Український державний лісотехнічний університет
Український державний лісотехнічний університет
Каспрук
Олеся Ігорівна
УДК 630*27:712.3
САДОВО-ПАРКОВІ НАСАДЖЕННЯ СТАРОВИННОЇ
ЧАСТИНИ МІСТА ЛЬВОВА І ШЛЯХИ ПІДВИЩЕННЯ
ЇХ ФІТОМЕЛІОРАТИВНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ
06.03.01 – лісові культури та фітомеліорація
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Львів – 2004
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Українському державному лісотехнічному університеті Міністерства освіти і науки України
Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор
Кучерявий Володимир Панасович,
Український державний лісотехнічний університет, завідувач кафедри екології та ландшафтної архітектури
Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор
Ониськів Микола Ількович,
Боярська лісова дослідна станція Національного аграрного університету Кабінету Міністрів України, заступник директора з наукової роботи
доктор сільськогосподарських наук
Шлапак Володимир Петрович,
Дендрологічний парк "Софіївка" НАН України, заступник директора з наукової роботи
Провідна установа: Інститут екології Карпат НАН України, відділ охорони природних екосистем, м. Львів
Захист відбудеться 23.04.2004 р. о 14-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.072.02 в Українському державному лісотехнічному університеті Міністерства освіти і науки України за адресою: 79057, м.Львів, вул. Генерала Чупринки, 103, зал засідань.
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Українського державного лісотехнічного університету за адресою: 79057, м. Львів, вул. Генерала Чупринки, 101.
Автореферат розісланий 22.03.2004 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради В.Д. Бондаренко
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Серед найважливіших суспільно-політичних проблем глобального значення чільне місце займають природоохоронні, головним чином ті, що стосуються збереження життєвого середовища людства в умовах антропогенно-перетворених ландшафтів (Національна доповідь…, 1999). Особливо це характерне для великих міст з їх негативними урбанізаційними процесами. Оптимізувати урбогенне середовище можна лише шляхом досягнення екологічної рівноваги між біотичними та абіотичними системами міста (Одум, 1982; Sukopp, 1993; Голубець, 1989, 1997; Владимиров, 1999; Кучерявий, 1991, 2003). Вирішальну роль в цих дезурбаційних процесах відіграють зелені насадження, фітомеліоративна ефективність яких залежить не лише від еколого-біологічних особливостей їх рослинних компонентів, але й глибини антропогенних трансформацій ґрунтово-гідрологічних умов, зокрема, стану метаболітичної активності ґрунтової біоти, мікро- і мезоклімату, забруднення довкілля шкідливими речовинами тощо. Недостатня вивченість цих питань стримує розвиток зеленого будівництва і тому надзвичайно актуальним є вивчення стану міських екотопів і фітоценотичної структури меліорантів.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась на кафедрі екології та ландшафтної архітектури Українського державного лісотехнічного університету в 1996-2003 рр. згідно з планом науково-дослідних робіт із таких тем: "Підвищення фітомеліоративної ефективності рослинного покриву урбогенних і техногенних ландшафтів" (номер держреєстрації 0196U024100); "Антропогенно-природні сукцесії рослинного покриву техногенних ландшафтів та шляхи їх оптимізації" (номер держреєстрації 0100U001123); "Еколого-біологічні основи фітомеліорації девастованих ландшафтів Львівсько-Волинського вугільного басейну" (номер держреєстрації 0102U001915).
Мета і завдання досліджень полягали у вивченні стану садово-паркових фітоценозів старовинної частини великого міста та розробці заходів, спрямованих на підвищення життєвості та меліоративної ефективності зелених насаджень.
Для досягнення поставленої мети передбачалось:
1. Дослідити вплив природних та історичних чинників на формування садово-паркових насаджень центральної частини міста Львова, внесеної до Списку всесвітньої спадщини ЮНЕСКО.
2. Узагальнити фітоценотичні особливості садово-паркових насаджень, зокрема, їх флористичну, просторову, екологічну та популяційну структури.
3. Дослідити генезис насипних ґрунтів, їх агрохімічні особливості, деградаційні зміни, нагромадження важких металів, метаболічну активність ґрунтової мікробіоти.
4. Оцінити життєвість зелених насаджень в умовах високих урбогенних навантажень та дати комплексну оцінку їхнім візуально-естетичним і декоративним якостям.
5. З еколого-фітоценотичних позицій обґрунтувати і запропонувати шляхи підвищення фітомеліоративної ефективності зелених насаджень історичної частини м. Львова
Об'єктом дослідження виступають парки, сади, сквери і бульвари міста. Предмет дослідження – структурно-функціональні особливості садово-паркових фітоценозів.
Методи дослідження: історико-картографічні, флористичні, біоморфологічні, фітоценотичні, ґрунтово-гідрологічні, аналітико-геохімічні, мікробіологічні, порівняльно-розрахункові.
Наукова новизна. Вперше на підставі архівних матеріалів і польових маршрутних досліджень узагальнено вплив природних та історичних чинників на формування садово-паркових насаджень повністю урбанізованої центральної частини міста Львова. Досліджено та узагальнено їх фітоценотичні особливості: флористичну, просторову, екологічну та популяційну структури, системну організацію, життєвість, візуально-естетичні та декоративні якості, санітарний стан і фітомеліоративні функції. Вперше досліджено стан насипних ґрунтів історичного ядра міста, їх агрохімічні особливості, деградаційні зміни, нагромадження у них рухомих форм важких металів, а також виявлено спад метаболічної активності ґрунтової мікробіоти у центрі міста порівняно з парковими ґрунтами. Обґрунтовано основні напрями фітомеліоративної оптимізації міського середовища шляхом впровадження екологічно – пластичних інтродуцентів широкого зонально-поясного ареалу та вдосконалення структури паркових фітоценозів.
