Карта зелёных насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур

Андрей Ботов

Карта зелёных насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур

Уральский сад лечебных культур (УСЛК) является уникальным по своей специфике ботаническим садом. Для сохранения коллекции УСЛК, необходимо производить её размножение и уходы, что включает в себя множество агротехнических, садоводственных и других мероприятий. Для их проведения очень удобно, с точки зрения проектирования, организации труда и выполнения работ иметь под рукой карту сада, на которой отмечено местоположение каждого растения, инфраструктура, здания и сооружения, границы сада и площади с растительностью естественного происхождения. Такая Карта зелёных насаждений позволяет определить не только местоположение, но и род, и вид растения, и иные показатели, необходимые инженеру-садоводу. Также для проведения работ в саду, необходимо знать условия место-произрастания растений, включающие орографические, почвенные, гидрологические, микроклиматические условия. Это позволит аргументированно производить работы по размножению коллекции и уходу за ней, ведь несмотря на небольшую площадь сада, условия по территории разнятся, что является очень важным фактором при работе с коллекцией.

Сельское и лесное хозяйство

Дипломы

Вуз: Уральский государственный лесотехнический университет

ID: 5f2a4804cd3d3e0001b389f9

UUID: 1dede460-b90d-0138-1114-0242ac180006

Язык: Русский

Опубликовано: больше 4 лет назад

Просмотры: 163

13.26

Андрей Ботов

Уральский государственный лесотехнический университет

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 6,7 МБ

Поделиться работой

ОТЗЫВ Руководителя на выпускную квалификационную работу Выпускник: Ботов Андрей Алексеевич Ботов Андрей Алексеевич выполнил выпускную квалификационную работу «Карта зеленых насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур». Он полностью выполнил программу работ, в которую входили следующие этапы: аэрофотосъемка территории второго участка (УСЛК-2) Уральского сада лечебных культур имени профессора Л.И. Вигорова (УСЛК) с использованием беспилотного летательного аппарата; создание фотоплана исследуемой территории c использованием Agisoft PhotoScan Pro 1.2, дешифрирование аэрофотоснимков и создание геоинформационной базы данных зеленых насаждений территории УСЛК-2 в геоинформационной системе QGIS; сбор и обработка образцов почв для проведения химических анализов и биотестирования, проведение снегомерных измерений, а также проведение экологического зонирования территории второго участка УСЛК. Все поставленные перед Ботовым А.А. задачи были им успешно выполнены. Работа выполнена на высоком методическом и научном уровнях. В ходе исследований Андрей Алексеевич Ботов продемонстрировал хороший уровень теоретической и практической подготовки в рамках специальных дисциплин, а также высокий уровень навыков работы с современными измерительными приборами и программных обеспечением. В ходе выполнения работы он проявил себя как сформировавшийся специалист, способный самостоятельно решать поставленные задачи. Представленные в работе данные и результаты анализа уже используются в рамках учебной, научной и производственной деятельности Института леса и природопользования и Научно-образовательного центра «Дендроэкологии и садоводства» УГЛТУ. Данная работа заслуживает самой высокой оценки, а ее автор – Ботов Андрей Алексеевич, присвоения квалификации бакалавр лесного дела. Руководитель____________________ подпись __________ 2020 г. Фомин В.В. фамилия, инициалы

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГБОУ ВО Уральский государственный лесотехнический университет НАПРАВЛЕНИЕ НА РЕЦЕНЗИЮ УВАЖАЕМЫЙ Дмитрий Юрьевич Направляем Вам на рецензию выпускную квалификационную работу выпускника Ботова А.А. фамилия, инициалы Вид работы: выпускная квалификационная работа (дипл. проект, дипл. работа, магистр, диссертация) Тема: Карта зеленых насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе содержит ______ страниц, графическая часть_____ листов. Просим Вас представить рецензию не позднее ___________ 2020 г. Защита выпускной квалификационной работы назначена на __________ 2020 г. Научный сотрудник лаборатории экологии древесных растений Ботанического сада УрО РАН _______________ подпись _________ 2020 г. Голиков Д.Ю. фамилия, инициалы

ОТЗЫВ РЕЦЕНЗЕНТА на выпускную квалификационную работу выпускника Ботова А.А. фамилия, инициалы 1. Оценка рецензента по основным критериям: 1.1. Актуальность темы, соответствие выпускной квалификационной работы заданию Целью дипломной работы является создание карты зеленых насаждений второго участка и проведение экологического зонирования территории Уральского сада лечебных культур имени проф. Л.И. Вигорова (УСЛК). Актуальность темы обусловлена необходимостью сохранения биоразнообразия, ключевым элементом решения которой являются ботанические сады. Выпускная квалификационная работа соответствует заданию. 1.2. Элементы новизны и оригинальности решений, практическая и научная ценность выпускной квалификационной работы Новизна работы состоит в создании геоинформационной базы данных зеленых насаждений на уровне отдельного древесного растения и получении данных о фитотоксичности почв исследуемой территории. Оригинальность работы заключается в получение уникального набора пространственных данных о растениях и почвах УСЛК. 1.3. Полнота освещения разделов выпускной квалификационной работы, в т.ч. экономического Все разделы полностью освещены. 1.4. Замечания по записке, расчетам и чертежам. (Грамотность изложения, соответствие записки и чертежей требования ЕСКД) Замечаний нет. 2. Дополнительные замечания рецензента Дополнительных замечаний нет.

3. Рекомендации по использованию выпускной квалификационной работы Полученные данные и результаты исследований могут быть использованы в учебной процессе УГЛТУ, в качестве основы для продолжения научных исследований в области дендроэкологии и экотоксикологии, а также хозяйственной деятельности на территории Уральского сада лечебных культур. 4. Общий вывод рецензента Выпускная квалификационная работа заслуживает отличной оценки, ее автор Ботов А.А. фамилия, инициалы присвоения квалификации бакалавр лесного дела 5. Сведения о рецензенте: Ф.,И.,О. Голиков Дмитрий Юрьевич Должность научный сотрудник лаборатории экологии древесных растений Ботанического сада УрО РАН Ученое звание нет Ученая степень кандидат сельскохозяйственных наук Место работы Ботанический сада УрО РАН ____________ 2020 г. Подпись рецензента___________________

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГБОУ ВО Уральский государственный лесотехнический университет Институт (факультет) Институт леса и природопользования Кафедра Экологии и природопользования Направление 35.03.01. «Лесное дело» Профиль ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА вид работы _______Выпускная квалификационная работа_______________ (дипл. проект, дипл. работа, магистр. диссертация) на тему Карта зеленых насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур Выпускник Ботов Андрей Алексеевич ________________ фамилия, имя, отчество Руководитель Фомин В.В. подпись ___________________ фамилия, инициалы Зав. кафедрой Григорьева А.В. подпись ___________________ фамилия, инициалы подпись Екатеринбург 2020

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГБОУ ВО Уральский государственный лесотехнический университет Институт (факультет) Кафедра Институт леса и природопользования Экологии и природопользования Направление 35.03.01. «Лесное дело» Профиль УТВЕРЖДАЮ: Зав. кафедрой ________________(Ф.И.О.) _____________________________(подпись) «______»______________________20__г. ЗАДАНИЕ НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ ВЫПУСКНИКА _________ Ботова Андрея Алексеевича________________ 1. Вид работы выпускная квалификационная работа 2. Тема работы « Карта зеленых насаждений и экологическое зонирование террито- рии второго участка Уральского сада лечебных культур» утверждена приказом ректора № 2158 - СТ_ от « 08 » ноября 2019 г. 3. Срок сдачи выпускником законченной работы________________________________________ 4. Исходные данные _____________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 5. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов) Введение, Глава 1 Природно-климатические условия района исследования, Глава 2 Объекты и метод исследования, Глава 3 Результаты исследования и их обсуждение, Глава 4 Безопасность работы, Глава 5 Затраты на оборудование и программное обеспечение при дешифрирование данных мобильного лазерного сканирования, Заключение, Список использованной литературы. 6. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)_________________

7. Консультанты по работе, с указанием относящихся к ним разделов: Подпись, дата Задание выдал Задание принял ФИО консультанта Безопасность работ по уходу за коллекци- Ольховка И.Э. Раздел онным фондом и территорией УСЛК-2 Расчет трудозатрат на уход за коллекци- Кузьмина М.В. онным фондом и территорией УСЛК-2 8. Календарный план № п/п 1 Срок выполнения этаПримечание пов работы 01.05.19 — 31.10.19 г. Выполнил Наименование этапов работы Аэрофотосъемка второго участка Уральского сада лечебных культур 2 Создание геоинформационной базы второго 01.11.19 — 01.02.20 г. Выполнил участка Уральского сада лечебных культур 3 Сбор, подготовка и анализ образцов почвы вто- 01.09.19 — 01.05.20 г. Выполнил 4 рого участка Уральского сада лечебных кульСнегомерные измерения на территории второго 19.12.19 — 06.03.20 г. Выполнил тур участка Уральского сада лечебных культур 5 6 7 Разработка экономической части ВКР Разработка части по безопасности работы Оформление и сдача ВКР 01.09.20 — 15.05.20 г. Выполнил 15.05.20 — 31.05.20 г. 01.06.20 —18.06.20 г. Выполнил 9. Дата выдачи задания «___»__________________ 2019 г. Руководитель выпускной квалификационной работы ___________ (подпись) циалы) Задание принял к исполнению ___________ (подпись) Фомин В.В. (фамилия, иниБотов А.А. (фамилия, инициалы)

Министерство науки и высшего образования Российской федерации ФГБОУ ВО Уральский государственный лесотехнический университет Институт (факультет) Институт Направление Лесное дело Профиль Фамилия Ботов Имя Андрей Отчество Алексеевич леса и природопользования ТЕМА ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ Карта зеленых насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур утверждена приказом ректора № 2158 – СТ от « 08» ноября 2019г. Кафедра Экологии и природопользования Зав. кафедрой Григорьева А.В. Руководитель Фомин В.В. Консультант(ы) Ольховка И.Э., Кузьмина М.В. Рецензент Голиков Д.Ю.____________________________________________________________________ Работа начата ___________________________________________________________________ Решением кафедры от «___» ___________2020 г. выпускник допущен к защите выпускной квалификационной работы. Директор ИЛП __________ __________ Зав. кафедрой ___________ __________ «_____»_______________2020 г. РЕШЕНИЕ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ЭКЗАМЕНАЦИОННОЙ КОМИССИИ Признать, что выпускник __________________________ выполнила) и защитила) выпускную квалификационную работу с оценкой _______________________________ Председатель ГЭК ___________________ _____________________ (подпись) Секретарь ГЭК ___________________ _____________________ (подпись) (инициалы, фамилия) (инициалы, фамилия

Реферат Выпускная квалификационная работа на тему: «Карта зелёных насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур». Выпускная квалификационная работа выполнена на кафедре Экологии и природопользования Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Уральский государственный лесотехнический университет». Выпускная квалификационная работа выполнена на 113 страницах, содержит 8 таблиц, 21 рисунков. Цель работы – создание карты зелёных насаждений и проведение экологического зонирования территории второго участка сада лечебных культур. Методика исследования: подавляющая часть операций осуществлена при использовании географической информационной системы. Ключевые слова: Уральский сад лечебных культур имени профессора Л.И. Вигорова, Ботанический сад, Биоразнообразие, Геоинформационные системы, Экологическое зонирование.

