Москве они периодически повторяются до 2-3 раз за 10 лет) высокие температуры воздуха и почвы, низкая влажность воздуха и быстрое исчерпание почвенной влаги становятся серьезным фактором для выживания зеленых насаждений. В этих случаях загрязнение воздуха промышленностью и автотранспортом, повышенное содержание в почве поваренной соли и тяжелых металлов становятся еще более опасными для растительности города.
Ранее нами проведены в условиях насаждений усадьбы «Ясная Поляна» специальные исследования по определению максимально разовых ПДК загрязнения воздуха и определены физиологические ПДК загрязнения воздуха для растительности (8) по 13 ингредиентам. В 1984 г. были разработаны и согласованы «Временные нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, оказывающих вредное воздействие на лесные насаждения в районе музея-усадьбы «Ясная Поляна». С учетом этого опыта при оценке чистоты и безопасности воздуха в г. Москве для растительности можно пользоваться данными табл. 1.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных соединений для человека
и древесных растений в воздухе, мг/м3
Загрязнители воздуха Для человека Для растений
максимально разовые среднесуточные максимально разовые среднесуточные
Диоксид серы 0,5 0,05 0,3 0,015
Аммиак 0,2 0,04 0,1 0,04
Окислы азота 0,085 0,04 0,04 0,02
Бензол 0,5 0,1 0,1 0,05
Взвешенные вещества 0,5 0,15 0,2 0,05
(пыль, цемент и др.)
Метанол 1,0 0,5 0,2 0,1
Окись углерода 3,0 1,0 3,0 1,0
Сероводород 0,008 0,008 0,008 0,008
Пары серной кислоты 0,3 0,1 0,1 0,03
Соединения фтора газооб- 0,02 0,005 0,02 0,003
разные в пересчете на фтор
Формальдегид 0,035 0,012 0,02 0,003
Хлор 0,1 0,03 0,025 0,015
Циклогексан 1,4 0,4 0,2 0,2
Приведенные выше обобщенные выводы подтверждены экспериментальными данными исследований на двух участках зеленых насаждений Москвы в 1996 и 1997 гг. Первый расположен на Ленинском проспекте около универмага Москва, второй - на Рязанском проспекте (от д. № 81 до 88).
В исследованиях использовались различные методы:
1) визуальный (контроль за сроком прохождения фаз роста и развития, усыханием листьев, ветвей и крон деревьев, образованием на листьях некрозов и др.); 2) биофизический (оценка состояния фотосинтетического аппарата, интенсивности фотосинтеза); 3) элек-тро-физический (изучение электропроводности и электрической емкости тканей деревьев); 4) микроскопический (определение количества и реакции устьиц на листьях, измерение радиального прироста ствола деревьев); 5) физико-химический (оценка содержания хлоридов и натрия в почве и листьях древесных растений); 6) весовой (определение содержания воды в почве).
Для изучения состояния фотосинтетического аппарата и интенсивности
фотосинтеза использовался фосфороскоп конструкции B.C. Маренкова; для изучения электропроводности тканей стволов деревьев применялся мост переменного тока и твердые стальные электроды; для определения числа устьиц и их апертуры использовался бинокулярный микроскоп и осветитель ОИ-21; для определения содержания воды в почве - сушильный шкаф и аналитические весы. Содержание хлоридов в почве и растениях определяли методом титрования, а содержание натрия - с помощью пламенного фотометра icap-500 (в лаборатории ВНИИЛМ).
В обоих случаях исследовалось состояние деревьев в рядовых посадках; деревья в полосе у полотна автодороги (на расстоянии 6-7 м от нее) входили в состав опытного варианта, деревья на расстоянии 50-80 м и далее от дороги и расположенные внутри квартала (Рязанский проспект) являлись контрольным вариантом (относительный контроль). Во всех случаях отбирались и нумеровались краской по 10 деревьев 5 пород (всего на каждой пробной площади по 100 деревьев).
Ниже приводятся основные выводы по результатам этих исследований.
