Актуальность исследований. Интенсивное развитие промышленности и сельского хозяйства, сопровождающееся процессами урбанизации, способствует значительному увеличению нагрузок на природные и искусственные экосистемы, ухудшению состояния окружающей среды, её загрязнению токсичными веществами, что отрицательно сказывается на многих живых организмах и здоровье людей [1–10, 13–20, 26]. На территории Саратовской области экологическая ситуация в целом выправляется, хотя ряд нерешенных серьезных экологических и санитарно-гигиенических проблем остается. Они связаны, прежде всего, с химическим загрязнением городских улиц ксенобиотиками, а также с образованием и распространением уличной пыли, которая также представляет опасность для организмов, экосистем и человека. Объективно возникает вопрос о проведении комплекса доступных с экономической точки зрения мер и действенных способов с экологических позиций по оздоровлению окружающей среды в городах Саратовской области [11, 13].
Одним из эффективных биологических методов, позволяющих нейтрализовать вредное антропогенное влияние на окружающую среду, является создание насаждений различного целевого назначения, в том числе озеленение городов и сел, создание садов, парков и скверов, защитных и рекреационных насаждений. Зеленые и защитные насаждения выполняют стабилизирующую роль в искусственных системах, к которым, безусловно, принадлежат города с хрупким балансом между природными и антропогенными компонентами.
Для улучшения санитарного состояния окружающей среды, особенно в городах и на промышленных объектах, необходимо интенсифицировать работы по увеличению площадей и усилению экологической функции зеленых насаждений [1, 11, 13, 18, 22, 25]. Для достижения наилучшего оздоровительного и экологического эффекта, высокой декоративности и эстетичности насаждений различного назначения необходим теоретически обоснованный подбор озеленительного ассортимента, включающий все жизненные формы растений, в том числе и декоративные красивоцветущие кустарники, характеризующиеся высокими защитными свойствами, способные защищать жилые кварталы, другие объекты от болезнетворных микроорганизмов, пыли и вредных веществ [24]. Кроме того, как известно, растения поглощают из воздуха углекислый газ и обогащают его кислородом. Зеленые насаждения положительно влияют и на микроклимат, например, понижая температуру в летний период и повышая зимой. Чрезвычайно важна водорегулирующая и ветрозащитная роль различных насаждений и их декоративно-планировочное значение. Например, незабываемый эффект придают яркие окраски цветущих декоративных кустарников, а также сочетание различных тонов и оттенков листьев. Высокой декоративностью характеризуются многие виды кустарников в период осеннего расцвечивания листьев от золотистого до ярко-красного и пурпурного цвета. Всё это в значительной степени повышает эстетический и декоративный эффект создаваемых насаждений. Декоративен и зимний наряд городских насаждений, в которые включены хвойные виды деревьев и кустарников.
Зеленые насаждения в городской среде выполняют ряд важных функций. В определенной мере они способны существенно влиять на микроклимат урбанизированных территорий, понижая температуру воздуха, что в условиях жаркого лета предохраняет от чрезмерного перегревания почву, стены зданий и тротуары, тем самым создаются более комфортные условия для жителей города. Кроме того, зеленые насаждения обладают большой испаряющей способностью, влияющей на влажность воздуха. Таким образом, смягчающее действие растений на летний температурный режим создает благоприятные для человека микроклиматические условия [1, 11, 23, 24].
Одной из важнейших экологических функций зеленых насаждений является их санитарно-гигиеническая, барьерная и фитонцидная роль, заключающаяся в очистке окружающей среды от вредных газов, токсических веществ, о чем свидетельствуют работы М.В. Ларионова, В.С. Николаевского, В.С. Малаховой [7, 10, 11, 17, 22, 23]. Для озеленения города следует отбирать такие растения, которые не только характеризуются декоративностью, но и способны активно поглощать вредные газы, задерживать пыль. Выявлено, что степень снижения уровня загрязненности воздушного бассейна зависит от строения защитной полосы насаждений и значительно варьирует от их ширины [3, 16]. Исследованиями М.В. Ларионова и соавторов установлено, что некоторые ксенобиотики, в числе которых тяжелые металлы в составе техногенных выбросов и пыли, играют существенную роль в загрязнении различных объектов окружающей среды и городских насаждений, в частности [4–14, 13, 16-19, 21, 26].