Оглавление Введение ....................................................................................................................................11 ГЛАВА 1. Характеристика условий района исследований ....................................13 ГЛАВА 2. Состояние вопроса исследований ...............................................................26 ГЛАВА 3. Программа, объект, методика и объём выполненных работ ............43 ГЛАВА 4. Результаты и их обсуждение ........................................................................58 ГЛАВА 5. Расчёт трудозатрат на уход за коллекционным фондом и территорией УСЛК-2 ............................................................................................................79 ГЛАВА 6. Безопасность работ по уходу за коллекционным фондом и территорией УСЛК-2 ............................................................................................................92 Заключение .............................................................................................................................104 Список литературы ..............................................................................................................106 Приложение 1 ........................................................................................................................107

Введение В последние годы сохранение биоразнообразия приобретает большое значение. А.К. Бродский пишет, что в повседневной жизни каждого человека всё чаще возникают ситуации, после которых люди задумываются о значении биологического разнообразия в нашей жизни, а концепция биоразнообразия теперь имеет глобальное значение, ведь с научными аспектами здесь тесно переплетены экономические и социальные проблемы [7]. Уральский сад лечебных культур (УСЛК) является уникальным объектом биоразнообразия во всех аспектах. Коллекция сада представлена множеством древесных и кустарниковых видов различных сортов и форм [44]. УСЛК создан в 1950-1955 гг. профессором Л.И. Вигоровым по предложению декана лесохозяйственного факультета Уральского лесотехнического института (УЛТИ) М.Н. Новикова. Изначально сад квалифицировался как Учебно-опытный сад УЛТИ в котором была собрана крупнейшая коллекция плодовых и ягодных растений, накапливающих в эффективных количествах биологически активные вещества (БАВ). Многие растения погибли в суровую зиму 1968-1969 гг., а уцелевшие стали основой Сада лечебных культур [11]. УСЛК является уникальным по своей специфике ботаническим садом. Для сохранения коллекции УСЛК, необходимо производить её размножение и уходы, что включает в себя множество агротехнических, садоводственных и других мероприятий. Для их проведения очень удобно, с точки зрения проектирования, организации труда и выполнения работ иметь под рукой карту сада, на которой отмечено местоположение каждого растения, инфраструктура, здания и сооружения, границы сада и площадей с растительностью естественного происхождения. Такая Карта зелёных насаждений позволяет определить не только местоположение, но и род, и вид растения, и иные показатели, необходимые инженеру-садоводу. Также для проведения работ в саду, необходимо знать условия местопроизрастания растений, включающие орографические, почвенные, гидроло11

гические, микроклиматические условия. Это позволит аргументированно производить работы по размножению коллекции и уходу за ней, что включает в себя питомническое дело, посадку растений, подбор видов для определённых условий местопроизрастания, ведь несмотря на небольшую площадь сада, условия по территории разнятся, что является очень важным фактором при работе с коллекцией. В настоящее время УСЛК состоит из двух участков, расположенных в черте города Екатеринбург. Первый участок (УСЛК-1) основан в 1950 году и носит название «Мемориальный сад». В 1995 году, в виду нехватки площадей, встал вопрос о расширении сада и создания новой коллекционной базы и сохранения старой коллекции, в связи с чем в 2006 году выделен второй участок (УСЛК-2) [44]. Создание Карты зелёных насаждений и реестра на её основе, а также экологическое зонирование, приведённые в данной работе, разрабатывается для УСЛК-2 впервые. Цель работы: создать карту зелёных насаждений для УСЛК-2 и на её основе составить реестр коллекции растений, а также провести экологическое зонирование территории по некоторым компонентам. Задачи, которые необходимо решить на пути к поставленной цели: - исследовать литературные источники по темам сохранения биоразнообразия и роли ботанических садов в этом, а также по теме применения геоинформационных технологий для создания карт коллекций ботанических садов; - подробно рассмотреть территорию УСЛК-2 как объекта научного исследования; - произвести аэрофотосъёмку территории и на её основе создать карту зелёных насаждений УСЛК-2 и реестр коллекции; - провести исследования, необходимые для создания экологического зонирования и произвести экологическое зонирование УСЛК-2; - подвести итоги проделанной работы и оформить результаты для представления. 12

ГЛАВА 1 Характеристика условий района исследований Выпускная квалификационная работа Изм Лист Дипломник Руковод. № докум. Ботов А.А. Фомин В.В. Консул. Зав. каф. Григорьева А. В. Подп Дата Лит Карта зеленых насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур Лист Листов У УГЛТУ, ИЛП, Кафедра экологии и природопользования 13

Общие сведения. УСЛК-2 является вторым участком, ботанического сада «Уральский сад лечебных культур имени профессора Л.И. Вигорова», который в свою очередь является подразделением Уральского государственного лесотехнического университета (УГЛТУ) и с декабря 2018 года входит в структуру Научно-образовательного центра Дендроэкологии и садоводства (НОЦ ДиС) в составе Института леса и природопользования. УСЛК является особо охраняемой природной территорией областного значения (Решение исполнительного комитета Свердловского областного Совета народных депутатов от 06.04.1977 №265, статус подтвержден Постановлением правительства Свердловской области от 17.01.2001 №41-ПП) [44, 50]. Географические координаты УСЛК-2: 56°81´N, 60°66´. Средняя высота участков – 250 м над уровнем моря [44, 50]. УСЛК-2 находится в черте города Екатеринбурга (в юго-восточной его части) Свердловской области и занимает площадь размером 106608 м2. Кадастровый номер земельного участка 66:41:0605003:6 [44, 50]. Местоположение УСЛК-2 на карте г. Екатеринбурга представлено на рисунке 1. По схеме лесорастительного районирования Свердловской области г. Екатеринбург находится в подзоне средней тайги Нейво-Лозьвинской предгорной провинции Западно-Сибирской лесной области [44]. 14

Рис.1: Метоположение УСЛК-2 на карте г. Екатеринбурга (спутниковый снимок загружен из бесплатной навигационной программы SAS.Планета [51]). Климатические условия. Свердловская область является крупнейшим регионом Урала, расположенного на границе европейской и азиатской частей России. Область расположена в средней и северной частях Уральских гор, преимущественно на восточных склонах, а также занимает западный участок Западно-Сибирской равнины – Зауралье [61]. 15

В юго-западной части области расположено увалисто-холмистое и слабо всхолмленное Предуралье (части Уфимского плато и Сылвинского кряжа), которое уходит на западные склоны Среднего Урала. Около четверти площади области занимают горные хребты. На Северном Урале наиболее высокие вершины области – Конжаковский Камень (1 569 м), Денежкин Камень (1 492 м). Средний Урал сильно сглажен, более возвышены западные предгорья (средняя высота 300-500 м); на востоке располагается холмистая меридиональная полоса Зауральского пенеплена (средняя высота 200-300 м). До трети территории области на востоке и северо-востоке составляют плоские участки Западно-Сибирской равнины (средняя высота 100-200 м и менее) [61]. Такой вид рельефа области в большой степени обуславливает её климатические особенности. Свердловская область расположена в зоне резко континентального климата, обусловленного удаленностью от морей и океанов. Зима холодная и продолжительная. Снежный покров устанавливается примерно 3 ноября, таяние – 9 апреля. Лето умеренно теплое, а на юго-востоке жаркое. Безморозный период продолжается 110 дней (примерно с 30 мая по 16 сентября). Вегетационный период длится − до 130 суток. Средняя температура января составляет от -16 до -20ºС, средняя температура июля − от +16 до +19 ºС; количество осадков – около 500 мм в год [61]. Подзона средней тайги характеризуется устойчивым увлажнением и умеренной теплообеспеченностью (St>10=1760-1800). Преобладающими ветрам являются западные ветра. Зона характеризуется резким колебанием дневных и ночных температур, особенно в период весна-начало лета [44]. Осадки в течение года выпадают неравномерно, большая их часть приходится на осень. Снежный покров достигает 300-350 мм. Большинство зимних осадков приходится на первую половину зимы [44]. Обеспеченность зоны солнечной радиацией достаточно высокая. За вегетационный период растения успевают получить около 2 млрд. ккал [44]. Как уже было сказано, УСЛК-2 расположен в черте г. Екатеринбург, который является крупным промышленным центром с численностью населения, 16

превышающей 1,5 миллиона человек. Влияние городской среды на климатические условия, как внутри неё, так и на прилегающих территориях очень высоко и многообразно. Микроклимат в городских условиях определяется комплексом метеорологических элементов, каждый из которых меняется под воздействием городского смога, застройки, расположения и конфигурации путей транспорта и сообщения, а также элементов благоустройства. К основным метеоэлементам, влияющим на биоклиматические показатели городской среды, относятся интенсивность солнечной радиации и теплового излучения ограждающих конструкций зданий и подстилающей поверхности, температура и влажность воздуха, скорость ветра [38]. Снижение интенсивности солнечной радиации может достигать 20% в зависимости от степени загрязнения воздуха, времени года и суток, высоты окружающих зданий и сооружений. Повышение температуры воздуха способно происходит в диапазоне от 1 до 4℃ в зависимости от таких факторов, как плотность застройки, площадь искусственных покрытий и зелёных насаждений, условий аэрации. Скорость ветра, как правило, снижается на 20-70% в среднем по территории в зависимости от плотности застройки и направления транспортных магистралей относительно направления преобладающих ветров. Влажность воздуха над городом ниже на 5-10%, но вследствие наличия «ядер конденсации» и аэрозолей увеличивается количество атмосферных осадков в зимний период на 50%, в летний – на 15%, а также увеличивается их интенсивность. Повторяемость гроз в городе выше [38]. С севера-запада от УСЛК-2 пролегает железнодорожная однопутная магистраль сообщением Екатеринбург-Полевской. Следует отметь, что данная магистраль расположена от границы сада на расстоянии нескольких десятков метров на протяжении полкилометра. Сразу за железнодорожной магистралью расположен действующий асфальтовый завод. На северо-востоке от сада пролегает автомагистраль «Сибирский тракт», которая является связующим звеном города и аэропорта. С запада, за асфальтовым заводом, пролегает более загруженная автомагистраль – переулок Базовый, связывающий восточную и 17

южную части города. С юго-запада, юга и юго-востока УСЛК-2 окружен лесопарковой зоной. Расположение УСЛК-2 и объектов, описанных выше, представлено на рисунке 2. Рис.2: Расположение УСЛК-2 и объектов городской инфраструктуры, промышленности (асфальтовый завод) и лесопарковой зоны относительно друг друга (спутниковый снимок загружен из бесплатной навигационной программы SAS.Планета [51]). Влияние городской среды на микроклимат территории сада следует изучать, что в некоторой степени, предпринято в данной работе. Гидрография. На территории УСЛК-2 отсутствуют какие-либо естественные водоёмы и водотоки. Из таковых на прилегающих территориях следует отметить р. Исеть, расположенную в черте города, в 1,5 км к западу от сада. На территории лесопарка к югу от сада имеется система искусственных водоёмов общей площадью около 2 га водной поверхности. 18

Следует отметить, что на территории сада имеются водотоки искусственного происхождения, созданные в целях отвода избытка влаги: 1. В северной части сада расположен канал, с северо-востока на югозапад, протяжённостью около 120 метров и глубиной до 2,0-2,5 метров. Канал предназначен для отвода избыточной влаги из соседнего сада. На протяжении всего года в северо-восточной половине стоит вода. 2. С востока на запад расположен канал, вдоль основной дороги сада, по левую её сторону, протяжённость канала составляет около 110 метров, ширина не превышает 0,8 м, а глубина не превышает 1,0 м. Предназначена, вероятнее всего, для отвода влаги с дороги и поля, расположенного южнее. Стояние воды наблюдается в сезон таяния снега, но уровень воды не превышает половины глубины канала. 3. Канал, пролегающий с востока на запад, расположенный восточнее предыдущего и схожий с ним по глубине, но отличающийся большей шириной (до 2,5 м) и имеющий протяжённость около 100 м предназначен, судя по всему, для отвода избыточных вод при аварийных или плановых сбросах с водоснабжающей городской магистрали. Вода стоит лишь на небольшом отрезке до 5 м, в восточном конце, но бывает, что вода доходит от восточного конца до середины. 4. Водоснабжающая городская магистраль пролегает вдоль границы сада в юго-восточной его части. Представляет собой вал высотой до 3-3,5 метров и шириной 15-20 метров, протянувшийся с юго-запада на юго-восток на 220 метров. Зимой, в результате подогрева почвы от труб, происходит частичное таяние снега на вершине вала. Сезонных подтоплений на территории УСЛК-2 не наблюдается, следовательно, грунтовые воды залегают на достаточной глубине, которая, вероятнее всего составляет не менее 2 метров, на отдельных участках не менее 1,5 метра. Глубину залегания грунтовых вод по территории сада следует исследовать. 19

Расположение по территории сада искусственных гидрографических объектов представлено на рисунке 3. Рис.3: Расположение по территории УСЛК-2 гидрографических объектов искусственного происхождения (спутниковый снимок загружен из бесплатной навигационной программы SAS.Планета [51]). Рельеф и почвы. Рельеф УСЛК-2 относительно однороден и представляет собой неглубокую ложбину, понижающуюся от восточной части сада к западной с перепадом высот около 7 метров. На юго-западе (со стороны лесопарка) происходит резкое повышение рельефа, в результате чего образуется склон в сторону сада на протяжении всей юго-западной его границы. Склон имеет протяжённость около 100 метров, и в отдельных местах перепад высот достигает 5-6 метров. С северо-восточной стороны рельеф является более однородным, представлен неглубокой ложбиной с повышением в направлении соседнего сада. 20

