Зелёная зона г. уссурийска приморского края (состояние естественных и искусственных насаждений, оптимизация рекреационного лесопользования)
На правах рукописи
Розломий Наталья Геннадьевна Зелёная зона г. Уссурийска Приморского края (состояние естественных и искусственных насаждений, оптимизация рекреационного лесопользования) 03.02.14 – биологические ресурсы
Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук
Владивосток 2010 2
Работа выполнена в Институте лесного и лесопаркового хозяйства Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Приморская государственная сельскохозяйственная академия»
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук Острошенко Валентина Васильевна
Официальные оппоненты: доктор биологических наук Храпко Ольга Викторовна кандидат биологических наук Салохин Алексей Владимирович
Ведущая организация: ФГУ «Дальневосточный научно исследовательский институт лесного хозяйства» (ФГУ «ДальНИИЛХ»), г. Хабаровск
Защита диссертации состоится 23 июня 2010 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 005.005.02 в Учреждении Российской академии наук Тихоокеанском институте биоорганической химии Дальневосточного отделения РАН по адресу: 690022, г. Владивосток, проспект 100 лет Владивостоку, 159, ТИБОХ ДВО РАН.
Тел.: 8(4232)31-14- Факс: 8(4232)31-40- Е-mail: komand@piboс.dvo.ru
С диссертацией можно ознакомиться в филиале Центральной научной библиотеки ДВО РАН (библиотеке Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН г. Владивосток, проспект 100 лет Владивостоку, 159). Текст автореферата размещён на сайте совета http://www.piboс.dvo.ru Автореферат разослан 2010г.
Учёный секретарь диссертационного совета кандидат химических наук, доцент Н.А. Командрова Введение Актуальность темы. Леса зеленой зоны, выделяемые вокруг населённых пунктов – неотъемлемая часть системы насаждений, используются для удовлетворения многогранных запросов городского населения. Они служат не только защитной зоной населённых пунктов, но и местом массового отдыха населения, проведения экскурсий, туризма и спортивных мероприятий. Известно, насколько велико санитарно-гигиеническое значение зеленых насаждений, особенно в пригородных зонах (Воробьева, 1976;
Головач, 1981;
Бериня, 1982;
Гаврилов, 1987;
Генсирук, 1987;
Гладков, 1989;
Гухман, 2007). Пригородные леса выполняют роль фильтра, они очищают не только воздух от пыли, дыма, копоти, газов, но и - грунтовые воды от различного рода загрязнений (Ковтунов, 1962;
Журавков, 1974;
Кулагин, 1974;
Деслер, 1981;
Ермаков, 1986;
Гуков, 1990, 1989;
Курбатова, 2003;
Шубин, 1999;
Лесной кодекс РФ, 2007, ст. 29,30,32-37,40-43,45).
Приморский край, по сравнению с другими районами дальневосточного региона, довольно плотно заселен, особенно его южная часть. Поэтому природа края подвергалась и подвергается сильному антропогенному прессу.
Приморье выбрано плацдармом для реализации ряда крупных проектов, в частности, для создания игорной зоны, проведения форума Азиатско Тихоокеанского экономического союза в 2012 году, введения программы «Большой Владивосток» и переселения соотечественников по государственной программе. В связи с этим резко возросла и ожидается дальнейшее возрастание рекреационной нагрузки на зеленые зоны близлежащих к г. Владивостоку городов. Поэтому актуальным стал вопрос о состоянии зеленой зоны г. Уссурийска – второго по величине города Приморья.
Визуальное обследование зелёной зоны г. Уссурийска показало, что ежегодные лесные пожары, причинами которых является несоблюдение населением Правил пожарной безопасности в лесах;
устройство свалок из бытовых отходов, приводящее к захламлению насаждений;
самовольная вырубка населением деревьев на дрова – всё это привело к развитию фаутности древостоев, их заражению энтомовредителями и, как следствие, к утрате функций зелёной зоны и нарушению экологической обстановки.
В настоящее время общая площадь зеленой зоны г. Уссурийска составляет 12292 га, из них лесные земли -7459 га и нелесные земли - 4833 га.
Исследования проводились на территории существующей зелёной зоны г. Уссурийска (в радиусе 20 км от города), в лесонасаждениях искусственного и естественного происхождения, а для сравнения интенсивности физиологических процессов – за её пределами в аналогичных насаждениях.
Цель исследования. Целью исследований явилось научное обоснование расширения площади зелёной зоны г. Уссурийска, ассортимента вводимых в неё древесно-кустарниковых пород и разработка рекомендаций, способствующих созданию устойчивого зелёного пояса вокруг г. Уссурийска.
Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи.
1. Изучение природных условий района исследований и их влияния на рост искусственно созданных насаждений в существующей зелёной зоне г. Уссурийска.
2. Изучение влияния техногенного воздействия на физиологические процессы древесных пород, произрастающих в зелёной зоне и за её пределами.
3. Изучение почвенных условий и разработка ассортимента древесных пород на территории, проектируемой под расширение зелёной зоны.
4. Расчёт необходимой площади зелёной зоны с учётом демографической ситуации и антропогенного влияния на окружающую среду.
5. Разработка практических рекомендаций по созданию устойчивого зелёного пояса вокруг г. Уссурийска.
На защиту выносятся:
- анализ состояния искусственно созданных насаждений в зелёной зоне г. Уссурийска;
- концепция оптимизации функционирования зелёной зоны г. Уссурийска в условиях сложившейся экологической и демографической ситуации;
- модель новой зелёной зоны г. Уссурийска.
Научная новизна работы. Впервые проанализировано состояние выделенной в 1978 г. зелёной зоны вокруг г. Уссурийска. Изучены особенности роста искусственно созданных насаждений в пределах зелёной зоны.
