Заявленное изобретение относится к экологии, рациональному природопользованию, ландшафтному проектированию, биологическим ресурсам и может быть применено для оценки состояния и упрощает выбор предлагаемых вариантов реконструкции дендрологических коллекций ботанических садов.
Создание высокодекоративных, устойчивых и долговечных зеленых насаждений дендропарков и ботанических садов напрямую зависит от соблюдения системы мероприятий и правил содержания насаждений с учетом специфики среды их произрастания (Распоряжение правительства Санкт-Петербурга от 22 июня 2010 г. №99-р «Об утверждении методики мониторинга состояния зеленых насаждений общего пользования на территории Санкт-Петербурга»; Постановление администрации городского округа г. Воронеж от 11 июня 2014 г. N 487 «Об утверждении порядка проведения работ по вырубке и посадке древесно-кустарниковых насаждений, устройству газонов и цветников, осуществления уходных работ за ними на территории городского округа город Воронеж» (с изменениями на 16 января 2018 года); Приказ Рослесхоза от 29.12.2007 N 523 "Об утверждении методических документов" (вместе с "Руководством по проектированию, организации и ведению лесопатологического мониторинга", "Руководством по проведению санитарно-оздоровительных мероприятий", "Руководством по планированию, организации и ведению лесопатологических обследований", "Руководством по локализации и ликвидации очагов вредных организмов"; Воронин, Царалунга, 2018а).
Наиболее распространена в научном исследовании комплексная оценка состояния древесных насаждений по внешним патологическим признакам, которую научное сообщество совершенствует приборными методами (Фурменкова, 2009; Карасев, Карасева, 2016). При оценке качества и эколого-санитарного состояния древесно-кустарниковых насаждений используются четыре шкалы (Воронцов и др., 1991; Санитарные правила в лесах Российской Федерации, 2005; Постановление Правительства Москвы от 10 сентября 2002 года №743-ПП «Об утверждении Правил создания, содержания и охраны зеленых насаждений и природных сообществ города Москвы (с изменениями на 4 октября 2017 года; Оценка жизнеспособности деревьев…, 2007). Используемые шкалы по методу определения оценки состояния растений можно разделить на морфологические, анатомические и физиологические (Опыт оценки здоровья…, 2001; Турмухаметова, Шивцова, 2007). Категории жизненного состояния деревьев определяются по интегральной шестибальной шкале, основанной на визуальных признаках (состоянию коры, кроны, наличию и доле усохших ветвей и пр.): 1 - признаки ослабления отсутствуют; 2 - деревья ослаблены; 3 - деревья имеют признаки сильно ослабленных; 4 - усыхающие деревья; 5 - сухостой текущего года; 6 - сухостой прошлых лет (Приказ Рослесхоза от 29.12.2007 N 523 "Об утверждении методических документов").
Также имеется опыт проведения в ботаническом саду лесопатологической таксации древостоя по шестибальной шкале категорий состояния. При этом для более точного определения характеристик ослабления рекомендуется выполнять дополнительный инструментальный перечет деревьев при помощи полнотомера Биттерлиха. Количество деревьев заселенных и отработанных стволовыми вредителями определяется в процентном отношении от общего запаса древостоя (Воронин, Царалунга, 2018б). Учет численности основных вредителей и распространенности болезней реализуется согласно общепринятым методическим указаниям (Методические рекомендации по…, 2006) и разработанным рекомендациям для условий ботанического сада (Система эколого-санитарных…, 2016).
Для комплексной оценки жизненности древостоев ботанического сада возможно использование методики В.А. Алексеева (1989). Согласно которой, расчеты проводятся по формуле
(1):
где Ln - относительное значение жизненного состояния древостоя, рассчитанное по количеству деревьев; n1 - число здоровых деревьев; n2 - число ослабленных; n3 - сильно ослабленных; n4 - отмирающих; N - сводное число деревьев, в том числе сухие на учетной площади; 100, 70, 40, 5 - коэффициенты, жизненности погибающих, с признаками повреждения и здоровых деревьев.
Как правило, подбор растений для создания новых или реконструкции старых коллекций можно осуществлять на основе соответствия экологических параметров экотопов и экологических требований растений к условиям среды. При этом проводится исследование экологических параметров естественных и естественно-антропогенных коллекций ботанического сада на уровне экотопов (Миркин и др., 2002). Их оценка выполняется на основе геоботанических описаний по экологическим шкалам Д.Н. Цыганова в автоматической программе Cyganov_scale_new alg (Бузук, Созинов, 2009). Балловую экологическую оценку местообитаний рассчитывают по средним арифметическим значениям зональных типов растительности (Зубкова, 2011), учитывающих: ТМ -термический режим климата, KN - континентальность климата, ОМ аридность/гумидность климата, CR - криоклиматический, HD - влажность почв, TR - трофность почв, NT - богатство почв азотом, RC кислотность почв, LC - освещенность/затенение, FH - переменность увлажнения. Изменение этих величин определяет сукцессионные процессы и генезис биоценозов (Лепешкина, Прохорова, Воронин, 2014). Полученные результаты дают характеристику экотопов ботанического сада на основе доминирующих растительных формаций.