В результате такой конфигурации рельефа на территории соседнего сада наблюдается переувлажнение, которое отводится каналом, описанным в разделе 1.2. Следует отметить особенности рельефа искусственного происхождения. Таковыми являются все каналы и магистраль водоснабжения, описанные в предыдущем разделе. Нужно также отметить железнодорожное полотно, расположенное на северо-западе от сада и представленное на схеме рисунка 2 в разделе 1.2. Высота насыпи железнодорожного полотна составляет не менее 4 метров со стороны сада. Рельеф УСЛК-2 представлен на рисунке 4. Схема получена по результатам оцифровки материалов топографической съёмки территории сада. Почвы лесорастительной зоны, в которой расположен сад, преимущественно дерново-подзолистые и подзолистые с разной степенью оподзоливания, характеризуются близким залеганием материнских горных пород (гранодиоритов и гранитов) [44, 50]. Почвы сада содержат в себе большое количество гладких валунов, неравномерно расположенных по территории – грядами. Детального изучения почв на по территории УСЛК-2 не производилось ранее. В данной работе представлены результаты исследований почв по некоторым показателям. 21

Рис.4: Строение рельефа УСЛК-2 22

Растительный мир. На территории УСЛК-2 расположено множество растений, как дикорастущих, так и культурных, сортов и форм. В этом разделе будет описана дикорастущая флора на территории сада и его прилегающих территориях. УСЛК-2 прилегает к лесопарку, а часть лесных насаждений находятся непосредственно на территории сада. Насаждения, преимущественно представлены сосновыми древостоями (Pinus sylvestris L.), но также часто встречаются: ель сибирская (Picea obovata Ledeb.) - представлена также участками лесных культур, берёза повислая (Betula pendula Roth), липа мелколистная (Tilia cordata Mill.), лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb.), дуб черешчатый (Quercus robur L.) искусственного происхождения, древовидные ивы. Из кустарников в насаждениях встречаются: рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia L.), шиповники (Rosa L.), клён ясенелистный (Acer negundo L.) и др.. В живом напочвенном покрове насаждений преобладает сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria L.), костяника каменистая (Rubus saxatilis L.) и др. В живом напочвенном покрове открытых пространств, там, где почва давно не обрабатывалась, преобладают виды злаковых, образующие дернину. В местах, где почва обрабатывалась не так давно встречаются крапива двудомная (Urtica dioica L.), кипрей узколистный (Chamaenerion angustifolium (L.) Scop.), полынь горькая (Artemisia absinthium L.), лопух большой (Arctium lappa L.) и пр. Площадь лесонасаждений на территории сада составляет около 3 га из 10.7 га – общей площади. Основную долю этой площади занимают 2 массивных острова растительности: первый расположен на границе с соседним ботаническим садом и глубоко врезается в территорию УСЛК-2 – заповедник [44], второй остров расположен в южной части сада и выступает из лесопарковой зоны – участок проведения практик по лесохозяйственным дисциплинам [44]. Узкой полосой протягиваются насаждения по границе с лесопарком. Помимо этого, по территории встречаются отдельные островки растительности естественного происхождения (рисунок 5). 23

Рис.5: Расположение по УСЛК-2 площадей, занятых лесонасаждениями. Животный мир. Животный мир на территории сада достаточно многообразен, что обусловлено непосредственным прилеганием к лесопарку. Из грызунов следует отметить белку обыкновенную (Sciurus vulgaris (Linnaeus, 1758)) и мышь полевую (Apodemus agrarius (Pallas, 1771)). Очень велико разнообразие птиц. Из насекомых встречаются различные виды муравьёв (Formicidae Latreille), множество насекомых опылителей, среди которых шмели (Bombus Latreille), пчёлы медоносные (Apis mellifera Linnaeus) и др. Следует отметить часто встречающиеся гнёзда роющих ос (Crabronidae Latreille). 24

Антропогенное воздействие. Следует отметить, что антропогенное воздействие на зелёные насаждения включает комплекс факторов. Помимо условий антропогенного характера в высокой степени влияющих на микроклимат УСЛК-2, упомянутых в разделе 1.2, нужно подчеркнуть влияние выбросов автотранспорта с рядом расположенных автомагистралей, влияние выбросов асфальтового завода, а также с подвижных составов, курсирующих по прилегающей к границе сада железнодорожной магистрали, как грузовых, так и пассажирских. У многих проходящих поездов локомотив работает на двигателе внутреннего сгорания, но помимо этого следует учитывать пылевые выбросы из грузовых вагонов, перевозящих уголь, отсев и пр. Территория УСЛК-2 не раз подвергалась воздействию низовых пожаров антропогенного характера. Необходимо учитывать антропогенное воздействие в виде непосредственного перемещения людей по территории сада: сотрудников, студентов, проходящих практики, посетителей. А также перемещение автотранспорта, как грузового, так и легкового, по дорогам сада. 25

ГЛАВА 2 Состояние вопроса исследований Выпускная квалификационная работа Изм Лист Дипломник Руковод. № докум. Ботов А.А. Фомин В.В. Консул. Зав. каф. Григорьева А. В. Подп Дата Лит Карта зеленых насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур Лист Листов У УГЛТУ, ИЛП Кафедра экологии и природопользования 26

Проблема сохранения биоразнообразия. Биологическое разнообразие – является основным средообразующим ресурсом на Земле, который обеспечивает устойчивое и непрерывное развитие планеты, а также способствует сохранению равновесия её биологических систем – источника среды обитания человека. В последние годы остро встаёт вопрос о переходе к принципиально новому уровню задач изучения, сохранения и использования биологического разнообразия как фундамента биосферы. Истощение биоразнообразия следует рассматривать, как наиболее важную проблему на современном этапе развития человечества [1, 24]. Биоразнообразие имеет статус общего типа природных ресурсов, как, к примеру, океаны и атмосфера, которые имеют жизненно важное значение для мирового сообщества [24]. Понятие «биоразнообразие» вошло в научный обиход в 1972 году на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде, когда экологи смогли убедить политических лидеров стран всего мира в том, что сохранение биологического разнообразия должно стать приоритетной задачей при выполнении любой человеческой деятельности [24]. Известный биолог и автор многих книг Е. Уилсон определяет биоразнообразие, как саму суть жизни. С ним следует согласиться: ведь биоразнообразие и есть жизнь. Биоразнообразие это всё живое на Земле – от генов до экосистем. Биоразнообразие - это множество мест обитания: леса, степи, озёра, реки и др. и множество живых организмов, населяющих их [7]. Биологическое разнообразие часто понимается очень примитивно, а именно, как набор различных видов организмов: животных, растений, грибов, бактерий и т.д., в связи с чем не принимается во внимание объёмность данного понятия. Биологическое разнообразие состоит из трёх компонентов: генетическое разнообразие (сумма генетической информации, содержащейся в генах всех организмов не только различных видов, но и организмов, принадлежащих 27

к различным популяциям одного вида), видовое разнообразие (сумма всех видов живых организмов), разнообразие экосистем (сумма всех условий местообитания живых организмов) [34]. Сохранение такой многоуровневой и многофакторной системы является действительно сложной задачей. Прежде всего сложность заключается в создании механизмов, которые обеспечат сохранение. Такие механизмы должны позволять выполнение оценки состояния биоразнообразия, ведение мониторинга за ним, ведение кадастра, оценку ведения хозяйственной деятельности [34]. Наиболее сложной задачей является сохранение генофонда, что подразумевает не просто сохранение отдельного биологического вида, а сохранение популяций данного вида, в идеале всех. Понятно, что такая цель является идеалом, к которому надо более или менее успешно приближаться [34]. В 1992 году на конференции по окружающей среде и развитию в Рио-деЖанейро была принята конвенция о биологическом разнообразии. Данная конвенция подписана представителями европейского союза и 153 государств, впоследствии ещё 14 стран присоединились к ней. В конвенции декларировались 3 важные цели: сохранение биологического разнообразия, устойчивое использование его компонентов и справедливое распределение доходов от использования генетических ресурсов [7, 20]. В дополнение к конференции, страны, участвующие в конференции, приняли программу действий в 21 веке, известную как Повестка дня на 21 век. Одной из главных частей данного документа является рекомендация – направлять деятельность в первую очередь на выявление состояния биологического разнообразия и угроз ему [7, 20]. В 2006 году 20 декабря Генеральная Ассамблея ООН резолюцией 61/203 объявила 2010-й Международным годом биоразнообразия. В 2008 году 19 декабря Ассамблея призвала государства к выполнению их обязательств по снижению темпов потери биоразнообразия к 2010 году, уделяя особое внимание проблеме в их соответствующих стратегиях и программах (резолюция 63/219). 28

Всем государствам было рекомендовано создание для проведения международного года биоразнообразия национальных комитетов, включающих представителей коренных народом и местных общин. Также было предложено всем международным организациям отметить данное событие. В поддержку Международного года биоразнообразия Ассамблея провела в 2010 году во время своей 65 сессии однодневное совещание высокого уровня с участием глав государств, правительств и делегаций. В Нагое (Япония) проходила 10-я конференция государств – участников Конвенции о биологическом разнообразии. На ней был одобрен стратегический план по сохранению различных видов животных и растений на 2011–2020 годы. Эти документы разрабатывались и принимались с целью определения и научного обоснования приоритетных направлений деятельности и мер по сохранению и устойчивому использованию биологического разнообразия на ближайшую и более отдаленную перспективу [24] В Российской Федерации на государственном уровне проводятся конференции по проблеме сохранения биоразнообразия, где ставятся задачи и определяются пути их выполнения [59]. Проведение таких мероприятий на государственном и мировом уровнях свидетельствует о чрезвычайной важности сохранения биоразнообразия. Но при всём этом, остаётся проблемой то, что законодательство РФ не может в полной мере отвечать задачам по сохранению биоразнообразия. Несмотря на ключевую роль биоразнообразия в сохранении окружающей среды, законодательством РФ регулируются только отдельные аспекты. Область использования и сохранения биоразнообразия регулируется, в основном, нормами экологического права. Между тем множество норм иных правовых отраслей, например, земельный и лесной кодексы, затрагивают проблему сохранения окружающей среды, в том числе и биоты. Это обуславливается безграничностью широты сферы природопользования и приводит к тому, что какой бы деятельностью не занимался человек, данная деятельность будет являться природопользованием [34]. 29

Роль ботанических садов в сохранении биоразнообразия. УСЛК-2 является одним из двух участков ботанического сада «Уральский сад лечебных культур имени профессора Л.И. Вигорова» [44], в связи с чем, следует рассматривать вопрос о роли ботанических садов в сохранении биоразнообразия. По разным источникам на Земле существует около 20 млн. видов живых организмов. От этого числа на долю сосудистых растений и мхов приходится до 350 тыс. видов, не считая форм, разновидностей и сортов. Из числа видов всех растений планеты человечество использует около 5%. Недостаточно изучены или не изучены вовсе значение и роль многих из них. Следует отметить, что из числа культивируемых человеком видов растений, с точки зрения биохимии, генетики, медицины изучено не более 3%, но исследовательский процесс их качеств интенсивно ведётся и совершенствуется с каждым годом. Многие виды растений исчезли с нашей планеты в разные геологические эпохи в результате крупномасштабных природных стихийных бедствий [17]. Процесс исчезновения продолжается и в наше время, в результате интенсивного роста населения человечества и связанными с этим экологическими изменениями на планете [5, 12, 17, 32]. Техногенные процессы и нерациональное использование природных ресурсов постоянно уменьшает разнообразие флоры на планете. Особенно уязвимыми следует считать растения, которые уже входят в разряды редких и исчезающих. По оценкам Международного союза охраны природы и природных ресурсов (МСОП), примерно 10% сосудистых растений нуждаются в охране [5, 12]. Вероятность исчезновения столь многих видов и экосистем ещё никогда не была так велика, как сейчас. В настоящее время исчезновение грозит от 60 000 до 100 000 видов растений мировой флоры [12]. С целью сохранения биоразнообразия растений создаются заповедники, национальные парки, природные заказники, памятники природы, а также ботанические сады. Вся растениеводческая деятельность человека, включая садоводство, организацию питомников и коммерческих растениеводческих 30