Проведён анализ влияния экологической обстановки на физиологические процессы, в частности на процесс фотосинтеза у хвойных пород. Рассчитана площадь устойчивого зелёного пояса. На основе обобщения экспериментальных данных разработаны рекомендации по изменению площади и составу древостоя существующей зелёной зоны Практическая ценность работы – результаты исследований представляют определённую ценность для разработки комплексных мер по ведению хозяйства на территории зелёной зоны г. Уссурийска.
Увеличен ассортимент древесных пород зелёной зоны, с учётом экологической обстановки г. Уссурийска. Реконструкция зелёной зоны на территории древних государств Бохай (698-926 гг.) и Чжуржэньской Империи Цзинь (1115-1234 гг.) – памятников всероссийского значения – позволит реализовать программу развития туризма Уссурийского городского округа.
Апробация работы. Результаты исследований представлялись в докладах и получили одобрение на межвузовской научно-практической конференции «Молодые учёные – агропромышленному комплексу Дальнего Востока» (Уссурийск, 2007;
Уссурийск, 2008);
Всероссийской научно-практической конференции «Наука в современных условиях: от идеи до внедрения» (Ульяновск, 2007);
международной научной интернет конференции молодых учёных и специалистов, посвящённой выдающимся педагогам Петровской академии (Санкт-Петербург, 2008);
региональных экологических конкурсах «Что я предлагаю сделать для города» (Уссурийск 2007, 2008).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в т.ч.
2 статьи в журналах из списка ВАК.
Структура и объём работы. Работа состоит из введения, 8 глав, выводов и списка литературы (197 источников, в т.ч. 10 иностранных), изложена на 174 стр. машинописного текста, содержит 40 таблиц, рисунков и 3 приложения.
Глава 1. Естественно – исторические условия района В этой главе обсуждаются природные условия зелёной зоны г. Уссурийска: особенности географического положения, климата, геоморфологии и лесных ресурсов. Зелёная зона г. Уссурийска находится на территории Уссурийского филиала КГУ «Приморское лесничество» управления лесного хозяйства администрации Приморского края Федерального агентства лесного хозяйства Министерства природных ресурсов Российской Федерации, который расположен в юго-западной части Приморского края на территории Уссурийского административного района с центром его в г. Уссурийске. По лесорастительному районированию Дальнего Востока зелёная зона г. Уссурийска расположена на территории Приморско-Уссурийской и Хасан-Ханкайской лесорастительных областей, на стыке Амуро-Уссурийского, Южно-Сихотэ-Алиньского и Хасан Ханкайского лесорастительных округов (Цымек, 1953;
Колесников, 1961;
Солодухин, 1962;
Усенко, 1966;
Шихова, 2002).
Достаточно подробные физико-географические, климатические, лесорастительные и гидрологические характеристики региона, приведённые по обобщённым публикациям разных лет, подчёркивают предпосылки расширения зелёной зоны г. Уссурийска, как по площади, так и по ассортименту. Однако отсутствие необходимых разработок сдерживает её дальнейшее развитие.
Глава 2. Состояние вопроса Зеленая зона - это лес и лесные участки, примыкающие к черте города.
Зеленая зона города организуется и используется для отдыха населения.
Функциональное назначение лесов зеленой зоны заключается в преобразовании определенной их части в лесопарки, которые служат местом для проведения экскурсий и активного отдыха населения (Гальперин, 1967;
Воробьева, 1976;
Воронин,1977).
Анализ литературных источников показал, что при исследовании урбанизованных экосистем чаще всего используются традиционные и модифицированные методы физиологии и экологии растений, лесной патологии и фитоиндикации. Как правило, все они ранее были опробованы и нашли широкое применение при оценке лесных участков, подверженных воздействию промышленных эмиссий, а так же лесных пожаров, насекомых и болезней. Изучение зелёных зон вокруг населённых пунктов осуществляется различными методами. Так, Е.Н. Протопопова (1980), А.Т.
Обыденный (1982), В.А. Алексеев (1982), Г.М. Гаврилов (1987), М.А. Шемберг (1994), А. Гук (2008) в своих исследованиях использовали морфологический метод, который заключается в определении биометрических величин вегетативных органов и установлении отклонений от оптимальных размеров, вызванных различной степенью жизнеспособности организма. Многочисленные наблюдения показали, что в качестве диагностических признаков могут быть использованы такие изменяющиеся показатели, как годичный прирост побегов, размеры листьев и почек, площадь и объем листовой пластины. При этом снижение жизненного тонуса растений, ухудшение их качественного состояния, независимо от географического положения городов, приводят к уменьшению всех этих показателей (Гук, 2008).
Л.А. Гаврилова (1997) при анализе состояния насаждений зеленой зоны г. Рошаль рассматривала показатели состояния ассимиляционного аппарата растений (средний возраст хвои, среднюю длину хвои, количество хвои на см побега, морфологический показатель состояния хвои), динамику приростов по высоте и диаметру, а также динамику текущего и общего отпада. При характеристике устойчивости древесных растений в промышленных городах Сибири Е.Н. Протопопова (1982,1996) изучала текущий прирост и площадь листового аппарата.