Таблица 2
Погодные условия периода вегетации 1997 г. (по данным обсерватории МГУ)
Метеорологические показатели Апрель Май Июнь Июль Август
Средняя температура воздуха (°С) +4,7 +11,4 + 18,2 +19,2 +17,7
Максимальная температура воздуха +21,4 +24,5 +28,6 +28,6 +29,5
Количество дней с температурой воздуха в 13-15 ч +20 °С и более 2 8 23 25 29
Максимальная температура поверхности почвы (°С) 36 44 51 53 50
Количество дней с температурой поверхности почвы +20 °С и более 9 26 27 28 29
Средняя относительная влажность воздуха, % 46 (55) 45 (47) 59 (52) 49 (56) 51 (57)
Количество дней с минимальной влажностью в 13-15 ч (36 % и менее) И 10 2 4 3
Количество осадков, мм 26 (44) 43 (51) 97 (78) 11(91) 32 (79)
Количество осадков в % от средней многолетней величины 59,1 84,3 124,4 12,1 40,5
Количество дней с осадками и средняя их интенсивность, мм/день 14/1,8 15/2,9 21/3,6 10/1,0 12/2,5
Скорость ветра средняя, м/сек 2,9 2,6 2,1 1,8 1,8
По данным обсерватории МГУ (табл. 2) вегетационный период 1997 г. в г. Москве был засушливым и потому достаточно неблагоприятным для роста и развития зеленых насаждений. Максимальные температуры воздуха достигали в мае +24,5 °С, в июне-июле - +28,6 °С, в августе - +29,5 °С, а температура поверхности почвы в отдельные дни достигала +44 °С (май), +51 °С (июнь), +53 °С (июль) и +50 °С (август).
Температура листьев растений летом среди дня бывает выше температуры воздуха на 5-7 градусов. Следовательно, температура листьев древесных растений в насаждениях г. Москвы могла достигать 32-38 °С и выше. Такая температура органов растений приближается к сублетальной границе и только это обстоятельство может вызывать серьезное нарушение водного режима и фотосинтеза растений и появление тепловых ожогов-некрозов в случае недостатка влаги в почве.
Количество дней с максимальной температурой воздуха выше +20 °С было в июне равным 23, в июле - 25 и в августе - 29, а количество дней с максимальной температурой поверхности почвы +20 °С и выше в мае составило 26, в июне - 27, в июле - 28 и в августе - 29.
Количество выпавших за июль и август осадков составило 12,1 и 40,5 % от средних многолетних величин. Если учесть их среднюю интенсивность (1 и 2,5 мм), высокую плотность почв и высокие температуры воздуха и почвы в июле и августе, то эти осадки не увеличили запасов влаги в почве и не ослабили действие засухи на зеленые насаждения. Следует отметить также, что летние осадки в Москве в 1997 г. были не только слабыми по интенсивности, но и распространялись мозаично и неравномерно по территории.
Средняя относительная влажность воздуха из-за недостатка осадков и влаги в почве была за исключением июня менее 50 %. Это способствовало интенсивному испарению воды с поверхности почвы и увеличению транспирации растений. Поэтому запас влаги в почве в июле и августе был близок или равен коэффициенту завядания или мертвому (недоступному) запасу. Так в августе после нескольких засушливых дней содержание воды в почве на Ленинском проспекте в контроле было 10,6 (глубина 0-5 см) и 8,86 % (глубина 15-20 см), а в опыте в 3-5 м от полотна автодороги, соответственно, 6,09 и 6,97 %. На Рязанском проспекте в контроле 14,16 и 9,04 % и 6,81 и 7,33 % в опыте.
Известно, что содержание недоступной (коэффициент завядания) для растений воды на суглинистых почвах составляет 9,3-Ю %. По данным Т.К. Го-рышиной (4), максимальная гигроскопичность суглинистых почв равна 4-7 %. С другой стороны, недоступное количество воды в почвах равно двойной гигроскопичности, так как частично недоступна и пленочная вода. Л.С. Литвинов (5) установил, что повреждение растений от засухи начинается задолго до того как почва высохнет до коэффициента завядания, когда уже наступает остаточный водный дефицит в листьях. Следовательно, содержание воды в почве на Ленинском и Рязанском проспектах приближалось или было равно недоступному или мертвому запасу воды. Это несомненно могло отразиться на росте и состоянии древесных растений, что выразилось в усилении усыхания крон деревьев, в более раннем (на месяц и больше) начале пожелтения и опадания листьев. Это также могло способствовать появлению на листьях пятен и некрозов. Такие изменения хорошо просматривались на деревьях опытного и контрольного вариантов на каждой пробной площади. Последнее можно связывать с несколько большей влажностью почв до глубины 5 см в контроле по сравнению с опытным вариантом.