учреждений способствует сохранению биоразнообразия растений на нашей планете [17]. Ботанические сады во всём мире играют очень важную роль в области науки, садоводства и образования. Последние десятилетия они стали одними из ведущих центров по сохранению биоразнообразия, объединяющими принципы сохранения и развития коллекций растений. Из 250 тыс. видов высших растений в коллекциях ботанических садов представлено более 80 тыс. [5, 12, 17, 32]. Ботанические сады выполняют огромное количество разных и взаимосвязанных функций по сохранению растений. В отдельных странах ботанические сады являются ведущими организациями в изучении, формировании и поддержании коллекционных фондов, а также сохранении видов природной флоры на национальном уровне. Множество из них занимаются сохранением важнейших пищевых и сельскохозяйственных видов растений, и тех видов, которые возможно использовать в других экономических целях. Помимо этого, ботанические сады включают информацию о растениях, экосистемах и рациональном природопользовании во все программы и виды ведущейся ими деятельности. Ботанические сады производят наглядное демонстрирование взаимозависимости общества и природы, а также способствуют развитию человеческого общества [32]. Следует отметить, что в целом, ботанические сады выполняют огромное количество важнейших функций, но как уже было замечено, ботанические сады не похожи друг на друга. Многие из них имеют уникальнейшую специфику, как например, УСЛК. Но тем не менее, следует выделить ряд видов деятельности, которые ведут ботанические сады: - культивирование растений; - биология сохранения растений; - дендрология; - привлечение местного населения к охране растений; - экологические образовательные программы; 31

- оценка негативного воздействия на окружающую среду; - создание генных банков природной флоры; - работа с гербарием и исследования по систематике; - исследования в области садоводства; - стажировки по садоводству; - комплексные меры борьбы с болезнями и вредителями; - лабораторные исследования, включая размножение растений in vitro (тканевые культуры); - услуги библиотек и информационных центров; - интродукция и оценка генетических ресурсов новых пищевых культур; - реинтродукция и исследования по восстановлению естественных сред обитания; - снижение загрязнения окружающей среды и программы наблюдения; - создание банков семян и тканевых культур; - создание объединений и общественных групп по охране растений; - систематика; - повышение квалификации учителей; - исследование видов природной флоры, сохранение и поддержание ex situ и in situ [32]. Нужно сказать, что подавляющие большинство, приведённых выше, видов деятельности, ведущихся ботаническими садами всего мира в целом, напрямую или косвенно содействуют сохранению биологического разнообразия планеты. 32

Проблема учёта коллекций, проблема ведения работ по уходу за ней, роль геоинформационных технологий. Ботанический сад всегда занимает определённую площадь и имеет определённое расположение растений и инфраструктуры. Уже достаточно длительное время происходит переход от планов на бумажных носителях к электронным картам. Это вызвано появлением геоинформационных систем (ГИС) и спутниковых систем глобального позиционирования (GPS). ГИС имеют ряд очевидных преимуществ, что делает данные технологии актуальными для ботанического сада. Из таких преимуществ следует отметить: 1) возможность документирования коллекций с пространственной привязкой отдельных растений и их групп, 2) возможность дополнения планов топографической информацией, картами почв и природной растительности, 3) возможность редактирования планов, 4) возможность распечатки плана с необходимой информацией в любой момент и многое другое [13, 39]. Коллекционные фонды ботанических садов насчитывают сотни, и даже тысячи видов растений, их сортов и форм. В целом, это тысячи или десятки тысяч единиц учёта. Современные ботанические сады – это, как правило, центры ботанических и экологических исследований. Эффективность научной деятельности во многом определяется качеством и полнотой информации о коллекции растений и природных условиях. Использование ГИС позволяет в одной программе объединить возможности карт и баз данных [2, 13, 40]. Уже более 10 лет ГИС-технологии успешно применяются не только крупными ботаническими садами, но и очень малыми по площади арборетумами в научной и хозяйственной деятельности. В нашей стране применение ГИС-технологий в этой области, можно сказать, пока ещё только начинается [14]. Для увеличения интенсивности использования в ботанических садах ГИС-технологий существует ряд аргументированных причин, а именно: 33

- вся информация о коллекциях ботанических садов, пока ещё, хранится на бумажных носителях, которые в свою очередь легко повреждаемы и доступны ограниченному кругу лиц; - отсутствие точных планов территории ботанических садов, а также недостаточная информационная осведомлённость разного рода, являются препятствиями при взаимодействии с различными федеральными и муниципальными структурами, в таких вопросах, как постановка участка на кадастровый учёт, организации охраны территории, проведение хозяйственных мероприятий и др.; - отсутствие детальных планов расположения коллекционного фонда по территории является препятствием для оперативного проведения научных изысканий и хозяйственных мероприятий [14, 19]. Помимо всего вышесказанного, широкому внедрению ГИС-технологий в деятельность ботанических садов способствуют следующие аспекты: - произошло значительное понижение цен на данные дистанционного зондирования Земли (спутниковые снимки сверхвысокого разрешения), а в последнее время и значительное понижение цен на аэрофотосъёмки в связи с появлением на рынке большого разнообразия беспилотных летательных аппаратов; - с каждым годом происходит совершенствование программного обеспечения ГИС, что делает их более удобными для пользователей; - созданы аналоги, мало чем уступающие платным (ArcGis, MapINFO и др.), бесплатные ГИС-программы (QGIS, Saga, GRASS и др.); - у сотрудников ботанических садов и дендрариев имеется возможность сбора полевого материала при помощи портативных устройств в виде смартфонов, появившаяся в результате развития систем геопозиционирования (GPS и ГЛОНАСС); - в связи с появлением облачных систем, теперь даже у неспециалистов, есть возможность просматривать и изучать ботанические коллекции, войдя в сеть Интернет; 34

- содействие в применении ГИС (например, помощь в получении бесплатного программного обеспечения) оказывают международные орга- низации, в том числе Alliance for Public Gardens GIS – консорциум, объединяющий менеджеров ботанических и зоологических коллекций [14]. Использование ГИС даёт возможность руководителям ботанических садов оперативно получать информацию о состоянии объекта, строить сценарии ситуаций, вызванных принимаемыми управленческими решениями, а также выбирать во что следует инвестировать в первую очередь для достижения наиболее необходимых стратегических целей. Сотрудники хозяйственных и научных подразделений, при помощи ГИС, получают быстрый поиск любой информации, быстро проводят статистические и аналитические анализы, а также формируют отчёты [14]. ГИС очень эффективно сокращает расходы, вызванные дублированием и потерей нужной информации. При их помощи очень эффективно выполняются проектные работы, например, создание карт (карты в ГИС создаются в считанные минуты). Система ГИС может быстро предоставить сгенерированный отчёт с применением заданных систем создания прогнозов и статистической обработки информации [14]. Ведя реестр коллекционного фонда ботанического сада в ГИС очень быстро и эффективно можно заносить акты посадок и отпада, минуя бумажные носители [2]. Совершенствование ГИС-технологий не стоит на месте, в связи с чем появляются новые возможности для использования и новые сферы, где возможно их применение. Следует отдавать должное внимание данному направлению, что и представлено в этой работе. 35

Оценка состояния почв методами биотестирования. Одной из составляющих работы по экологическому зонированию территории УСЛК-2 является анализ почв на фитотоксичность. Почвы являются очень сложным объектом для исследования и нормирования по уровню загрязнения, что связано с их неоднородностью, которая обусловлена тем, что почвы, в отличии от других сред, состоят из четырёх фаз: твёрдой, жидкой, газообразной и биотической [31]. УСЛК-2 расположен в городской черте, что, безусловно, негативно сказывается на состоянии почв, и с течением времени оно приобретает всё более негативный характер. Урбанизация, включающая постройку различных предприятий, рост протяжённости и площади автомагистралей и железнодорожных путей, высокое увеличение, с каждым годом, количества автотранспорта, использование противогололёдных реагентов, воздействие сточных вод и атмосферных осадков, осаждение химических веществ – составляющих загрязнения атмосферы промышленных территорий – увеличивает, и без того высокого уровня в городе, антропогенную нагрузку на почвенный покров [43]. Наиважнейшими экологическими функциями почв являются способность накапливать в толще загрязняющие вещества и задерживать их от дальнейшего попадания в почвенно-грунтовые воды, а также способность с разной продуктивностью и пригодностью обеспечивать произрастание растений. Выполняя средообразующие функции, почва влияет на химический состав подземных вод и атмосферных осадков, выполняют регуляцию в воздухе О2, СО2 , СН4 и N2 [45, 57]. По типу воздействия на почвы городов техногенные вещества можно разделить на две группы: педохимически активные и биохимически активные. Педохимически активные вещества, как правило, преобладают в выбросах по массе и изменяют кислотно-основные и окислительно-восстановительные реакции в почвах. К таким веществам относятся, в основном, нетоксичные или слаботоксичные элементы – кальций, железо, магний, щелочные металлы и минеральные кислоты (H2SO4, HNO3 и пр.). По достижении определённого 36

уровня подкисления или подщелачивания происходит влияние на видовой состав почвенной флоры и фауны. Биохимически активные вещества (Hg, Cd, Pb, Ni, Cr, Cu и др.), зачастую, в высоких концентрациях представляются высокотоксичными для организмов [45]. Методы биотестирования, основанные на реакции живых организмов на негативное воздействие веществ загрязнителей, могут давать достоверные данные о качестве окружающей среды, в том числе и почв. Данные методы характеризуются высокой скоростью проведения, доступностью и простотой экспериментов, воспроизводимостью и достоверностью результатов, экономичностью и объективностью полученных данных [31]. Биотестирование – это определение токсичности пробы среды (воды, почвы и т.п.) для конкретной культуры живых организмов в лабораторном эксперименте, в основе которого лежит метод научного познания – биологическое моделирование [8, 31]. Методы биотестирования должны решать комплекс современных задач, в связи с чем обязаны отвечать следующим требованиям: применимость для оценки любых экологических изменений среды обитания живых организмов; возможность охарактеризовать общие и наиважнейшие признаки жизнедеятельности биоты; чувствительность в такой степени, чтобы на начальных обратимых этапах экологических изменений, выявлять их; адекватность для любого вида живых организмов и любого типа воздействий; удобство, как для лабораторного моделирования, так и для исследований в природе; простота и ценовая доступность для широкого пользования [8]. Продуктивность почв в наибольшей степени зависит от состава почвенного раствора (кислотности, концентрации тяжёлых металлов, пестицидов, нефтепродуктов, синтетических моющих средств и элементов питания) и может быть подвергнута оценке величиной фитотоксичности [45]. Фитотоксичностью называют такое свойство загрязнённой почвы, которое подавляет прорастание семян, рост и развитие проростков. На начальных этапах проявления фитотоксичность коррелирует с ПДК и ОДК. Снижение 37

числа проростков в загрязнённых почвах по сравнению с контролем более чем в два раза, свидетельствует о высокой деградации почв и уменьшении их продуктивности, утрате способности к самоочищению и изменении численности, состава и структуры микрофлоры и мезофауны [45, 57]. В некоторых научных источниках можно столкнуться с мнением о том, что биотестирование плохо воспроизводимый и недостоверный метод, который непригоден для оценки среды, потому что результаты исследований очень часто характеризуются значительным разбросом (до 35%) при попытках повторного проведения в разных лабораториях. Конечно, высокая внутривидовая изменчивость организмов является большой проблемой при проведении биотестирования. Идеальным вариантом представляется использование клонированных особей, обладающих генетически однородным потенциалом реагирования на факторы среды. Но реальность такова, что при современном развитии биологии этот вопрос трудноразрешим. Но существуют способы уменьшения разброса результатов опытов биотестированием к минимальным значениям, что повышает их достоверность и воспроизводимость [31]. Оценка фитотоксичности почв УСЛК-2 имеет большое значение, т.к. после неё станет возможно обоснованное, с точки зрения почвенных условий, распределение коллекционных растений по территории. Ведь некоторые растения имеют низкую устойчивость, какие-то более высокую, а некоторые являются весьма устойчивыми к разного рода негативным условиям почв. Влияние глубины снежного покрова на акклиматизацию и адаптацию растений, на их выживаемость и рост. Исследование глубины снежного покрова также является одной из частей работ по экологическому зонированию территории УСЛК-2. Коллекция сада представлена множеством видов, в том числе интродуцированных из районов с более тёплыми климатическими условиями. Снег является многогранным компонентом среды, определяющим сразу несколько факторов. Глубина снежного покрова, прежде всего, 38