Многие авторы считают наиболее существенным показателем состояния древесных растений прирост древесины. Так, М.А. Шемберг (1994) с коллегами указывают, что о неблагоприятных условиях для роста и развития растений можно судить по уменьшению однолетних приростов побегов. В свою очередь, ежегодный низкий прирост древесных пород неизбежно приводит к уменьшению продолжительности жизни и преждевременной гибели растений. При этом снижаются как декоративные, так и санитарно-гигиенические свойства растений. А.Т. Обыденный (1982) отмечает, что сравнительная оценка наличия и степени поражения растений в результате влияния промышленных выбросов не вызывает затруднений, если по радиусу от загрязняющего предприятия на достаточное расстояние протянулось однородное по составу и бонитету насаждение. При диагностике внутренних нарушений растений под воздействием городских загрязнителей широко используется анатомический метод, заключающийся в определении размеров, структуры и особенностей ткани в вегетативных органах растений (Протопопова, 1996;
Третьякова,1999;
Скопин, 2002). Физико-биологический подход, связанный с установлением состояния древесных растений по эндогенным регуляторам роста и растворимым углеводам, отражает физиологическую активность всего организма. Данный метод нашел широкое применение, но он связан с лабораторными исследованиями и требует определенных навыков, специальной аппаратуры и реактивов (Степень, Коловский, Калачева, 1996;
Степанчик, 1998). Спектрофотометрический наземный и дистанционный подход, основан на изменении спектральных особенностей отражения листьев в результате техногенных воздействий, хорошо корреллирует с физикобиологическим состоянием растений и позволяет оценить степень их пораженности на ранних стадиях ее проявления при отсутствии видимых признаков угнетения (Смирнова 1988;
Серикова, 2003).
Особое место в системе пригородных зеленых насаждений занимают леса, непосредственно примыкающие к городам - лесопарковые защитные пояса, наиболее важные при выделении зеленой зоны в соответствии с требованиями ГОСТ 17.53.01-78. Основой требования данного ГОСТа является размер зелёной зоны, но не её рекреационное предназначение. В связи с этим обстоятельством, зеленые зоны многих населенных пунктов оказались сформированными из площадей, неудобных или непригодных для рекреации. В 1961 г. Всесоюзным проектно изыскательским объединением «Агролесопроект», исходя из статистических данных о фактических размерах зеленых зон городов, было предложено в основу определения нормативов положить принцип соответствия площади численности населения по формуле:
Nab, (2.1) К= L К площадь зеленой зоны;
N расчетное число жителей по генеральному плану;
а посещаемость зеленой зоны населением (от 5 до 15 % от численности населения);
b площадь, необходимая на 100 человек посещающих;
L коэффициент, зависящий от лесистости территории (0,1- 1,0).
Из большого количества разработанных методов наиболее подходящими для наших исследований являются морфологический и физиологический, что, обусловлено возрастными, биологическими и экологическими особенностями искусственно созданных насаждений.
Глава 3. Программа исследований, объекты, методика, объём работ.
3.1. Состояние искусственных насаждений зелёной зоны г. Уссурийска Работы проводили в 2006-2009 г. по общепринятым в лесной таксации и лесоводстве методикам.
Районом исследования служила зелёная зона г. Уссурийска, представленная насаждениями искусственного происхождения: ясеня маньчжурского (Fraxinus mandshurica Rupr.), бархата амурского (Phellodendron amurense Rupr.), ореха маньчжурского (Juglans manshurica Maxim.), тополя Максимовича (Populus maximoviсzii A.Henry), сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и сосны корейской (P. koraiensis Siebold et Zucc.), созданные Уссурийским участковым лесничеством (бывшим Уссурийским лесхозом Приморского управления лесами) в 1950-е годы посадкой лесных культур.
Размер пробных площадей колебался в пределах от 0,4 до 1 га и более, для того чтобы на каждой площади количество деревьев главной породы было не менее 200 шт. (Павленко, 1988). Всего было заложено 34 пробные площади.
На пробных площадях проводили перечислительную таксацию древостоев и геоботаническое описание, указывали особенности топографического положения участка, режим увлажнения территории, характерные черты микрорельефа. Описание подлеска, внеярусной растительности, напочвенного покрова производили глазомерно с указанием обилия по шкале Друде. Собранные гербарные образцы определяли по «Определителю растений советского Дальнего Востока» (Харкевич, 1985, 1987, 1988), «Дикорастущие деревья и кустарники Дальнего Востока» (Воробьёв, 1982). Видовые названия растений приведены в соответствии с работой «Сосудистые растения СССР» (Черепанов, 1995) и сводкой «Сосудистые растения советского Дальнего Востока» (Харкевич, 1992).
Для характеристики почвы использовали методику Г.И. Иванова.
Закладывали почвенные разрезы с морфологическим описанием почвенных горизонтов, указанием мощности каждого горизонта, его механического состава, влажности (Иванов, 1964). Для каждого горизонта определяли распространение корневой системы, степень каменистости почвы, наличие включений и новообразований.
Камеральная обработка экспериментальных данных реализована в соответствии с общепризнанными методиками и действующими ГОСТами.
Статистико-математическая обработка материалов произведена на ПЭВМ типа IBM PC с помощью прикладных программ «EXEL» и «PARADOX» (точность в пределах 3%).
3.2. Физиологические исследования фитомассы древостоев в зелёной зоне г. Уссурийска и за её пределами Концентрацию хлорофиллов и сумму каротиноидов определяли спектрометрическим методом с использованием методических разработок А.А. Шлыка (1971) и сведений из учебной литературы (Гавриленко и др., 1975). Экстракты пигментов вакуумным способом фильтровали через стеклянный фильтр №4. Оптические плотности пигментных вытяжек определяли с помощью однолучевого автоматизированного спектрофотометра СФ-56 (ЛОМО) по центрам поглощения: для хлорофиллов а и в - 644 и 662 нм, для каротиноидов – 440,5 нм.
Основой расчёта концентрации пигментов хлоропластов служили формулы Веттштейна для 100%-ного ацетона:
Са 9,78D662 – 0,99D644 (3.1) Cв 21,42 D644 4,65D662 (3.2) Са+в 5,13D662 + 20,43 D644 (3.3) Скар 4,69D440 0,268 (Са+в), (3.4) С – концентрация хлорофиллов а, в и каротиноидов в мг/л, D – оптическая плотность в центрах поглощения пигментов 440,5, 644 и нм.