Заявляемый способ оценки состояния коллекционного фонда ботанического сада с использованием интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций основан на учете доли видов растений из других регионов, среднего возраста насаждений в составе коллекции, доли единичных таксонов, а также доли засухоустойчивых и зимостойких растений с последующим расчетом оценочных баллов, характеризующих дендрологическую коллекцию растений ботанического сада.
Действующие нормативы, законы и подзаконные акты разработаны, главным, образом для насаждений общего пользования и лесных массивов различного назначения и не учитывают структуру и динамику состава дендроколлекций, а также их экземплярную насыщенность древесными интродуцентами. Оценка древесных коллекций растений на основе категорий жизненности и лесопатологического обследования (Алексеев, 1989; Воронин, Царалунга, 2018б) показывают текущее состояние насаждений. Характеристика дендроколлекций по экологическим шкалам Д.Н. Цыганова основана на учете наиболее распространенных зональных типов растительности, а параметров для учета интродуцентов в своем составе не имеет. Таким образом, для ботанических садов остро стоит вопрос о формировании и утверждении методического обеспечения мониторинга состояния древесно-кустарниковых насаждений, которое должно учитывать зонально-региональные и индивидуальные особенности центров интродукции растений (Воронин, Царалунга, 2018б).
Предлагаемое изобретение позволит осуществлять характеристику состояния дендрологической коллекции ботанического сада на основе интегрального показателя по шкале экологической устойчивости древостоев, а также упростить выбор модели возможной реконструкции дендрологических коллекций ботанических садов.
Патентуемый способ заключается в использовании интегрального показателя комплексной оценки, учитывающего долю видов растений из других регионов, средний возраст насаждений в составе дендроколлекций, долю единичных таксонов, а также долю засухоустойчивых и зимостойких растений в составе коллекций растений ботанического сада. Далее по шкале экологической устойчивости дендроколлекций проводят расчет соответствующих баллов по каждому биоэкологическому показателю, при этом каждой им присваивается значение баллов в интервале от 1 до 5 (Таблица 1).
На фиг. 1 представлена Таблица 1 с оценочной шкалой экологической устойчивости дендрологических коллекций центров интродукции растений.
На фиг. 2 показана Таблица 2 со шкалой экологической устойчивости дендроколлекций центров интродукции.
На фиг. 3 представлена Таблица 3 со шкалой для оценки зимостойкости растений.
На фиг. 4 приведена Таблица 4 со шкалой для оценки засухоустойчивости растений.
На фиг. 5 показана Таблица 5 со шкалой для оценки степени одревеснения однолетних побегов.
На фиг. 6 представлена Таблица 6 со шкалой для оценки степени сохранения жизненной формы растений.
На фиг. 7 показана Таблица 7 со шкалой для оценки степени побегообразовательной способности растений.
На фиг. 8 приведена Таблица 8 со шкалой для оценки степени генеративного развития растений.
На фиг. 9 представлена Таблица 9 со шкалой для оценки способности интродуцентов к воспроизводству в культуре.
На фиг. 10 показана Таблица 10 с бальной оценкой жизнеспособности и перспективности взрослых растений.
На фиг. 11 дана Таблица 11 с бальной оценкой жизнеспособности и перспективности молодых растений.
На фиг. 12 представлена Таблица 12 с устойчивостью дендроколлекций «Северная дубрава» по показателям средневзвешенной категории (КС) и жизненности насаждений (Ln, %).
На фиг. 13 приведена Таблица 13 с экологической устойчивостью дендрологической коллекции ботанического сада ВГУ «Северная дубрава», баллы.
На фиг. 14 показан Таблица 14 с ассортиментом растений для реконструкции коллекции «Северная дубрава».
На фиг. 15 дана Таблица 15 с прогнозной экологической устойчивостью дендрологической коллекции ботанического сада ВГУ «Северная дубрава», баллы.
После этого суммируются баллы, полученные из 5 биоэкологических показателей, в результате получится интегральный показатель дендроколлекций (ЭУД), который будет отражать результат комплексной оценки устойчивости дендроколлекций ботанического сада (формула 2).
где ЭУД - интегральный показатель устойчивости дендроколлекций; Ixi - баллы по биоэкологическим показателям (Ix1 - доля видов растений из других регионов; Ix2 - средний возраст насаждений в составе дендроколлекций; Ix3 - доля единичных таксонов; Ix4 - доля засухоустойчивых растений в составе коллекции; Ix5 - доля зимостойких растений в составе коллекции).
Экологическая устойчивость дендроколлекций (ЭУД) определяется нами как способность коллекции сохранять свое разнообразие таксонов и слагающих их особей растений при внешних воздействиях экологических факторов. Интегральная шкала учитывает базовые биоэкологические показатели: долю видов растений из других регионов, средний возраст насаждений в составе дендроколлекций, долю единичных таксонов, а также долю засухоустойчивых и зимостойких растений в составе коллекций растений ботанического сада (Таблица 2).