определяет физические факторы воздействия на растения, к которым относятся недостаточная или избыточная влажность и температура [46]. Циркуляция тепловых потоков в верхних слоях почвы характеризуется сезонными особенностями. Главным источником тепла для почвы в летний период является поглощённая на её поверхности или на поверхности, расположенного на ней, растительного покрова солнечная радиация. В зимний период происходит охлаждение поверхности снега в результате отрицательного теплового баланса, характеризующегося высокими значениями альбедо и низкой температурой атмосферного воздуха. Потоки тепла зимой следуют от нижележащих слоёв почвы к её поверхности, а затем выходят в атмосферу. Снежный покров является теплоизолятором между поверхность почвы и атмосферой. Следует отметить, что отражательные свойства снега оказывают большее влияние на тепловой баланс подстилающей поверхности чем, изоляционные. При всём этом снег сам достаточно хорошо излучает тепло в виде длинноволновой радиации. Такое сочетание излучательных, изоляционных и отражательных свойств снега является причиной выхолаживания его поверхности и образования приземных радиационных инверсий температуры, при которых самая низкая температура наблюдается на поверхности снежного покрова, растущая с увеличением его высоты [48]. Важным фактором является изменение физико-механических свойств снега на протяжении холодного периода года [48]. К видам устойчивости растений, зависимым, напрямую или косвенно, от глубины снежного покрова следует отнести морозоустойчивость, зимостойкость, засухоустойчивость и устойчивость к переувлажнению[46]. Морозоустойчивость – это устойчивость к низким отрицательным температурам, влияние которых оказывает прямое действие на растения в холодное время года [46]. Зимостойкость – устойчивость к неблагоприятным условиям зимнего периода, включая и влияние низких температур (морозоустойчивость является частью зимостойкости) [46]. 39

Засухоустойчивость – устойчивость к действию обезвоживания. Факторы, которым противостоит данный вид устойчивости следует считать косвенными. Они могут возникать в результате недостаточного накопления снега в зимний период с сочетанием засушливого начала тёплого времени года [46]. Устойчивость к переувлажнению почвы и к полеганию, зависящая от устойчивости к недостатку кислорода в почве. Данный вид устойчивости важен в понижениях рельефа. Действие факторов, которым противостоит этот вид устойчивости, характеризуется чрезмерным накоплением влаги в почве, в результате накопления огромного количества снега в зимний период, которое может сочетаться с иными факторами [46]. Различные растения обладают разными уровнями, приведённых выше, видов устойчивости. Как уже отмечалось, снег – это теплоизолятор, способный эффективно сдерживать отдачу тепла из почвы, тем самым, защищая растения. Под покровом снега температура может быть значительно выше атмосферной. Данные соответствующих исследований показывают, что при высоте снежного покрова в 40 см и температуре воздуха -20°, температура по в слое снега может быть немногим ниже 0° или же равна 0°. Температуры колеблются в толще снега незначительно. Снежный покров предотвращает иссушение растений в зимний период. Но при этом, верхняя часть снега охлаждается очень значительно, что может вызывать повреждения морозами растений, как например в тундре, части растений над снежным покровом отмирают полностью, формируя, будто подстриженную в под высоту снежного покрова структуру. Данное явление усиливается за счёт абразивного воздействия кристалликов снега, переносимых ветром, порою, с большими скоростями [4]. Зимнезелёные растения, такие, как например зеленчук (Galeobdolon luteum), копытень (Asarum еиrораеит), брусника (Vaccinium vitisidaea) и др. проходят перезимовку под покровом снега без повреждений, сохраняя фотосинтезирующий аппарат, что способствует последовательному ходу репродуктивных фаз, без перебоев [4]. 40

Покров снега способствует выживанию ряда древесных кустарников в горных условиях на границах существования древесной флоры. В качестве примера можно привести, произрастающий в Снежных горах на юго-востоке Австралии кустарниковый эвкалипт (Еисаlyptus niphophila). Он защищается высоким снежным покровом целых полгода, в связи с чем переносит сильные морозы. В тоже время, культивирование его в районах Центральной Европы не увенчалось успехом, т.к. эвкалипт погибал в результате заморозков в условиях малоснежности [4]. Экологическое зонирование по распределению снежного покрова по территории УСЛК-2, позволит, учитывая климатические особенности региона, производить аргументированное распределение коллекционных растений. Такая работа, позволит наиболее эффективно производить акклиматизацию и адаптацию интродуцированных видов в наших условиях, а также заведомо создавать оптимальные условия для роста и развития растений с разного рода требованиям к экологическим факторам. Экологическое зонирование почвенного покрова. Закономерности географического распределения почв складываются горизонтальной и вертикальной зональностями, которые отображают неоднородность термических условий и различную степень увлажнённости климата. Есть и вторая глобальная закономерность географического распределения почв, выражающаяся провинциальностью или же фациальностью, которая обусловлена изменчивостью континентальности климата в зонах или группах зон. Зоны, подзоны, фации и провинции представлены огромными размерами, составляющиими сотни и тысячи квадратных километров. Но каждая зона, характеризуется неоднородностью почвенного покрова и смены почв отмечаются на расстояниях в сотни, десятки и даже единицы метров [41]. Такая неоднородность обуславливается сменами элементов мезо- и микрорельефа, различным возрастом самих почв, воздействием растительности и антропогенным влиянием [41]. 41

Почвы УСЛК-2 являются частью городского почвенного покрова, которые, как правило, характеризуются сложной мозаичной структурой, обусловленной чередованием почв и техногенных поверхностных образований по территории, многокомпонентностью состава почвенного покрова и высоким разнообразием (морофологическим и генетическим) видов почв. При составлении средне- и крупномасштабных карт городских почв, мозаика из природных, переходных и техногенных почв создаёт множество проблем, поэтому основой почвенно-экологических карт городов, очень часто, является функциональное зонирование [49]. На территории УСЛК-2 почти не наблюдается техногенных поверхностных образований, но имеются следы, различного рода сооружений. Тем не менее, при определении мест для изъятия образцов почв использовалось функциональное зонирование территории, проведённое в 2019 году [44]. Определённая структура почвенного покрова характерна для любой местности и представляет собою многократно повторяющиеся по территории ареалы определённых почв, создающих стойкий рисунок и состав почвенного покрова и, одновременно, устойчивые механизмы геохимических и геофизических реакций и связей между включенными в эту структуру почвами. Каждая отдельная структура имеет единство истории создавших её процессов [41]. В настоящее время по всему миру происходит широкое применение ГИС-технологий в зонировании почв [49, 60]. 42

ГЛАВА 3 Программа, объект, методика и объём выполненных работ Выпускная квалификационная работа Изм Лист Дипломник Руковод. № докум. Ботов А.А. Фомин В.В. Консул. Зав. каф. Григорьева А. В. Подп Дата Лит Карта зеленых насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур Лист Листов У УГЛТУ, ИЛП Кафедра экологии и природопользования 43

Программа исследования. Процесс исследования коллекционного фонда УСЛК-2 и проведение экологического зонирования территории включал в себя достаточное множество различных операций и сложностей с которыми пришлось столкнуться на пути к цели. Но в целом, эти процессы можно разбить на этапы. Этапы деятельности, которые были проведены для создания карты зелёных насаждений и реестра коллекции УСЛК-2 следующие: 1) Подбор литературы для определения состава коллекционного фонда; 2) Натурное обследование коллекционного фонда с установлением биологического вида каждого растения и его сорта (по возможности) с последующем занесением его на бумажные носители в полевых условиях и определением его приблизительного местоположения; 3) Снятие географических координат заметных с воздуха объектов; 4) Произведение аэрофотосъёмки территории УСЛК-2; 5) Составление мозаики изображений (сшивка аэрофотоснимков) с их корректировкой по координатам заметных с воздуха объектов; 6) Дешифрирование полученных изображений и создание векторных геоинформационных слоев с использованием географической информационной системы на основе данных бумажных носителей, полученных в ходе полевых изысканий (этап 2); 7) При использовании рабочего интерфейса географической информационной системы произведены соответствующие манипуляции, позволившие объединить атрибутивные данные векторных слоёв коллекционного фонда и атрибутивных данных векторных слоёв функциональных зон и участков отображения сада (объединение по пространственному признаку), что позволило приобрести необходимый набор данных для реестровой таблицы; 8) Доведение полученных в результате объединения по пространственному признаку данных до презентабельного вида; 44

Процесс произведения экологического зонирования, включающий исследование глубины снежного покрова, определение фитотоксичности и кислотности почв УСЛК-2, а также создание цифровой модели рельефа подразделяется следующие этапы. 1) Определение конкретных точек на территории сада для проведения исследований глубины снежного покрова и взятия проб для анализа почв на фитотоксичность и кислотность (рН); 2) Произведение замеров глубины снежного покрова в намеченных точках на протяжении зимы с занесением данных в географическую информационную систему, а для анализа почв произведение однократного изъятия образцов почв методом прикопок; 3) Создание цифровой модели рельефа; 4) Произведение анализа почв на фитотоксичность и кислотность; 5) Создание картосхем и проведение пространственного анализа по исследуемым показателям; 6) Подведение итогов и заключение по данным исследованиям. Последними этапами ВКР, в целом, являются разработка экономической составляющей и безопасности труда. В соответствии с этими этапами было принято создать карту трудонапряжённости, которая покажет необходимое количество трудозатрат по уходу за коллекцией сада в течении года по сезонам, что отразит экономическую составляющую. По технике безопасности решено создать карты тяжести труда по основным видам работ в саду, и на основании этого определить классы условий труда по тяжести данных трудовых процессов. 45

Объект исследования. Объектом исследования является коллекционный фонд УСЛК-2 и условия местопроизрастания растений данного фонда, а именно, особенности рельефа, особенности накопления и распределения снежного покрова по территории сада в зимний период, характеристики почв территории УСЛК-2, а конкретно – их показатели фитотоксичности и кислотности. Методика. Создание карты зелёных насаждений УСЛК-2 и реестра на её основе осуществлено, как уже отмечалось, с использованием географической информационной системы QQIS (qgis.org), использование которой является основой методологической составляющей данных исследований, что также относится и к проведению экологического зонирования. Методика создания карты зелёных насаждений и реестра коллекционного фонда УСЛК-2. Первым, необходимым, этапом стало исследование коллекционного фонда сада, с использованием для определения его видового состава специальной литературы, подбор которой был осуществлён заранее [9, 10, 15, 21–23, 25, 28, 36]. Коллекция УСЛК-2 раскидана по площади более чем 10 га, поэтому, для её исследования, вся территория была разбита на условные зоны. После этого, сотрудники сада производили учёт каждого растения с определением его биологического вида и, по возможности, сорта в каждой условной зоне. Условные зоны были выделены в связи с тем, что функционального зонирования УСЛК-2 на момент натурного обследования коллекции ещё не было произведено [44]. В результате проведённой инвентаризации были получены списки на бумажных носителях, содержащие информацию о количестве растений конкретного биологического вида в определённой условной зоне, расположенных в последовательности маршрута по которому двигался сотрудник, определявший их. 46

Для создания карты зелёных насаждений, необходимым этапом стало проведение аэрофотосъёмки территории сада. Аэрофотосъёмка была выполнена в несколько приёмов с использованием беспилотного летательного аппарата DJI Phantom 4 Advanced (DJI Inc., Китай). Для съёмки подбирались оптимально подходящие по погодным условиям дни: без осадков и скорость ветра не превышала 3-4 м/с. Съёмка производилась как в ручном, так и в автоматическом режимах. Создание снимков осуществлялось при помощи смартфона, который подключался к пульту управления квадрокоптером. Взаимодействие между пультом управления и смартфоном осуществлялось при помощи приложения, устанавливаемого на смартфон. Фото процесса управления и создания снимков территории УСЛК-2, при помощи квадрокоптера, представлено на рисунке 6. Рис.6: Процесс съёмки территории УСЛК-2 квадрокоптером (автор фото: сотрудник НОЦ ДиС – Рогачёв Владимир Евгеньевич). 47

