Изучение жизненного состояния древесных растений при их произрастании в различных условиях урбанизированной среды имеет важное значение для решения многих задач: ландшафтного планирования при разработке генеральных планов строительства и развития городов; проектирования и дизайна отдельных объектов городской ландшафтной архитектуры; ведения городского зеленого хозяйства в части ухода за зелеными насаждениями, их ремонта и реконструкции; мониторинга состояния городской среды; оценки распределения и динамики объема кроновой фитомассы в урбофитоценозах и др.
В качестве одной из пород базового ассортимента, предназначенного для создания основной массы растительности в населенных пунктах бассейна среднего Амура, может использоваться береза плосколистная (Betula platyphylla Sukacz.), являющаяся аборигеном для дальневосточного региона. В настоящее время ассортимент древесно-кустарниковых пород, вводимых в состав зеленых насаждений Хабаровска, довольно разнообразен [1]. Вместе с тем общий облик озеленения Хабаровска все еще остается тополево-вязовым, на фоне которого, однако, заметен ряд коренных дальневосточных древесных пород, в том числе березы плосколистной. Распространению березы способствуют ее высокие декоративные качества, нетребовательность к условиям местопроизрастания, достаточная устойчивость к неблагоприятным факторам городской среды, быстрота роста, зимостойкость, высокие санитарно-гигиенические и средозащитные свойства.
Обзор работ, посвященных изучению состояния насаждений березы плосколистной в урбанизированной среде в условиях городов бассейна среднего Амура, показывает недостаточную изученность данного вопроса. В Хабаровске такие исследования ограничиваются определением индекса жизненного состояния уличных насаждений в среднем для городской территории, а также для отдельных возрастных состояний растений [2]. Для других городов и населенных пунктов рассматриваемого района подобные исследования не проводились.
Анализ динамики качества популяций растений в зависимости от возрастных групп в городской среде показывает, что их жизнеспособность меняется в процессе онтогенеза [3]. Кроме того, существенное влияние на состояние городских насаждений оказывают условия местопроизрастания, изменяющиеся в довольно широком диапазоне, в том числе в зависимости от типа озелененных территорий различного функционального назначения [4].
В связи с вышесказанным в данной работе была поставлена цель: изучить жизненное состояние березы плосколистной на территориях различного функционального назначения в условиях г. Хабаровска с учетом возрастного состояния насаждений. В статье приводятся итоги исследований, проведенных авторами в период 2015–2021 гг. [5, 6].
Материалы и методы исследования
В условиях отсутствия предварительной информации о местах произрастания насаждений березы плосколистной на городской территории, а также в целях получения репрезентативных выборок для различных категорий возрастного состояния и городских территориальных зон разного функционального назначения применялся двухэтапный метод организации сбора данных [7]: на первом (предварительном) этапе осуществлялись поиск насаждений, определение географических координат их местоположения и первичная оценка в объеме, достаточном для планирования второго этапа работ; на втором этапе производилась детальная таксация выборочных насаждений в соответствии с программой исследования.
Первый этап сбора данных осуществлялся для всей доступной территории г. Хабаровска в отношении внутриквартальных, уличных, парковых и естественных природных насаждений с использованием мобильных геоинформационных приложений, картографических веб-сервисов, мобильных устройств с функцией GPS согласно авторской методике [7]. На основе полученного массива информации (6655 насаждений) создана база данных о насаждениях березы плосколистной на территории г. Хабаровска [6] на геоинформационной платформе QGIS в связке с СУБД Access.
В целях оптимизации работ по второму этапу сбора данных, снижения их трудозатрат и стоимости из общего массива информации извлекались выборки насаждений в соответствии с общепринятыми методами организации выборочных наблюдений [8, 9]. Репрезентативность выборок обеспечивалась достаточным их объемом (не менее 100–110 единиц для каждой функциональной зоны), случайным бесповторным отбором с использованием генератора равномерно распределенных случайных чисел (Excel-функция), а также представленностью насаждений из различных частей городской территории. Группы выборок формировались для следующих функциональных зон городской территориальной планировки [10]:
− жилые;
− общественно-деловые;
− рекреационного назначения;
− магистральные улицы общегородского значения;
− магистральные улицы районного значения;
− улицы местного значения.
Категории «жилые» и «общественно-деловые» были объединены в одну категорию – «внутриквартальные» – ввиду схожести условий места произрастания и недостаточности объема выборок при их раздельном рассмотрении для изучения влияния комплекса обозначенных факторов. В исследовании не рассматривались насаждения, расположенные на территориях производственных зон, зон сельскохозяйственного использования, а также зон специального назначения, в том числе территорий размещения военных и других режимных объектов, зон охраны водозаборов, кладбищ, инфекционных больниц и т.п.