Цель исследований: определение пылеулавливающей способности однорядных кустарниковых насаждений и отбор перспективных видов для создания живых изгородей и декоративных биогрупп.
Материалы и методы исследования
Для проведения исследований по определению пылеулавливающей способности живых изгородей, созданных из разных видов кустарников в составе уличных насаждений города Балашова Саратовской области были заложены 4 опытные площадки: ОП № 1 – перекресток улиц Володарского и Карла Маркса, ОП № 2 – перекресток улиц Ленина и Рабочей, ОП № 3 – перекресток улицы Карла Маркса и проезда Пионерский, ОП № 4 – перекресток улиц Строителей и Юбилейной.
Для определения степени фильтрации пыли использован усовершенствованный в процессе мониторинга «весовой метод». Для сбора пыли в контроле и опыте подготовлены липкие рамки размером 295×190 мм. Масса каждой рамки составила по 9,1 граммов. В опыте рамки помещались за насаждениями, в контроле – перед насаждениями – вдоль автотрассы в городской черте с интенсивным потоком движения автомобильного транспорта. Время экспозиции – 3 часа (с 11 часов до 14 часов). Для проведения исследований по выявлению пылепоглощающих свойств насаждений, выбирались участки автомобильной трассы с однорядными, чистыми (из одного вида кустарника) и смешанными насаждениями. Высота однорядных насаждений составляла в среднем по 1,5 ± 0,2 метра.
Видовой состав был представлен иргой канадской (Amelanchier canadensis (L.) Medik.), боярышником кроваво-красным (Crataegus sanguinea Pall), кизильником блестящим (Cotoneaster lucidus Schlecht), пузыреплодником калинолистным (Physocarpus opulifolius (L.) Maxim) и снежноягодником белым (Symphoricarpos albus (L.) Blake).
Живые изгороди, состоящие из нескольких видов, были представлены снежноягодником белым (Symphoricarpos albus (L.) Blake), пузыреплодником калинолистным (Physocarpus opulifolius (L.) Maxim), кизильником блестящим (Cotoneaster lucidus Schlecht.), жимолостью татарской (Lonicera tatarica L.) и бирючиной обыкновенной (Ligustrum vulgare L.).
Результаты исследований и их обсуждение
Контрольные и опытные данные экологического мониторинга по изучению и определению пылепоглощающей роли живых изгородей, состоящих из разных видов кустарников в составе уличных насаждений, приведены в таблице и на рисунке.
Результаты исследований по определению пылепоглощающей роли насаждений (год полевых наблюдений и исследований 2014)
|
Масса рамки с осажденной пылью, г |
|||
|
Видовой состав насаждений |
№ пробной площадки |
контроль |
опыт |
|
Amelanchier canadensis (L.) Medik. |
1 |
9,28 |
9,2 |
|
2 |
9,33 |
9,26 |
|
|
3 |
9,3 |
9,2 |
|
|
4 |
9,21 |
9,12 |
|
|
Crataegus sanguinea Pall. |
1 |
9,3 |
9,2 |
|
2 |
9,31 |
9,22 |
|
|
3 |
9,35 |
9,28 |
|
|
4 |
9,26 |
9,17 |
|
|
Cotoneaster lucidus Schlecht |
1 |
9,26 |
9,2 |
|
2 |
9,34 |
9,29 |
|
|
3 |
9,34 |
9,28 |
|
|
4 |
9,25 |
9,16 |
|
|
Physocarpus opulifolius (L.) Maxim |
1 |
9,3 |
9,17 |
|
2 |
9,33 |
9,19 |
|
|
3 |
9,34 |
9,2 |
|
|
4 |
9,23 |
9,16 |
|
|
Symphoricarpos albus (L.) Blak. |
1 |
9,24 |
9,21 |
|
2 |
9,31 |
9,27 |
|
|
3 |
9,32 |
9,26 |
|
|
4 |
9,2 |
9,16 |
|
|
Смешанные посадки с преобладанием: Symphoricarpos albus (L.) Blake, Physocarpus opulifolius (L.) Maxim, реже Cotoneaster lucidus Schlecht., Lonicera tatarica L., Ligustrum vulgare L. |
1 |
9,29 |
9,19 |
|
2 |
9,33 |
9,23 |
|
|
3 |
9,26 |
9,17 |
|
|
4 |
9,21 |
9,14 |
|
Соотношение массы пыли до однорядных насаждений и за насаждениями вдоль автотрассы (г. Балашов, год исследований и наблюдений – 2014)
Наиболее высокая разность массы пыли в опыте и контроле зарегистрирована в насаждениях, созданных из Physocarpus opulifolius (L.) Maxim, Crataegus sanguinea Pall., Amelanchier canadensis (L.) Medik. и в смешанных посадках. У Crataegus sanguinea Pall и Amelanchier canadensis (L.) Medik. листья ворсистые, опушенные, на которых задерживается и большая масса пыли.