Особистий внесок здобувача. Автором особисто узагальнено широкий літературний матеріал, що стосується предмета досліджень, зібрано і опрацьовано весь фактичний матеріал з флористичного складу та фітоценотичної структури садово-паркових насаджень старовинної частини міста Львова, здійснено відбір ґрунтових зразків і проведено аналіз мікробіологічної активності ґрунтів. Виконано всі аналітичні дослідження впливу урбогенних факторів на сучасний стан міських фітоценозів і опрацьовані рекомендації щодо підвищення фітомеліоративної ефективності садово-паркових насаджень.
Практичне значення. Розроблено і передано в розпорядження органів зеленого господарства практичні рекомендації щодо вдосконалення системи озеленення старовинної частини міста Львова, які прийняті до впровадження Львівським міським виробничим трестом зеленого господарства та фундацією "Центр екологічних ініціатив" (Акт на впровадження від 18.03.2003). Окремі положення і висновки дисертації використовуються в навчальному процесі Українського державного лісотехнічного університету при викладанні ґрунтознавства, рекреаційного лісівництва, урбоекології, фітомеліорації та озеленення населених місць.
Апробація роботи. Основні положення, висновки та результати досліджень були оприлюднені на Міжнародному семінарі "Урбанізоване навколишнє середовище: охорона природи та здоров'я людини" (Київ, 1996); на Міжнародній конференції "Urban environmental problems" (Кошіце, Словаччина, 1996); на Міжнародній науково-практичній конференції "Проблеми ландшафтної архітектури та садово-паркового будівництва" (Львів, 1997); Українсько-польському семінарі "Сучасна екологія та екологічна патологія людини" (Львів, 1997); на Міжнародній науковій конференції "Міські сади і парки: минуле, сучасне, майбутнє" (Львів, 2001); на Міжнародній науковій конференції "Проблеми урбоекології, урболандшафтознавства і фітомеліорації міського середовища" (Львів, 2003); науково-технічних конференціях УкрДЛТУ (1996-2003 рр.).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 12 наукових праць, у т.ч. 4 роботи у фахових виданнях.
Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, семи розділів, висновків і рекомендацій, списку використаних джерел, додатків. Дисертаційна робота викладена на 159 сторінках машинописного тексту, включає 14 рисунків, 33 таблиці, 7 додатків. Список використаних літературних джерел містить 334 найменувань, з них – 57 іноземною мовою.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Теоретичні та прикладні аспекти фітомеліорації
міського середовища
Фітомеліорація міського середовища передбачає, відповідно до рівня урбанізації та особливостей впливу антропогенних чинників, створення та покращення стану зелених насаджень, підвищення їх санітарно-гігієнічних функцій, стійкості, фізіологічної активності, довговічності та декоративності, враховуючи не лише еколого-біологічні особливості рослин, але й метаболічну активність ґрунтів (Машинський, 1973; Кучерявий, 1981, 1991, 2001, 2003; Голубець, 1984; 1989; Горохов, Лунц, 1985).
Програма, об'єкти і методика досліджень
Програмою роботи передбачалося дослідження стану зелених насаджень в історичній частині міста Львова. Об'єктами дослідження були парки, сквери, бульвари. Історико-картографічні дослідження урбанізаційних процесів і розвитку зеленого будівництва здійснювали на основі архівних і літературних джерел.
Структуру садово-паркових фітоценозів (видову, просторову, екологічну) досліджували шляхом складання фітоценотичних описів за апробованими методиками (Корчагин, 1976; Кучерявий, 1981; Камышев, 1986). Особливості фітоценотичної структури насаджень комплексної зеленої зони (КЗЗ) міста Львова залежно від антропогенного впливу встановлювали методами статистичного аналізу. Еколого-біологічні особливості садово-паркових насаджень визначали за результатами спостережень і доповнювали літературними даними, а їх стан оцінювали за методикою IUFRO (Методика организации и пр., 1987) екологічного моніторингу за класами дефоліації та дехромації. Збереження та обробку матеріалів здійснювали у спеціально створеній базі даних у середовищі Acces – 2000 з використанням інформаційно-пошукової системи "Ботанік" (Кульчицький, Третяк, 1995).
Закладка і опис ґрунтових розрізів виконані за методиками, прийнятими в ґрунтознавстві. Вміст гумусу в ґрунтових зразках визначали за Тюріним; pH водне і сольове – потенціометричним методом; гідролітичну кислотність – за Каппеном; валовий азот – за К'єльдалем; рухомі форми фосфору і калію – за Кірсановим; щільність ґрунтів вимірювали ґрунтовим щільнометром Голубєва. Проведено атомно-абсорбційний спектральний аналіз ґрунту на вміст макро- і мікроелементів (Методические указания…, 1984).
Для оцінки стійкості функціонування комплексу ґрунтових мікроорганізмів використано нові показники, зокрема, залежність швидкості дихання мікроорганізмів (V basal) від їх біомаси (В) або залежність (V basal) від швидкості субстрат-індукованого дихання (V sir), визначені за методиками (Благодатская, Ананьева, 1990; Anderson, Dornsch, 1990). У першому випадку показник отримав назву метаболічного коефіцієнта – qCO2 (Vbasal/B), а в другому – коефіцієнта мікробного дихання – Qr (Vbasal/Vsir).
Декоративність виду оцінювали посезонно за методикою Н.В. Ко-те-ло-вої та О.Н. Виноградової (1974), а фітоценозів – за В.П. Кучерявим (1981). Проведено класифікацію пейзажних груп за участю різних видів, вичленування серій, типів і варіантів для озеленення із урахуванням їх екологічної ролі у міському середовищі. Фітомеліоративну ефективність вегетуючих поверхонь розраховували за методикою В.П. Кучерявого (1990).
Загалом складено 336 фітоценотичних описів, відібрано 82 ґрунтових зразки та виконано у них фізико-хімічні аналізи, у 50 зразках ґрунту проведено визначення вмісту рухомих форм важких металів і у 32 зразках дано оцінку дії полютантів на стійкість мікробних угруповань. Отримані аналітичні результати покладено в основу прогнозування розвитку садово-паркових насаджень та опрацювання системи заходів із підвищення їх життєвості і фітомеліоративної ефективності.