Содержание пигментов в хвое вычисляли по формуле:
А(СV) | (P1000), (3.5) А – содержание пигмента в мг на 1г сырой навески, С – концентрация пигмента в мг/л (после расчёта по формулам 1,2,3,4), V – объём вытяжки пигмента (мл), Р – навеска хвои (г).
3.3. Изучение свойств почв проектируемой зелёной зоны Изучение свойств почв под проектируемую зелёную зону проводили по рекомендациям Г.И. Иванова (1964) и В.Ф. Моисейченко (1996). В этих целях заложено 5 почвенных разрезов.
На учётных площадках, заложенных на пробных площадях, в корнеобитаемом слое 0-20 см определяли влажность почвы термостатно весовым методом и её плотность - объёмно-весовым методом с использованием стандартного весового стаканчика ВС-1 (Ознобихин, 1987).
Химический анализ почвы выполнен в агрохимической лаборатории Приморского НИИ. Определяли:
- нитратный азот, с помощью ионометрического метода;
- подвижные формы фосфора, калия и алюминия по методу Кирсанова;
- содержание гумуса методом Тюрина;
- рН солевой вытяжки по Алямовскому;
- гидролитическую кислотность по Каппену.
ГЛАВА 4. Обоснование изменения площади и состава древостоя зелёной зоны г. Уссурийска 4.1. Демографические факторы Вследствие своего географического расположения г. Уссурийск очень быстро растет. Через него проходят основные автомобильные и железнодорожные пути Дальнего Востока: пролегает федеральная трасса Владивосток - Хабаровск, дороги на поселок Пограничный (граница с Китайской Народной Республикой) и север Приморского края. По одной из центральных трасс города - Владивостокскому шоссе - за 1 час проезжает около 280 автомобилей. По данным отдела экологии г. Уссурийска в городе расположено 25 промышленных предприятий: ОАО «Приморская соя», ОАО «Приморский сахар», Уссурийский локомотиворемонтный завод, вагонно-рефрижераторное депо, локомотивное депо Уссурийск и др. В зимний период на территории города функционируют 44 котельные, 30 % населения проживает в частном секторе, отапливаемом углём – всё это существенно снижает экологическую устойчивость зелёной зоны.
Согласно данным станции мониторинга г. Уссурийска (16.10.2009):
- концентрация бензапирена в 5,1 раза выше нормы;
- в 2007 г. среднегодовые концентрации диоксида азота превысили допустимую норму в 2,3 раза, а в 2008 – уже в 3,7 раза;
- среднегодовая концентрация пыли в 2005-2006 гг. была на предельном уровне санитарной нормы;
- по статистическим данным (форма 2ТП воздух) средняя концентрация примеси свинца в воздухе составляет 0,0028 мг/м3, максимальная – 0,0045 мг/м3;
- концентрация SO2 составляет 0,05мг/м3 (допустимая норма 0,01-0, мг/м3).
Это обусловливает потребность горожан в удовлетворении «рекреационного голода», причем все в большей степени за счет местных природных факторов. Для г. Уссурийска расчётная площадь зелёной зоны должна составлять:
Nab 153901 0,15 9, = 22113 га, = К= 0, L N численность населения г. Уссурийска по данным отдела статистики на 01.01.2008г. равна 153901чел. (Бюллетень отдела статистики г. Уссурийск, 2008).
а максимальная рекреационная нагрузка - 0.15.
b площадь, необходимая на 100 человек посещающих - 9.1га.
L коэффициент лесистости по данным КГУ «Уссурийское лесничество» - 0,95.
Из данного расчёта следует, что площадь зелёной зоны г. Уссурийска должна составлять 22113га, вместо современной – 12292 га. Размер рассчитанной площади зеленой зоны оказался на 55 % больше. Таким образом, существующая зелёная зона г. Уссурийска в настоящее время не обеспечивает в оптимальных нормах санитарно-гигиенические, водоохранно-защитные и рекреационные функции. Возникла необходимость увеличения её площади в связи с ростом населения и увеличением количества автотранспорта.
4.2. Эколого-физиологические факторы Одной из задач исследований было изучение фитомассы древостоев в черте зелёной зоны г. Уссурийска и за её пределами. Для этого был проведён сравнительный анализ содержания хлорофиллов «а» и «в», каротиноидов, пигментов «а» и «в» в хвое сосны корейской и сосны обыкновенной, растущих в 23 км от города и в 3 км от г. Уссурийска.
Проведённые исследования показали, что концентрация хлорофиллов «а», «в», сумма хлорофиллов «а» и «в», каротиноидов, пигментов «а», «в», сумма пигментов «а» и «в», в хвое сосны корейской и сосны обыкновенной на расстоянии 3 км от города значительно меньше, чем на расстоянии 23 км от города (табл.1 и табл. 2;
рис. 1, 2).
Таблица Концентрация и содержание пигментов хлоропластов в хвое второго года у сосны корейской, произрастающей в границах зелёной зоны и за её пределами Показатель Концентрация пигментов, мг/л Содержание пигментов сырой навески, мг/1г Са Св Сав Скар Савкар Аа Ав Аав Акар Аавкар Сосна корейская в пределах зелёной зоны Среднее 15,79 5,60 21,42 4,99 26,41 0,79 0,79 1,07 0,25 1, значение Сосна корейская за пределами зелёной зоны Среднее 17,65 6,70 24,34 4,84 29,18 0,88 0,33 1,21 0,24 1, значение Существенность 1,6 1,2 2,2 3 1,3 3 5 3 1 2, различия, t Примечания: Са – концентрация хлорофилла «а», мг/л;
Св – концентрация хлорофилла «в», мг/л;
Скар – концентрация каротиноидов, мг/л;
Аа – содержание хлорофилла «а», мг/1г;
Ав – содержание хлорофилла «в», мг/1г;
Акар – содержание каротиноидов, мг/1г.