Значение интегрального показателя ЭУД позволяет идентифицировать состояние как одной коллекции, так и в целом коллекционного фонда древесных таксонов открытого грунта. Величина интегрального показателя ЭУД может варьировать в диапазоне от 0 до 25 баллов: до 10 баллов - экологически уязвимая коллекция древесных растений; 11-15 баллов - низкая экологическая устойчивость; 16-20 баллов - средние значения экологической устойчивости; 21-25 баллов - высокая экологическая устойчивость дендрологической коллекции.
На следующем этапе проводят сравнение интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций в текущем состоянии и после реализации мероприятий по ее изменению. Увеличение значения интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций после мероприятий по ее изменению является признаком повышения устойчивости дендроколлекций при развитии ботанического сада, в противном случае - снижение устойчивости дендроколлекций, а предложенный комплекс мер по преобразованию дендроколлекций не признается возможным. На основе данных по динамике интегрального показателя ЭУД прогнозируют направление изменения устойчивости дендроколлекций в случае выполнения преобразований в ней.
Традиционные способы оценки дендроколлекций по показателю средневзвешенной категории состояния и на основе показателя категорий жизненности древостоев (Алексеев, 1989; Воронин, Царалунга, 2018б) показывают текущее состояние насаждений.
Наиболее близким аналогом является способ интегральной оценки жизнеспособности и перспективности интродуцентов на основе обобщенного показателя, который был ранее предложен в научных исследованиях С.В. Арестовой и Е.А. Арестовой (2017). В его основе для комплексной характеристики интродуцентов используется метод интегральной оценки, учитывающий семь биоэкологических показателей (зимостойкость, засухоустойчивость, одревеснение побегов, сохранение жизненной формы, побегообразовательная способность, генеративное развитие, способы размножения в культуре). По каждому показателю, на основании визуальных наблюдений, определяется качественное состояние каждого признака, впоследствии оцениваемое в баллах. Сумма средних баллов является интегральным числовым выражением жизнеспособности интродуцированных растений. Предложенная методика позволяет характеризовать величину их биологического потенциала и степень адаптации в новых условиях существования с учетом следующих параметров:
1. Оценку зимостойкости растений проводят по семибальной шкале, которую Совет ботанических садов рекомендовал для всех научных учреждений, занимающихся интродукцией древесных растений (Таблица 3).
2. Засухоустойчивость - это способность растений переносить действие высоких температур воздуха и отсутствие осадков. Засухоустойчивые растения способны в процессе онтогенеза приспосабливаться к действию засухи и осуществлять в этих условиях рост, развитие и воспроизводство.
При длительном засушливом периоде оценка состояния растений производится несколько раз и сопровождается наблюдениями за метеорологическими факторами (температура воздуха, абсолютная и относительная влажность воздуха, влажность почвы).
Сущность метода заключается в том, что при наступлении засушливого периода проводятся наблюдения за состоянием растений и их приростом. Стойкость растений к засушливым условиям определяется непосредственно на деревьях. Выбирают по 3-4 экземпляра, типичных для каждого вида, в средней части кроны, равномерно со всех сторон, выбирают 8-10 ветвей, на которых определяют состояние листьев и побегов (Таблица 4).
3. Одревеснение побегов отражает состояние растений в конце вегетации, после окончания всего цикла летнего развития и характеризует состояние растений перед наступлением зимы.
Степень вызревания определяется по степени одревеснения однолетних побегов, заложению верхушечных почек и ряду морфологических признаков, характерных для изучаемой древесной породы (окраска, наличие или отсутствие воскового налета, опушения). Если во время вегетации складывались такие условия, при которых задерживаются процессы роста и развития растений, то растения будут плохо подготовлены к перенесению зимних условий и могут вымерзнуть при сравнительно небольших морозах. Очень часто это наблюдается после летней засухи, которая ослабляет растения, и они не успевают подготовиться к перезимовке. Степень ежегодного вызревания побегов определяет успешную перезимовку интродуцента.
Степень вызревания побегов определяется ежегодного в конце вегетации. Выбирают по 3-4 экземпляра, типичных для каждого вида, в средней части кроны, равномерно со всех сторон, выбирают 8-10 ветвей. На каждой ветви у 10 побегов определяют и измеряют длину вызревших однолетних побегов (Таблица 5).
4. Сохранение жизненной формы, габитуса, в значительной степени зависит от зимостойкости растений. В своем естественном развитии каждый вид имеет определенную жизненную форму, которая может изменяться на протяжении онтогенеза, зависит от возраста и условий существования.
При интродукции за пределы естественного ареала растения могут изменять жизненные формы, присущие виду на родине. При благоприятных условиях растения сохраняют присущую им в природе форму роста. Растения могут обмерзать, но, вследствие быстрого роста и высокой побегообразовательной способности, восстанавливают надземную часть в следующий вегетативный сезон. После сильного обмерзания деревья могут приобретать форму куста (Таблица 6).
5. Побегообразовательная способность является биологической особенностью растений. Растения могут образовывать побеги из спящих почек на стволах, корнях, обильную поросль после обмерзания. Поврежденные морозом или обрезанные кроны обрастают хуже, но сохраняется типичная для вида жизненная форма. В природных условиях может варьировать в зависимости от условий освещения, водного режима, плодородия.
