На правах рукописи Нгуен Тхи Лан

На правах рукописи
Нгуен Тхи Лан
ОЦЕНКА ВИДОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ И СОСТОЯНИЯ
ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В ПАРКАХ И САДАХ САНКТПЕТЕРБУРГА
06.03.02 –Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная
таксация
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Санкт-Петербург
2015
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном
образовательном учреждении высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет
имени С.М. Кирова»
Научный
Ковязин Василий Федорович,
руководитель: доктор биологических наук, доцент
Официальные Архипов Михаил Вадимович, доктор биологических
оппоненты:
наук, профессор, заместитель председателя ФГБНУ
«Северо
Западный
региональный
центр
междисциплинарных
исследований
проблем
продовольственного обеспечения» Россельхозакадемии;
Сергиенко
Валерий
Гаврилович,
кандидат
биологических наук, старший научный
сотрудник
отдела селекции, воспроизводства и химического ухода
за лесом ФБУ «Санкт-Петербургский научноисследовательский институт лесного хозяйства»;
Ведущая
организация:
Федеральное
государственное
бюджетное
образовательное
учреждение
высшего
профессионального
образования
«Костромской
государственный
университет
имени
Н.А.
Некрасова»,
156961,
Российская
Федерация,
г.Кострома, ул. 1 Мая, д. 14.
Защита диссертации состоится 07 октября 2015 года в 11 часов на
заседании диссертационного совета Д 212.220.02 на базе ФГБОУ ВПО
«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет
имени С.М. Кирова» по адресу : 194021, г. Санкт-Петербург, Институтский
пер., д.5, главный корпус.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО
«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет
имени
С.М.
Кирова»
на
сайте
совета:
http://spbftu.ru/science/sovet/D21222002/dis02/
Автореферат разослан
июля 2015 года.
Ученый секретарь диссертационного
совета, доктор сельскохозяйственных
наук, профессор
2
Жигунов Анатолий
Васильевич
Общая характеристика работы
Актуальность темы исследований. Градостроительная, санитарногигиеническая, микроклиматическая и рекреационная роли парковых
насаждений зависят от индивидуальных
особенностей
древесных
растений, лесоводственно-таксационных показателей и возрастной
структуры древостоев. Из-за сложной экологической ситуации в СанктПетербурге у древесных растений сокращается продолжительность жизни,
теряется устойчивость и ухудшается состояние насаждений, из-за
загрязнения атмосферы выбросами автотранспорта и промышленности,
углекислоты, пыли, ионизирующей радиации, засоленности почвы
противогололедными средствами и загрязнение почвы тяжелыми
металлами, радиоактивными и органическими соединениями.
ООН в начале 90 годов прошлого века приняла конвенцию по
биоразнообразию и охране окружающей среды. Этим международным
соглашением определена перспектива решения основной задачи для стран
мира: изучение биологического разнообразия природных экосистем и
устойчивости их состояния, а также ведение постоянного мониторинга
окружающей среды.
Одним из путей повышения устойчивости насаждений общего
пользования, которые составляют 30,3% площади озелененной территории
Санкт-Петербурга, является увеличение видового разнообразия и оценка
состояния древесных растений в урбанизированной среде. Этой проблеме
в последнее время посвящены исследования ученых для различных
регионов страны: Иванова А.Я.(1978), Кроул Ф.(1996), Фролов А.К.(1998),
Горшков В.Г. (1998), Кочарян К.С.(2000), Горохов В.А. (2005), Ковязин
В.Ф.(2004, 2007, 2008, 2010, 2012), Якубов Х.Г. (2005) и др. Для СанктПетербурга эта проблема осталась не решенной, поэтому и проведены
наши исследования.
Цель исследований. Оценить видовое разнообразие и состояние
древесных растений в садах и парках Санкт-Петербурга, созданных в
разные столетия, для повышения устойчивости насаждений к городской
среде обитания и антропогенным воздействиям.
В ходе исследований решены следующие задачи:
1. изучены природные условия и экологическая ситуация в районе
исследований;
2. определен видовой состав древесных растений в садах и парках
Санкт-Петербурга;
3. проведена оценка видового разнообразия и сходства древесных
растений в городских насаждениях по различным критериям;
4. определены лесоводственно-таксационные показатели городских
насаждений;
5. предложена методика оценки состояния древесных растений с
применением метода газоразрядной визуализации;
3
6. проведена оценка состояния древесных растений с применением
прибора TRAVEL и разработаны критерии для трех категорий состояния
деревьев;
7. даны рекомендации по улучшению состояния и профилактике
болезней древесных растений в садах и парках Санкт-Петербурга.
Научная новизна исследований заключается в следующем:
1.выявлена зависимость изменения видового состава древесных
растений в садах и парках Санкт-Петербурга от сроков давности
формирования насаждений;
2. впервые для оценки состояния древесных растений использован
метод газоразрядной визуализации и применена для обработки данных
компьютерная программа «ГРВ-лаборатория»;
3. впервые разработаны и научно обоснованы критерии разделения
результатов газоразрядного изображения
прибора TRAVEL на три
степени состояния древесных растений.
Теоретическая значимость работы.
Доказана зависимость видового разнообразия древесных растений
зеленых насаждений от
срока давности формирования объектов
озеленения.
