АДАПТАЦІЯ РОСЛИН ДО АНТРОПОГЕННИХ ЧИННИКІВ - 2017
5. ФУНКЦІЇ ЗЕЛЕНИХ НАСАДЖЕНЬ У АНТРОПОГЕННО ТРАНСФОРМОВАНОМУ СЕРЕДОВИЩІ
5.4. Принципи створення та утримання культурфітоценозів на територіях промислових підприємств в умовах степу
Однією з найважливіших екологічних задач є розробка наукових основ відтворення ландшафтів, що, в свою чергу, нерозривно пов’язано з інтродукцією рослин та моделюванням стійких фітоценозів в умовах дії органічних та неорганічних полютантів. Вирішення цієї проблеми, з нашої точки зору, можливо лише шляхом збереження залишків природної рослинності на цих територіях і наступного їх озеленення. Це питання особливо актуальне в умовах степового Придніпров’я, де мають місце глибокі порушення природних екосистем на фоні засушливого клімату (Лихолат, 1999). Пріоритетними забруднювачами промислово-розвинутих регіонів в останні роки стали важкі метали. Для таких територій характерні ґрунтові «плями», де вміст свинцю, цинку, кадмію та деяких інших елементів у 2-7 разів перевищує природний фон. Високий рівень елементів виявлений не лише на території промислових підприємств, але й на значних відстанях від них.
Вирішальне значення в очистці довкілля відіграють технічні засоби: від очисних споруд до переходу на безвідходні технологічні процеси виробництва із замкнутим циклом. Недосконалість системи нейтралізації промислових забруднювачів робить необхідним використання для доочистки довкілля зелених рослин як універсальних природних фільтрів, серед яких значну роль відіграють трави і, особливо, дерноутворюючі злаки.
Особливого значення у формуванні рослинності первинних техногенних екотопів набуває флористичне оточення, зокрема, наявність контактів з локальними флорами, здатними проникати на техногенні території та витримувати екотопний відбір за умов промислового середовища за рахунок синантропних, космополітних та адвентивних елементів фітоценозів. Згідно з останніми дослідами, урбанофлора Південно-Східної України нараховує 350-400 видів, що складає 1/6 частину флори цього регіону. Адвентивні рослини представлені 41 видом.
Зміни довкілля на техногенних територіях набувають такої глибини, що спонтанне заростання й виживання рослин є дуже проблематичним. Рослини, які все ж таки витримують такі умови, мають жалюгідний вигляд. У свою чергу, спад біологічної продуктивності цих видів призводить до втрати ними такого чинника, як декоративність.
Таким чином, у формуванні рослинного покриву намітились дві основні тенденції, зумовлені антропогенними змінами: з одного боку, скорочення обсягу корінної рослинності та формування антропогенних рослинних угруповань, а з іншого - бажання заповнити витіснений природний покрив культурофітоценозами, створеними при озелененні техногенних територій, у тому числі й трав’янистими рослинами, що дають стійкий дерен.
Згідно з цим, у формуванні дернового покриву техногенних територій треба розрізняти та реалізовувати три таких технології:
1. Оновлення або повна перебудова ґрунтового покриву конкретної ділянки. Вона передбачає видалення верхнього шару на 20-30 см через його цілковиту непридатність для вирощування повноцінного дернового покриву.
2. Докорінне поліпшення ґрунтового покриву за рахунок видалення механічних домішок промислового походження, застосування сидератів, добрив, дренажу, зрошення та таке інше.
3. Поверхневе поліпшення ґрунтового покриву у випадку, коли не вимагається заміни його верхнього шару.
4. Улаштування дернового покриву на базі існуючих природних фітоценозів із цілеспрямованим корегуванням природних сукцесій з метою підвищення ролі наявних високоякісних дерноутворюючих популяцій.
Використання для оптимізації промислового середовища саме дерноутворюючих рослин, які характеризуються високою газостійкістю та декоративністю, і до того ж добре виконують санітарно-гігієнічні, естетичні, ґрунтозахисні функції, цілком правомірне. Стан як природних, так і штучних екосистем, як було нами показано, можна оцінити за допомогою анатомо-морфологічних і фізіолого-біохімічних показників.