Данные математической обработки показывают, что хвойные растения по разному реагируют на аэротехногенное воздействие: сосна обыкновенная более чувствительна к различным видам атмосферного загрязнения, чем сосна корейская.
Таблица Концентрация и содержание пигментов хлоропластов в хвое второго года у сосны обыкновенной, произрастающей в границах зелёной зоны и за её пределами Показатель Концентрация пигментов, мг/л Содержание пигментов сырой навески, мг/1г Са Св Сав Скар Савкар Аа Ав Аав Акар Аавкар Сосна обыкновенная в пределах зелёной зоны Среднее 15,31 5,15 20,46 4,28 24,74 0,77 0,25 0,70 0,21 0, значение Сосна обыкновенная за пределами зелёной зоны Среднее 17,43 6,59 24,02 4,60 28,62 0,87 0,33 1,20 0,23 1, значение Существенность 1,3 7 3,4 8 3,2 2,5 4 3,6 3,7 3, различия, t мг/л Са Cb Cab Cкар Савкар концентрация пигментов мг/л Рис. 1 Концентрация пигментов в хвое сосны корейской, произрастающей в границах зелёной зоны ( ) и за её пределами ( ).
Существенность различия у сосны обыкновенной практически по всем показателям превышает порог (t=3), однако хлорофилл «а» устойчив к атмосферному загрязнению, как у сосны обыкновенной, так и у сосны корейской. У сосны корейской существенность различия ниже пороговой величины по содержанию хлорофиллов «а» и «в» и по содержанию каротиноидов, что свидетельствует о том, что сосна корейская более газоустойчива, чем сосна обыкновенная.
В целом, высокий уровень загрязнения воздуха в г. Уссурийске и в границах зелёной зоны оказывает негативное влияние на весь комплекс физиологических процессов.
По мере приближения к черте города, насаждения приходят всё в более неблагоприятное состояние. Зелёная зона г. Уссурийска находится в состоянии дисфункции.
мг/л Са Cb Cab Cкар Савкар концентрация пигментов мг/л Рис. 2 Концентрация пигментов в хвое сосны обыкновенной, произрастающей в границах зелёной зоны ( ) и за её пределами ( ).
При расширении зелёной зоны за счёт включения в неё многих населённых пунктов (Дубовый Ключ, Тереховка, Яконовка, Новоникольск, Воздвиженка, Улитовка и др.) улучшится их экологическая обстановка, т.к. в настоящее время вокруг данных населённых пунктов практически отсутствуют лесозащитные полосы.
Глава 5. Биология и экология древесных пород, произрастающих в зелёной зоне г. Уссурийска В этой главе дана ботаническая и экологическая характеристика объектов исследования: ясеня маньчжурского, бархата амурского, ореха маньчжурского, тополя Максимовича, сосны обыкновенной и сосны корейской. Ботаническая характеристика составлена по данным специальной литературы. При составлении экологической характеристики учитывалась газоустойчивость древесных пород и их толерантность к различным видам загрязнений (Красинский, 1937;
Рябинин, 1965;
Илькун, 1971;
Кулагин, 1974;
Николаевский, 1979;
Деслер, 1981;
Бялобок, 1988).
Анализ биологических и экологических особенностей древесных пород, произрастающих в зелёной зоне г. Уссурийска, показывает на возможность выделения трёх групп древесных пород, оптимально подходящих для природно-климатических и экологических условий объекта исследований (табл. 3).
Устойчивость данных древесных пород к техногенному воздействию позволяет использовать их при расширении зелёной зоны г. Уссурийска.
Таблица Группы древесных пород по степени газоустойчивости Степень газоустойчивости Название древесных пород Устойчивые Тополь Максимовича, ясень маньчжурский Относительно устойчивые Орех маньчжурский, бархат амурский Слабоустойчивые Сосна корейская, сосна обыкновенная Глава 6. Особенности роста насаждений искусственного происхождения По данным книги учёта лесных культур бывшего Уссурийского лесхоза, высаженные под меч Колесова с 1954г. по 1980г. стандартные саженцы (возраст 2-5лет), имели высокую приживаемость - в пределах 80 %. Через 26 – 37 лет сохранность снизилась до 34,2 % - 72 %. Основные причины:
лесные пожары и самовольные рубки. Фито- и энтомологическая обстановка удовлетворительная. Общее состояние и рост древостоев удовлетворительное (табл. 4).
Таблица Средние таксационные показатели в искусственно созданных насаждениях Древесная порода Средний Дср, см Нср, м Бони- Сомк- Сохран возраст, нутость ность, тет лет % Орех 50 20,4 12,1 III 0,4 24, маньчжурский Ясень 45 22,8 16,4 II 0,4 22, маньчжурский Продолжение табл. Бархат амурский 50 24,7 17,3 II 0,5 13, Сосна корейская 45 16,3 10,7 IV 0,5 10, Тополь 25 12,0 7,7 III 0,3 15, Максимовича Сосна 30 20,1 13,0 I 0,5 24, обыкновенная Для изучения анализа хода роста ореха маньчжурского взято модельное дерево: возраст 58 лет, высота 19,4 м, диаметр на высоте 1,3 м - 42 см.
Проведённый анализ показывает:
1) период наиболее интенсивного роста в высоту у ореха маньчжурского пришёлся на возрасты 10-25 и 35-45 лет;
2) средний прирост по высоте достигает максимума (0,32 м) в возрасте лет;
3) интенсивный текущий прирост по высоте наблюдается в возрасте 10- лет, в возрасте 20 лет достигает максимального значения – 0,43 м и после лет снижается;
4) текущий прирост по диаметру максимален в 20-летнем возрасте и в средневозрастном периоде (58 лет), минимален – в 40-летнем возрасте;
5) текущий прирост по объёму достигает максимального значения в в периоде приспевания;
6) видовое число достигает максимального значения в 20-летнем возрасте и далее с возрастом снижается.