Выявлены закономерности изменения видового состава городских
насаждений, сформированных в первые годы строительства СанктПетербурга и в современный период.
Дано обоснование мер по улучшению состояния и профилактике
болезней древесных растений.
Предложены методики оценки видового разнообразия насаждений и
состояния древесных растений в городских экосистемах.
Раскрыты возможные пути повышения устойчивости древесных
растений к антропогенным воздействиям в мегаполисах.
Получены новые сведения о видовом разнообразии и состоянии
древесных растений в зеленых насаждениях Санкт-Петербурга.
Практическая значимость работы. По результатам исследований
разработаны рекомендации по практическому использованию при оценке
видового разнообразия городских насаждений различных индексов
разнообразия и сходства.
Предложена методика оценки состояния древесных растений
прибором TRAVEL, которая может служить дополнением в «Правила
создания, охраны и содержания зеленых насаждений в городах РФ» (утв.
Комитетом по строительству и ЖКХ от 15.12 1999г. №153).
Полученные экспресс-материалы обследования растений методом
газоразрядной визуализации позволяют своевременно установить диагноз
болезней и патологий растений и принять меры по оздоровлению
насаждений.
4
Научные положения, составляющие предмет защиты.
1. При оценке видового разнообразия древесных растений в городских
насаждениях следует учитывать не только
физико-географические
условия их произрастания, но и давность формирования объекта.
2. Видовое разнообразие древесных растений следует оценивать по
различным индексам: разнообразия, сходства и доминирования. Величина
индекса
доминирования Бергера-Паркера позволила установить
необходимость проведения мероприятий по обогащению видового состава
насаждений исторических парков Санкт-Петербурга.
3.Состояние древесных растений следует оценивать не только по
внешним морфологическим признакам, но и с применением современного
прибора TRAVEL с программным обеспечением «ГРВ-лаборатория»
Обоснованность и достоверность полученных результатов
подтверждены
большим объемом экспериментального материала,
использованием общепринятых в биологии методов исследований и
современных
методов
статистического
анализа,
а
также
воспроизводимостью результатов работы.
Апробация результатов. Исследования проводились в рамках
научно-исследовательских работ кафедры лесоводства СПбГЛТУ.
Результаты исследований представлялись на конференциях различного
уровня.
1. На международном уровне, конференции и симпозиумы:XII
международный симпозиум имени академика М.А.Усова «Проблемы
геологии и освоения недр» (Томск, 2013); V международная конференция
«Экологический туризм- инструмент устойчивого развития территорий и
защиты окружающей среды» (Санкт-Петербург, 2013); Международная
научно-техническая конференция преподавателей, студентов, аспирантов и
докторантов
«Методология
развития
региональной
системы
лесопользования в Республике Коми» (Сыктывкар, 2014); XXII
Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых
«Ломоносов» (Москва, 2015), XIX Международном научном Конгрессе
«Наука. Информация. Сознание» (Санкт-Петербург, 2015).
2. На всероссийском уровне научно-технические конференции:
Информационные технологии в лесном хозяйстве, охране природы и
ландшафтном строительстве (Санкт-Петербурга, 2013); Научнотехнический прогресс в лесном хозяйстве, охране природы и ландшафтном
строительстве (Санкт-Петербурга, 2013); Актуальные проблемы экологии
и природопользования (Москва, 2013); Актуальные проблемы лесного
комплекса (Брянск, 2013); Экологические проблемы исторических парков
Санкт-Петербурга (Санкт-Петербурга, 2014); Биоразнообразие наземных и
водных животных. Зооресурсы (Казань, 2015), Актуальные проблемы
лесного комплекса (Брянск, 2015).
5
Личный вклад автора
заключается
в обосновании темы,
определении целей и задач исследований, разработке методики работ,
сборе полевого материала, его обработке, анализе и обобщению.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 17 работах,
из них 3 статьи, в журналах, включенных в перечень ведущих
рецензируемых изданий, определяемый ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5
глав, заключения и списка литературы из 219 наименований, из них 42
источника на иностранном языке. Текст диссертации изложен на 172
страницах, включает 40 таблиц и 36 рисунков и приложение.
Благодарности. Выражаю благодарность научному руководителю
доктору биологических наук, профессору Ковязину Василию Федоровичу
за помощь методического и организационного характера, а также всему
коллективу кафедры лесоводства СПбГЛТУ имени С.М. Кирова и
кандидату технических наук Прияткину Николаю Сергеевичу.
Основное содержание работы
Глава 1.Эколого-биологические особенности и состояние
древесных растений в урбанизированной среде
Древесные растения являются основным компонентом зеленых
насаждений, которые участвуют в организации территории, в
формировании городского ландшафта и выполняют ряд функций:
градостроительную,
архитектурно-художественную,
эстетическую,
санитарно-гигиеническую, микроклиматическую и рекреационную (Лунц
Л.Б., 1971; Дорожкина Л.А., 1985; Ерохина В.И.,1987). Учет видового
разнообразия и состояния насаждений необходим для обеспечения прав
граждан на благоприятную
окружающую
среду и
условия
жизнедеятельности человека, охрану и защиту зеленого фонда СанктПетербурга (Закон Санкт-Петербурга от 23 июня 2010 года N 396-88 "О
зеленых насаждениях в Санкт-Петербурге").