Листья декоративного кустарника Physocarpus opulifolius (L.) Maxim имеют более сложную форму, характеризующуюся высоким значением отношения длины границы листа к его площади, что также способствует задержанию на них пыли. Следовательно, Physocarpus opulifolius (L.) Maxim, Crataegus sanguinea Pall, Amelanchier canadensis (L.) Medik. предпочтительнее рекомендовать для создания живых изгородей на урбанизированных территориях с целью задержки и адсорбировании пыли.
Остальные виды могут быть с большим успехом использованы для создания декоративных биологических групп, а также при обогащении насаждений во дворах многоэтажных домов и около частных домовладений, вблизи от мусорных свалок, дошкольных и школьных учреждений, больниц и других общественных зданий. Данные мероприятия также будут давать желаемый экологический эффект на техногенно модифицированных территориях.
Заключение
Для достижения оздоровительного, эстетического и экологического эффекта, высокой декоративности и устойчивости насаждений различного целевого назначения необходим научно обоснованный подбор озеленительного ассортимента, включающий все жизненные формы растений, в том числе и декоративные кустарники с высокими природными защитными свойствами, способными защищать окружающую среду от пыли, многих болезнетворных микроорганизмов и токсических веществ.
Для озеленения города следует отбирать такие растения, которые не только характеризуются декоративностью, но и способны активно поглощать вредные газы, адсорбировать пыль и ксенобиотики. Причем важнейшим признаком при подборе озеленительного ассортимента кустарников должна являться именно высокая их фильтрационная способность.
В результате проведенных исследований выявлена положительная защитная роль живых изгородей из кустарников рассмотренных видов от пыли на прилегающих городских территориях к автомобильным дорогам, автосервисам, пунктам шинного монтажа, автозаправочным станциям. Здесь, а также в микрорайонах со стационарными техногенными объектами, они наиболее эффективны и важны для поддержания экологического баланса в целом на городских ландшафтах. Изученные представители кустарников показали высокую эффективность в адсорбировании пылевых частиц и подобным образом в биологической фильтрации воздуха.
В ходе анализа экспериментального материала определена тесная корреляционная связь между наличием живых изгородей и их прямым влиянием на снижение концентрации городской пыли. Коэффициент корреляции равен 0,8 (высокая корреляционная связь). Среднее арифметическое значение содержания пыли в контроле на квадрат сетки составляет 0,187 ± 0,001 г. В опыте, соответственно, – 0,105 ± 0,001 г. В среднем задержка пыли живыми изгородями составляет 45,3 ± 3,4 %, что довольно существенно. На процент задержки пыли в значительной степени влияет высота уличных живых изгородей, их плотность, видовой состав, а также погодные условия, ландшафтно-географические особенности местности и интенсивность передвижения по дорогам транспортных средств. Исследования этого направления следует продолжить, так как они имеют важное природоохранное, санитарно-гигиеническое и эстетическое значение.
Таким образом, очевидным и полезным решением в экологическом плане является то, что в природозащитных и природовосстановительных мероприятиях в условиях изучаемых техногенных городских ландшафтов и проезжих частей, в особенности, особое внимание следует уделить улучшению санитарного состояния городских насаждений, существенному повышению их устойчивости и биологической продуктивности. Необходимо проведение также соответствующего комплекса агротехнических работ, направленных на улучшение почвенно-экологических условий произрастания растений-озеленителей.
Рецензенты:
Любимов В.Б., д.б.н., профессор кафедры «Экология и рациональное природопользование», ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет им. академика И.Г. Петровского», г. Брянск;
Волкова И.В., д.б.н., профессор кафедры «Гидробиология и общая биология», ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет», г. Астрахань.
Работа поступила в редакцию 01.04.2015.