Природно-історичні особливості розвитку садово-паркового будівництва міста Львова
Культурфітоценози Львова і його приміської зони сформовані на тлі типових зональних клімато-гідрологічних і ґрунтово-лісорослинних умов, які значною мірою трансформовані урбогенними впливами. Мезо- та мікроклімат культурних ландшафтів Львова, порівняно з навколишнім агролісовим ландшафтом, відзначаються зміненим радіаційним балансом у напрямку меншого надходження та більшого відбиття сонячної енергії з локально вираженими чіткими контрастами, зумовленими співвідношенням різних типів поверхонь забудованих просторів. За безхмарної погоди відбувається підсилення контрастів освітленості, сумарної радіації і радіаційного балансу між освітленими і затіненими ділянками. Це ж стосується і гідрологічних умов. У цілому клімат щільно забудованої і замощеної частини міста істотно сухіший, з більшими екстремумами температур, що підвищує транспіраційну діяльність рослин і лімітує можливості їх виживання.
Ґрунти історичної частини міста повністю насипні з надлишком вапнистих і канцерогенних компонентів, особливо сполук важких металів. Якщо природні лісові ґрунти в межах КЗЗМ відрізняються підвищеною кислотністю (рН 4,5-4,9) та нестачею поживних речовин, то антропогенно-змінені насипні ґрунти характеризуються нейтральною або лужною реакцією (рН 7,1-7,9) і, як правило, достатньою кількістю поживних речовин. Водночас вони часто відзначаються високою дренажністю і низькою водоутримувальною здатністю та незбалансованістю гумінових і фульвових кислот.
Фітоценотичний покрив КЗЗМ сформований за участю зональних едифікаторів лісових і лучних угруповань та інтродуцентів, що добре адаптувалися.
Урбогенні ландшафти історичного ядра міста характеризуються складною історією розвитку, яка полягала у суперечливій взаємодії наростання міської забудови і редукції природних компонентів, зокрема фітоценотичного покриву. Характерними процесами були:
·
зменшення площ відкритого ґрунту та формування насипних ґрунтів;
·
зміна локальних клімато-гідрологічних умов у напрямку ксерофілізації;
·
забруднення атмосферного повітря, ґрунту та ґрунтових вод шкідливими хімічними речовинами;
·
зниження фізіологічних функцій деревних рослин та спад відпірності до ентомошкідників та фітозахворювань.
Рослинний покрив історичної частини міста формувався за рахунок найбільш адаптованих для умов міста видів місцевої флори. Поступово, в ході тривалої інтродукції, він збагатився:
·
середньоазійськими, сибірськими та далекосхідними видами, сортами та формами;
·
екзотами, завезеними головним чином з помірної зони Америки, меншою мірою з Азії;
·
сортами і формами західноєвропейської селекції.
Фітоценотична структура садово-паркових насаджень
Культурфітоценози садів і парків створювалися без урахування перспективи їх просторового (вертикального і горизонтального) розвитку, тоді, як видова структура ценозів досить різноманітна: виявлено 111 видів, що належать до родин Rosaceae, Salicaceae, Caprifoliaceae, Pinaceae, Aceraceae, Oleaceae. Серед них переважають представники північно-американської флори (17 видів). Меншу групу складають види євро-азійського типу ареалу (12 видів), тобто автохтонні деревні та чагарникові види. Більшість з адаптованих в умовах центру міста видів є екологічно пластичними, яким властива приналежність до широких географічних і зонально-поясних типів природних ареалів поширення, зокрема, неморально-монтанного (26 видів), неморального (13 видів), бореально-субтропічно-монтанного (10 видів). Переважна більшість видів є природними компонентами лісової, лісо-чагарникової, рідше чагарникової рослинності.
Дерева першої та другої величин, які формують вертикальну (ярусну) структуру парків "Високий Замок" та ім. Ів.Франка, відзначаються високими віолентними здатностями (20 видів). Низькорослі деревні види, що творять нижній ярус деревних насаджень, зростають, як правило, під кронами більш високих дерев, у гущавині парків і скверів (7 видів). Це, з одного боку, віоленти (стосовно чагарникової рослинності), а з іншого – патієнти, оскільки знаходяться під наметом дерев першої величини. Інші 25 видів, що належать до біоморф низьких дерев або кущів, внаслідок власної низькорослості та тіневитривалості відіграють у деревно-чагарникових насадженнях роль як віолентів, так і патієнтів. До суто патієнтів можна віднести 14 видів, а до експлерентів – 2 види.
Біогрупи з участю Quercus roburFraxinus excelsior L., Robinia pseudoacaciaAcer platanoidesAcer negundoAcer pseudoplatanus L, Aesculus hippocastanum L., Carpinus betulusі Fagus sylvaticaвідзначаються помітним ценозотвірним впливом на інші види рослин, тобто формують мікроасоціації.
На відміну від лісових фітоценозів (контроль – лісопарк Погулянка), яким властива складна просторова структура, штучний підбір едифікаторів, субедифікаторів і асектаторів, а також рекреаційні навантаження в умовах старовинних парків і скверів призвели до спрощення садово-паркових фітоценозів. У зоні максимальних урбогенних навантажень, зокрема в скверах та на бульварах, взагалі відсутні ознаки фітоценозів: вони не формують піднаметового фітоклімату, в них немає підстилки, пухкого верхнього ґрунтового профілю, підліску та підросту.