Побегообразовательная способность определяется после распускания листьев и образования побегов текущего года. Выбирают по 3-4 экземпляра, типичных для каждого вида, в средней части кроны, равномерно со всех сторон, выбирают 8-10 ветвей. На каждой ветви у 10 двухлетних побегов подсчитывают количество однолетних побегов (Таблица 7).
6. Оценка степени генеративного развития дается на основе визуального осмотра с целью установления признаков цветения и образования плодов. Успешно адаптированные виды образуют вызревшие плоды и всхожие семена. Семенное размножение интродуцентов обеспечивает смену поколений и закрепления приспособительных свойств, приобретенных в процессе адаптации.
При обследовании отсутствие цветения указывается только у взрослых растений, уже вступивших в репродуктивный период (Таблица 8).
7. Способность интродуцентов к воспроизводству в культуре и новых условиях свидетельствует о полном соответствии биологии растений природным условиям нового района произрастания. Появление самосева свидетельствует об успехе интродукции и отражает наиболее полное соответствие таких растений природным условиям нового района.
Репродуктивная способность и получение нормально развитых семян в новых условиях является показателем того, что эти условия жизни отвечают природным требованиям биологии растений или, что сами растения изменились под воздействием новых условий и приспособились к ним.
При отсутствии плодоношения размножение возможно только вегетативным путем: естественным (корневые отпрыски, отводки) или искусственным (прививки, черенки) (Таблица 9).
Конечным показателем является оценка жизнеспособности и перспективности.
По всем биоэкологическим показателям каждый признак оценивается в баллах. Суммарная бальная оценка по всем показателям является интегральным числовым выражением жизнеспособности растений в данных условиях. По величине суммарного балла устанавливается интегральный числовой показатель жизнеспособности и определяется группа перспективности. Жизнеспособность и перспективность определяется отдельно для взрослых растений (Таблица 10) и молодых растений, не вступивших в фазу генеративного развития (Таблица 11).
В нашей методике для расчета экологической устойчивости дендроколлекций используется метод интегральной оценки, учитывающий пять биоэкологических показателей (долю видов растений из других регионов, средний возраст насаждений в составе дендроколлекций, долю единичных таксонов, а также долю засухоустойчивых и зимостойких растений в составе коллекций растений ботанического сада). По каждому показателю, на основании исследований, определяется качественное состояние каждого признака, впоследствии оцениваемое в баллах. Сумма баллов по каждому биоэкологическому показателю является интегральным числовым выражением экологической устойчивости дендроколлекций ботанического сада. Предложенная методика позволяет характеризовать не только текущую величину экологической устойчивости дендроколлекций, но и моделировать ее прогнозное состояние, оценить перспективы развития насаждений и возможные риски.
Технический результат заключается в разработке способа оценки состояния коллекционного фонда ботанического сада с использованием интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций с возможностью моделирования ее прогнозного состояния, с высокой точностью; обеспечивающего упрощение выбора моделей развития дендрологических коллекций по интегральному бальному показателю экологической устойчивости дендроколлекций, учитывающему долю видов растений из других регионов, средний возраст насаждений в составе дендроколлекций, долю единичных таксонов, а также долю засухоустойчивых и зимостойких растений в составе коллекций растений ботанического сада.
Технический результат достигается тем, что в способе оценки состояния коллекционного фонда ботанического сада с использованием интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций, включающем
комплексную оценку устойчивости дендрологической коллекции ботанического сада путем расчета биоэкологических показателей в баллах, при этом суммарная бальная оценка по всем показателям является интегральным числовым выражением,
согласно изобретению, рассчитывают биоэкологические показатели: долю видов растений из других регионов, средний возраст насаждений в составе дендроколлекций, долю единичных таксонов, а также долю засухоустойчивых и зимостойких растений в составе коллекций растений ботанического сада; причем каждый биоэкологический показатель оценивается в баллах, где один балл соответствует следующим значениям биоэкологических показателей: более 40% по показателю - доля видов из других регионов; более 100 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекций; более 40% по показателю - доля единичных таксонов; менее 50% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; менее 50% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции; два балла соответствуют следующим значениям биоэкологических показателей: 31-40% по показателю - доля видов из других регионов; 81-100 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекций; 31-40% по показателю - доля единичных таксонов; 50-60% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; 50-60% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции; три балла соответствуют следующим значениям биоэкологических показателей: 21-30% по показателю - доля видов из других регионов; 61-80 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекций; 21-30% по показателю - доля единичных таксонов; 61-70% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; 61-70% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции; четыре балла соответствуют следующим значениям биоэкологических показателей: 11-20% по показателю - доля видов из других регионов; 31-60 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекций; 11-20% по показателю - доля единичных таксонов; 71-80% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; 71-80% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции; пять баллов соответствуют следующим значениям биоэкологических показателей: 5-10% по показателю - доля видов из других регионов; 10-30 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекций; 0-10% по показателю - доля единичных таксонов; более 80% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; более 80% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции; после чего рассчитывают интегральный показатель экологической устойчивости дендроколлекций в текущем состоянии и после реализации мероприятий по ее изменению путем суммирования баллов по всем биоэкологическим показателям: доля видов растений из других регионов, средний возраст насаждений в составе дендроколлекций, доля единичных таксонов, а также доля засухоустойчивых и зимостойких растений в составе коллекций растений ботанического сада;
проводят оценку уровня устойчивости дендроколлекций ботанического сада, при этом уровень устойчивости дендроколлекций считают уязвимым при значении интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций - менее 10 баллов; низким - при значении интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций, составляющим от 11 до 15 баллов; средним - при значении интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций, составляющим от 16 до 20 баллов; высоким - при значении интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций, составляющим от 20 до 25 баллов,
затем проводят сравнение интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций в текущем состоянии и после реализации мероприятий по ее изменению, где увеличение значения интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций после мероприятий по ее изменению является признаком повышения устойчивости дендроколлекций при развитии ботанического сада, в противном случае - снижение устойчивости дендроколлекций, а предложенный комплекс мер по преобразованию дендроколлекций не признается возможным.