За 300-летний
период антропогенеза произошли существенные
сознательные и стихийные воздействия человека на видовой состав
зеленых насаждений Санкт-Петербурга (Горботенко С.Б., 2002). Из более
6,5 тысяч га озелененной территории наибольший удельный вес занимают
парки,
которые являются не только объектами садово-паркового
искусства, но и произведениями ландшафтной архитектуры от первой
четверти XVIII века до наших дней (Ходаков Ю.И., 1986).
В условиях урбанизированной среды трансформации подвержены
биохимические свойства, физиология и морфология растений. Степень
повреждения растений зависит от концентрации токсичного вещества и
длительности его воздействия (Курбатова А.С., 2004). Ослабленность
древесных растений способствует развитию патологий, болезней и
6
вредителей, что усугубляет их состояние и является причиной их
преждевременной гибели (Экология крупного города, 2002). Поэтому при
озеленении
мегаполисов следует учитывать эколого-биологические
свойства, устойчивость древесных растений к комплексу негативных
факторов и к климатическим условиям региона (Боговая И.О., 1990;
Букштынович Н.Б., 2004).
Глава 2. Природные условия и экологическая ситуация в СанктПетербурге
Природные условия. Из-за большой территории Санкт-Петербурга
(более 1439 кв. км) природные условия
отличаются большим
разнообразием. Со стороны Атлантического океана поступает влажный
морской воздух, который оказывает смягчающее действие на климат
Санкт-Петербурга: мягкая зима, влажное прохладное лето.
Хотя
атмосферных осадков выпадает за год не так много (620мм), но влажность
воздуха составляет почти 80%. Среднегодовая температура воздуха по
данным многолетних наблюдений (Даринский А.В., 2000) составляет +6,40
С. Самый холодный месяц –февраль (-5,80 С), а самый теплый месяц –
июль (+20,80 С). Сравнительно небольшая амплитуда средних месячных
температур характеризует умеренность климата Санкт-Петербурга.
Большая часть
территории Санкт-Петербурга относится к
Прибалтийской провинции дерново-подзолистых слабо-гумусовых почв, а
малая – к Карельской провинции поверхностно-подзолистых почв
(Гагарина Э. И., 1995; Рожнова Т.А., 1983). При строительстве города в
почвогрунты захоранивался бытовой и строительный мусор с
включениями извести, битого кирпича, камня, осколков стекла, кусков
битума, цемента, остатков деревьев. Гранулометрический состав такой
смеси весьма неоднороден (Капелькина JI.П., 1974).Почвы города имеют
низкую степень обеспеченности азотом, калием (1-2 мг / 100 г), а
фосфором – высокую, за счет внесения минеральных удобрения под
зеленые насаждения.
Зеленые насаждения выступают важным и эффективным средством
экологической защиты, обогащают атмосферу кислородом и поглощают
углекислоту, уменьшают бактериальную загрязненность воздуха за счет
выделения фитонцидов и повышают ионизацию атмосферы, очищают
атмосферу от токсичных веществ, пыли (Белов С.В.,1964), поглощают
огромное количество свинца, который является основным компонентом
автомобильных выхлопов (Романова Е.Н., 2000).
Экологическая ситуация. Состояние атмосферы. Санкт-Петербург
– крупный промышленный центр, где насчитывается более 500 крупных
предприятий и свыше 17 тыс. производственных и торговых фирм
(Регионы России, 2000). Атмосферу загрязняют транспорт, тепловые
электростанции, нефтеперерабатывающие предприятия, радиоактивные
7
вещества, электронный смог (концентрация микроволн), кислотные дожди,
парниковый эффект, вариация климата и др. (Кошурникова H.H., 2005).
Автотранспорт и промышленность загрязняют воздух города
бенз(а)пиреном, годовые концентрации которого превышают допустимые
нормативы в 2-3 раза. В атмосферном воздухе мегаполиса встречаются и
специфические примеси (рисунок 1). Наибольшая степень загрязнения
воздуха отмечается в центральных районах, где сосредоточены
промышленные предприятия и проходят крупные автомагистрали
(Ковязин В.Ф., 2010).
Состояние загрязнения
воздушного бассейна города
зависит
не
только
от
количества
выбросов
загрязняющих веществ и их
химического состава, но и от
климатических
условий,
определяющих
перенос,
рассеивание и превращение
выбрасываемых веществ. В
целом
климатические
условия Санкт-Петербурга,
влияющие
на
уровень
загрязнения воздуха, более
благоприятны, чем в среднем
по
городам
России
благодаря
морскому
климату и благоприятных условий для рассеивания выбросов от
промышленных предприятий и автотранспорта.
Уровень загрязнения воздуха высокий. Средние за год концентрации
взвешенных веществ, диоксида азота, формальдегида и бенз(а)пирена
превышают допустимый норматив. Концентрации остальных веществ не
превышают санитарных норм.
Состояние гидросферы. Санкт-Петербург в течение года пропускает
через себя приблизительно 1405 млн. м3 воды. У 20 % промышленных
предприятий очистительные сооружения являются устаревшими, часть
канализационных отходов сбрасывается в водную систему города без
очистки. На протяжении 74 км своего течения Нева принимает сточные
воды 35 крупных промышленных предприятий и 14 населенных пунктов.