У паркових насадженнях парцели (синузії) утворені типовими лісовими трав'яними видами займають всього 8,3обстеженої площі. Друге місце займають угруповання культурного та синантропного походження за домінуванням дернини злакових трав (20,6Решта – це угруповання рудеральних тіневитривалих трав'яних рослин (48,2У місцях інтенсивного рекреаційного навантаження трапляються сильно витоптані ділянки, стежки і окремі частини схилів (займають близько 19,7обстеженої площі), а площа, зайнята дорогами із водонепроникним покриттям, становить – 3,2
Більшість досліджених видів виявляє обмежену екологічну амплітуду, зокрема трофотопічну та гігротопічну приналежність. Приуроченими виключно до дібров і судібров виявились 43 види. Лише 5 видів є вираженими оліготрофами, що характерні для борів і суборів. Мезотрофи (12 видів) – середньовимогливі до родючості ґрунту рослини, а тому в оліготрофних умовах гинуть через нестачу живлення. В мегатрофних умовах вони часто поступаються рудеральним видам. Типовими для дібров і судібров у міських фітоценозах є лише 11 видів. Індиферентність до родючості ґрунтів виявили лише 4 види.
До сухих і свіжих гігротопів приурочені 18 видів. Пристосованість до широкої амплітуди гігротопічних умов виявляють 4 види.
Найчастіше потужні піднаметові гіперсинузії формують Geum urbanumSambucus nigra L., Swida sanguinea (L.) Opiz., Impatiens parviflora DC., Urtica dioicaAegopodium podagrariaDactylis glomerataтощо.
Особливості ґрунтового покриву
За характером походження ґрунти центральної частини міста відносимо до насипних, які в окремих місцях, мають значну товщину від 3-6 метрів (парк ім. Ів.Франка) до 0,5-1,2 метра (бульвар на проспекті Свободи), містять велику кількість будівельного сміття і відрізняються нейтральною або лужною реакцією (рН 7,1-7,9).
В цих умовах залежно від рівня зволоження ґрунтоутворення відбувається у напрямку формування свіжих, вологих і сирих сугрудів і грудів. Значна шпаруватість і висока карбонатність підстеляючих порід зумовили в окремі роки (1999, 2001) надмірне осушення ґрунтів, що і стало причиною пригнічення деревної рослинності. В цілому, суттєво погіршується стан едатопів, а при сильному рекреаційному навантаженні на легких суглинках на мікропідвищеннях під дією витоптування спостерігаються процеси ксерофілізації, а на мікропониженнях – гігрофілізації. Вміст гумусу, загального і рухомого фосфору у насипних ґрунтах у два-три рази вищий від контролю. Об'єм--на маса поверхневого шару ґрунту, порівняно з контролем (лісопарк Погулянка) до глибини 10-15 см, на 80-90більша, а його шпаруватість менша на одну третину. У найбільш відвідуваних ділянках парків опір зім'яттю досягає 45-50 кг/см2. Ґрунт з таким ступенем ущільнення втрачає структуру і аераційну здатність і родючість.
Вологообіг історичної частини міста значно різниться від такого самого на природних неурбанізованих територіях. Однак більша частина площ, зайнятих центральною частиною міста, практично водонепроникна. Під кронами старих деревостанів, повнотою 0,8, вологість ґрунту по всьому профілю нижча, ніж на відкритому просторі. Зокрема, на бульварі проспекту Свободи під деревостаном вологість ґрунту на глибині 30-40 см у 2,4- 2,6 рази менша ніж на газоні, а на глибині 50-60 см – у 3,1-3,3 рази, в шарі 70-160 см – в 2,2-2,9 рази.
Для насипних ґрунтів характерним є підвищений вміст Cu, Cd, Mn, Fe, Pb, Zn, що подекуди у десять і більше разів перевищує гранично допустимі концентрації (ГДК). Вміст рухомих форм важких металів на порядок перевищує фонові значення (лісопарк Погулянка) і в декілька разів – ГДК в ґрунті рухомих форм свинцю, міді, цинку (табл. ). Найвищою виявилась концентрація свинцю (Pb) у парку "Високий Замок": близько 24,3 мг/кг, що в 14 разів перевищує контроль. Вміст рухомих форм цинку (Zn) в насипних ґрунтах нелінійно пов'язаний із pH і вмістом органічної речовини, що узгоджується із даними Барбера (1988). Найвища його концентрація виявлена на бульварі Свободи в зразках ґрунтів, які розміщені у безпосередній близькості до полотна автомагістралі (вміст (Zn) – 61,5 мг/кг, що в 3 рази перевищує ГДК). Концентрація міді (Cu) становить близько 1,08 мг/кг (найвищий показник) і не перевищує ГДК на всіх досліджуваних об'єктах. У природних ґрунтах лісопарку Погулянка виявлено найменшу концентрацію рухомих форм кадмію (Cd), що становить 0,03 мг/кг. Концентрації рухомих форм магнію (Mn) і заліза (Fe) майже не перевищують ГДК і становлять близько 46 мг/кг (Mn) і 9,9 мг/кг (Fe). Для всіх досліджуваних об'єктів визначався сумарний коефіцієнт забруднення.
Таблиця 1
Вміст рухомих форм важких металів (ВМ) у верхньому шарі
ґрунтів (0-10 см) мг/кг
Місце відбору зразків | Показник | Cu | Zn | Pb | Cd | Mn | Fe
Лісопарк
Погулянка
(контроль) | M | 0.14 | 2.01 | 1.7 | 0.03 | 26.1 | 49.5
Min | 0.10 | 1.4 | 0.5 | 0.03 | 18.1 | 15.5
Max | 0.21 | 2.6 | 4.1 | 0.03 | 43.3 | 75.2
Парк
"Високий
Замок" | M | 0.82 | 8.2 | 24.3 | 0.34 | 48.7 | 6.1
Min | 0.52 | 4.5 | 8.2 | 0.21 | 35.1 | 5.2
Max | 1.03 | 10.3 | 61.8 | 0.52 | 62.3 | 7.2
Парк ім.Ів.Франка | M | 0.25 | 18.4 | 6.6 | 0.39 | 63.7 | 16.3
Min | 0.05 | 13.9 | 1.0 | 0.15 | 31.7 | 13.0
Max | 0.62 | 20.6 | 13.4 | 0.59 | 94.0 | 12.6
Бульвар
Свободи | M | 1.08 | 61.5 | 7.4 | 0.28 | 41.7 | 9.2
Min | 0.05 | 2.3 | 1.0 | 0.08 | 12.5 | 0.5
Max | 2.58 | 80.3 | 17.5 | 0.55 | 87.2 | 17.5
Сквер
"На Валах" | M | 0.54 | 12.2 | 5.2 | 0.22 | 28.8 | 7.9
Min | 0.21 | 7.7 | 3.1 | 0.11 | 18.1 | 1.0
Max | 0.93 | 17.0 | 7.2 | 0.31 | 37.4 | 11.3
Примітка: М – середній вміст елемента, мг/кг; Мin, Мax – відповідно мінімальний і максимальний вміст елемента, мг/кг.