Пример 1.
В ботаническом саду ВГУ имеется дендроколлекция «Северная дубрава», которая имеет площадь 3,5 га. Она размещается в северной части ботанического сада на склонах естественной балки. В центральной ее части находится водоем с площадью зеркала 0, 15 га.
По результатам фитопатологического обследования проведена оценка состояния древостоев «Северной дубравы». На этой территории были промаркированы и подробно описаны 486 деревьев (Царалунга, Воронин, 2016). Для обследованной дендроколлекций была составлена формула насаждений - 209Ac125Q50U122B21F17Pic15Pyr5M8Aes3Pin3Pop.t3Pad3Th2Sal. Установлено, что в I ярусе насаждений преобладает Quercus robur. Основной возраст его древостоев составляет 180 и 90 лет. Во II ярусе находится Acer platanoides. Насаждения Quercus robur имеют средневзвешенную категорию 2,86. Сопутствующими породами, имеющими сильно ослабленное состояние являются Betulapendula (КС 3,03) и Pyrus communis (КС 3,27). В ослабленном состоянии находятся древостой Acer platanoides (КС 2,20) и Fraxinus excelsior (КС 2,18). Анализ древостоев видов рода Acer platanoides показал, что деревьев Acer spp. (209 шт) в дубраве больше, чем Quercus robur (125 шт.). В дубраве присутствуют единично другие виды древесных растений: Pinus sylvestris, Populus tremula, Padus avium, Malus sylvestris, Salix caprea, Aesculus hippocastanum, Thuja occidentalis. Общая средневзвешанная категория состояния деревьев на участке коллекции составила 2,69 балла. Это характеризует древостой как ослабленные, в первую очередь за счет сниженной жизненности основного ценозообразователя - Quercus robur. Для повышения устойчивости насаждений северной байрачной дубравы рекомендовано проведение выборочных санитарных рубок среднего уровня интенсивности - удаление сухостойных и усыхающих деревьев (Таблица 12).
Дополнительно проведена оценка устойчивости дендроколлекций другим способом, по методу оценки жизненного состояния древесных насаждений (Алексеев, 1989). В результате установлено, что средний показатель жизненности древесных насаждений северной дубравы (Ln) равен 56,3% (Таблица 12). Результаты оценки позволили отнести насаждения к категории поврежденные.
Исследование показало, что в составе коллекции имеется небольшое количество интродуцированных видов, таких как Aesculus hippocastanum, Picea abies, Thuja occidentalis. Доля этих растений составляет 5,76% от общего числа деревьев в составе коллекции. Средневзвешенная категория состояния интродуцентов в составе коллекции Aesculus hippocastanum (КС=2,76), Thuja occidentalis (КС=2,87) свидетельствует о принадлежности их к категории ослабленных, a Picea abies (КС=1,93) - ослабление отсутствует. Таким образом, получается, что по величине средневзвешенной категории состояния указанные интродуценты находятся в лучшем состоянии, чем аборигенные ценозообразователи Quercus robur, Acer platanoides, Ulmus laevis (KC=2,34-2,86) на долю которых приходится 79% от общего числа деревьев в составе коллекции.
Аналогично было установлено, что по показателю жизненности (Ln) древесные насаждения Aesculus hippocastanum (55%), Thuja occidentalis (65%), Picea abies (68%) относятся к категории поврежденных. По показателю жизненности древесных насаждений (Ln,%) указанные интродуценты также находятся в лучшем состоянии, чем остальные насаждения коллекции «Северная дубрава», имеющие средний показатель жизненности Ln=56,3%.
Получается, что состояние древесных интродуцентов такое же или даже лучше, чем у основных аборигенных видов, не представляющих научно-коллекционной ценности, древесных насаждений данной коллекции. Т.е. можно сделать вывод, что по результатам оценки жизненного состояния и средневзвешенной категории состояния небольшого числа экземпляров интродуцентов дендрологическая коллекция находится в достаточно устойчивом состоянии и ей ничего не угрожает. Однако эти интродуценты являются влаголюбивыми, а в зоне Центральной лесостепи возможны погодно-климатические риски. Это снижает репрезентативность мониторинга состояния и устойчивости древесных интродуцентов в составе коллекции ботанического сада.