Грязь поступает в главную речную артерию Петербурга с поверхностным
стоком, с сельхозугодий и от водного транспорта. Очистные сооружения
города способны очистить лишь 2/3 общего количества стоков (1203 млн.
м3). Остальные 35 % сточных вод сбрасываются в водоемы города без
очистки (Ковязин В.Ф., 2010).
8
Состояние педосферы. Почвы города сильно нарушены, уплотнены,
перемешаны с подпочвенными грунтами, строительным мусором,
загрязнены хлоридами и тяжелыми металлами, слабо обеспечены
основными питательными веществами, у них слабо выражено или
отсутствует морфологическое строение. Характерной особенностью почвы
является наличие в ней углерода антропогенного происхождения
(накопление сажи) с содержанием гумуса более 4,5 % (Ковязин В.Ф.,
2008).
Глава 3. Объекты и методика исследований
Объекты исследований. Общая площадь зеленых насаждений СанктПетербурга составляет более 31 тыс. га. В северной столице имеется 68
парков, 166 садов, 233 бульвара и 730 скверов (Вихарев Г.С., 2000). Из
множества парков и садов нами выбрано 14 опытных объектов,
расположенных в 9 административных районах Санкт-Петербурга и
разделены на две группы: исторические и современные парки и сады
(таблица 1). В исторических парках и садах размещают мемориальные
сооружения: исторические памятники культуры и архитектуры,
скульптурные комплексы, связанные с именами императоров, великих
писателей, музыкантов и поэтов.
Таблица 1 – Исторические и современные объекты исследований
Административный район Объект исследования
Исторические объекты
Курортный район
Парк «Дубки»
Кировский район
Парк «Александрино»
Екатерининский парк
Александровский парк
Отдельный парк
Пушкинский район
Баболовский парк
Павловский парк
Кировский район
Сад им. 9 Января
Современные объекты
Выборгский район
Парк «Сосновка»
Красносельский район
Южно-Приморский парк
Петроградский район
Приморский парк Победы
Московский район
Московский парк Победы
Калининский район
Парк Политехнического университета
Василеостровский район
Сад «Василеостровец»
Площадь, га
1433,45
53,07
112,09
109,4
206,41
128,32
268,83
543,06
12,27
618,72
302,41
58,05
168,03
67,12
18,04
5,07
Методика исследований. Определение видового разнообразия
древесных пород осуществлялось по различным определителям
(Габриэлян Э.Ц., 1978; Валягина-Малютина Е.Т., 2001; Губанов И.А., 2003;
Буданцев Г.П., 2006; Виноградова Ю.К., 2009), за основу брались форма
листа, цвет коры и морфологические признаки растений. Лесоводственно9
таксационные показатели насаждений (высота, диаметр ствола на высоте
1,3 м, густота) определялись по общим принятым методикам кафедры
лесной таксации (Минаев В.Н., 2010). Состояние деревьев определялось по
внешним морфологическим признакам растений по трем категориям:
хорошее, удовлетворительное и неудовлетворительное (Приказ Гостроя
РФ от 15.12.99 №153). Каждый внешний признак древесных растений
представлен качественным показателем – распространённость(%)
(Минкевич И.И, 2011), а усыхание кроны и количественным – степень
усыхания (в баллах). При описании состояния дерева одновременно
учитываются все видимые пороки и повреждения. Особое внимание
уделялось наличию косвенных признаков наличия скрытой гнили.
Кроме внешних признаков, состояние деревьев определялось с
помощью серийно-выпускаемого прибора Travel, который изготовляется в
Санкт-Петербурге. На стволе дерева сверлится отверстие диаметром 3 см,
куда вставляется электрод. При подаче импульса напряжения на электроде
возникает электронное поле, которое «вытягивает» электроны поверхности
объекта (дерева). Частицы ускоряются и создаются «скользящий газовый
разряд» который вызывает возбуждение молекул, что и фиксирует прибор.
Схема работы прибора приведена на рисунке 2.
Рисунок 2. Структура работы прибора Travel
Высоковольтный генератор
(1) вырабатывает пакет импульсов
высокой частоты, длительность одиночного импульса – не более 10 мкс.
С периодом следования 1 кГц высоковольтный потенциал подается на
токопроводящий электрод (2), отделенный стеклом от титанового «тестобъекта» (3). Между «тест-объектом» и электродом существует емкостная
связь, благодаря которой высоковольтный потенциал попадает на «тестобъект». Далее напряжение от «тест-объекта» с помощью проводника10
электрода (4) подводится к дереву (5), путем введения в ствол дерева на
глубину 35-40 мм на высоте 20 см от поверхности земли. Инициированное
от тест-объекта газоразрядное свечение (6) регистрируется оптической
системой прибора (7) (встроенной аналоговой камерой) и сохраняется в
виде изображений формата *.bmp на жестком диске ПК.
Полученные
газоразрядные изображения прибора
обрабатывали компьютерной
программой «Газоразрядная
визуализация
–
научная
лаборатория».
Программой анализировались
следующие
параметры
газоразрядных изображений:
площадь свечения (пиксели)
и
средняя интенсивность
свечения
(относительные
единицы).
По
ним
отображались кривые линии,
характеризующие состояние дерева (рисунок 3).
Для оценки видового разнообразия зеленых насаждений разных
парков Санкт- Петербурга, нами использовались различные индексы
видового разнообразия.