Теоретичною основою відновлення рослинності на порушених землях є біогеоценотичний підхід, що передбачає єдність всіх компонентів екосистеми. Попередньо проведені дослідження стосуються всебічного вивчення залишків зональної степової рослинності, переважно дернових рослин, або варіанта антропогенного селектогенеза: штучно-створених на техногенних територіях фітоценозів.
Основне місце під час озеленення зони максимального забруднення відводиться газонам, які навіть за умов підвищених концентрацій токсичних речовин покращують навколишнє середовище. Зважаючи на специфіку поширення токсичних речовин від головних джерел забруднення за створення фітофільтру необхідно враховувати мікрорельєф ґрунту як чинник, який впливає на розподіл вологи, освітленості тощо. Дерновий покрив повинен складатися із газостійкого асортименту трав. Внаслідок глибоких деструктивних змін угруповань степових формацій дернових рослин особливо в безпосередній близькості від джерел емісії, вважаємо за доцільне на початкових стадіях формування рослинного покриву використовувати невластиві степу компоненти, в тому числі, мало- декоративні, наприклад, Elytrigia repens та Cynodon dactylon. Другий етап - поступова зміна кореневищних рослин дернинно-злаковими, наприклад, Poa angustifolia та Festucarubra.
Тривалість функціональної здатності дернового покриву тим більша, чим ближчий екологічний режим рослинного дерноутворюючого виду і конкретного об’єкту задерніння. За повного співпадіння цих режимів можливе необмежене довголіття дерну. Реалізація останньої ситуації стала можливою в результаті експериментального вивчення асортименту рослин та нашої розробки екологічної типології об’єктів задерніння, в основі яких лежать відповідні напрацювання
О. Л. Бельгарда. Оскільки в степовій зоні лімітуючим фактором життєдіяльності рослин є волога, необхідно в першу чергу орієнтуватися на водний режим конкретної ділянки. У зв’язку з цим на вершинах та на верхніх частинах південної експозиції відвалів можна використовувати, наприклад, Agropyron pectinatum, Festuca rupicola. В середній частині схилу до зазначених видів треба приєднати Poa angustifolia, в нижній частині - Festuca valesiaca. На схилах північної експозиції, особливо в нижній половині, у зв’язку з поліпшенням зволоження можна застосувати види з відносно вищими водними вимогами: Festuca rubra, Festuca pratensis, Poa pratensis та ін.
З метою надання газону декоративності та запобіганню пожежо-небезпечних ситуацій при старінні газону проводиться його періодичне скошування. Разом з видаленням зеленої маси насиченої інгрідієнтами викидів відбувається відновлення поглинаючої поверхні, що дозволяє підвищити акумулюючу здатність газону. Цей захід важливий і для боротьби з бур’янистою рослинністю. Виходячи з того, що «дерен» - перш за все разом з приземним шаром травостою верхній горизонт ґрунту, пронизаний та скріплений численними рослинними окремостями (передовсім коренями), який здатний зберігати цілісність вирізаного пласта, дослідження штучних фітоценозів показало, що саме за найповнішого освоєння цієї частини простору в підземній і надземній сферах, коли формується «задерніння», а особливо «щільний дерен» і явище «суцільної контактності... між пагонами», «ценопопуляції здатні створювати стримуючий або витісняючий конкурентів режим замкненості». Ця закономірність була доведена і для травостоїв газонного типу в польовому експерименті при відсутній дії промислового забруднення Л. П. Мициком та нами за її дії в умовах коксохімічного виробництва на прикладі мишію сизого - представника тропічних районів Азії. У варіантах сіяного травостою костриці червоної (Festuca rubra) із вихідною площею живлення в розрахунку на одну її особину 1 см2 і менше на другий рік існування газону сходи мишію (Setaria glauca) не з’являлись зовсім. У варіантах із вихідною площею живлення 3 і 6 см2 сходи мишію були, але пригнічені і в значно меншій кількості проти незасіяних ділянок - відповідно в 5 та 3 рази (різниця 5, вірогідна за α ≥ 0,001).