Анализ метеорологических данных обсерватории МГУ за период с 1960 по 1997 г. показал, что сходными или близкими к 1997 г. показателями характеризуются 1960, 1964, 1970, 1972, 1979, 1985,
1987, 1992 и 1996 гг. Следовательно, в Москве периодически 2-3 года из десяти бывают засушливыми и крайне неблагоприятными для жизни зеленых насаждений.
Недостаток влаги в засушливые годы является, несомненно, существенным фактором ухудшения роста и устойчивости зеленых насаждений г. Москвы. Из этого следует вывод, что в такие годы и в последующий за ними год для спасения зеленых насаждений от усыхания необходимо проведение искусственных поливов для пополнения запасов влаги в почве до 60-70 % от полный влагоемкости и прове-
дение искусственного дождевания или пролива кроны для смыва с листьев пыли и вымывания из них накопленных из воздуха и почвы вредных соединений.
Как уже говорилось выше, загрязнение воздуха в пределах пробных площадей контролировалось с помощью методов фитоиндикации (лихенометрический метод), а загрязнение почвы - путем анализа в ней и в листьях липы хлоридов и натрия. Для экологической оценки загрязнения воздуха нами разработан лихенометрический метод фитоиндикации, который был успешно апробирован на зеленых насаждениях трех районов и г. Королева Московской области (9, 10, И). Суть метода заключается в том, что на пробных площадях на 100 деревьях хвойных (сосна, ель) и 100 деревьях лиственных пород (береза) с диаметром стволов
26-28 см и более определяется число видов лишайников, процент заселенных деревьев (раздельно у хвойных и лиственных пород), средняя высота (м) и плотность заселения лишайниками коры в баллах.
Условно принято оценивать: 1 вид лишайника - 1 балл; 10 % заселенных деревьев - 1 балл; 1 м высоты заселения дерева - 1 балл. Плотность заселения коры оценивалась глазомерно в баллах: одиночные мелкие поселения лишайников - 1 балл; крупные не сплошные поселения -3-4 балла; сплошное поселение лишайников в виде широкой ленты - 9-10 баллов. По этим показателям определяется Индекс чистоты воздуха (ИЧВ) по формуле
ИЧВ = п + 0,1(^1 + Р2) + Я, + Я2 + £>, + А,
где п - число видов лишайников на пробной площади; Р - процент заселенных деревьев хвойных (1) и лиственных (2) пород; Н - высота заселения деревьев в м; £> - плотность заселения коры деревьев лишайниками (баллы от 1 до 10).
Определив ИЧВ для конкретной территории, можно по шкале найти максимально разовые и среднегодовые уровни загрязнения воздуха различными газами в переводе на действие чистого диоксида серы.
Исследования (11) показали, что кора разных лиственных пород различа-
ется по пригодности для развития лишайников. На коре дуба, ольхи, клена ясенелистного, ивы и липы лишайники поселяются и развиваются лучше, чем на коре сосны и березы. Поэтому показатели ИЧВ по другим лиственным породам следует принять в 2-2,5 раза более высокими.
Определение ИЧВ сделано на Ленинском и Рязанском проспектах для всех лиственных пород с учетом описанных выше поправок. Расчеты показали, что значения ИЧВ на пробных площадях в контроле и опыте близки между собой и равны 1,6-2,4. Таким значениям ИЧВ соответствует загрязнение воздуха в переводе на диоксид серы 0,3 и более мг/м3 (максимально разовые концентрации), которые превышают растительные ПДК (см. табл. 1) в 15 раз. При таком постоянном и многолетнем действии газов и в таких концентрациях хвойные породы обречены на гибель в течение 10-15 лет, а лиственные породы -на постепенное и разное, в зависимости от видовой устойчивости, угнетение роста, частичную сухокронность и повреждение листьев и более ранний листопад. Подобная картина изменения роста и состояния древесных пород вблизи автомагистралей с интенсивным движением транспорта типична для Москвы.