Як відомо, ґрунт виконує свої екологічні функції завдяки активності функціонування його живого компонента – комплексу мікроорганізмів. Застосування мікробіологічних показників оцінки стану ґрунтів є особливо важливим для ґрунтів урбоекосистем з їх широкою амплітудою фізико-хімічних параметрів, оскільки стійкість мікробних угруповань і, водночас, їх висока чутливість до змін параметрів середовища існування є добрим біоіндикатором. Коефіцієнт мікробного дихання є індикатором процесів самоочищення ґрунту, а величиною Qr можна кількісно оцінити вплив полютантів на угруповання ґрунтових організмів і стійкість ґрунту. Вплив міського середовища на коефіцієнт мікробного дихання ґрунтів парків і скверів КЗЗ м.Львова характеризує різну стійкість мікробних ценозів (табл. ).
Значний вміст полютантів у ґрунті та ущільнення його структури знижує метаболітичну активність ґрунтової мікробіоти. У досліді з субстрат індукованим диханням зразки ґрунту з парку ім. Ів. Франка (найменш редуковані ґрунти в центрі міста) виявили високу метаболічну активність (Vbasal – 148та Vsir – 109Проте більш редуковані ґрунти у сквері "На Валах" виявили значне падіння активності субстрат – індукованого дихання (Vbasal – 169а Vsir – лише 96Значно нижчою, ніж на контролі виявилася метаболічна активність ґрунтів у парку "Високий замок" (Vbasal – лише 88та Vsir – тільки 83В умовах найвищого впливу урбогенних факторів у рядовій посадці бульвару Свободи отримані найнижчі значення швидкості процесів мікробного дихання (Vbasal – лише 79та Vsir – тільки 36та найвищі показники коефіцієнта мікробного дихання (Qr – 0.56), що свідчить про добре самоочищення ґрунту.
Таблиця 2
Показники мікробіологічної активності ґрунтів зелених насаджень КЗЗ м.Львова (червень, 1997)
Об'єкт | Vbasal,
мкг/год | Vbasal,
% | Vsir,
мкг/год | Vsir,
% | Qr | Ступінь порушення стійкості мікробіоти
Лісопарк
Погулянка
(контроль) | 1.00- |
3.90 | 100 | 0.25 | слабка
Парк "Високий Замок" | 0.88 | 88 | 3.25 | 83 | 0.27 | середня
Парк ім.
Ів.Франка | 1.48 | 148 | 4.24 | 109 | 0.35 | середня
Сквер
"На Валах" | 1.69 | 169 | 3.74 | 96 | 0.45 | середня
Бульвар
Свободи | 0.79 | 79 | 1.42 | 36 | 0.56 | сильна
Життєвість і естетичність садово-паркових насаджень
Оцінюючи життєвість окремих видів, як і цілого ценозу, нами взяті до уваги вікова структура, повнота проходження рослинами життєвого циклу й досягнення ними певних розмірів і продуктивності. Стан садово-паркових насаджень залежить від багатьох чинників і, передусім, від стану едафотопа та кліматопа, а також від ураження грибними й ентомологічними захворюваннями та механічних пошкоджень. Унаслідок їх спільної дії виникають явища дефоліації рослин і дехромації листкових пластинок і, врешті-решт, всихання гілок і цілих дерев і чагарників.
Рівень пилового забруднення повітря в центральній частині міста залежить від рівня озеленення міської території. Із збільшенням озелененої території від 30 до 90(бульвар Свободи та парк "Високий Замок") запилення повітря знижується відповідно від 0,79 до 0,31 мг/м3.
Найбільш вразливими до атмосферного забруднення виявилися окремо стоячі дерева (солітери), найменш – великі куртини і масиви. Наслідками дії забрюднювачів повітря, яке протікає на фоні ксерофілізації середовища, є ураження листових пластинок, що початково спричиняє зміну кольору, відмирання тканин (некрози), скручування та всихання. Стійкими до обезволоження і забруднення повітря виявились такі види: Salix alba L., Populus canadensis auct., Fraxinus lanceolata Borkh., Malus domestica Borkh., Ribes nigrumSyringa vulgarisPicea pungens Engelm., Thuja occidentalisi Juniperus sabina
У центральній частині міста на стан садово-паркових насаджень особливо помітно впливають різного роду механічні пошкодження. Великий відсоток механічних пошкоджень дерев (45-65виявлено вздовж вузьких вулиць, які не розраховані на великий потік транспорту. Обрізка дерев і чагарників часто виконується некваліфіковано, що призводить до суттєвої редукції асиміляційного апарату, зміни співвідношення фотосинтезуючих і нефотосинтезуючих частин рослин, а це не може не відбитися на їх життєвості. Такі заходи створюють умови для зараження рослин збудниками стовбурових гнилей і некрозних захворювань. Після обрізання на листках молодих пагонів відновлення значно зростає інтенсивність розвитку збудників борошнистої роси та некрозів, наприклад, у парку "Високий Замок" та сквері "На Валах". Поява грибних патогенів і ентомошкідників збільшується, особливо у скверах і на бульварах.
