Высокие темпы урбанизации сопровождаются значительным увеличением техногенной нагрузки на окружающую среду. Красноярск – промышленный город, и эта проблема является актуальной. Развитие сети городских скверов и парков улучшает качество городской среды. Зеленые насаждения города помимо эстетико-гигиенических выполняют стабилизирующие функции. Древесные растения способны выступать в качестве индикатора состояния городской среды и предупредить опасные изменения в окружающей среде, поэтому необходимо проводить исследования состояния зеленых насаждений, находить закономерности и на основе результатов качественно управлять процессом озеленения городских территорий.
Распространению на городских объектах озеленения березы повислой и липы мелколистной способствуют их эстетические качества, нетребовательность к почвенным условиям, быстрота роста, высокие средозащитные свойства. На основании этого актуальным является установление особенностей их роста в различных условиях произрастания.
Были изучены работы Е.В. Авдеевой [1], Л.Н. Скрипальщиковой [2], Е.В. Лисотовой [3], А.Ю. Кулагина [4] и др., изучавших специфику роста древесных насаждений в городских условиях с различной степенью антропогенного загрязнения.
Цель исследования заключается в установлении изменчивости показателей роста березы повислой и липы мелколистной в возрастной динамике в скверах г. Красноярска.
Материалы и методы исследования
Изучались биометрические параметры березы повислой и липы мелколистной, произрастающих в скверах г. Красноярска, характеризующие их состояние в возрасте от 6 до 50 лет.
Исследуемые насаждения располагаются в насаждениях общего пользования (скверы и два контрольных участка, расположенных в зеленой зоне г. Красноярска). Было отобрано 9 скверов: «Лесок», «Серебряный», «Космонавтов», «Сказочный», «Панюковский», «Энтузиастов», «Юбилейный», «Одесский», «им. В.И. Сурикова» и два контрольных участка, расположенных в зеленой зоне г. Красноярска (Плодово-ягодная станция и питомник МП «УЗС»). На отобранных объектах озеленения Красноярска были обследованы порядка 2,5 тыс. деревьев в 2017–2022 гг.
На каждом объекте выполнена фотофиксация деревьев. Для работы использовался отечественный пакет программ «КОМПАС». Были проведены измерения биометрических параметров: высота дерева, высота до максимального диаметра кроны, высота до начала кроны, диаметр кроны. Учитывая различия условий произрастания деревьев в пределах участка, по результатам обмеров получили средние значения всех биометрических параметров.
Построение рядов роста деревьев в высоту проведено статистическим методом. Для построения оценочных шкал роста деревьев весь массив средних значений высот разделен на количество рядов роста в соответствии с результатами кластерного анализа.
Для описания взаимосвязи средних значений высот деревьев с возрастом в пределах рядов роста по высоте использовалась формула Мичерлиха [5, с. 38].
Диаметр древостоя является более изменчивым параметром, чем высота. Даже в насаждениях одного возраста и равной высоты, т.е. произрастающих в одинаковых условиях, диаметры деревьев могут колебаться в значительных пределах. Причиной большей изменчивости диаметров является то, что динамика роста по данному параметру зависит от значительно большего числа факторов, чем рост в высоту [5, с. 38].
При построении зависимостей роста по диаметру использовалась группировка насаждений по условиям местопроизрастания, полученная в ходе анализа данных по высоте.
Результаты исследования и их обсуждение
Древесные растения одного вида, развивающиеся под воздействием различных уровней техногенной нагрузки, по внешним признакам отличаются как между собой, так и с древесными насаждениями данных видов естественных лесных массивов. Исследования ряда авторов [6–8] показали, что рост насаждений зависит от условий произрастания. Рост как процесс не прерывается в течение жизни растений, но под влиянием внешних факторов изменяются его формы и скорость. Визуализация динамики возрастных состояний березы повислой и липы мелколистной, произрастающих в скверах г. Красноярска, представлена на рис. 1–4.
Установить степень воздействия факторов городской среды позволяют исследования биометрических параметров древесных растений. Разница между средними значениями высот исследуемых видов в удовлетворительных и напряженных условиях произрастания, а также в конфликтных и критических начиная с возраста 25 лет не является достоверно значимой. На основании этой выборки для удовлетворительных и напряженных условий, а также конфликтных и критических объединены и построены обобщенные графики роста по высоте для березы и липы.
Рост по высоте достоверно описывается уравнением Мичерлиха. Коэффициенты уравнений и параметры оценки уравнений получены с использованием стандартных программ нелинейного регрессионного анализа в программе Statistica 13 и представлены в табл. 1, на рис. 5 и 6.
В лесостепной зоне г. Красноярска для березы преобладающим является II класс бонитета. В зоне темнохвойной и светлохвойной тайги наиболее распространенными являются древостои III класса бонитета. На основании данных бонитетной шкалы для семенных древостоев построены графики зависимости высоты насаждений от возраста для II и III классов бонитета. Из литературных источников [9, с. 120; 10, 11] получены данные о возрастных изменениях высот деревьев исследуемых пород в условиях среды городов Украины и Европейской части России.
Рис. 1. Визуализация динамики возрастных состояний березы повислой в период покоя
Рис. 2. Визуализация динамики возрастных состояний березы повислой в вегетационный период
Рис. 3. Визуализация динамики возрастных состояний липы мелколистной в период покоя
Рис. 4. Визуализация динамики возрастных состояний липы мелколистной в вегетационный период
Таблица 1
Коэффициенты уравнения и критерии их оценки
|
Тип условий произрастания |
Береза повислая |
Липа мелколистная |
||||||||
|
Коэффициенты уравнения |
Критерии оценки |
Коэффициенты уравнения |
Критерии оценки |
|||||||
|
b1 |
b2 |
b3 |
R2 |
F |
b1 |
b2 |
b3 |
R2 |
F |
|
|
Удовлетворительный – напряженный |
18,05 |
16,7 |
2,1 |
0,989 |
3416 |
13,92 |
21,39 |
1,8 |
0,993 |
6809 |
|
Конфликтный – критический |
17,09 |
21,39 |
1,71 |
0,994 |
12922 |
11,07 |
15,6 |
2,81 |
0,982 |
5346 |
Примечание: R2 – коэффициент детерминации, F – критерий Фишера.