Неблагоприятное действие солей на растения складывается из осмотического эффекта и химического солевого отравления. Высокие концентрации хлоридов и натрия в почве могут вызывать разрушение липопротеидных мембран в клетках корней. В результате происходит нарушение избирательности поглощения элементов, прорыв солей в клетку и солевое отравление.
Б.П. Строгановым указаны уровни разного действия хлоридов и засоления почв на растения: 1) < 0,15 % - незасоленная почва; 2) 0,15-0,3 % - слабозасоленная почва, вызывает слабое угнетение роста; 3) 0,3— 0,5 % - среднезасоленная почва, вызывает среднее угнетение роста; 4) 0,5-0,8 % - силь-нозасоленная почва, вызывает сильное угнетение роста; 5) > 0,8 % - чрезмерно засоленная почва, вызывает гибель растений.
Установлена зависимость между засолением почвы и содержанием хлори-
дов в листьях растений. Листья березы на не засоленной почве содержали 0,012 % СГ, на засоленных - 0,072 %. Листья осины, соответственно, - 0,067 и 0,138 % СГ. Под влиянием газообразного хлора в неповрежденных листьях вяза содержание хлора увеличилось в 3 раза, а в поврежденных - в 10 раз. У клена остролистного содержание хлора увеличилось в 10-20 раз, у тополя черного - в 10-30 раз. Таким образом, древесные растения чувствительны к засолению почв хлоридами. Уже двухкратное увеличение хлоридов в почве (до 0,2—0,3 %) вызывает угнетение роста, а трех-пятикратное - сильное угнетение и гибель растений.
Повреждение растений хлоридами происходит независимо от способа поступления их (через корни или листья). Образование некрозов и гибель листьев древесных растений наступает при превышении содержания СГ в них в 2-5 раз. У более чувствительных видов (липа мелколистная, клен остролистный) критический уровень накопления хлоридов в листьях ниже.
Исследования содержания ионов хлора и натрия в почве и листьях растений показали, что в придорожной полосе на Ленинском проспекте содержание хлоридов больше чем в контроле в 7,8 раза, на Рязанском проспекте - в 3,7 раза, а содержание натрия, соответственно, в 1,9. и 3,5 раза. На Ленинском проспекте засоление почв поваренной солью оказалось более значительным, чем на Рязанском проспекте. В листьях липы содержание хлоридов увеличилось в 1,7 и 1,4 раза, а натрия - в 3,4 и в 7 раз.
Ранее 1987-88 гг. А.М. Обуховым и
О.М. Лепневой (12) в Москве было установлено, что содержание хлоридов на газонах вблизи полотна дороги достигало
18,6 мг/100 г, а в почвах городских парков лишь 0,7 мг/100 г. Талые воды снега с тротуаров вдоль автомагистралей Ленинского района г. Москвы содержали от 1 до 3 тыс. мг/л ионов №+ и СГ, а на окраине города всего 0,9-5,1 мг/л Иа+и 13-17 мг/л СГ. Авторы утверждают, что липа мелколистная выдерживает засоление почвы хлоридами до 7 мг/100 г. В нашем
случае на Ленинском проспекте содержание хлоридов в почве превышало в августе эту цифру почти в 2 раза, а на Рязанском проспекте было близко к критической величине.
Засухи, высокая рекреационная нагрузка (уплотнение почвы) и загрязнение воздуха усиливают действие хлоридов на растения и ускоряют их гибель.
Как показали наблюдения, начало вегетации древесных растений на значительной части улиц г. Москвы в 1997 г. было растянутым, многие деревья на Ленинском проспекте вблизи полотна дороги до начала июня оставались голыми и создавали впечатление засохших. Распускание листьев и облиствение крон деревьев растянулось на 4 и более недель. При этом замедление и неравномерность распускания листьев, сосредоточение их пучками на концах побегов и раннее появление некрозов на них проявлялось не только на липе, но и на других породах - березе, клене остролистном, вязе, тополе бальзамическом и др.
Характерно и не случайно, что на обеих пробных площадях деревья контрольного варианта имели по сравнению с опытным большие средний диаметр и высоту, меньший процент усохших ветвей в кронах и большую степень облиствен-ности крон. Эти показатели явно свидетельствуют о худших экологических условиях для произрастания древесных растений у полотна дороги.