Ландшафтно-естетична оцінка пейзажних груп давалася за трибальною шкалою. Усього обстежено 134 групи, із яких в якості кращих (еталонних) виділено 39. Пейзажні групи із високими декоративними якостями становлять лише 29загальної кількості обстежених насаджень. Середня естетичність (II клас) властива 76 групам, які становлять 57а низька (III клас) – лише 14Естетичність багатьох штучних угруповань знижується внаслідок одноманітності, зумовленої рядовою посадкою дерев.
Невисокі декоративні показники багатьох груп із оцінками II і III бали (естетичний принцип) можна пояснити наступним чином: неврахування специфіки навколишнього ландшафту при виборі місця для розміщення груп; невдалий підбір порід без детального врахування їх еколого-біологічних властивостей (екологічний принцип); необґрунтоване розміщення рослин в окремих групах (фітоценотичний принцип); порушення агротехніки вирощування.
Фітомеліорація міського середовища
Виходячи із сучасних уявлень про фітомеліоративну дію міських зелених насаджень (Бяллович, 1973; Лаптев, 1985; Кучерявий, 1991), зокрема їх здатність заповнювати своєю біомасою можливий простір, змінювати силу і напрям геофізичних потоків, перетворювати геохімічне середовище та впливати на психоемоційний стан людей, нами запропоновані просторово-фітоценотичні моделі для різних ландшафтів історичного ядра міста, яке потребує невідкладного оздоровлення.
Проведений нами аналіз території історичного ядра міста (загальна площа 770,2 га) з використанням геоінформаційної системи дав можливість вияснити співвідношення вегетуючих і "запечатаних" поверхонь в історичному ядрі м. Львова. Якщо північна і південна частини мають досить високий, як для історичних центрів, рівень фітомеліоративних вегетуючих покриттів (відповідно 8,44,6то східна (колишнє Галицьке передмістя) та західна (Краківське передмістя) частини, де переважає щільна забудова, мають незначну вегетуючу поверхню – 0,2і 0, 4
Створене впродовж XIX ст. на місці зруйнованих фортифікацій, перше зелене кільце забезпечило старовинному центру міста з півночі 12,3вегетуючих площ, а з південної – 9,3Схід (площа Соборна) і захід (площа за Оперним театром) мають незначні фрагменти зелені, які практично не забезпечують фітомеліоративної дії.
Проте й існуючі вегетуючі поверхні (рис. ) мають неоднаковий коефіцієнт фітомеліоративної ефективності. Для визначення коефіцієнта фітомеліоративної ефективності користуємося формулою:
KFM = Spb + Sflb + Spmb + Sfb + Ssv3b + Ssv2b+ Ssv1b + Sstb/S
де S – площа зайнята: газонами (p), квітниками (fl), садами (pm), чагарниками (f), деревними насадженнями трьох-, двох- і одноярусними (sv3, sv2, sv1), зеленими стінами (st); b – кількість балів, одержаних ценозом (від 11 для (sv3) до 1 – p); S – загальна площа.
Виявилося, що для парків цей показник коливається в межах 6,5-7,8, а в садах і скверах першого зеленого кільця – лише 2-3. Якщо ж брати до уваги всю територію історичної частини міста Львова, то коефіцієнт фітомеліоративної ефективності становить лише 0,68.
Рис. . Територія історичного ареалу міста Львова (масив №1 – 267, 268, 269; масив №2 – 23, 294; перше зелене кільце – 28, 29, 30, 31, 34, 35, 38, 319, 320, 321).
Переважаюча спрощена одноярусна структура садово-паркових фітоценозів, відсутність підліску і трав'яного покриву, не лише зменшують санітарно-гігієнічну та інженерно-захисну дію, але й естетичну функцію зелених насаджень.
Сьогодні сформувалися декілька напрямів фітомеліорації міського середовища – інженерно-захисний, санітарно-гігієнічний, етико-естетичний, ре-кре-аційний і архітектурно-планувальний (Бяллович, 1950; Бельгард, 1973; Реймерс, 1988; Кучерявий, 1990, 2003). Відповідно до цих напрямів прогнозуються шляхи підвищення фітомеліоративної ефективності.
Архітектурно-планувальна фітомеліорація:
·
розширення існуючих і створення нових скверів по периметру міста "за мурами" у вигляді куртин з розвинутою видовою і просторовою фітоценотичною структурою;
·
об'єднання в єдине ціле шляхом створення нових насаджень зелених масивів: №1 -парки "Високий Замок", " Стара Стрільниця", ландшафтний парк "Знесіння"; №2 – парки ім. Ів.Франка, "Цитадель", сади і сквери довкола собору св. Юра;
·
розширення площ внутріквартальних та внутрідворових садів на захід і схід від першого зеленого кільця;
·
створення екологічного коридору між зеленими масивами №1 і №2 з використанням сучасних методів озеленення: вертикального, контейнерного, садів на дахах, посадки на вільних просторах деревних груп та солітерів. Об'єднання екологічного коридору історичної частини міста із зеленими масивами другого міського і третього заміського зеленого кільця.
Інженерно-захисна фітомеліорація: створення шляхом реконструкції на еродованих схилах парків "Високий Замок", "Знесіння", "Цитадель" повночленних паркових сільваценозів з участю підліскового та трав'яного ярусів, а також ґрунтозахисних фрутоценозів.
Санітарно-гігієнічна фітомеліорація:
·
створення з боку транспортних комунікацій щільних узлісь для кращого пиле-, газо- та шумозахисту;
·
для кращої провітрюваності паркових насаджень забезпечити чергування закритих і відкритих просторів:
·
у садах і скверах центральної частини для створення мікрокліматичного комфорту ущільнити і створювати нові куртини і групи з повнотою 0,7-0,8.
Етико-естетична фітомеліорація: забезпечення підвищення ландшафтно-естетичної оцінки пейзажних груп і фітоценозів до I-го класу естетичної цінності шляхом реконструкції, введення у їх склад високодекоративних дерев, чагарників і трав'яних багаторічників.