Таксационная оценка наряду с параметрами, необходимыми для других направлений исследования, включала определение следующих характеристик:
− жизненное состояние насаждений в соответствии с методикой В.А. Алексеева [11], включая расчет индексов жизненного состояния по числу деревьев и насаждений;
− возрастное состояние в соответствии с классификацией, разработанной Т.А. Работновым (1950) и дополненной А.А. Урановым (1975) и его учениками (1976) [12] с опорой на критерии для определения возрастных состояний древесных растений [12].
Результаты исследования и их обсуждение
Получено распределение насаждений березы плосколистной по категориям жизненного состояния с учетом возрастного состояния в различных функциональных зонах городской территории Хабаровска (табл. 1).
Таблица 1
Распределение насаждений березы плосколистной по категориям жизненного состояния в зависимости от возрастного состояния в различных функциональных зонах городской территории Хабаровска
|
Возрастное состояние |
Распределение насаждений по категориям жизненного состояния, % |
||||||
|
I |
II |
III |
IV |
Vа |
Vб |
Всего |
|
|
Внутриквартальные территории (ВК) |
|||||||
|
v |
3 |
1 |
1 |
– |
– |
– |
5 |
|
g1 |
4 |
21 |
3 |
– |
– |
– |
28 |
|
g2 |
2 |
29 |
7 |
– |
– |
– |
38 |
|
g3 |
– |
27 |
2 |
– |
– |
– |
29 |
|
Всего |
9 |
78 |
13 |
– |
– |
– |
100 |
|
Территории рекреационного назначения (РН) |
|||||||
|
v |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
g1 |
6 |
14 |
3 |
1 |
– |
– |
24 |
|
g2 |
– |
51 |
6 |
1 |
– |
– |
58 |
|
g3 |
– |
16 |
2 |
– |
– |
– |
18 |
|
Всего |
6 |
81 |
11 |
2 |
– |
– |
100 |
|
Магистральные улицы общегородского значения (УОЗ) |
|||||||
|
v |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
g1 |
2 |
31 |
8 |
– |
1 |
1 |
43 |
|
g2 |
1 |
34 |
4 |
– |
– |
– |
39 |
|
g3 |
1 |
15 |
– |
1 |
– |
1 |
18 |
|
Всего |
4 |
80 |
12 |
1 |
1 |
2 |
100 |
|
Магистральные улицы районного значения (УРЗ) |
|||||||
|
v |
– |
1 |
– |
– |
– |
– |
1 |
|
g1 |
4 |
24 |
3 |
– |
1 |
– |
32 |
|
g2 |
2 |
47 |
4 |
3 |
– |
1 |
57 |
|
g3 |
– |
8 |
2 |
– |
– |
– |
10 |
|
Всего |
6 |
80 |
9 |
3 |
1 |
1 |
100 |
|
Улицы местного значения (УМЗ) |
|||||||
|
v |
– |
2 |
– |
– |
– |
– |
2 |
|
g1 |
9 |
16 |
4 |
1 |
– |
– |
30 |
|
g2 |
– |
22 |
12 |
2 |
– |
– |
36 |
|
g3 |
1 |
24 |
1 |
4 |
– |
2 |
32 |
|
Всего |
10 |
64 |
17 |
7 |
– |
2 |
100 |
|
В среднем для городской территории (ГТ) |
|||||||
|
v |
1 |
1 |
– |
– |
– |
– |
2 |
|
g1 |
5 |
21 |
4 |
– |
– |
– |
30 |
|
g2 |
1 |
38 |
7 |
1 |
– |
– |
47 |
|
g3 |
– |
18 |
1 |
1 |
– |
1 |
21 |
|
Всего |
7 |
78 |
12 |
2 |
– |
1 |
100 |
Примечания: здесь и далее по тексту категории возрастного состояния: v – виргинильное, g1 – молодое генеративное, g2 – средневозрастное генеративное, g3 – старое генеративное; категории жизненного состояния: I – здоровые, II – ослабленные, III – сильно ослабленные, IV – отмирающие, Vа – свежий сухостой, Vб – старый сухостой; «–» – насаждения отсутствуют или составляют менее 1% от общего количества в данной функциональной зоне.
Насаждения II категории состояния (ослабленные) абсолютно доминируют во всех функциональных зонах и на городской территории в целом как по отдельным возрастным состояниям, так и без дифференциации по возрасту. Встречаемость здоровых насаждений не превышает 10%. Распределение ослабленных насаждений мало различается между зонами – от 78% до 81% (за исключением улиц местного значения – 64%). Совокупность здоровых и ослабленных насаждений по отдельным функциональным зонам также изменяется незначительно – от 84% до 87% (за исключением улиц местного значения – 74%), а в целом по городской территории – 85%. Полученные данные позволяют сделать вывод об устойчивости березы плосколистной в урбанизированной среде в условиях района исследования, что согласуется с выводами других авторов [3].