Устойчивость древесных растений к неблагоприятным экологическим и антропогенным факторам часто выражается в лучшей сохранности продуктивности, роста и развития, в сохранении физиолого-биохимических функций или в меньшем, по сравнению с неустойчивыми видами, нарушении указанных показателей и процессов. Наиболее чувствительными к комплексу неблагоприятных условий (засуха, хлориды, промышленные газы, рекреация) оказались липа мелколистная и клен остролистный. Более устойчивыми были вяз гладкий, тополь бальзамический и каштан конский.
Наблюдения показали, что на Ленинском проспекте условия произрастания древесных пород менее благоприятны, чем на Рязанском. На Ленинском проспекте одновременно с распусканием листьев у клена остролистного и березы повислой появились некрозы. Так как в мае в почве было еще достаточно влаги, а только что появившиеся листья не могли накопить загрязнителей от автотранспорта, то, несомненно, основной причиной появления некрозов следует считать действие зимнего загрязнения почв хлоридами.
Дальнейшие наблюдения за состоянием древесных растений на пробных площадях показали, что в начале июня у большинства пород степень облиственно-сти крон увеличивается так же как и количество и степень поражения листьев некрозами (особенно на Ленинском проспекте). Если на Рязанском проспекте в контроле уже в конце мая облиственность крон деревьев была полной (100 %), то на Ленинском проспекте этот процесс закончился только у каштана. В последующие периоды (июнь, июль, август) облиственность крон деревьев контрольного варианта на Ленинском проспекте оставалась неполной.
В июне и июле на обеих пробных площадях в опытном варианте (посадки у полотна дороги) почти у всех пород наблюдалось увеличение размеров (площади) некрозных пятен на листьях и особенно значительное у клена остролистного, липы мелколистной и березы повислой (Ленинский проспект), клена ясенелистного (Рязанский проспект).
В первой декаде (7-9) августа у древесных пород в опыте началось массовое пожелтение и постепенное опадание листьев. Интенсивнее пожелтение листьев наблюдалось у клена остролистного, березы повислой и клена ясенелистного. В контрольном варианте пожелтение листьев было у клена ясенелистного и липы мелколистной (Рязанский проспект).
В конце августа динамика изменения процента пожелтевших и поврежденных листьев в кронах деревьев в
значительной мере была искажена процессом опадания листьев. Вместе с тем, оставалась четкой разница в проценте пожелтевших листьев у деревьев опытного варианта с контролем. В опытных вариантах у всех пород произошло почти полное пожелтение листьев, а в контроле оно колебалось от 0 до 15 %. В контрольных вариантах у древесных пород на листьях не было некрозов, а в опытных вариантах (у полотна дороги) их доля колебалась от 0 до 27 % (Рязанский проспект) и от 5 до 41,4 % (Ленинский проспект). К 25 августа за счет опадания листьев средний процент пораженности листьев у большинства пород снизился.
Знаменательно, что процент усохших ветвей в кронах деревьев на обеих пробных площадях в течение лета не изменился. Можно полагать, что усыхание ветвей в кронах деревьев происходит в основном в зимний и весенний период вследствие недостаточной подготовки побегов к низким температурам, зимнего иссушения и недостатка в поступлении воды в кроны деревьев весной. Неполная готовность молодых побегов к зиме (слабое одревеснение побегов, недостаточная мощность покровных тканей на них) являются, несомненно, следствием неблагоприятных условий предыдущего вегетационного периода.
Первой реакцией растений на засуху и дефицит влаги в почве является изменение апертуры устьиц, то есть их закрытие среди дня, что способствует более экономичному расходованию влаги растением (6,7). Это явление наблюдается задолго до коэффициента завяда-ния и потери тургора в клетках листьев.