Рекреаційна фітомеліорація:
·
створення умов для ближньої рекреації (біля "порогу дому") шляхом озеленення численних двориків середньовічного міста з плануванням садів – перестилів, контейнерної зелені та садів на дахах;
·
підвищення психоемоційної та побутової комфортності садово-паркових насаджень.
ВИСНОВКИ
У дисертації проаналізовано вплив природних та історичних чинників на розвиток ядра міста та формування в ньому садово-паркових насаджень. Досліджено й узагальнено їх фітоценотичні особливості, зокрема, флористичну, просторову, екологічну та популяційну структури, системну організацію, життєвість, візуально-естетичні і декоративні якості, санітарний стан і меліоративні функції. Вивчено урбогенні особливості міських ґрунтів, їх генетичні та агрохімічні характеристики, деградаційні зміни, нагромадження у них важких металів, метаболічну активність ґрунтової мікробіоти. Обґрунтовано шляхи фітомеліоративної оптимізації міського середовища.
1. Підвищення фітомеліоративної ефективності структури зелених насаджень можливе лише на основі врахування еколого-біологічних особливостей, життєвої стратегії, специфіки фізіологічного стану та санітарно-гігієнічних властивостей флористичних елементів. При цьому особливо важливе значення має забезпечення родючості, поглинальних і метаболічних властивостей ґрунтів центральної частини міста.
2. Мезо- та мікроклімат міст, в т.ч. Львова порівняно з приміським агролісовим ландшафтом, відзначається зміненим радіаційним, тепловим і гідрологічним балансом у напрямку ксерофілізації з більшими екстремумами складових метеопоказників, що підвищує транспіраційну активність рослин і лімітує можливості їх виживання й адаптації.
3. Фітоценотичний покрив парків сформований за участю зональних едифікаторів лісових і лучних угруповань та інтродуцентів, що добре адаптувалися в умовах урбогенного довкілля. У складі деревно-чагарникової рослинності історичної частини м. Львова виявлено 111 видів, що належать до родин Rosaceae, Salicaceae, Caprifoliaceae, Pinaceae, Aceraceae, Oleaceae. Переважають представники північно-американського походження (17 видів). Меншу групу складають види євро-азійського типу ареалу (12 видів). Більшість з них є екологічно пластичними, яким властива належність до широких географічних і зонально-поясних природних ареалів. Дерева першої та другої величин, що зростають у парках, скверах і бульварах міста, відзначаються високими віолентними здатностями (20 видів). Низькорослі дерева або кущі (більшість видів) унаслідок тіневитривалості відіграють роль як віолентів, так і патієнтів. До суто патієнтів можна віднести 14 видів, а до експлерентів – 2 види.
4. Садово-паркові фітоценози характеризуються спрощеною видовою та просторовою структурою. Більшість видів виявляє обмежену трофотопічну та гігротопічну приуроченість. Приуроченими виключно до дібров і судібров виявились 43 види. Лише 5 видів є вираженими оліготрофами характерними для борів і суборів; мезотрофами – 12 видів, мегатрофами – 11 видів. Індиферентні до родючості ґрунтів є лише 4 види. До сухих і свіжих гігротопів приурочені 18 видів. Пристосованість до широкої амплітуди гігротопічних умов виявляють лише 4 види.
5. За характером походження всі ґрунти історичної частини міста є насипними з наявністю захоронених природних шарів та великою домішкою будівельного сміття і характеризуються нейтральною або лужною реакцією (рН 7,1-8,5). Залежно від зволоження ґрунтотворення розвивається у напрямку формування свіжих, вологих і сирих сугрудів і грудів. Значна шпаруватість і висока карбонатність підстеляючих порід зумовлює у посушливі роки надмірне осушення ґрунтів, що є причиною пригнічення деревної рослинності. В умовах високого рекреаційного навантаження, зокрема, на легких суглинках на мікропідвищеннях у них під дією витоптування спостерігаються процеси ксерофілізації, а на мікропониженнях – гігрофілізації. Вміст гумусу, загального і рухомого фосфору, є в два-три рази вищим від контролю. У найбільш відвідуваних місцях парків "Високий Замок" та ім. Ів.Франка ґрунти є дуже ущільненими: опір зім'яттю в придоріжкових смугах перевищує 45-50 кг/см2. Під кронами старих деревостанів, повнотою 0,8, внаслідок їх високої транспірації, вологість ґрунту по всьому профілю нижча, ніж на відкритому просторі. В ґрунтах центральної частини міста характерним є підвищений вміст Cu, Cd, Mn, Fe, Pb, Zn, що подекуди у десять і більше разів перевищує ГДК.
6. Значний вміст полютантів у ґрунті й ущільнення його структури знижує метаболітичну активність ґрунтової мікробіоти. У досліді з субстрат індукованим диханням зразки ґрунту з парку ім. Ів. Франка (найменш редуковані ґрунти в центрі міста) виявили високу метаболічну активність (Vbasal – 148та Vsir – 109Проте більш редуковані ґрунти виявили значне її падіння (Vbasal – лише 79та Vsir – тільки 36
7. Найбільш вразливими до шкідливого впливу пилу і газів виявилися окремо стоячі дерева (солітери) та невеликі біогрупи. Масовими наслідками дії полютантів є ураження листових пластинок, що початково спричиняє зміну кольору, відмирання тканин листків, скручування та всихання. Значно вищою стійкістю відзначаються групові масиви дерев і кущів. Газостійкими виявились такі види: Salix albaPopulus canadensis Auct., Fraxinus lanceolata Borkh., Malus domestica Borkh., Ribes nigrumSyringa vulgarisPicea pungens Engelm. та її форми, Thuja occidentalisі Juniperus communis
8. Високу естетичну оцінку (I клас) одержали тільки 39 пейзажних груп, які становлять лише 29загальної кількості обстежених насаджень. Середня естетичність (II клас) властива 76 групам (57а низька (III клас) – лише 19 групам (14
9. Оптимізація фітомеліоративних зелених насаджень історичної частини міста повинна проводитися за рахунок збільшення їх площі, удосконалення фітоценотичної структури шляхом розширення видового асортименту дерев і чагарників за рахунок нових добре адаптованих інтродуцентів широкого зонально-поясного ареалу (представників помірного клімату, що здатні витримувати тривалі посушливі спекотні періоди). Оздоровлення міського середовища можна забезпечити шляхом підвищення ефективності архітектурно-планувальної, санітарно-гігієнічної, інженерно-захисної, етико-естетич-ної та рекреаційної фітомеліорації.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Кучерявий В.П., Каспрук О.І. Оцінка стійкості угруповань грунтових мікроорганізмів зелених насаджень м.Львова// Наук. вісник УкрДЛТУ: Збірн. наук.-техн. праць. – Львів: УкрДЛТУ. – 1998, вип. 9.1. – С. _.