Индекс видового сходства
Индекс Жаккара (Kj):Кj = с / (a + b – c)
(1)
Индекс Съёренсена – Чекановского (Ks):
Кs = 2c / (a + b),
(2)
где: c – число видов, найденных на двух исследуемых участках
биотопа; а – число видов, найденных на участке А; b – число видов,
найденных на участке В.
Индексы видового разнообразия
Индекс разнообразия Маргалефа: dm = (s - 1) / ln N
(3)
Индекс разнообразия Шеннона – Уивера (Н): H = -∑ .log2( ),
(4)
Индекс разнообразия Cимпсона(D):
D =1- ∑ [ ]
(5)
Индекс разнообразия Макинтоша(U): U =√
(6)
Индекс доминирования Бергера – Паркера (d): d =
(7)
где: s – число видов; N – общее количество древесных растений в
древостое,
— количество деревьев данного вида,
– число особей
самого обильного вида.
11
Глава 4. Видовое разнообразие древесных растений и его оценка в
садах и парках Санкт-Петербурга
Видовой состав сообществ исторических парков и садов
относительно сходен (таблица 2).
Таблица 2 –Видовое разнообразие древесных растений в
исторических садах и парках.
№
1
2
3
4
5
6
7
8
Название сада и парков
Парк Дубки
Парк Александрино
Екатерининский парк
Александровский парк
Отдельный парк
Баболовский парк
Павловский парк
Сад им.9 Января
хвойные
5
3
5
5
2
2
8
3
Древесные виды
лиственные
20
7
11
11
8
8
9
18
итого
25
10
16
16
10
10
17
21
Для исторических объектов характерны малое видовое разнообразие
древесных растений, отмечается доминирование нескольких видов. В
фитоценозах исторических объектов доминируют лесные древесные
растения.
В современных парках и садах высажены кроме аборигенных видов
и экзотинтродуценты из разных регионов страны и из Европейского союза.
За последние два десятилетия в город поступило большое количество
древесных растений из питомников Западной Европы (Голландии,
Германии, Польши и др.), что создает сложности по оценке их адаптивных
свойств (таблица 3).
Таблица 3– Видовое разнообразие древесных растений в современных
садах и парках
№
1
2
3
4
5
6
Название сада и парков
Парк Сосновка
Южно-Приморский парк
Приморский парк Победы
Московский парк Победы
Парк
Политехнического
университета
Сад Василеостровец
хвойные
2
4
11
2
Древесные виды
лиственные
9
18
51
13
3
11
3
12
итого
11
22
62
15
14
15
Оценка видового разнообразия насаждений по различным
индексам. Индексы видового сходства Жаккара (Kj) и Съёренсена –
Чекановского (Ks)по объектам исследований показали, что высокая
степень сходства видового состава встречается между насаждениями
Екатерининского и Александровского парков, а также между биоценозами
Отдельного и Баболовского парков. Это объясняется тем, что объекты
формировались в одно историческое время и располагаются в одном
12
административном районе. Древостой Приморского парка Победы
существенно отличается
от других объектов, так как при его
формировании специально высаживалось большое число видов
интродуцентов.
Оценка видового разнообразия фитоценозов исторических и
современных парков и садов Санкт- Петербурга по индексам Маргалефа и
Шеннона – Уивера показала (таблица 4), что рассчитанные значения
индексов выше на объектах, сформированных в последние годы, чем в
первое столетие формирования рекреационных зон в Петербурге. Оценка
видового разнообразия по индексам Cимпсона и Макинтоша в различных
группах рекреационных зон свидетельствует о большем разнообразии
фитоценозов в современных парках, чем в исторических.
Таблица 4. Индексы видового разнообразия и доминирования
древесных растений в ценозах Санкт- Петербурга
Индексы видового разнообразия
Название объекта
исследования
Парк Дубки
Парк Александрино
Екатерининский парк
Александровский парк
Павловский парк
Сад имени 9 января
Парк Сосновка
Южно- Приморский парк
Приморский парк Победы
Московский парк Победы
Парк Политехнического
университета
Сад Василеостровец
Маргале
фа (dm)
Шеннона –
Уивера (H)
Cимпс
она (D)
Исторические объекты
2,75
2,87
0,88
2,28
1,56
3,10
1,43
2,81
1,35
3,04
2,67
3,77
Современные объекты
0,89
1,79
2,36
3,35
5,78
4,93
1,49
3,31
Макинто
ша (U)
Индекс
доминиро
вания
Бергера –
Паркера
(d)
0,78
0,75
0,83
0,76
0,85
0,91
4097,30
14001,40
6096,36
17122,26
56213,78
554,00
0,38
0,33
0,35
0,45
0,26
0,17
0,71
0,88
0,95
0,89
39111,39
2610,54
6160,00
3905,59
0,47
0,21
0,13
0,18
1,57
2,83
0,78
1864,47
0,41
1,98
3,52
0,90
369,71
0,17
Индекса Бергера – Паркера (d)- одна из мер доминирования, его
увеличение величины обозначает, что в парках и садах доминируют одни и
те же виды, поэтому нужно привести мероприятия по обогащению
видового состава древесных растений в
парках
Сосновка,
Политехнического университета, Дубки, Александрино, Екатерининский и
Павловский парки.