Еще в 1996 г. нами на тех же пробных площадях у древесных растений в опыте и контроле изучалась степень открытия устьиц. На Рязанском проспекте степень повреждения листьев некрозами и процент закрытых устьиц на них четко связаны с расстоянием деревьев до полотна дороги: чем ближе к дороге деревья, тем выше степень повреждения листьев некрозами и доля
закрытых устьиц. Так в контроле процент закрытых устьиц составил у тополя бальзамического 23,7 %, у клена остролистного -14,2 %, у липы мелколистной -
19.4 %, у березы повислой - 13 %, а в опытном варианте, соответственно, он был значительно большим - 40,8-94 %, 44,2-97,3 %, 70,3-99,1 % и 70-87,4 %. Особенно существенна была реакция устьичного аппарата (процент закрытых устьиц) у липы мелколистной и клена остролистного. Можно предполагать, что это связано и с более высокой чувствительностью этих пород к засухе, к загрязнению воздуха и к дефициту влаги в почве.
Постоянное закрытое состояние устьиц или высокий процент закрытых устьиц на листьях древесных растений помогает им перенести дефицит влаги в почве, но должны вызвать значительно ; снижение фотосинтеза. Последнее является, несомненно, причиной замедления роста деревьев и плохого распускания листьев весной и усыхания ветвей в кронах. Снижение газообмена у растений в городе сокращает также и их экологическую и санитарно-гигиеническую функцию (поглощение и обезвреживание промышленных газов и газов автотранспорта).
Изучение годичного и периодического радиального прироста древесных растений на обеих пробных площадях в 1997 г. подтвердило приведенный выше вывод. На Ленинском проспекте в опытном варианте у липы мелколистной радиальный прирост в 1993-97 гг. был ниже, чем в контроле, на 78,9 %, у клена остролистного - на 85 %, у березы - на
58.4 %, у вяза - на 31 %.
На Рязанском проспекте у липы мелколистной радиальный годичный и периодический прирост за все последние 10 лет был ниже в опыте по сравнению с контролем на 88,9 %, у клена остролистного - на 50 и 30,3 %.
Таким образом, рост и развитие растений в придорожной полосе на крупных автомагистралях Москвы, динамика фенологических фаз (распускание листьев,
пожелтение и опадание листьев), образование некрозов, усыхание ветвей в кронах определенно связаны с крайне неблагоприятными для них условиями. У липы мелколистной устойчивое и существенное подавление радиального прироста явно указывает на приближение полной ее гибели в ближайшие 2-3 года.
По степени снижения радиального прироста можно оценить устойчивость древесных пород к неблагоприятным городским условиям и степень подавления у них экологических и санитарно-гигиенических функций. Наши данные показали, что наименее устойчивыми являются липа мелколистная, клен остролистный и береза повислая, а наиболее устойчивым из изученных видов - вяз гладкий. Его естественный ареал простирается южнее, чем у липы и клена, что говорит о его засухоустойчивости.
Два параметра индукционных кривых - замедленный флуоресцент - Ут (максимум флуоресценции после включения света) и Ут - Ус (разность между мак-
симумом и стационарным уровнем флуоресценции) тесно коррелируют с интенсивностью фотосинтеза. Поэтому по указанным показателям можно оценить состояние фотосинтетического аппарата и интенсивность фотосинтеза в неблагоприятных условиях среды (1).
Наши исследования в 1997 г. показали, ЧТО Ут и Ут - Ус У КЛвНа ЯСЄНЄ-листного в опытном варианте на Рязанском проспекте ниже, чем в контроле, на 39 и 50 %, у клена остролистного - на 44 и 52 %, у липы мелколистной - на 19,5 %, у березы повислой - на 36 и 51 %, у тополя бальзамического - на 28, 1 и 43,6 %. На Ленинском проспекте снижение фотосинтеза у древесных пород было следующим: у каштана он уменьшился на 78,6 и 86,4 %, у вяза гладкого - на 37 и 50 %, у липы мелколистной - на 45 и
56,4 %, у березы повислой - на 63,4 и
66,7 %, у клена остролистного - на 54 и 56 %. Подавление фотосинтеза в опыте на Ленинском проспекте было более значительно, чем на Рязанском проспекте, что соответствует и большему загрязнению и сухости почвы.
Жизненное состояние деревьев можно определять по средним диэлектрическим параметрам тканей деревьев (сопротивлению тканей (СТ) в Ком и электрической емкости тканей (ЭЕТ) в Нф), измеренных с помощью моста переменного тока и твердых электродов. Последние вдавливаются в кору до заболони древесины и с помощью прибора регистрируется при определенных частотах (3 Кгц и 100 Кгц).