Анализ различий в состоянии насаждений по функциональным зонам показывает заметное увеличение встречаемости здоровых насаждений на улицах по мере перехода от магистралей общегородского значения к улицам местного значения, что объясняется снижением техногенной нагрузки. Различий во встречаемости совокупности здоровых и ослабленных насаждений между внутриквартальными территориями и территориями рекреационного назначения для березы плосколистной не наблюдается.
В распределении сильно ослабленных насаждений по функциональным зонам также значительные различия не отмечены – от 9% до 13% (за исключением улиц местного значения – 17%), а в целом по городской территории – 12%. Значительная доля насаждений III категории состояния на улицах местного значения объясняется тем обстоятельством, что данная функциональная зона расположена преимущественно на территориях усадебной застройки (частный сектор), где насаждения деревьев размещаются или со стороны улицы (за оградой, у дороги и т.п.), или во дворе частного дома. Нередко здесь отмечаются контрасты условий произрастания растений: в одних случаях осуществляется уход за насаждениями, наблюдается бережное к ним отношение в стремлении украсить свой дом, в других – имеют место небрежность, механические повреждения ствола и ветвей, оголение корневой системы, чрезмерное уплотнение почвы вблизи деревьев, что в совокупности формирует комплекс факторов, способствующих дополнительному ослаблению деревьев.
Аналогичная ситуация сложилась в отношении отмирающих насаждений – 7% на улицах местного значения по сравнению со значениями от 0% до 3% для остальных зон и 2% в целом по городской территории. Причины, по нашему мнению, те же, что и для сильно ослабленных насаждений.
Погибшие насаждения (свежий и старый сухостой) встречаются с частотой до 1% в целом по городской территории, до 3% – на улицах и менее 1% – на внутриквартальных территориях и на территориях рекреационного назначения, что объясняется, по-видимому, несколько большим вниманием служб городского хозяйства к уходу за растениями в жилых и общественно-деловых зонах, а также на участках парков и бульваров (по крайней мере, в части уборки сухостойных и представляющих опасность деревьев).
Индекс жизненного состояния насаждений в отдельных функциональных зонах городской планировки в среднем для всех возрастных состояний незначительно уменьшается в ряду: ВК → РН → УРЗ → УОЗ → УМЗ (табл. 2). При этом категория жизненного состояния насаждений – II (ослабленные) при переходе между функциональными зонами не изменяется. Похожая тенденция отмечена в зеленых насаждениях г. Владивостока [4].
При сравнении индекса жизненного состояния в отдельных функциональных зонах для каждого возрастного этапа развития насаждений наблюдаются стабильно меньшие значения на улицах (от 4% до 15%) по сравнению с практически равными между собой значениями для внутриквартальных территорий и территорий рекреационного назначения. Стоит отметить, что наибольшие различия здесь отмечаются на улицах местного значения в средневозрастном и старом генеративном возрастных состояниях.
Индекс жизненного состояния насаждений в отдельных возрастных состояниях в среднем для городской территории заметно уменьшается в ряду: v → g1 → g2 → g3 (табл. 2). При этом категория жизненного состояния насаждений – II (ослабленные) при смене возрастных этапов развития не изменяется. При сравнении индекса жизненного состояния в отдельных возрастных состояниях для каждой функциональной зоны также наблюдается изменение значений в процессе онтогенеза в сторону их уменьшения, причем различия между категориями v и g1, g2 и g3 незначительны (от 1% до 7%) по сравнению с различиями между категориями g1 и g2 (от 6% до 23%).
Полученные данные об изменении жизненного состояния насаждений березы плосколистной на территории Хабаровска при смене возрастных состояний сравнивались с результатами других исследователей (табл. 3).