13
Глава 5. Оценка состояния древесных растений в исторических и
современных садах и парках Санкт-Петербурга по разным методикам
В качестве возбудителей гнили стволов деревьев в парках и садах
Санкт- Петербурга зарегистрированы:
+ серно-желтый трутовик (Laetiporus sulphurerus (Bull. Fr.) Murrill),
плодовые тела которого обнаружены на дубе, он вызывает красно-бурую
призматическую ядровую гниль.
+ ложный дубовый трутовик (Phellinus robustus (Karst.) Bourd. et
Jalz.y), вызывает желто-белую полосатую ядровую гниль дуба
черешчатого.
На
деревьях
основных
паркообразующих
пород
(липы
крупнолистной, березы повислой, клена остролистного) обнаружены и
другие возбудители ядровых гнилей: ложный трутовик (Phellinus igniarius
L. ex Fr. Quel), чешуйчатый трутовик (Polyporus squamosus (Hubs.) Fr.).
Серножелтый трутовик (Laetiporus sulphureus (Bull.) Bond, et Sing)
встретился на деревьях липы мелколистной и дуба черешчатого и
сосредоточен в нижней части ствола протяженностью до 5 м. Заражение
деревьев происходит через морозные трещины. У деревьев вяза шершавого
отмечены плодовые тела опенка осеннего (Armillaria mellea (Fr.) P. Kerst.),
который вызывает заболонную гниль корней.
Массовое поражение деревьев гнилями отмечено на пониженных
заболоченных участках и в местах высоких рекреационных нагрузок. В
этих условиях зарегистрирована максимальная встречаемость плодовых
тел грибов, причем нередко в верхней части кроны (таблица 5). Степень
поражения растений грибными заболеваниями в садово- парковых
насаждениях Санкт-Петербурга закономерно растет с увеличением
возраста деревьев.
Таблица 5 – Состояние древесных растений в исторических парках
Санкт- Петербурга
механические
повреждения
смолотение
рак ствола
наклон
ствола
гниль
–
+
+
+
+
–
мозобоин и
сухобокость
–
+
+
+
+
–
Патология ствола
двойная
вершина
Дубки
Александрино
Отдельный
Баболовский
Павловский
Сад 9/1
пожелтение
Патология
листьев
мучнистая
роса
Объекты
исследований
–
–
–
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
+
+
–
–
–
+
+
+
–
+
+
–
–
+
+
+
+
+
+
+
+
14
К настоящему времени почти все дубы петровских времен отмерли,
остались деревья-угрозы, стволы которых надломлены, загнили, имеют
большие дупла, суховершинят. Они имеют чрезмерную суковатость,
водяные побеги. Для дубов 150-летнего возраста характерны:
толстоветвистость крон, наличие водяных побегов и дупел,
эксцентричность стволов, суховершинность. Наружные радиальные
морозные трещины наблюдаются почти у всех перестойных деревьев,
растения поражены дереворазрушающими грибами.
В современных садах и парках также отмечаются такие патологии, что
и в исторических объектах. Это связано с загрязнением воздуха выбросами
автотранспорта и высокими рекреационными нагрузками на садовопарковый фитоценоз. Состояние всех видов древесных растений в
современных садах и парках удовлетворительное (рисунок 4).
Исследования
лесоводственно
-таксационных
показателей
свидетельствуют о том, что густота
древостоя в исторических
парках выше, чем в современных. Это связано с
тем, что парки формировались из лесных массивов, которые и сейчас
имеют высокую густоту.
Современные
парки
формировались искусственным
путем,
разработанным
проектными
организациями,
которые
использовали
нормативы Правительства РФ. Древостои парков обоих групп различаются
также средним возрастом, высотой и диаметром. Различен также запас
древесины для каждой породы.
Возраст древостоя и запас древесины являются основными факторами
в выделении кислорода и поглощении углекислого газа древесными
растениями. Расчет проведен по методике профессора С.В. Белова.
Установлено, что древесные растения (дуб черешчатый, сосна
обыкновенная, береза повислая и осина) являются основными
поставщиками чистого воздуха и очистителями атмосферы.
Для оценки состояния древесных растений впервые использован
метод газоразрядной визуализации. Установлено, что отклонение свечения
от нормального свидетельствует о патологии состояния растительного
организма. Результаты измерения сверхслабых биофотонов являются
15
важной научной информацией о состоянии растений. На этом основана
работа прибора Travel. В парке Сосновка проведены исследования
состояния деревьев осенью и весной. Степень свечения «тест-объект»
весной выше, чем осенью. Это связано с тем, что физиологические
процессы у растений весной усиливаются по сравнению с осенью. В
процессе исследования разработаны критерии по установлению категории
состояния деревьев: хорошее, удовлетворительное и неудовлетворительное
(рисунок 5 и 6).
А
Б
Рисунок 5. Интенсивность свечения модельных деревьев осенью 2014 (А) и
весной 2015г. (Б)
Рисунок 6. Средняя интенсивность свечения у каждой группы состояния
древесных растений
Лесоводственные мероприятия
Мероприятие по сохранению и обогащению видового состава и
повышения устойчивости и долговечности насаждений:
1. Проведение малоинтенсивных рубок формирования ландшафтов для:
 улучшения состава парковых насаждений;
 пространственного размещения деревьев по территории;
 формирования декоративных групп, куртин и опушек.