Нами створена система озеленення в зоні середнього забруднення із врахуванням її функціональних особливостей. На цих підприємствах - це території цехів, складських споруд з великою кількістю ділянок спеціального призначення, залізничних і автомобільних проїздів, розгалудженої сітки комунікацій. Зменшення концентрації промислових викидів в зоні слабкого забруднення дозволило використати більш різноманітні засоби її ландшафтного оформлення із застосуванням рослин, які відрізняються газостійкістю. Перевага надається видам, які не тільки успішно функціонують як продуценти кисню, але мають високу газопоглинальну здатність і декоративність. Основний елемент при оформленні територій (мікрогрупові насадження дерев і чагарників як одновидових (Betula pendula, Salix alba, Forsythia suspensa, Acer platanoides, Tilia cordata, Populus Bolleana та ін.), так і змішаних. Найбільш перспективні в групах Picea pungens, Juniperus sabina, Elaeagnus angustifolia, Lonicera tatarica, Forsythia suspensa та ін.).
Одним з найбільш токсичних в степовому Придніпров’ї є коксохімічне виробництво. Забруднення повітря на території цих підприємств в десятки разів перевищує допустимі норми. Проведені нами дослідження на промислових майданчиках показали, що в зоні найбільшого впливу токсичних речовин (до 0,2 км від коксових батарей) виживає тільки вкрай обмежена кількість видів рослин: Elytrigia repens, Echinochloa crusgalli, Setaria glauca та деякі інші. На цих і подібних ділянках з сильним забрудненням повітря К. М. Яковлевас-Матецкис рекомендує створювати покриття з асфальту, бетону темного кольору та інших матеріалів, що нагріваються значно сильніше газонів і створюють течії теплого повітря, які одночасно піднімають газоподібні речовини догори і відносять їх в більш високі шари атмосфери.
З багаторічних злаків, які ми застосували з метою озеленення цих площ, найбільш стійкими при наявності зрошення виявились лише Festuca rubra, Poa angustifolia та Elytrigia repens(другорядний газонний злак). Висаджені нами у відкритий ґрунт квітково-декоративні рослини гинули через деякий час після висадки. Цей вплив нагадує дію великих доз гербіцидів типу амінної солі 2,4-Д.
Найбільш ефективними фітофільтрами виявились газони із декількох видів трав:
1) костриця червона - 70 %, пажитниця багаторічна - 30 %;
2) костриця червона - 40 %, пажитниця багаторічна - 30 %, пирій повзучий - 30 %;
3) костриця червона - 30 %, пажитниця багаторічна - 30 %, тонконіг вузьколистий - 40 %;
4) костриця червона - 50 %, тонконіг вузьколистий - 50 %.
Позитивні результати отримані нами при одновидових посівах - Festuca rubra. Квітники перед цехами рекомендуємо створювати тільки з однорічних рослин. Із дослідженого асортименту найбільш придатний для цієї мети Tagetes erecta. Висока стійкість до забруднювачів і тривале цвітіння (з червня до заморозків) роблять цю рослину незамінною. При пошкодженні токсикантами можна провести заміну рослин (пересаджують у будь-якому віці).
У зоні середнього забруднення (0,2-0,8 км від джерел емісії) знаходиться центральна заводська лабораторія (ЦЗЛ). Основою озеленення цієї зони є газон і посадки дерев (Acer platanoides) вздовж вулиць. У глибині території розташовані групи чагарників (Spiraea Vanhouttei). Перед фасадом лабораторії нами були влаштовані квітники із Cineraria maritima, Tagetes erecta, Gazaniasplendens.
Цілком правомірним вважається інтенсивне впровадження на індустріальних територіях - не лише в безпосередній близькості від джерел емісії на докорінно порушених екотопах, але й на значній відстані від них, де ступінь деструктивних змін рослинного покриву значно менший - насаджень з дернових видів рослин. При озелененні адміністративно-громадської зони, яка розташована в зоні слабкого забруднення (0,8-1,2 км) найкраще на фоні газону з дерноутворюючих злаків виглядають багаторічні культури. Найбільш ефектні - групи троянд. Особливу парадність території ранньою весною надають представники роду Tulipa, літом яскраво квітуючі квіткові рослини (наприклад, Salvia splendens). Із загальновідомого асортименту квітково-декоративних рослин до них приєднуються Callistephus chinensis, Sedum album, Salvia splendens, Leucanthemum maximum, Iris hibrida. Ще далі представники родів Hyacinthus, Hosta (під кроною дерев), Chlorophytum. При оформленні квітників біля прохідної весною перевага надається цибулинним рослинам - гіацинтам, нарцисам, тюльпанам. На протязі літа декоративності газону надають хости, тагетеси, сальвії. Для відтінення квітуючих рослин використовують седуми та цінерарії. До пізньої осені на ділянці цвітуть Chrysantemun coreanum, Leucanthemum maximum.