Поэтому была дополнительно произведена оценка устойчивости дендрологической коллекции «Северная дубрава» по предложенному интегральному показателю экологической устойчивости дендроколлекций. Согласно предложенной методике исследования в составе коллекции была установлена доля видов из других регионов (21,49%), средний возраст насаждений дендроколлекций (71 год), доля единичных видов (50%), доля зимостойких видов (100%) и доля засухоустойчивых (57,1%). Получается, что данная коллекция имеет низкий уровень экологической устойчивости (ЭУД=14 баллов) (Таблица 13). В ее составе имеются интродуценты, такие как Picea abies, Aesculus hippocastanum и Thuja occidentalis, являющиеся экологически уязвимыми древостоями. Проблемы ее устойчивости связаны с большим возрастом насаждений, высокой долей видов, имеющих единичные экземпляры растений, и малой долей засухоустойчивых видов в составе коллекции.
Таким образом, для повышения устойчивости дендроколлекций «Северная дубрава» была предложена программа мероприятий, предполагающая реконструкцию существующей коллекции (омоложение насаждений, увеличение числа видов интродуцентов), за счет снижения влияния выявленных факторов, определяющих состояние и экологическую устойчивость дендрологических коллекций и экспозиций ботанического сада.
Проект реконструкции коллекции содержит ассортиментную ведомость, включающую в себя 24 вида растений (9 древесных и 15 кустарниковых) общей численностью 897 саженцев (Таблица 14). Предполагается, что в результате реконструкции коллекции количество деревьев в ее составе увеличится до 1383 штук, а число видов растений до 28.
Оценка эффективности мероприятий была выполнена на основе расчета экологической устойчивости будущей коллекции. Установлено, что прогнозируемый состав дендрологической коллекции изменится: доля видов растений из других регионов составит 47,4%; средний возраст насаждений дендроколлекций - 23 года; доля видов, представленных единичными экземплярами (до 10 шт) - 28,9%; доля зимостойких видов - 97,4; доля засухоустойчивых - 39,5%. В результате реализации возможных мероприятий уровень экологической устойчивости новой коллекции незначительно повысится с 14 до 15 баллов (Таблица 15). Однако, согласно предложенной шкале, данная коллекция будет также иметь низкую экологическую устойчивость, при этом наблюдается увеличение значения интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций после мероприятий по ее изменению, что является признаком повышения устойчивости дендроколлекций при развитии ботанического сада. В нашем случае, до реконструкции ключевым фактором устойчивости был возраст насаждений и доля видов с низкой экземплярной насыщенностью, а в предложенном после реконструкции варианте будет - большая доля интродуцентов из других регионов и низкая доля засухоустойчивых растений. Таким образом, фактором, определяющим устойчивость коллекции, будет влажность почвы. Для поддержания ее устойчивости необходимо дополнительно разработать систему полива дендрологической коллекции.
Таким образом, предложенный способ дает возможность оценить экологическую устойчивость дендроколлекций, выявить ключевые показатели устойчивости, а также на его основе разработать программу оздоровительных мероприятий. При этом предложенная шкала указывает на проблемные точки неустойчивости, и дает возможность спрогнозировать причины вызывающие неустойчивость коллекции. В то время как оценку будущего состояния насаждений по оценке средневзвешенной категории состояния и показателю жизненности древесных насаждений провести невозможно. Т.к. эти методы учитывают лишь фактическое состояние насаждений и ориентированы на их инструментальные измерения.
Список использованной литературы
1. Алексеев, В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев / В.А. Алексеев // Лесоведение. - 1989. - №4. - С. 51-57.
2. Арестова С.В., Арестова Е.А. Оценка адаптации интродуцированных древесно-кустарниковых растений в условиях Саратовского Поволжья (методические рекомендации). - Саратов, ФГБНУ «НИИСХ Юго-Востока», 2017. - 28 с.
3. Бузук, Г.Н. Регрессионный анализ в фитоиндикации (на примере экологических шкал Д.Н. Цыганова) / Г.Н. Бузук, О.В. Созинов // Ботаника. - 2009. - Вып. 37. - С. 356-362.
4. Воронин, А.А. Методические рекомендации по применению технологии повышения экологической и биологической устойчивости биоценозов лесостепного ботанического сада: методические указания / А.А. Воронин, В.В. Царалунга. - Воронеж: Издательство «Научная книга», 2018а. - 30 с.
5. Воронин, А.А. Методические рекомендации по проведению энтомо-фитопатологического обследования и профилактике развития очагов вредителей в насаждениях лесостепного ботанического сада: методические указания / А.А. Воронин, В.В. Царалунга. - Воронеж: Издательство «Научная книга», 20186. - 30 с.
6. Воронцов, А.И. Технология защиты леса: монография / А.И. Воронцов, Е.Г. Мозолевская, Э.С. Соколова. - М., 1991. - 304 с.
7. Зубкова, Е.В. О некоторых особенностях диапазонных экологических шкал растений Д.Н. Цыганова / Е.В. Зубкова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т. 13. - №5. - С. 48-53.
8. Карасев, В.Н. Диагностика жизненного состояния насаждений хвойных пород по биоэлектрическим показателям / Карасев В.Н., Карасева М.А. // Вестник ПГТУ. - 2016. - №2(30). - С. 24-35.