16
2. Ведение ежегодного мониторинга за видовым составом насаждений.
3. Усиление природоохранной работы среди населения и отдыхающих.
4. Введение в состав насаждений декоративных и экзотических
древесных видов на ответственных участках парка.
Мероприятие по улучшение состояния древесных растений и
насаждений
1. Вырубка усохших, суховершинных, больных и не представляющих
декоративной ценности деревьев.
2. Оставлять при реконструктивной рубке
высокодекоративные
представители местных видов: хвойные породы (ель европейская, сосна
обыкновенная), лиственные породы (береза повислая, осина, рябина
обыкновенная) и интродуценты (ель голубая, липа мелколистная, клен
остролистный).
3. Лечение ослабленных, поврежденных и деревьев с дуплами.
4. Строительство дорожно-тропиночной сети шириной 1-2 м на
проложенных рекреантами пешеходных тропинках.
5. Применение биологических методов защиты растений от вредителей
и болезней.
Заключение
В исторических парках Санкт-Петербурга встречается различное
количество видов древесных растений, но преобладают лесные виды
южной подзоны тайги. Число хвойных пород составляет 4-5, а лиственных
– 9-10. Среди хвойных пород преобладают сосна обыкновенная и ель
европейская, а среди лиственных – береза повислая, рябина обыкновенная.
В парках Пушкинского района (Екатерининский, Александровский,
Отдельный, Баболовский и Павловский), видовой состав насаждений
схожий. Это связано с тем, что они формировались из лесных массивов,
примерно в одно время и имеют одинаковые лесорастительные условия. В
саду имени 9 Января преобладают лиственные виды, а хвойные виды
исчезли из насаждений по причине сильного загрязнения атмосфера.
В современных парках Санкт-Петербурга происходит увеличение
числа лиственных видов, особенно интродуцентов, но количество растений
каждого вида не значительное. Аборигенные виды встречаются редко.
Такая закономерность характерна для всех современных парков, при
формировании которых предусматривалось повышение устойчивости
зеленых насаждений к городской среде путем увеличения их видового
разнообразия растений.
С помощью индексов видового разнообразия Маргалефа, ШеннонаУивера и других установлено, что высокую степень сходства видов имеют
исторические парки, которые создавались три столетия назад из местных
видов растений. Самое низкое видовое богатство древесных растений
17
отмечено в парке Александрино, а в современном Приморском парке
Победы - самое высокое.
Несмотря на разницу в возрастной структуре насаждений
исторических и современных парков Санкт-Петербурга обнаружены
схожие болезни: несколько видов трутовиков, дупла, морозные трещины,
суховершинность, механические повреждения ствола, мучнистая роса
листьев. Степень поражения растений этими болезнями в исторических
парках и садах выше, чем в современных объектах.
В современных парках по внешним морфологическим признакам
растений установлено удовлетворительное состояние хвойных пород и
хорошее состояние лиственных древесных растений. Оперативно
установить жизненное состояние деревьев можно
путем применения
метода газоразрядной визуализации, который впервые применен автором.
С помощью прибора TRAVEL ведется измерение числа фотонов, которые
регистрируются оптической системой прибора. В перспективе прибор
найдет широкое применение для мониторинга состояния городских
насаждений.
Список работ, опубликованных автором по теме диссертации
Публикации в изданиях по перечню ВАК
1. Нгуен Тхи Лан. Оценка видового разнообразия биоценозов СанктПетербурга/ В.Ф. Ковязин, Нгуен Тхи Лан// Известия СанктПетербургской Лесотехнической академии: Вып. 209. – СПб. Изд-во
СПбГЛТУ. 2014. – С. 72-80.
2. Ковязин В.Ф. Методика оценки санитарного состояния деревьев в
городских
экосистемах/
В.Ф.
Ковязин,
Нгуен
Тхи
Лан,
Н.С.Прияткин//Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И.
Вавилова.– Саратов. – 2015. – № 2. – С. 9-13.
3. Нгуен Тхи Лан. Использование метода газоразрядной
визуализации для оценки жизненного состояния деревьев/ В.Ф. Ковязин,
Нгуен Тхи Лан, Н.С. Прияткин// Естественные и технические науки. –М.:
–2015г. –№12. – С. 225-233.
Публикации в других изданиях
4. Нгуен Тхи Лан. Устойчивость зеленых насаждений в городских
условиях/ Нгуен Тхи Лан// Проблемы геологии и освоения недр: Труд XII
международного симпозиума имени академика М.А.Усова студентов и
молодых ученых, посвященных 150 литию со дня рождения академика
В.А. Обручева и 130 литию академика М.А.Усова, основателей Сибирской
горно- геологической школы. Т1. Томск, изд-во ТПУ, 2013. – С.670-673.
5. Ковязин В.Ф. Экологическая тропа в парке «Сосновка» СанктПетербурга/ В.Ф. Ковязин, Нгуен Тхи Лан, Фан Чонг Хуан,
Н.Н.Сперанская// Сборник материалов V международной конференции
18
Экологический туризм- инструмент устойчивого развития территорий и
защиты окружающей среды. СПб. Изд-во СПбГЛТУ. 2013. – С.76-82.