Отже, незважаючи на вкрай негативний екологічний стан довкілля біля джерел емісії, існує реальна можливість оздоровити його засобами озеленення. Основою добору рослин може бути запропоноване вище зонування прилеглої території. Лише зважаючи на неї вдається скласти асортимент рослин, що виявляє стійкість і задовільну декоративність. З цією метою, не припиняючи подальші пошуки, можна використати поданий вище перелік культурних трав’янистих рослин. Принципи створення та утримання культурфітоценозів на територіях промислових майданчиків детально розроблені нами раніше і наведені в посібнику «Агрохімія з основами землеробства».
Вважаємо за доцільне сформулювати основні принципи штучного відновлення стійких фітоценозів на промислових територіях:
✵ аналіз особливостей забруднення промислового майданчика;
✵ визначення ступеня забруднення довкілля;
✵ оцінка ступеня порушення рослинного покриву;
✵ логічне співвідношення трав’янистих і дерев’янистих рослин в залежності від рівня забруднення промислових майданчиків; висадження тільки конкретного видового складу рослин, стійкого в зазначених умовах;
✵ врахування декоративних якостей видів; проведення озеленення промислових майданчиків з наданням переваги аборигенним видам ;
✵ використання біологічних особливостей рослин з метою створення найбільш оптимального варіанту культурфітоценозів (наприклад, визначення співвідношення різних груп рослин на користь одно- та дворічників, що дозволяє легко їх замінити у разі пошкодження).
У разі необхідності на ділянках з низькою вологістю ґрунту, його зміненим агрохімічним складом доцільно використовувати дикоростучі стійкі та невибагливі рослини, наприклад, Elytrigia repensта Poa angustifolia.
Базуючись на отриманих результатах, заходи з оптимізації природної рослинності можна звести до наступних підходів:
1. Збереження існуючої рослинності на території промислових майданчиків. Це має сенс в тому випадку, коли в її складі знаходяться цінні стійкі, декоративні види, які можуть служити джерелом посадкового матеріалу за створення штучних фітоценозів. До цієї групи слід віднести в першу чергу угруповання дернино-злакових рослин. Маючи всі необхідні риси, які висуваються до видів, що зростають на території промислових майданчиків, представники цього угруповання не тільки формують дерновий покрив, але є джерелом для сукцесійного відновлення рослинного покриву в цілому.
2. Управління сукцесіями. Найбільш шкідливими рослинами, що зростають у складі спонтанної рослинності, є види, які служать джерелом алергонів (наприклад, Ambrosia artemisiifolia). Дослідження показали, що найбільш доцільним методом, який дозволяє значно знизити рясність, або навіть позбутися небажаних видів, є двократне скошування травостою.
3. Заміна існуючих рудеральних угруповань на культурні. В тому випадку, коли рудеральна рослинність займає значну площу, більш доцільним є створення штучної рослинності за рахунок озеленення.
4. Комплексний підхід під час створення середовище перетворюючих культурфітоценозів. Оптимальне співвідношення деревних і трав’янистих рослин в штучних фітоценозах забезпечує високу середовищеочисну спроможність рослин, здатність створювати стійкі високодекоративні штучні фітоценози за умов підвищеної контамінації довкілля, основу якого складає стійкий дерновий покрив.
Отже, незважаючи на вкрай негативний екологічний стан довкілля біля джерел емісії, існує реальна можливість оздоровити його засобами озеленення.
Питання для самостійної підготовки та самоконтролю
1. Які основні функції виконують рослини в антропогенно трансформованому середовищі? Дайте їхню коротку характеристику.
2. Які вимоги до рослин ставляться різними типами підприємств?
3. На які класи за шкідливістю для довкілля поділяються промислові підприємства? Які розміри санітарно-захисних зон встановлені для цих класів підприємств?
4. Наведіть характеристику типів санітарно-захисних зон. Як здійснюється озеленення різних типів С33?
5. Як здійснюється добір рослин для озеленення територій промислово забруднених зон?