Полученные в ходе проведения данной работы снимки необходимо сшивать, чтобы получить полноценные изображения территории. Составление мозаики изображений (сшивка аэрофотоснимков) произведена с использованием геосервиса www.precisionmapper.com. В результате были получены изображения территории сада, в виде сегментов. Координаты снимков квадрокоптер определяет автоматически, но их следует корректировать. Корректировка осуществлялась методом снятия координат заметных на снимках объектов (пересечения дорог, валуны, отдельные деревья и кустарники, здания и сооружения и т.п.) и внесение их в географическую информационную систему QQIS (qgis.org). Произведение данной работы было начато заранее с использованием GPS-GLONASS приёмника Garmin eTrex 10. После занесения снимков в геоинформационную систему проверялось пространственное соответствие объектов на снимках этим же объектам, только обозначенным векторным точечным слоем по координатам, полученным с помощью GPS-GLONASS приёмника в ходе полевых изысканий. Если векторный объект не соответствовал себе же на снимке, то снимок корректировался инструментом в интерфейсе ГИС – «Привязка растра». Следует отметить, что точность используемого GPS-GLONASS приёмника, позволяет определять координаты с погрешностью до 3 м на открытом пространстве. Точность падает под пологом насаждений. Как можно заметить на рисунке 7, изображения рассредоточены не по всей площади, это вызвано тем, что в местах, где изображений нет расположены лесонасаждения или там отсутствуют коллекционные посадки. Тем не менее некоторые растения не попали на изображения. Их занесение на карту и в реестр осуществлено снятием их координат и последующем занесением данных координат в геоинформационную систему. 48

Рис.7: Сшитые и откорректированные изображения УСЛК-2. Следующим этапом стало дешифрирование созданных мозаик изображений в геоинформационной системе на основе данных бумажных носителей, полученных в результате полевых исследований коллекционного фонда. Дешифрирование было решено производить точечными и полигональными слоями. Полигонами отмечались куртины и грядки коллекционных растений, где невозможно выделить отдельный экземпляр. Там же, где это возможно, растение отмечалось точкой. Одновременно с созданием векторных слоёв заносилась атрибутивная информация в виде названия биологического вида растения для точеного слоя, а для полигонов – несколько названий (если в куртине несколько видов) плюс их количество. 49

Трудностью стало то, что отдельные участки сада, оказались достаточно загущены посадками, что потребовало огромного формата лист для отображения всех растений на карте на бумажном носителе, либо пришлось бы уменьшать векторные слои до, еле различимых глазом человека, объектов. Это в большой степени усугублялось обязательным присутствием рядом с обозначением растения на карте его порядкового номера. В связи с чем было принято решение разбить всю карту на участки отображения - планшеты, по размерам схожие с листом формата А4, в результате чего станет возможным распечатка сегментов карты по отдельности на листах формата А4 с масштабом 1:250. В результате применения определённых инструментов интерфейса геоинформационной системы QGIS была выполнена разбивка территории сада на 53 сегмента (рис. 8). Рис.8: Разбивка территории УСЛК-2 на планшеты, подходящие к формату А4 с масштабом 1:250. 50

Далее было произведено объединение атрибутивных данных, которые было решено заносить в реестровую таблицу, по пространственному признаку. Для этого использовался специальный инструмент интерфейса геоинформационной системы QGIS. Все коллекционные растения, было решено, отображать в реестровой таблице с использованием уникального идентификатора, который формируется в результате конкатенации через точку следующих номеров: порядковый номер растения в таблице и на картосхемах; номер участка (в нашем случае 2, т.к. исследования проводились в УСЛК-2); номер планшета, соответствующей части картосхемы; номер функциональной зоны, который уже были разработаны к моменту создания картосхемы и таблицы; номер вида растения (всем видам УСЛК был присвоен индивидуальный номер, который определяется в соответствующей таблице); состояние экземпляра растения в период его инвентаризации («0» - мёртвое, «1» - живое). Все номера были объединены в атрибутивных данных одного векторного слоя, а затем атрибутивные данные этого слоя были перемещены в программу Microsoft Excel, где были доведены до презентабельного вида. Методика проведения экологического зонирования. Первым этапом по проведению экологического зонирования стало создание векторного слоя изолиний высот методом оцифровки топографического плана УСЛК-2. Далее происходило определение конкретных мест на территории УСЛК-2, в которых в дальнейшем производилось исследование глубины снежного покрова в течении зимы и изъятие образцов почв для анализов. Данная работа произведена под руководством ведущего инженера УСЛК, и места определены исходя из его опыта и планов по развитию сада. Места исследований сразу, при их определении, заносились в геоинформационную систему QGIS в виде векторных 51

точечных слоёв. Затем создавались картосхемы УСЛК-2 на бумажных носителях с указанием всех точек, и сотрудники исследовали глубину снежного покрова и изымали образцы почв для анализа, следуя данным картосхемам. Измерения глубины снежного покрова производились 5 раз: один раз в декабре и далее с 24 января, с интервалом в две недели, четыре раза. Последний раз – 6 марта. Измерения производились в двадцати восьми точках. Каждая точка отмечалась на местности деревянным опознавательным знаком в виде колышка высотой в 1 метр. Отметки создавались для того, чтобы сотрудник последующие измерения производил в этом же месте, что повышает точность исследований. Для проведения измерений был разработан специальный маршрут, по которому сотрудник двигался, последовательно, от точки к точке, что позволяло преодолевать снежный покров по предыдущим следам. Непосредственные измерения глубины снежного покрова, производились, специально изготовленной раннее, деревянной рейкой, с нанесёнными отметками высоты в сантиметрах. Определяли глубину с точностью до 0,5 см. Места исследования глубины снежного покрова и маршрут представлены на рисунке 9. Рис.9: Места измерений глубины снежного покрова и маршрут следования при их проведении. 52

Места взятия образцов почв УСЛК-2 представлены на рисунке 10. Сбор проб почв с территории УСЛК-2 производился методом прикопок. Их высушивали на воздухе до воздушно-сухого состояния, выбирали посторонние включения, растирали в ступке пестиком и просеивали через сито с диаметром отверстий 1 мм [3, 37]. Обменную кислотность почвы, которая обусловлена наличием в ППК обменных катионов водорода и алюминия, определяли по величине рН солевой вытяжки [3]. Суспензию почвы готовили при соотношении почва: раствор хлорида калия (концентрация 1 моль/л), равном 1 : 2,5, перемешивали в течение 5 минут и оставляли на 22 -24 часа. Затем суспензию фильтровали и методом потенциометрии определяли рН солевой вытяжки (рН-метр рН-Эксперт01). Определение вели в двух параллельных измерениях. Определение фитотоксичности почвы проводили методом биотестирования [55], в основу которого положено сравнение суточного прироста клеток зеленой одноклеточной водоросли Chlorella vulgaris Beijer контрольном и опытном вариантах. Изменение численности клеток определяется посредством измерения оптической плотности суспензии водоросли при длине волны 670 нм. По данной методике расчет показателя токсичности КТ проводится по формуле КТ = (Ак – Ат) / Ак, где Ак и Ат – величины оптической плотности контрольного и тестируемого образца, соответственно, после 24 часов биотестирования. Критерием токсичности тестируемого образца является снижение на 20% и более (подавление роста) или увеличение на 30% и более (стимуляция роста величины оптической плотности культуры водоросли, выращиваемой в течении 24 часов на тестируемой воде по сравнению с ее ростом на контрольной среде, приготовленной на дистиллированной воде. 53

Водные вытяжки из почвы готовили согласно рекомендациям [54] в соотношении 1 часть почвы и 4 части дистиллированной воды. Далее почвенную суспензию встряхивали в течение 2 часов, отстаивали и фильтровали. Биотестирование проводили на фитотестере в течение 24 часов при температуре 34-36 С°, интенсивности света 80 Вт/м2 и скорости вращения кассеты с тестируемыми образцами 30 об./мин. Степень токсичности образца (воды или водной вытяжки из почвы) устанавливается на основе токсикологических характеристик через величину биологически безопасного разбавления, согласно таблице 1. Для этого из результатов биотестирования разведений пробы воды, кратных трем, выбирают то разбавление, для которого рассчитанный коэффициент токсичности превысил значение 0,2 (подавление роста) или 0,3 (стимуляция роста). Таблица 1 Токсикологические характеристики качества испытуемой воды (водной вытяжки) Величина разбавления тестируемой воды, при которой превышен Степень токсичности коэффициент токсичности 1 (без разбавления) слаботоксичная 3 среднетоксичная 9 токсичная 27 сильнотоксичная 81 гипертоксичная 54

При тестировании водных вытяжек из почвы как правило может присутствовать явление агрегации клеток хлореллы, которая фиксируется визуально по появлению в суспензии комочков зеленого цвета, реже бесцветных. При этом с увеличением количества действующих токсикантов агрегированные частицы укрупняются, нарушается равномерность их распределения по объему и может произойти их оседание на дно и обесцвечивание. Учет появления агрегации проводят как оказание токсического действия на хлореллу [47]. Рис.10: Места взятия образцов почв УСЛК-2 55

По окончании снегомерных измерений и проведения анализов почв, на основе результатов данных работ, в геоинформационной системе составлены: 1) Цифровая модель рельефа территории УСЛК-2, созданная методом TIN-интерполяции; 2) Цифровая модель распределения снежного покрова по территории УСЛК-2, также созданная TIN-интерполяцией; 3) Цифровые модели распределения уровней фитотоксичности и кислотности почв. На основании полученных картосхем и цифровых моделей произведён пространственный анализ территории УСЛК-2 по важнейшим показателям для произрастания растений. Объём выполненных работ. По итогам проведения исследований по УСЛК-2, можно констатировать, что сотрудниками сада выполнен колоссальный объём работ: 1. Произведена масштабная инвентаризация зелёных насаждений УСЛК-2, в результате чего выявлено, что в коллекции состоит 90 видов, представленных 1950 экземплярами; 2. Произведена аэрофотосъёмка территории сада; 3. Выполнена оцифровка всех элементов, включая рельеф, инфраструктуру, лесонасаждения, здания и сооружения и т.п.; 4. Выполнено дешифрирование подавляющей части коллекции, включающей 569 точеных объектов и 55 полигональных; 5. На основе оцифровки создана карта зелёных насаждений УСЛК-2; 6. На основе карты зелёных насаждений создан реестр коллекции УСЛК2, в который пока что входят только те растения, что отмечены точками, но в 56

дальнейшем планируется все полигоны перевести в точечные объекты, в результате чего каждое растение на территории сада будет иметь уникальный идентификатор; 7. Выполнено исследование распределения снежного покрова по территории; 8. Произведено исследование почв на показатели кислотности и фитотоксичности; 9. Создана цифровая модель рельефа и цифровые модели распределения снега, а также уровней кислотности и фитотоксичности по территории УСЛК2; 10. На основе картосхем и цифровых моделей произведён пространственный анализ территории. Всю эту работу выполнил коллектив УСЛК-2, но следует отметить, что многие материалы были предоставлены теми или иными подразделениями университета. Также, нужно отдать должное руководству университета, ведь в 2019-2020 годах им приняты колоссальные шаги для развития УСЛК. Анализы почв произведены в лаборатории кафедры экологии и природопользования. 57

ГЛАВА 4 Результаты и их обсуждение Выпускная квалификационная работа Изм Лист Дипломник Руковод. № докум. Ботов А.А. Фомин В.В. Консул. Зав. каф. Григорьева А. В. Подп Дата Лит Карта зеленых насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур Лист Листов У УГЛТУ, ИЛП Кафедра экологии и природопользования 58

Карта зелёных насаждений представляет собой территорию с границами, которой является УСЛК-2. На карте отображены: 1) лесонасаждения, площадь которых составляет 3,1 га; 2) существующие дороги, протяжённостью 1,1 км; 3) здания и сооружения (домик сторожа, строящаяся лаборатория, теплицы и др.); 4) коллекционный фонд. Коллекционный фонд отображён точечными и полигональными объектами. У каждого растения, отображаемого точкой, имеется уникальный идентификатор, состав которого приведён в предыдущей главе. Точки отображаются на карте разными условными знаками, в зависимости от того, хвойное или лиственное растение. Полигоны тоже имеют номер, но он не отображён на карте, в связи с тем, что в дальнейшем полигонами планируется отображать только посевные отделения питомника (грядки) и живые изгороди, где крайне трудно и не имеет смысла отображение каждого отдельного экземпляра растения. В геоинформационной системе, в слое полигонов, расположена информация о видовом составе каждого полигона, количестве растений каждого вида в нём и планах работ, которые необходимо провести с ним. На карте полигоны отмечены красным или зелёным цветами, что говорит о том, из хвойных или же лиственных растений он состоит. Некоторые полигоны отмечены серым цветом, что означает смесь хвойных и лиственных растений в нём, а также планы на его расформировку. На карте представлено 569 точечных объектов и 55 полигонов, что в сумме составляет 1950 растений коллекционного фонда, которые представлены 90 биологическими видами. В полном объёме, с наличием у каждого точечного растения уникального идентификатора, карта зелёных насаждений представлена в промежуточном отчёте о научно-исследовательской работе по созданию реестра видов и сортов деревьев ботанического сада «Уральский сад лечебных культур имени профессора Л.И. Вигорова (УСЛК)» [44]. В отчёте карта представлена на листах формата А4, сегментами (планшеты) масштабом 1:250. На рисунке 11 59