9. Лепешкина, Л.А. Эколого-ценотические последствия внедрения Arrhenatherum elatius (L.) & С. Presl в растительные сообщества типичной лесостепи / Л.А. Лепешкина, О.В. Прохорова, А.А. Воронин // Вестник Тамбовского государственного университета Сер. Естественные и технические науки. - Тамбов, 2014. - Т. 19, вып. 5. - С. 1529-1531.
10. Методические рекомендации по надзору, учету и прогнозу массовых размножений стволовых вредителей и санитарного состояния лесов / А.Д. Маслов и др. - Пушкино, Московская обл.: ВНИИЛМ, 2006. - 68 С.
11. Миркин, Б.М. Современная наука о растительности: учебник / Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова, А.И. Соломещ. - М.: Логос, 2002. - 264 с.
12. Опыт оценки здоровья окружающей среды в Москве по состоянию растений / В.М. Захаров, А.Т. Чубинишвили, Н.Г. Кряжева [и др.] // Экология большого города: альманах - М., 2001. - Вып. 5. - С. 147-153.
13. Оценка жизнеспособности деревьев и правила их отбора и назначения к вырубке и пересадке: учебно-методическое пособие / отв. ред. Е.Г. Мозолевская. - М.: МГУЛ, 2007. - 40 с.
14. Постановление администрации городского округа г. Воронеж от 11 июня 2014 г. N 487 «Об утверждении порядка проведения работ по вырубке и посадке древесно-кустарниковых насаждений, устройству газонов и цветников, осуществления уходных работ за ними на территории городского округа город Воронеж» (с изменениями на 16 января 2018 года). - URL: http://docs.cntd.ru/document/8460415 (дата обращения: 15.11.2016)
15. Постановление Правительства Москвы от 10 сентября 2002 года №743-ПП «Об утверждении Правил создания, содержания и охраны зеленых насаждений и природных сообществ города Москвы» (с изменениями на 4 октября 2017 года). - URL: http://docs.cntd.ru/document/3638729 (дата обращения: 17.12.2017)
16. Приказ Рослесхоза от 29.12.2007 N 523 "Об утверждении методических документов" (вместе с "Руководством по проектированию, организации и ведению лесопатологического мониторинга", "Руководством по проведению санитарно-оздоровительных мероприятий", "Руководством по планированию, организации и ведению лесопатологических обследований", "Руководством по локализации и ликвидации очагов вредных организмов"). - URL: http://legalacts.ru/doc/prikaz-rosleskhoza-ot-29122007-n-523-ob/ (дата обращения: 12.08.2016)
17. Распоряжение правительства Санкт-Петербурга от 22 июня 2010 г. №99-р «Об утверждении методики мониторинга состояния зеленых насаждений общего пользования на территории Санкт-Петербурга». - URL: http://docs.cntd.ru/document/891833068 (дата обращения: 13.10.2017)
18. Санитарные правила в лесах Российской Федерации: утверждены Приказом МПР РФ от 27.12.2005. №350. - 24 с.
19. Система эколого-санитарных мероприятий по защите от вредителей и болезней древесно-кустарниковых ценозов ботанического сада им. проф. Б.М. Козо-Полянского Воронежского государственного университета: монография / А.И. Горобец, В.В. Царалунга, А.А. Воронин [и др.]; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». - Воронеж, 2016. - 152 с.
20. Турмухаметова, Н.В. Морфологический подход к оценке состояния среды по асимметрии листа Betula Pendula roth и Fragaria Versal L. / Н.В. Турмухаметова, И.В. Шивцова // Лесной вестник. - 2007. - №5. - С. 140-142.
21. Фурменкова, Е.С. Патологические признаки дуба черешчатого и их использование при санитарных рубках: специальность 06.03.03: автореф. …дис. канд. с.-х. наук / Евгения Сергеевна Фурменкова. - Брянск, 2009. - 20 с.