Отношение Нф при 3 Кгц/100 Кгц у здоровых деревьев колеблется от 8 до 16, а у ослабленных оно менее 3-4. Наши исследования в г. Королеве показали, что в зонах повышенного загрязнения воздуха этот показатель у сосны равен 1,62, а у березы - 1,67 (31, 32).
Исследования в июле 1997 г. показали, что в опытных вариантах на пробных площадях Нф 3 Кгц/100 Кгц у древесных пород на Ленинском проспекте снижалось до 4-6, а на Рязанском проспекте - до 2,7-6. Наибольшее сни-
жение этого показателя в обоих случаях было у менее устойчивой липы мелколистной.
В августе на Ленинском проспекте в опытном варианте показатели Нф 3 Кгц/100 Кгц снизились по сравнению с июлем у всех пород и особенно сильно у каштана и липы. На Рязанском проспекте снижение этого показателя было менее существенным.
Таким образом, и электрофизический метод подтвердил резкую разницу в состоянии древесных растений вблизи автодорог на Ленинском и Рязанском проспектах и в удаленных ог дорог участках в контроле.
Пока наши исследования не дают возможности оценить удельную роль в усыхании деревьев и насаждений каждого из перечисленных выше факторов по отдельности. Для этого необходимы дополнительные исследования. Однако уже очевидно, что наиболее существенное влияние на древесные растения в условиях города в 1997 г. и в ближайшие два предыдущих года оказывали хло-ридное засоление почвы и недостаток в ней влаги.
Из сказанного вытекает вывод о приоритетности проблемы ухода за почвой и необходимости совершенствования экологически безопасной и эффективной технологии зимнего и летнего ухода за дорогами, а также снижения уровня загрязнения городской среды в целом и в первую очередь - автотранспортными выбросами.
Литература
1. Барахтенова Л.А., Николаевский B.C. Фотоиндуцированное свечение растений в условиях действия сернистого газа // Известия Сиб. отд. АН СССР. Вып. 6.- 1985.-С. 88-92.
2. Бекка П., Беляев И.П., Болофурин Б.А. и др. Проблемы экологии Москвы. -М.: Гидрометеоиздат, 1992. - 148 с.
3. Беккер А.А., Бойкова Р.А., Ставров О.А. О состоянии и перспективах изменения загрязнения атмосферного воздуха города Москвы вредными вещест-
вами отработавших газов автотранспорта // В кн.: Экологические исследования в Москве и Московской области. -М.: Гидрометеоиздат, 1990. - С. 41-65.
4. Горышина Т.К. Экология растений. -М.: Высшая школа, 1979. - 368 с.
5. Литвинов Л.С. О почвенной засухе и устойчивости к ней растений. - Львов: Г ос. ун-т, 1951. - 47 с.
6. Николаевский B.C. Биологические основы газоустойчивости растений. -Новосибирск: Наука, 1979. - 278 с.
7. Николаевский B.C. Вопросы водного режима древесных растений в связи с их газоустойчивостью // Труды ин-та биологии. Вып. 43. - 1965. - С. 133— 137.
8. Николаевский B.C., Николаевская Т.В. Методика определения предельно допустимых концентраций вредных газов для растительности. - М.: Госкомлес,
1988.- 15 с.
9. Николаевский B.C., Николаевская Т.В. Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха и состояния лесной растительности в составе ОВОС // Науч. тр. / МГУЛ, 1995. - Вып. 268. - С. 33-46.
10. Николаевский B.C., Баканов А.В. Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха Сергиев-Посад-ского района Московской области // Науч. тр. / МГУЛ, 1995. - Вып. 268. -
С. 67-77.
11. Николаевский B.C., Николаевская Н.Г., Придатченко А.М. Экологическая оценка загрязнения атмосферного воздуха и состояния зеленых насаждений г. Калининграда Московской области // Известия жилищно-комму-нальной академии. Городское хозяйство и экология. - 1996. - № 2. - С.
27-34.
12. Обухов А.И., Лепнева О.М. Экологические последствия применения противогололедных соединений на городских автомагистралях и меры по их устранению // В кн.: Экологические исследования в Москве и Московской области. - М.: АН СССР, 1990. - С. 197-202.