представлена карта зелёных насаждений УСЛК-2 с разбивкой на планшеты. В приложении 1 карта зелёных насаждений УСЛК-2 представлена в 6 сегментах. Рис.11: Карта зелёных насаждений УСЛК-2 в состоянии на 2019 год. В отчёте также представлен реестр коллекции, по которому можно определить биологический вид, а в дальнейшем и сорт, каждого растения, отображённого на карте. Это производится следующим образом: 1) на карте выбирается нужное растение; 2) запоминаем номер растения, который указан рядом с его условным обозначением; 3) находим данное растение по номеру в реестре. Доступно выполнение алгоритма и в обратном порядке: 1) находим нужное растение в реестре; 2) запоминаем его порядковый номер, номер планшета и функциональной зоны (если нужно); 3) находим по номеру необходимы планшет; 4) находим нужное растение. 60

В таблице 2 представлен сегмент реестровой таблицы без географических координат. На рисунке 12 – соответствующий ему планшет, на котором отображены посадки сосны сибирской (Pinus sibirica Du Tour). Как можно увидеть на планшете – его порядковый номер 41. В сегменте реестровой таблице также видим, что все растения отображены на планшете под номером 41. Далее, на планшете нужно найти порядковый номер растений, которые отображены в таблице. Эти номера с 1810 по 1813. На планшете находим эти номера и видим, что условное обозначение на карте – хвойное растение, и расположены они во втором ряду от дороги, в порядке - с юго-запада на северо-восток. Таким образом можно найти любое растение, отмеченное точкой, на территории сада. Таблица 2 Уникальный идентификатор 58 1 Pinus sibirica Du Tour 1810.2.41.12.58. 1811 2 41 12 58 1 Pinus sibirica Du Tour 1811.2.41.12.58. 1812 2 41 12 58 1 Pinus sibirica Du Tour 1812.2.41.12.58. 1813 2 41 12 58 1 Pinus sibirica Du Tour 1813.2.41.12.58. Вид растения 12 1, мёртвое -2) 41 Идентификатор вида Номер функциональной 2 зоны Номер планшета 1810 Порядковый номер Номер участка УСЛК Состояние растения (живое- Сегмент реестровой таблицы 1 1 1 1 61

Рис.12: Планшет, соответствующий, приведённому выше сегменту реестровой таблицы 62

Цифровая модель рельефа (ЦМР) УСЛК-2 создана на основе линейного векторного, который является результатом оцифровки топографического плана территории УСЛК-2, предоставленного университетом. Колебание высот территории сада происходит в пределах от 253,5 до 260,7 метров над уровнем моря, что составляет 7,2 м. ЦМР представлена на рисунке 3. Колебание высот территории сада происходит в пределах от 253,5 до 260,7 метров над уровнем моря, что составляет 7,2 м. Картосхема ЦМР представлена на рисунке 13. Рис.13: Цифровая модель рельефа УСЛК-2 По картосхеме видим, что понижение рельефа происходит от восточной части сада к западной. Изолинии высот имеют весьма сложную, извилистую структуру. В целом вид рельефа можно описать, как соединение 2 ложбин, одна из которых расположена на протяжении всего сада с востока на запад, а 63

вторая, соединяется с ней, пролегая с северо-востока на юго-запад. В второй ложбине создан канал, который осуществляет отвод избыточной влаги из соседнего сада, расположенного северо-восточнее. Следует отметить, что лесонасаждения расположены на возвышениях рельефа, и в какой степени дублируют их. На рисунке 14 можно увидеть, как островок леса в южной части, выходящий из лесопарка дублирует возвышение. Остров леса напротив, также, как бы копирует форму рельефа, располагаясь на возвышении. Рис.14: Цифровая модель рельефа с наложением участком лесонасаждений. 64

Цифровая модель распределения снежного покрова по территории УСЛК-2. Распределение глубины снежного покрова по территории сада в течении периода измерений представлено в таблице 3. Таблица 3 Распределение глубины снежного покрова по территории УСЛК-2 в течении периода измерений Номер точки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 19.12.2019 11,0 20,0 20,0 20,5 19,0 18,0 23,0 3,0 16,0 17,5 23,5 20,0 18,0 18,5 17,0 23,0 8,5 21,5 30,0 18,5 20,0 24,0 21,5 23,0 22,5 21,0 20,5 12,0 Результаты проведения измерений по датам, см 24.01.2020 07.02.2020 21.02.2020 06.03.2020 28,0 32,0 30,5 30,0 42,5 45,5 43,0 42,0 40,5 47,0 45,0 44,5 46,0 50,0 48,0 47,5 45,5 47,0 40,5 40,0 35,0 42,0 40,0 40,0 49,0 50,0 47,5 47,5 19,0 20,0 19,0 19,0 39,0 45,0 44,0 43,5 33,0 34,0 31,0 30,0 43,0 47,5 45,0 44,5 42,0 47,0 46,5 45,0 38,5 44,0 42,0 41,5 44,5 46,5 44,5 44,0 43,0 49,0 47,0 47,0 49,5 53,0 51,0 51,0 21,5 28,0 27,5 27,5 47,0 50,0 46,0 46,0 45,0 48,5 46,5 46,0 43,0 49,0 47,5 47,5 42,0 47,5 45,5 45,0 42,0 50,0 46,5 46,0 43,0 49,5 47,0 46,0 45,0 48,0 45,0 45,0 40,0 44,5 40,0 39,5 44,0 52,0 48,5 38,5 45,0 49,0 48,0 47,5 34,0 37,0 34,5 34,5 65

Пик глубины снежного покрова наблюдался 7-го февраля, а после, в результате довольно высоких температур для нашего региона в это время года, снежный покров просел. На рисунке 15 представлено среднее распределение Средння глубина снежного покрова по территории, см снежного покрова по территории УСЛК-2. 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Даты Рис.15: Глубина снежного покрова в среднем по территории УСЛК-2 за период измерений. По результатам измерений построена цифровая модель распределения снежного покрова по территории УСЛК-2. Модель построена по данным измерений 6-го марта, то есть последнего раза измерений. Данная дата выбрана в связи с тем, что после, выпадение снега спадает до минимальных значений, и данный результат можно считать итогом выпадения зимних осадков. Цифровая модель представлена на рисунке 16. 66

Рис.16: Цифровая модель распределения снежного покрова по территории УСЛК-2 на 6-е марта 2020 года. По модели видно, что снег скапливается в определённых местах, в частности, в понижениях рельефа, которыми являются устья ложбин. При наложении на цифровую модель участков с лесонасаждениями, становится ясно, что распределение снега во многом определяется расположением участков леса (Рис. 17). Величина снежного покрова меньше на покрытых лесом площадях и больше на открытых пространствах. Более того, конфигурация участков с лесонасаждениями образует «ловушки», т.е. места где увеличивается накопление снега. Данное явление можно наблюдать вдоль южной границы сада. Особенно это заметно в том месте, где образован массивный полуостров леса, выходящий из лесопарка, в результате чего появляется «ловушка», в которой глубина снежного покрова превышает 50 см. 67

Рис.17: Цифровая модель распределения снежного покрова по территории УСЛК-2 на 6-е марта 2020 года с наложением участков, покрытых лесом. Следует отметить, что в результате северо-западного направления преобладающих ветров и коридорного расположения лесонасаждений относительно их, формируется своеобразный перегон снега из северной части в южную и восточную, т.к. «коридор» имеет изгиб в восточном направлении. В целом, следует сказать, что УСЛК-2 имеет очень интересную структуру, определяемую строением рельефа и конфигурацией лесонасаждений, что безусловно оказывает своеобразное влияние на распределение снежного покрова. 68

Фитотоксичность и кислотность почв УСЛК-2. Непосредственная близость железнодорожной магистрали и асфальтового завода к УСЛК-2 с северо-западной стороны, т.е. с направления преобладающих ветров в большой степени определяют важность данного исследования. По данной железной дороге курсируют тепловозы, в связи с чем увеличивается загрязняющая нагрузка на прилегающие территории. На железнодорожном транспорте осуществляется перевозка всех добываемых ископаемых, продуктов их переработки и синтезируемых химических веществ. В результате истирания ходовых частей, при утечке и процессов распыления и рассыпания грузов в почву поступает целый комплекс тяжёлых металлов: железо, хром, марганец, кобальт, свинец и другие. Их распространение по территории часто определяется её рельефом и метеоусловиями. Они концентрируется, зачастую, формой овалов, ориентированных длинной осью в определённом направлении. Такого вида конфигурации, обуславливаются строением рельефа и господствующим направлением ветров [16]. Выбросы асфальтобетонных (АБЗ) заводов, в среднем, представлены SO2 (около 10%), NOx (около 20%), СО2 (около 30%) и неорганической пылью (около 40%). Неорганическая пыль, выбрасываемая АБЗ разными объёмами, зависимыми от производительности и технологии предприятия [18, 26], в свою очередь, может быть представлена разным содержанием диоксида кремния (SiO2). Содержание SiO2 определяется типом перерабатываемой горной породы [18]. Как уже упоминалось во 2-й главе, загрязняющие вещества можно разделить на два типа по характеру воздействия на почвы: педохимически активные и биохимически активные вещества. Первый тип веществ преобладает по массе в выбросах и способен влиять на окислительно-восстановительные и кислотно-основные характеристики почвы, изменяя их в ту или иную стороны. К таким соединениям относятся, в частности, минеральные кислоты, которые получаются при взаимодействии кислых газообразных веществ (SO2, NO2 и др.) с атмосферной влагой. Достигая определённого уровня подкисление или 69

подщелачивание почвы способно вызвать ухудшение условий для почвенной биоты. Биохимически активные вещества для почв, включают высокого уровня токсичные соединения для живых организмов. К таковым причисляются тяжёлые металлы: медь, кобальт, свинец, кадмий и др., которые являются выбросами предприятий цветной и чёрной металлургии [29]. Данные об уровнях фитотоксичности и кислотности почв УСЛК-2 приведены в таблице 4. Таблица 4 Уровнии фитотоксичности и кислотности почв УСЛК-2 (местоположения точек показано в 3-й главе при описании методики) Номер точки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Уровень фитотоксичности Слаботоксична Токсична Гипертоксична Среднетоксична Гипертоксична Токсична Гипертоксична Сильнотоксична Среднетоксична Среднетоксична Гипертоксична Среднетоксична Слаботоксична Среднетоксична Сильнотоксична Сильнотоксична Среднетоксична Токсична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Токсична Среднетоксична Токсична Токсична Уровень кислотности (рН) 4,42±0,01 4,41±0,01 4,29±0,01 4,51±0,01 4,37±0,01 4,21±0,01 4,67±0,01 4,66±0,01 4,46±0,06 4,35±0,01 4,42±0,01 3,92±0,01 4,34±0,01 5,65±0,15 4,12±0,01 5,43±0,01 4,23±0,01 4,36±0,01 4,34±0,02 7,5±0,02 7,68±0,02 7,71±0,01 7,51±0,02 4,43±0,01 4,44±0,01 70