Аналогичным образом были проведены анализы хода роста модельных деревьев ясеня маньчжурского и тополя Максимовича, данные по которым приведены в диссертации.
Таким образом, в первом и втором классах возраста лиственные древостои растут в среднем по III классу бонитета, в дальнейшем их продуктивность повышается до II и I классов бонитета. Орех маньчжурский, тополь Максимовича и ясень маньчжурский обладают высокой энергией роста по всем таксационным показателям и в дальнейшем целесообразно увеличение площадей их посадок.
Все лесные участки расположены в различных экологических условиях, в окружении сильно развитого травостоя, который к концу вегетации высыхает. Возникает высокая пожарная опасность.
Произрастающие в зелёной зоне древесные породы целесообразно использовать при создании зелёного пояса, но необходимо усилить противопожарные мероприятия, так как практически все искусственные насаждения в настоящее время имеют следы повреждения низовыми пожарами.
Глава 7. Свойства почв территории, проектируемой под расширение зелёной зоны Для разработки рекомендаций по увеличению площади зелёной зоны г. Уссурийска были исследованы физико-химические свойства почв, которые согласно типологии Г.И. Иванова (1976;
1964) относятся к 5 типам:
1. Бурые горно-лесные оподзоленные почвы. Эти почвы имеют слабокислую или кислую реакцию среды. Содержание гумуса варьирует в широких пределах – от 4-6 до 16-17 % и более. Для данных почв характерна высокая биологическая активность, незначительное накопление лесной подстилки.
2. Почвы долин рек: дерново-аллювиальные и бурые лесные на речном аллювии. Встречаются в широких долинах крупных рек, имеют гумусовый горизонт в среднем 10 см.
3. Лугово-бурые отбеленные почвы. Богаты гумусом (мощность гумусового горизонта 10-20 см), азотом, элементами зольного питания растений, за исключением фосфора.
4. Лугово-бурые типичные почвы. Гумусовый горизонт достигает мощности 30-40 см. Эти почвы имеют слабокислую реакцию среды. Залегают небольшими участками, где сохранился очень древний аллювий, который представлен песками или сильно опесчаненными суглинками.
5. Бурые отбеленные типичные почвы – развиты по наиболее пологим склонам сопок, по подножьям склонов в предгорьях. Содержание гумуса в самом поверхностном слое достигает 14 %. Гумусовый горизонт имеет слабокислую или кислую среду.
В табл. 5 приведены данные физико-химического анализа почвы разреза №5, который был сделан в 3 км на юго-запад от с. Богатырка, в 1,5 км от дороги Пуциловка-Богатырка. Влажность умеренная. Пустырь общей площадью 8 га.
Таблица Данные химического анализа почв (разрез №5) Горизонт, Гумус, % на прокалённую Нг, рН Влаж см % навеску мэкв/100 соле ность г -вой почвы, N2O5 P2O5 K2O AI2O3 % A1 – 8-27 6,0 0,42 0,17 2,3 13 4,3 6,7 2, А2/В-27-50 3,6 0,37 0,12 2,8 15,2 4,6 6,3 2, В – 50-75 2,2 нет 0,09 2,8 17 4,5 4,7 2, В/С – 75-90 1,2 нет 0,08 2,4 20,3 5,5 4,7 2, С – 90-110 1,5 нет 0,06 2,4 20 5,6 4,9 1, Аналогичные данные получены по 5 почвенным разрезам, находящимся в разных участках территории, проектируемой под расширение зелёной зоны.
Детальное изучение физико-химических свойств почвы позволяет рекомендовать все вышеперечисленные виды древесных растений для посадки в проектируемой зелёной зоне. Почвы с высоким содержанием гумуса наиболее подойдут для посадки кедра корейского и бархата амурского;
чрезмерно увлажнённые почвы – для тополя Максимовича.
Аллювиальные и делювиальные глубокие рыхлые почвы с близким залеганием почвенно-грунтовых вод наиболее пригодны для ореха маньчжурского. Сосна обыкновенная является интродуцентом, однако имеет довольно обширный ареал и высокую энергию роста в условиях Приморского края, малотребовательна к плодородию и влажности почвы, т.к.
обладает пластичной корневой системой. Поэтому возможно создание лесных культур на любом из исследованных типов почвы. Для закладки лесных культур в долинах рек более всего подходит ясень маньчжурский, который очень требователен к плодородию почвы. Химический анализ почв проектируемой зелёной зоны показывает, что содержание макроэлементов оптимально подходит для роста древесных растений.
Глава 8. Организация устойчивого зелёного пояса г. Уссурийска Зелёный пояс является важным атрибутом создания комфортной среды обитания человека. При этом роль растений заключается не только в выполнении санитарно-защитных функций (поглощение токсичных газов, осаждение пыли, защита от шума), но и в обеспечении благоприятной психологической атмосферы (Павлов, 2003). В настоящее время большая часть зелёной зоны г. Уссурийска находится в состоянии дисфункции:
многие участки повреждены низовыми лесными пожарами;
требуется уборка сухостоя и повреждённых деревьев;
обнаружены свалки и следы самовольных рубок.
Современные границы зелёной зоны не отражают фактической потребности в них, и так как в перспективе ожидается значительный рост количества автотранспотрта и рекреационной активности населения, необходимо изыскать дополнительные резервы для удовлетворения рекреационных потребностей населения. Выше приведённый расчёт доказывает необходимость увеличения площади зелёной зоны до 22113 га. В расширяемую зелёную зону войдут земли КГУ «Корсаковское лесничество» и КГУ «Николо-Львовское лесничество». Проведённое изучение физико химических свойств почв (табл.5) на этой территории показало, что данные земли оптимально подходят для ореха маньчжурского, тополя Максимовича, ясеня маньчжурского в северном, северо-западном и северо-восточном направлении от г. Уссурийска (рис.3).