Таблица 2
Индексы жизненного состояния березы плосколистной в зависимости от возрастного состояния насаждений в различных функциональных зонах городской территории Хабаровска
|
Возрастное состояние |
Индекс жизненного состояния насаждений по функциональным зонам городской планировки, % |
||||||
|
ВК |
РН |
УОЗ |
УРЗ |
УМЗ |
У |
ГТ |
|
|
v |
82 |
– |
– |
70 |
70 |
70 |
78 |
|
g1 |
71 |
71 |
62 |
69 |
73 |
68 |
69 |
|
g2 |
66 |
66 |
68 |
65 |
56 |
63 |
64 |
|
g3 |
68 |
66 |
63 |
65 |
58 |
60 |
63 |
|
Все возрастные состояния |
69 |
67 |
65 |
66 |
62 |
64 |
66 |
Примечание: У – улицы всех категорий функционального назначения (УОЗ, УРЗ, УМЗ)
Таблица 3
Индексы жизненного состояния насаждений березы плосколистной на разных этапах возрастного развития в уличных посадках Хабаровска
|
Источник данных |
Индекс жизненного состояния насаждений по возрастным состояниям, % |
||||
|
v |
g1 |
g2 |
g3 |
Все возрастные состояния |
|
|
Авторы статьи |
70 |
68 |
63 |
60 |
64 |
|
по О.Н. Ухваткиной [2] |
70 |
58 |
70 |
58 |
66 |
Так, О.Н. Ухваткина [2] для березы плосколистной, произрастающей на улицах Хабаровска, приводит значения индекса жизненного состояния насаждений для различных этапов возрастного развития. Отмечается наиболее высокое значение индекса жизненного состояния для средневозрастного генеративного состояния по сравнению с другими возрастными периодами, что объясняется более благоприятным экологическим фоном при формировании этих насаждений в прошлом. По нашим данным, имеет место тренд на постепенное уменьшение индекса жизненного состояния в процессе перехода между этапами онтогенеза (рассмотренными в данной работе), очевидно, по причине снижения жизненности от молодого к средневозрастному и затем к старому генеративным возрастным состояниям, в том числе на фоне техногенного загрязнения среды. Причинами различий в результатах сравниваемых вариантов, вероятно, являются больший охват городской территории и более широкая представленность улиц различных категорий функционального назначения в нашем исследовании.
Кроме того, О.Н. Ухваткина указывает индекс жизненного состояния уличных насаждений (по В.А. Алексееву [11]), равный для Хабаровска в среднем 66% – категория II (ослабленные), что практически совпадает с результатами, полученными нами (табл. 3).
Выводы
В работе впервые осуществлена оценка жизненного состояния насаждений березы плосколистной (Betula platyphylla Sukacz.) в урбанизированной среде с определением индекса жизненного состояния насаждений для отдельных функциональных зон городской планировки и для различных возрастных состояний растений (в условиях г. Хабаровска). Получено распределение насаждений по категориям жизненного состояния с дифференциацией по функциональным зонам и возрастным состояниям.
По результатам исследования сделаны следующие выводы.
1. Встречаемость насаждений различных категорий жизненного состояния в отдельных функциональных зонах городской планировки находится в диапазонах: здоровые – от 4% до 10%, ослабленные – от 64% до 81%, сильно ослабленные – от 8% до 17%, отмирающие – от 0% до 7%, погибшие – от 0% до 3%.
2. Индекс жизненного состояния насаждений в среднем для всей территории Хабаровска равен 64% и соответствует категории жизненного состояния – II (ослабленные).
3. Категория жизненного состояния насаждений при переходе между отдельными функциональными зонами городской планировки не изменяется; при этом наблюдаются стабильно меньшие значения индекса жизненного состояния насаждений на улицах (от 4% до 15%) по сравнению с практически равными между собой значениями для внутриквартальных территорий и территорий рекреационного назначения (ряд: ВК, РН → У).
4. На разных возрастных этапах развития насаждений категория их жизненного состояния не изменяется. Индекс жизненного состояния в отдельных возрастных состояниях как в среднем для городской территории, так и для каждой функциональной зоны заметно уменьшается в ряду: v, g1 → g2, g3 с существенной разницей между категориями g1 и g2 (от 6% до 23%).
5. Отсутствие значительной доли сильно ослабленных и отмирающих насаждений, в том числе с учетом возрастного состояния (за исключением сенильных особей), а также незначительная реакция растений на смену условий местопроизрастания при изменении функциональных зон свидетельствуют об устойчивости березы плосколистной в урбанизированной среде в условиях Хабаровска.
Полученные данные позволяют дать для городского зеленого строительства и хозяйства г. Хабаровска и населенных пунктов бассейна среднего Амура следующие практические рекомендации:
– береза плосколистная может быть использована при создании городских зеленых насаждений как вид, достаточно устойчивый к неблагоприятным условиям урбанизированной среды, обладающий хорошими средозащитными и декоративными свойствами;
– для формирования деревьев с наиболее фитонасыщенными кронами предпочтение следует отдавать созданию насаждений на территориях рекреационного назначения и на внутриквартальных территориях;
– для формирования устойчивых и долговечных насаждений на магистральных улицах общегородского и районного значения следует проектировать посадки деревьев на возможно большем расстоянии от проезжей части дорог;
– в целях снижения степени неблагоприятного воздействия человеческого фактора на жизненное состояние насаждений, произрастающих на улицах местного значения в районах частной малоэтажной застройки, следует доводить до населения информацию о необходимости базового ухода за древесными растениями и бережного к ним отношения во избежание механических повреждений ствола и ветвей, оголения корневой системы, чрезмерного уплотнения почвы вблизи деревьев;
– для предотвращения аварийных ситуаций, уничтожения благоприятной среды размножения вредных организмов и распространения заболеваний, а также в целях поддержания высокого эстетического уровня городского озеленения следует вовремя удалять отмирающие и погибшие деревья.