Рис. 5. Рост березы повислой по высоте в скверах г. Красноярска
Рис. 6. Рост липы мелколистной по высоте в скверах г. Красноярска
Сравнительный анализ роста деревьев по высоте показал, что:
− до 25-летнего возраста условия произрастания не оказывают существенного влияния на морфологическое развитие обоих видов, в дальнейшем в темпах роста по высоте выделено два типа для каждого вида. Амплитуда изменения значений по высоте деревьев в возрасте 50 лет для березы составляет 1,84 м, для липы – 1,74 м. Интервал между кривыми роста составляет 11,3 % для березы, 15,01 % для липы, что отвечает требованиям суммарной точности группировки рядов по типам роста;
− рост по высоте березы в удовлетворительном – напряженном типах условий произрастания к 50-летнему возрасту превышает рост липы на 26 %, в конфликтном – критическом – на 31 %;
− наложение графиков зависимости высоты деревьев березы повислой от возраста показало, что высота посадок березы повислой, растущих в удовлетворительных – напряженных условиях города, к 50-летнему возрасту соответствует данному показателю у деревьев, растущих в естественных насаждениях III класса бонитета. У насаждений, растущих в конфликтных – критических условиях города, потери по высоте к 50-летнему возрасту составляют до 10,2 % относительно данного показателя естественных насаждений III класса бонитета;
− так как липа мелколистная является интродуцентом, сравнение показателей роста проведено с показателями ее роста в Европейской части России. В условиях урбанизированной среды г. Красноярска наблюдается отставание роста липы мелколистной по высоте до 22,7 % в удовлетворительных – напряженных условиях произрастания и до 34,3 % в конфликтных – критических условиях по сравнению ростом в городах Европейской части России.
Полученные результаты позволили составить ряды роста исследуемых видов в урбанизированной среде в зависимости от условий произрастания (табл. 2).
При построении графиков зависимостей роста по диаметру использовалась группировка насаждений исследуемых видов по условиям местопроизрастания, полученная в ходе анализа данных по высоте. Зависимости роста по диаметру березы повислой и липы мелколистной представлены на графиках (рис. 7). Коэффициенты и параметры уравнения роста по диаметру ствола для березы повислой и липы мелколистной представлены в табл. 3.
Таблица 2
Ряды роста исследуемых видов по типам условий произрастания
|
Возраст, лет |
Тип условий произрастания |
|||
|
удовлетворительные – напряженные |
конфликтные – критические |
удовлетворительные – напряженные |
конфликтные – критические |
|
|
Береза повислая |
Липа мелколистная |
|||
|
10 |
1,5–2,5 (саженцы ГОСТ 24909-81) |
|||
|
20 |
6,0–10,5 |
5,5–9,5 |
4,0–7,0 |
3,0–5,5 |
|
30 |
10,6–13,5 |
9,6–11,9 |
7,1–9,4 |
5,6–8,0 |
|
40 |
13,6–15,5 |
12,0–13,5 |
9,5–11,0 |
8,1–9,5 |
|
50 |
15,6–16,9 |
13,6–14,9 |
11,1–12,5 |
9,6–10,5 |
Таблица 3
Коэффициенты уравнения и критерии их оценки
|
Тип условий произрастания |
Береза повислая |
Липа мелколистная |
||||||
|
Коэффициенты уравнения |
Критерии оценки |
Коэффициенты уравнения |
Критерии оценки |
|||||
|
b1 |
b2 |
R2 |
F |
b1 |
b2 |
R2 |
F |
|
|
Удовлетворительный – напряженный |
1,37 |
0,90 |
0,873 |
261 |
1,11 |
0,951 |
0,975 |
938 |
|
Конфликтный – критический |
1,15 |
0,88 |
0,922 |
922 |
1,55 |
0,811 |
0,880 |
645 |
Рис. 7. Рост исследуемых видов по диаметру ствола
Анализ результатов исследований показал, что при увеличении техногенных нагрузок наблюдается снижение размеров исследуемых видов, а к 50-летнему возрасту снижение роста составит: для березы – 35 %, липы – 19 %, при этом существенных различий между исследуемыми видами по диаметру ствола деревьев, произрастающих в конфликтных – критических условиях, не проявляется.
Заключение
При озеленении г. Красноярска рекомендуется высаживать березу повислую, при этом липа мелколистная повысит биоразнообразие городских посадок. Анализ биометрических параметров березы повислой и липы мелколистной выполнен в возрастной динамике. Установлена взаимосвязь уровня качества среды и типов условий произрастания. Итоги исследований позволяют связать изменчивость биометрических параметров роста березы повислой и липы мелколистной с состоянием экологии в скверах г. Красноярска и учитывать это при создании новых объектов озеленения.
Библиографическая ссылка
Авдеева Е.В., Кухар И.В. ИЗМЕНЧИВОСТЬ БИОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РОСТА БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ И ЛИПЫ МЕЛКОЛИСТНОЙ В СКВЕРАХ ГОРОДА КРАСНОЯРСКА // Успехи современного естествознания. – 2023. – № 8. – С. 14-22;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=38083 (дата обращения: 18.05.2024).