6. Фан Чонг Хуан. Растения-экологические индикаторы на
туристических маршрутах / Фан Чонг Хуан, Нгуен Тхи Лан,
Н.Н.Сперанская// Сборник материалов V международной конференции
Экологический туризм- инструмент устойчивого развития территорий и
защиты окружающей среды. СПб. Изд-во СПбГЛТУ . 2013. – С82-87.
7. Ковязин В.Ф.Краткая характеристика объектов исследования
зеленых насаждений Санкт- Петербурга/ В.Ф. Ковязин, Нгуен Тхи Лан,
Фан Чонг Хуан// Информационные технологии в лесном хозяйстве, охране
природы и ландшафтном строительстве. Сборник статей сотрудников
лесохозяйственного факультета по итогам законченных научноисследовательских работ СПб. СПбГЛТУ. 2013. – С.34-36
8. Ковязин В.Ф. Динамика процесса урбанизации и ее влияние на
состояние городских экосистем/ В.Ф. Ковязин, Нгуен Тхи Лан//Научнотехнический прогресс в лесном хозяйстве, охране природы и ландшафтном
строительстве. Сборник статей сотрудников лесохозяйственного
факультета по итогам законченных научно- исследовательских работ. СПб.
Изд-во СПбГЛТУ, 2013. – С.17-22
9. Ковязин В.Ф. Перспектива применения приборных методов для
определения санитарного состояния древесных растений/ В.Ф. Ковязин,
Нгуен
Тхи
Лан
//Актуальные
проблемы
экологии
и
природопользования[Текст] : сб.науч.тр./отв.ред. Н.А. Черных. –Вып. 15. –
М.:РУДН, 2013. – С.191-195.
10. Ковязин В.Ф. Санитарное состояние древесной растительности в
Павловском парке Санкт-Петербурга/В.Ф. Ковязин, Нгуен Тхи Лан
//Весник МАНЭБ, Том 19, №2, 2014. –СПб- Брянск. –С.73-82.
11. Ковязин В.Ф. Разнообразие древесных и кустарниковых пород в
Южно- Приморском и Приморском парках Санкт- Петербурга /В.Ф.
Ковязин, Нгуен Тхи Лан// Актуальные проблемы лесного комплекса.
Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической
конференции. Вып. 37. –Брянск. БГИТА, 2013. – С113-118.
12. Ковязин В.Ф. Видовое разнообразие древесных растений в садах
Санкт-Петербурга/ В.Ф. Ковязин, Нгуен Тхи Лан// Биоразнообразие
наземных и водных животных. Зооресурсы: III Всероссийская научная
Интернет-конференция с международным участием: материалы
конференции (Казань, 24.02.2015 г.)/ Сервис виртуальных конференций
PaxGrid ; сост. Синяев Д. Н. – Казань, 2015. – С.35-39.
13. Ковязин В.Ф. Видовое разнообразие и экологическое состояние
растений в Санкт-Петербурге/ В.Ф. Ковязин, Нгуен Тхи Лан, А.А.
Липецкая// Актуальные проблемы лесного комплекса. Сборник научных
трудов по итогам международной научно-технической конференции.
Выпуск 41. –Брянск. БГИТА, 2015. – С190-193.
19
14. Ковязин В.Ф. Оценка видового разнообразия древесных пород в
парках Санкт-Петербурга/ В.Ф. Ковязин, Нгуен Тхи Лан// Международная
научно-техническая конференция преподавателей, студентов, аспирантов и
докторантов в рамках научной темы «Методология развития региональной
системы лесопользования в Республике Коми». Сыктывкарский лесной
институт, 27 ноября 2013 г. Сборник материалов. Научное электронное
издание, Сыктывкар. 2014. – С.123-126.
15. Нгуен Тхи Лан. Состояние экологической системы парка
«Дубки»/ В.Ф. Ковязин, Нгуен Тхи Лан// Экологические проблемы
исторических парков. Материалы научно - практической конференции
14.05.2014 г. СПб. Изд-во СПбЛТУ – С.37-47.
16. Нгуен Тхи Лан. Разнообразие древесных пород в парке
«Александрино» Санкт- Петербурга/ Нгуен Тхи Лан// XXII
Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых
«Ломоносов», М.: МГУ, 2015.
17. Нгуен Тхи Лан. Использование метода газоразрядной
визуализации для оценки жизненного состояния деревьев/ В.Ф. Ковязин,
Нгуен Тхи Лан, Н.С.Прияткин// XIX Международный научный Конгресс
«Наука. Информация. Сознание». – СПб.:, 2015. – С.12-13.
Просим принять участие в работе диссертационного Совета
Д212.220.02, или прислать отзыв на автореферат в двух экземплярах с
заверенными подписями по адресу:194021, г. Санкт-Петербург,
Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербургский государственный
лесотехнический университет имени С.М. Кирова, Ученому секретарю
диссертационного совета.
В отзыве необходимо указать полностью ФИО, ученую степень и
ученое звание, должность и место работы, полное наименование
учреждения и почтовый адрес, телефон, электронную почту.
НГУЕН ТХИ ЛАН
АВТОРЕФЕРАТ
Подписано в печать с оригинал-макета .07.15
Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная.
Уч.-изд.л. 1,0 Печ.л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ № 124 С6а (2015г.)
Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет
Издательско-полиграфический отдел СПбГЛТУ
194021, Санкт-Петербург, Институтский пер.,5.
20