2. Каспрук О.І. Еволюція садово-паркового ландшафту зруйнованих оборонних валів старовинного Львова// Наук. вісник УкрДЛТУ: Сучасна екологія і проблеми сталого розвитку суспільства. – Львів: УкрДЛТУ. – 1999, вип. 9.7. – С. _.
3. Каспрук О.І. Історично-стильовий аналіз генезису садово-паркових ландшафтів міст// Наук. вісник УкрДЛТУ: Збірн. наук.-техн. праць. – Львів: УкрДЛТУ. – 2002, вип. 12.3. – С. _.
4. Каспрук О.І. Фітоценотична структура садово-паркових об'єктів КЗЗ м.Львова// Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість: міжвідом. наук.-техн. зб. – Львів: УкрДЛТУ. – 2003, вип. 28. – С. _.
5. Геник Я.В., Каспрук О.І. Обезліснення, деградація лісів Карпат та екологічні функції лісових екосистем// Матер. міжнар. наук.-практ. конференції присвяченої 20-річчю Карпатського національного природного парку "Національні природні парки: проблеми становлення та розвитку". – Яремче, 2000. – С. _.
6. Кучерявий В.П., Каспрук О.І. Екологічний блок міської соціоекосистеми// Матер. міжнар. наук.-практ. конференції "Устойчивое развитие: загрязнение окружающей среды и экологическая безопасность". – Дніпропетровськ, 1995. – С. _.
7. Каспрук О.І. Вплив урбанізації на стан фітоценозів садово-пар-кового ландшафту// Матер. I-го міжн. семінару "Проблеми ландшафтної архітектури, урбоекології та озеленення населених місць". – Львів: УкрДЛТУ. – 1997, том. 2. – С. _.
8. Каспрук О.І. Вплив урбанізації на міські грунти Львова// Матер. укр.-польськ. семінару "Проблеми сучасної екології". – Львів, 1997. – С. _.
9. Кучерявий В.П., Каспрук О.І. Природне середовище і сучасне містобудування// Урбанізоване навколишнє середовище: охорона природи та здоров'я людини. – Київ, 1996. – С. _.
10.yj V.P., Kaspruk O.I. Problems of urboecoloqy and phytomelioration of town areas// Urban environmental problems: 1-st international conference (Kosice, 1996). – P. _.
11. Каспрук О.І. Озеленення Львова від середньовіччя й донині// Матер. I-ої всеукраїнської міжн. конференції "Теоретичні та прикладні аспекти соціології". – Львів: ВНТЛ. – 1996, т.1. – С. _.
12. Кучерявый В.А., Каспрук О.И. Урбанизация и экологическая среда// Матер. междунар. конференции "Архитектура и экология". – Симферополь, 1995. – С. .
Каспрук О.І. Садово-паркові насадження старовинної частини міста Львова і шляхи підвищення їх фітомеліоративної ефективності. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.03.01 – лісові культури та фітомеліорація. – Український державний лісотехнічний університет, Львів, 2004.
Вивчено урбогенні особливості міських грунтів, їх генетичні та агрохімічні особливості, деградаційні зміни, нагромадження у них важких металів, метаболічну активність грунтової мікробіоти. Обґрунтовано шляхи фітомеліоративної оптимізації міського середооовища.
Дисертація присвячена вивченню еколого-біологічних особливостей розвитку і стану садово-паркових насаджень в урбогенних ландшафтах старовинного міста. Проаналізовано історико-стильовий генезис урболандшафтів і формування системи садово-паркових насаджень у старовинній частині м.Львова. Досліджено та узагальнено їх фітоценотичні особливості, зокрема флористичну, просторову, екологічну та популяційну структуру, системну організацію, життєвість, візуально-естетичні і декоративні якості, санітарний стан і меліоративні функції. Вивчено урбогенні особливості міських грунтів, їх агрохімічні особливості, деградаційні зміни, стан грунтового покриву садів і парків і визначено сумарний коефіцієнт забруднення міських едафотопів рухомими формами важких металів. Уперше дано оцінку стійкості угруповань грунтових мікроорганізмів в різних за ступенем урбанізації фітоценозах із використанням метаболічного коефіцієнта і коефіцієнта мікробного дихання. Досліджено вплив просторової структури міських насаджень на їх життєвість і естетичність. Модифікована шкала естетичної і еколого-фітоценотичної цінностей урбофітоценозів і розроблені рекомендації щодо посилення фітомеліоративної ефективності садово-паркових насаджень комплексної зеленої зони міста.
Ключові слова: урбанізація, фітоценоз, садово-паркові насадження, фітоценотична структура, життєвість, фітомеліоративна ефективність, едафотоп, важкі метали, мікробіологічна індикація.
Каспрук О.И. Садово-парковые насаждения старинной части города Львова и пути повышения их фитомелиоративной эффективности. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.03.01 – лесные культуры и фитомелиорация. – Украинский государственный лесотехнический университет, Львов, 2004.
Диссертация посвящена изучению эколого-биологических особенностей развития садово-парковых насаждений в урбогенных ландшафтах старинного города. Проанализированы историко-стилевой генезис урболандшафтов и