Исходя из особенностей климата юга Дальнего Востока, оптимальное время посадки – ранняя весна. Чрезвычайно сложный период - время после посадки, т.к. максимальный отпад - именно в этот период. В местах высокого техногенного загрязнения окрестностей г. Уссурийска предпочтение следует отдавать стандартным сеянцам или саженцам. В этом случае формируется проникающая в нижние малозагрязненные горизонты мощная корневая система.
8.1. Формирование оптимальной структуры насаждения Оптимизируя структуру насаждения, можно существенно снизить степень их повреждения и повысить устойчивость. Так, исследования, проведённые И.Н. Павловым (1991) в г. Красноярске, показывают, что концентрация оксида серы в листьях тополя Максимовича, растущего в групповых посадках на заветренной стороне, составляет 64 % содержания на наветренной стороне (Павлов, 1991). Поэтому необходимо соотносить структуру насаждения с розой ветров. Сосна обыкновенная отличается лучшим ростом и отсутствием некроза хвои в смешанных насаждениях.
Особи одного возраста, растущие в идентичных условиях, значительно отличаются по степени некротических поражений хвои, продолжительности ее жизни и в меньшей степени - по биометрическим показателям. Особи, растущие в пределах зелёной зоны (10 км от г. Уссурийска), имеют значительный верхушечный некроз и меньшую длину хвои (3,1 см), против см – при удалении от г. Уссурийска до 25 км.
При устройстве зелёной зоны с учётом лесорастительных условий, целесообразно предусмотреть рядовое смешение древесных пород: сочетание хвойных (сосна корейская, сосна обыкновенная) с орехом маньчжурским, бархатом амурским, ясенем маньчжурским. При чрезмерно высокой густоте наблюдается застой загрязнённого воздуха, а межвидовая борьба между древесными породами, наблюдаемая в насаждениях, и конкуренция приводят к общему ослаблению и снижению газоустойчивости.
8.2. Выделение санитарно-защитных зон Целесообразна организация устойчивого зелёного пояса вокруг г. Уссурийска, предусматривающая две зоны загрязнения.
С учётом специфики каждой из выделенных зон, предполагается специальная технология искусственного лесовосстановления и лесохозяйственной деятельности.
Первая зона загрязнения – удаление от города 2-5 км – зона повышенного антропогенного воздействия с соответствующей повышенной рекреационной нагрузкой, поэтому лесные породы должны быть устойчивы к низовым лесным пожарам, с целью недопущения развития верховых лесных пожаров.
Большой объём в лесном фонде непокрытых лесной растительностью площадей (прогалин, пустырей), требующих проведения мер по искусственному лесовосстановлению (3782 га), близость города и своеобразные лесорастительные условия позволяют считать целесообразным здесь посадку лиственных пород - ореха маньчжурского, тополя Максимовича и ясеня маньчжурского.
Вторая зона располагается за первой – удаление от города 5-15 км. Здесь возможно произрастание как лиственных, так и хвойных древесных пород.
Эта зона представлена искусственно созданными насаждениями различных древесных пород. Однако частые лесные пожары, самовольные рубки и вытаптывание явились причиной деградации отдельных лесных участков.
В данной зоне необходимы меры, направленные на реконструкцию существующих насаждений и искусственное лесоразведение на пустырях и прогалинах, площадь которых значительна.
Выводы 1. Возрастание рекреационной деятельности в зелёной зоне г. Уссурийска обусловлено высокой степенью урбанизации и плотностью населения, положительной динамикой основных социальных показателей и повышением благосостояния населения, а также уникальностью лесных массивов.
2. Основу рекреационного потенциала зелёной зоны составляют леса Уссурийского городского округа. Общая площадь современной зелёной зоны составляет 12292 га. 87 % занимают естественные насаждения дуба монгольского и 13 % - искусственные, созданные посадкой лесных культур, где сосна корейская занимает 7 %, сосна обыкновенная – 2 %, орех маньчжурский – 1,2 %, ясень маньчжурский – 2 %, бархат амурский – 0,3 %, тополь Максимовича – 0,5 %.
3. Выявлено негативное влияние техногенного воздействия на физиологические процессы хвойных пород. Так, в хвое сосны обыкновенной и сосны корейской, произрастающих на расстоянии 3 км от г. Уссурийска содержание хлорофиллов и пигментов значительно меньше, чем у данных пород на расстоянии 23 км от города. Сосна обыкновенная более чувствительна к различным видам атмосферного загрязнения, чем сосна корейская. Существенность различия у сосны обыкновенной практически по всем показателям превышает порог (t=3), однако хлорофилл «а» устойчив к атмосферному загрязнению, как у сосны обыкновенной, так и у сосны корейской. Существенность различия (t) у сосны корейской составляет: по хлорофиллу «а» - 1,6, по хлорофиллу «в» - 1,2 и по каротиноидам – 1, что свидетельствует об их устойчивости к атмосферному загрязнению. В целом, высокий уровень загрязнения воздуха в г. Уссурийске и в границах зелёной зоны оказывает негативное влияние на весь комплекс физиологических процессов.
4. Анализ хода роста древостоев как естественного, так и искусственного происхождения в современной зелёной зоне г. Уссурийска показал их высокую энергию роста по всем таксационным показателям.
Продуктивность древостоев высокая. Класс бонитета древостоев колеблется от I (у сосны обыкновенной) до IV (у сосны корейской).
Бонитет древостоев ясеня маньчжурского, бархата амурского – II.
5. Освоение новых рекреационных ёмкостей возможно за счёт расширения площади зелёной зоны. Произведённый расчёт площади зелёной зоны, исходя из демографической ситуации и антропогенного влияния на окружающую среду, выявил необходимость её увеличения до 22113 га, что на 79 % больше площади современной зелёной зоны г. Уссурийска.