Изобретение относится к области экологии, рациональному природопользованию и ландшафтному проектированию. Способ включает комплексную оценку устойчивости дендрологической коллекции ботанического сада путем расчета биоэкологических показателей в баллах. Суммарная балльная оценка по всем показателям является интегральным числовым выражением. Рассчитывают биоэкологические показатели: долю видов растений из других регионов, средний возраст насаждений в составе дендроколлекции, долю единичных таксонов, а также долю засухоустойчивых и зимостойких растений в составе коллекций растений ботанического сада. Каждый биоэкологический показатель оценивают в баллах, где один балл соответствует следующим значениям биоэкологических показателей: более 40% по показателю - доля видов из других регионов; более 100 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекции; более 40% по показателю - доля единичных таксонов; менее 50% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; менее 50% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции. Два балла соответствуют: 31-40% по показателю - доля видов из других регионов; 81-100 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекций; 31-40% по показателю - доля единичных таксонов; 50-60% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; 50-60% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции. Три балла соответствуют: 21-30% по показателю - доля видов из других регионов; 61-80 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекции; 21-30% по показателю - доля единичных таксонов; 61-70% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; 61-70% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции. Четыре балла соответствуют: 11-20% по показателю - доля видов из других регионов; 31-60 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекции; 11-20% по показателю - доля единичных таксонов; 71-80% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; 71-80% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции. Пять баллов соответствуют значениям биоэкологических показателей: 5-10% по показателю - доля видов из других регионов; 10-30 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекций; 0-10% по показателю - доля единичных таксонов; более 80% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; более 80% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции. После чего рассчитывают интегральный показатель экологической устойчивости дендроколлекции в текущем состоянии и после реализации мероприятий по ее изменению путем суммирования баллов по всем биоэкологическим показателям: доля видов растений из других регионов, средний возраст насаждений в составе дендроколлекции, доля единичных таксонов, а также доля засухоустойчивых и зимостойких растений в составе коллекций растений ботанического сада. Проводят оценку уровня устойчивости дендроколлекций ботанического сада по шкале, где уровень устойчивости дендроколлекции считают уязвимым при значении интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекции - менее 10 баллов; низким - при значении интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекции, составляющим от 11 до 15 баллов; средним - при значении интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекции, составляющим от 16 до 20 баллов; высоким - при значении интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекции, составляющим от 20 до 25 баллов. Проводят сравнение интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекции в текущем состоянии и после реализации мероприятий по ее изменению, где увеличение значения интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекции после мероприятий по ее изменению является признаком повышения устойчивости дендроколлекции при развитии ботанического сада, в противном случае - снижение устойчивости дендроколлекции, а мероприятия по изменению дендроколлекции не признаются возможными. Способ обеспечивает моделирование прогнозного состояния дендроколлекций с высокой точностью, упрощение выбора моделей развития дендрологических коллекций по интегральному балльному показателю экологической устойчивости дендроколлекций. 15 ил., 1 пр.
Способ оценки состояния коллекционного фонда ботанического сада с использованием интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекций, включающий комплексную оценку устойчивости дендрологической коллекции ботанического сада путем расчета биоэкологических показателей в баллах, при этом суммарная балльная оценка по всем показателям является интегральным числовым выражением, отличающийся тем, что рассчитывают биоэкологические показатели: долю видов растений из других регионов, средний возраст насаждений в составе дендроколлекции, долю единичных таксонов, а также долю засухоустойчивых и зимостойких растений в составе коллекций растений ботанического сада; причем каждый биоэкологический показатель оценивается в баллах, где один балл соответствует следующим значениям биоэкологических показателей: более 40% по показателю - доля видов из других регионов; более 100 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекции; более 40% по показателю - доля единичных таксонов; менее 50% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; менее 50% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции; два балла соответствуют следующим значениям биоэкологических показателей: 31-40% по показателю - доля видов из других регионов; 81-100 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекции; 31-40% по показателю - доля единичных таксонов; 50-60% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; 50-60% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции; три балла соответствуют следующим значениям биоэкологических показателей: 21-30% по показателю - доля видов из других регионов; 61-80 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекции; 21-30% по показателю - доля единичных таксонов; 61-70% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; 61-70% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции; четыре балла соответствуют следующим значениям биоэкологических показателей: 11-20% по показателю - доля видов из других регионов; 31-60 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекции; 11-20% по показателю - доля единичных таксонов; 71-80% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; 71-80% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции; пять баллов соответствуют следующим значениям биоэкологических показателей: 5-10% по показателю - доля видов из других регионов; 10-30 лет по показателю - средний возраст насаждений в дендроколлекции; 0-10% по показателю - доля единичных таксонов; более 80% по показателю - доля зимостойких видов в составе коллекции; более 80% по показателю - доля засухоустойчивых видов в составе коллекции; после чего рассчитывают интегральный показатель экологической устойчивости дендроколлекции в текущем состоянии и после реализации мероприятий по ее изменению путем суммирования баллов по всем биоэкологическим показателям: доля видов растений из других регионов, средний возраст насаждений в составе дендроколлекции, доля единичных таксонов, а также доля засухоустойчивых и зимостойких растений в составе коллекций растений ботанического сада; проводят оценку уровня устойчивости дендроколлекций ботанического сада по шкале, где уровень устойчивости дендроколлекции считают уязвимым при значении интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекции - менее 10 баллов; низким - при значении интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекции, составляющим от 11 до 15 баллов; средним - при значении интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекции, составляющим от 16 до 20 баллов; высоким - при значении интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекции, составляющим от 20 до 25 баллов, затем проводят сравнение интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекции в текущем состоянии и после реализации мероприятий по ее изменению, где увеличение значения интегрального показателя экологической устойчивости дендроколлекции после мероприятий по ее изменению является признаком повышения устойчивости дендроколлекции при развитии ботанического сада, в противном случае - снижение устойчивости дендроколлекции, а мероприятия по изменению дендроколлекции не признаются возможными.
| ВОРОНИН А.А., ЛЕПЕШКИНА Л.А | |||
| Основы устойчивого развития геоэкосистемы лесостепного ботанического сада // Ботанические сады в XXI веке: сохранение биоразнообразия, стратегия развития и инновационные решения, Сборник научных материалов II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 20-летию образования |