6. Анализ физико-химических свойств почв на территории, проектируемой под расширение зелёной зоны, показывает, что содержание основных элементов питания (N, К, Р, АI и гумуса) находится в пределах нормы.
Почвенные условия этих территорий благоприятствуют росту и развитию рекомендуемых древесных пород.
7. Основными направлениями оптимизации рекреационного лесопользования, обеспечивающего организацию устойчивого зелёного пояса вокруг г. Уссурийска, считаем проведение мероприятий:
лесохозяйственных, лесокультурных, противопожарных.
В современной зелёной зоне необходима реконструкция естественных насаждений из дуба монгольского и ясеня маньчжурского, и искусственных – ореха маньчжурского, бархата амурского, тополя Максимовича, сосны корейской и сосны обыкновенной. Для реконструкции насаждений в современной зелёной зоне и организации расширяемой, необходимо проведение работ по посадке лесных культур, которую целесообразно проводить ручным способом, под меч Колесова.
Посадочным материалом могут служить стандартные сеянцы и саженцы, выращенные в питомниках местных лесничеств. В первые два года роста необходимо проведение агротехнического ухода, по два за вегетационный период. Активное рекреационное использование местным населением насаждений зелёной зоны обуславливает возникновение лесных пожаров и самовольную рубку древостоев, поэтому необходимо проведение профилактических, предупредительных и противопожарных мероприятий.
8. Экологическое равновесие при интенсивном рекреационном лесопользовании достигается путём формирования оптимальной структуры насаждения леса непрерывного пользования, составной частью которого является соотношение структуры насаждения с розой ветров, а также рядовое смешение древесных пород: сочетание хвойных (сосна корейская, сосна обыкновенная) с орехом маньчжурским, бархатом амурским, ясенем маньчжурским.
Модель сбалансированного рекреационного леса предполагает выделение двух санитарно-защитных зон: первая - удаление от города 2- км – зона повышенного антропогенного воздействия с соответствующей повышенной рекреационной нагрузкой, поэтому лесные породы должны быть устойчивы к низовым лесным пожарам;
вторая зона располагается за первой – удаление от города 5-15 км, здесь возможно произрастание как лиственных, так и хвойных древесных пород.
Со временем ассортимент высаживаемых древесных и кустарниковых пород будет значительно расширен после дополнительного исследования их на газоустойчивость и другие антропогенные воздействия.
Список работ, опубликованных по теме диссертации 1. Острошенко В.В., Розломий Н.Г. О выделении зелёной зоны г.
Уссурийска / В.В. Острошенко, Н.Г. Розломий // Всероссийская науч. практ. конф. - Димитровград, 2007.- С. 56-59.
2. Розломий Н.Г. Бархат амурский в зелёной зоне г. Уссурийска / Н.Г.
Розломий // Междунар. науч. Интернет-конф. / МСХА им. Тимирязева.
– М., 2008.- С. 84-88.
3. Острошенко В.В., Розломий Н.Г. Обоснование выделения зеленой зоны г. Уссурийска / Н.Г. Розломий, В.В. Острошенко // Молодые ученые – агропромышл. комплексу Дальнего Востока: материалы межвуз. науч.-практ. конф. аспирантов, молодых ученых и специалистов 30-31 окт. 2007 г. Вып.8 / Примор. гос. с.-х. акад.- Уссурийск, 2008. – С.
99-103.
4. Острошенко В.В., Розломий Н.Г. Расчёт площади зелёной зоны г.
Уссурийска / В.В. Острошенко, Н.Г. Розломий // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. - Брянск, 2008.- С.169-172.
5. Розломий Н.Г., Острошенко В.В. Состояние тополя Максимовича в зелёной зоне г. Уссурийска / Н.Г. Розломий, В.В. Острошенко // Повышение производительности и эффективности использования лесов:
сб. материалов междунар. совещ.- СПб., 2008.-С. 251-254.
6. Розломий Н.Г. Историческая значимость «Бохайского государства» как одного из объектов зеленой зоны города Уссурийска / Н.Г. Розломий // Актуал. проблемы высш. проф. образования Дальневост. региона в условиях перехода к экономике инновацион. типа: материалы ХХII регион. науч.- метод. конф. ФГОУ ВПО «Приморская гос. с.-х. акад.» Ч.
III / Междунар. межрегион. ассоц. «Агрообразование»;
ФГОУ ВПО «Примор. гос. с.-х. акад.». - Уссурийск, 2009. – С. 67-71.
7. Острошенко В.В., Розломий Н.Г. Краткая характеристика зелёной зоны г. Уссурийска / В.В. Острошенко, Н.Г. Розломий // Вестник Красноярского ГАУ.- 2009. - № 9.- С.83-87.
8. Розломий Н.Г. Экологический аспект расширения зелёной зоны г.
Уссурийска / Н.Г. Розломий // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. - Брянск, 2009.- С. 167-169.
9. Розломий Н.Г. Ясень маньчжурский в искусственно созданных насаждениях зелёной зоны г. Уссурийска / Н.Г. Розломий // Вестник Красноярского ГАУ.- 2010.- № 3.-С. 204-210.
На правах рукописи Розломий Наталья Геннадьевна Зелёная зона г. Уссурийска Приморского края (состояние естественных и искусственных насаждений, оптимизация рекреационного лесопользования) 03.02.14 – биологические ресурсы Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук Лицензия № 020572 от 16.09. Подписано в печать Формат 6084 1/16. Бумага офсетная.
Печать RISOGRAPH TR 1510. Уч. – изд. л. 1, Тираж 110 экз. Заказ № Отпечатано участком оперативной полиграфии ФГОУ ВПО ПГСХА 692508 г. Уссурийск, ул. Раздольная, 8а.