Продолжение таблицы 3 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Гипертоксична Гипертоксична Гипертоксична Среднетоксична Среднетоксична Слаботоксична Слаботоксична Сильнотоксична Среднетоксична Сильнотоксична Слаботоксична Токсична Токсична Среднетоксична Токсична Среднетоксична Среднетоксична Токсична Токсична Гипертоксична Среднетоксична Гипертоксична Гипертоксична Сильнотоксична Сильнотоксична Сильнотоксична Среднетоксична Гипертоксична Среднетоксична Слаботоксична Токсична 4,54±0,01 4,26±0,01 4,28±0,01 4,22±0,01 4,32±0,01 4,21±0,01 4,64±0,01 4,67±0,01 7,38±0,05 4,18±0,01 4,34±0,01 4,4±0,01 6,69±0,01 4,48±0,01 4,22±0,02 7,55±0,01 7,46±0,02 4,72±0,01 7,32±0,02 4,78±0,01 4,29±0,02 7,44±0,01 7,05±0,01 4,08±0,01 4,36±0,01 5,19±0,01 6,18±0,01 5,3±0,02 4,66±0,02 4,7±0,01 4,24±0,02 4,08±0,01 4,36±0,01 4,14±0,01 4,1±0,01 4,6±0,02 На основе данных таблицы 3 построены цифровые модели распределения уровней фитотоксичности и кислотности почв УСЛК-2. На рисунках 18 и 19 представлены эти модели. 71

Рис.18: Цифровая модель распределения уровней фитотоксичности почв УСЛК-2. Как видим, почвы сада обладают различными уровнями фитотоксичности, включая все 5 категорий: от слаботоксичных до гипертоксичных. Острова с высоким уровнем токсичности встречаются: в устье ложбины – самая западная часть УСЛК-2, в тоже время, являющаяся самой низкой частью рельефа; самый крупный – совпадает с северо-западной границей участка лесонасаждений, являющимся заповедником по функциональному зонированию [44]; в восточной части сада, прилегающий к юго-восточной его границе, его расположение совпадает с магистралью водоснабжения. Островки поменьше можно наблюдать в северной и южной частях. В целом, следует сказать, что уровни фитотоксичности распределены по территории весьма неравномерно. 72

Рис.19: Цифровая модель распределения уровней кислотности почв УСЛК-2. Кислотность почв УСЛК-2 рознится от сильнокислых до слабощелочных (рН = 3,9-7,7). Конфигурация участков с различной кислотностью весьма интересна. Кислотность подавляющей части почв расположена в диапазоне от 4,1 до 5,0 рН, т.е. реакция почвенного раствора основной территории сада является кислой и сильнокислой в отдельных местах. Но в северной части, подверженной влиянию железной дороги и асфальтового завода почвы по большей части становятся слабокислыми, нейтральными и даже слабощелочными, в отдельных местах, что можно наблюдать на цифровой модели (рис. 8). В попытках понять причины такого рода распределения уровней фитотоксичности и кислотности территории УСЛК-2, были предприняты поиск и анализ соответствующей литературы. 73

Взаимосвязь фитотоксичности и кислотности, определяется тем, что оптимум значений рН для тест-культуры - Chlorella vulgaris Beijer, по которой определялась фитотоксичность почв, составляет 5-8 единиц [29]. Это значит, что уровень фитотоксичности почв определяется как слабый, без учёта иных факторов, если почвы среднекислые (рН = 5,0), слабокислые (рН = 6,0), нейтральные (рН = 7,0) и слабощелочные (рН = 8,0). Но как уже было отмечено, подавляющая часть почв характеризуется кислотностью от 4,1 до 5,0 рН, что негативно сказывается на тест-культуре. Согласно этому, в тех местах, где почвы токсичны, сильнотоксичны и гипертоксичны для тест-культуры, должна наблюдаться кислотность уровнем ниже 5,0 рН, а в тех местах, где почвы слаботоксичны и среднетоксичны, кислотность должна быть выше 5,0 рН. Но, в случае с УСЛК-2, такой вид зависимости фитотоксичности от кислотности почв проявляется слабо. На рисунке 20 представлено распределение значений рН по уровням фитотоксичности образцов. По оси абсцисс расположены образцы в порядке увеличения их фитотоксичности, а по оси ординат – значения рН. По данному графику можно отследить уровни рН для каждой группы образцов по фитотоксичности. На графике видно, что сильнотоксичные и гипертоксичные почвы не обладают пиковыми, для УСЛК-2, показателями рН, т.е. их кислотность не превышает 7 единиц, только в 2-х из 19 превышает 6 единиц, и только в 4, с предыдущими включительно превышает 5 единиц. То есть, приведённая выше зависимость фитотоксичности от рН наблюдается только по пиковым показателям кислотности. 74

Гипертоксична Гипертоксична Гипертоксична Гипертоксична Гипертоксична Гипертоксична Сильнотоксична Сильнотоксична Сильнотоксична Сильнотоксична Токсична Токсична Токсична Токсична Токсична Токсична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Среднетоксична Слаботоксична Слаботоксична Слаботоксична Значение рН Распределение значений рН по уровням фитотоксичности 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 Образцы и уровни их фитотоксичности Рис. 20: Распределение значений рН по уровням фитотоксичности образцов 75

Проведя анализ по взаимозависимости фитотоксичности и кислотности, следует сказать, что связь между этими показателями выражена слабо. Вероятно, что фитотоксичноть определяется другими, имеющими более высокую роль на территории сада, факторами. Пытаясь понять причины распределения уровней фитотоксичности, можно предположить, что высокие уровни концетрируются в определённых местах, которые были описаны выше не случайно. Во-первых, устье ложбины – самый низкий участок рельефа, расположенный в западной части УСЛК-2. Вероятно загрязняющие вещества, поступающие с железной дороги и асфальтового завода на территорию сада, со временем, с осадками и талыми водами перекочёвывают в низкий участок рельефа и задерживаются там, в связи с тем, что дальнейшее продвижение им перекрывает железнодорожное полотно. Площадь высокого уровня фитотоксичности на северо-западной границе участка лесонасаждений – заповедника, можно попытаться объяснить тем, что лесонасаждение выступает в качестве барьера дальнейшему продвижению части воздушных масс, несущих с собой загрязняющие вещества от железной дороги и завода – со стороны господствующего направления ветров, в результате часть веществ оседает именно в этом месте. Участки высокой фитотоксичности в восточной части УСЛК-2 и на изгибе его конфигурации, предположительно, являются результатом коридорного эффекта, в результате которого преобладающие ветры приносят загрязняющие вещества именно в эту часть. Дальнее продвижение предотвращает лесопарковая зона, в результате чего, подавляющая часть вредных соединений оседает именно здесь. Следует отметить «ловушку», образуемую крупным полуостровом леса, выступающим из лесопарка в южной части УСЛК-2. Этот участок уже отмечался, при анализе распределения снежного покрова. Уровень фитотоксичности данного участка не превышает средних значений, но надо сказать, что на его площади не производилось изъятия образцов, так как эта зона не являлась 76

приоритетной на тот момент. Поэтому, вполне может быть, что там имеется высокий уровень фитотоксичности. Для попытки объяснения уровней кислотности, следует знать какие вещества выбрасываются из источников загрязнения и как данные вещества могут влиять на кислотность почв. Так, диоксид серы, являющийся частью выбросов асфальтового завода (около 10%) [26] и выхлопа тепловозов, курсирующих по ж/д [27], способен вызывать подкисление почв [29]. Неорганическая пыль, выбрасываемая асфальтовым заводом (около 40%) [26] и состоящая, в разной степени, из диоксида кремния [18] может является причиной подщелачивания кислых почв, т.к. кремниевые соединения, обычно имеют нейтральную реакцию [30]. Нейтральную или даже щелочную реакцию почвы, могут вызывать строительные материалы (цемент, известь, алебастры), которые могут являться частью грузоперевозок ж/д. Также огромное влияние на повышение уровня рН почв, прилегающих к ж/д может оказывать щебень, которым отсыпано полотно, т.к. состав щебня, очень часто имеет карбонатную природу, а карбонаты, как известно, повышают уровень кислотности [27]. Сопоставляя данные факты, можно судить о том, что почвы, расположенные рядом с ж/д и асфальтовым заводом, имеют нейтральную и слабощелочную реакции, по причине воздействия следующих факторов: 1. Состав щебня железнодорожного полотна, вероятно имеет карбонатную природу, что является причиной повышения рН; 2. Выбросы неорганической пыли асфальтового, содержащие диоксид кремния, способны, осаждаясь в почве, повышать рН; 3. Влияние перевозимых строительных материалов (цемент, известь, алебастры), также способно повышать рН почв, прилегающих к ж/д. По итогам исследования, необходимо сказать, что распределение уровней фитотоксичности по территории УСЛК-2 может быть вызвано разными факторами и разными загрязняющими веществами. Очевидно, что значимая зависимость между уровнями фитотоксичности и кислотности, отсутствует, и для того, чтобы это понять, нет необходимости, производить статистические 77

анализы, достаточно взглянуть на график (рис. 9). В связи с чем, надо сказать, что нужно исследовать очаги высокой фитотоксичности на содержание в них тех или иных токсичных загрязняющих веществ (тяжёлых металлов, углеводородов и др.). Нужно дополнить цифровые модели данными о фитотоксичности и кислотности, в частности необходимо взять образцы на анализ в лесонасаждениях и так называемой «ловушке», образованной полуостровом леса, выходящим из лесопарка. Важно провести анализ на содержание тяжёлых металлов и других токсичных веществ, вне зависимости от уровня фитотоксичности, вдоль северной границы УСЛК-2, прилегающей к ж/д. В некоторых источниках указывается, что почвы со слабощелочной реакций более активно способны накапливать токсичные тяжелые металлы, такие как медь, мышьяк и свинец [6]. 78

ГЛАВА 5 Расчёт трудозатрат на уход за коллекционным фондом и территорией УСЛК-2 Выпускная квалификационная работа Изм Лист Дипломник Руковод. № докум. Ботов А.А. Фомин В.В. Консул. Зав. каф. Григорьева А.В. Подп Дата Лит Карта зеленых насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур Лист Листов У УГЛТУ, ИЛП, Кафедра экологии и природопользования 79

Объёмы работ. Коллекционный фонд УСЛК-2 и территория на которой он расположен нуждаются в уходе, в связи с чем было принято решение выполнить расчёт трудозатрат на уход за ними, а также составить карту трудонапряжённости на один год. Данные расчёты и карта трудонапряжённости позволят дать рекомендации по объёму рабочей силы, в виде людских ресурсов, которая необходима, чтобы осуществить все мероприятия по уходу за коллекцией и территорией на которой она расположена. В составе коллекционного фонда УСЛК-2 на 2019 год состоит 1950 растений, часть из которых нуждается в обрезке и обработке ядохимикатами от вредителей, 210 м2 грядок, которые нуждаются в прополке. Территория, которая нуждается в кошении составляет 7,09 га. Помимо этого, часть растений нуждается в побелке основания стволов, внесении удобрений и др. В зимний период, требуется расчистка дорог и разворотных площадок от снега. В таблице 5 представлены виды работ по уходу, по которым принято решение определить трудозатраты и их объём. Все объёмы работы рассчитаны с использованием геоинформационной системы, в которую заранее было осуществлено занесение информации о количественных и качественных характеристиках растений. Площади рассчитаны там же, на основании векторных слоёв, которые были созданы оцифровкой данных дистанционного зондирования земли. Все расчёты осуществлены на основании данных, полученных в результате прохождения мною производственной практики и работы в УСЛК в 2019 году. 80

Таблица 5 Виды работ по уходу за коллекцией и территорией УСЛК-2 и их объёмы Виды работ Объём работ Обрезка растений из которых: 1950 шт. 1. санитарная обрезка в возрасте 8 лет 110 шт. 2. формировании кроны диаметром до 0,5 м 390 шт. 3. формировании кроны диаметром которой 0,5-1 м 630 шт. 4. формирование кроны диаметром 1-1,5 м 530 шт. 5. формирование кроны диаметром 1,5-2 м 220 шт. 6. формирование кроны диаметром 2-2,5 м 130 шт. 7. формирование кроны диаметров более 2,5 м 50 шт. Обработка растений ядохимикатами из которых: 1. ягодники плодоносящие 1950 шт. 400 шт. (1500 м2) 2. 3-х летние саженцы в школах 550 шт. 3. деревья в возрасте 3-4 года 420 шт. 4. деревья в возрасте 5-6 лет 310 шт. 5. деревья в возрасте 7-10 лет 160 шт. 6. деревья в возрасте более 10 лет 110 шт. Внесение удобрений в приствольные круги 1950 шт. Полив саженцев в ручную 550 шт. Побелка оснований стволов растений из которых 870 шт. Прополка грядок 210 м2 Внесение удобрений на грядки 210 м2 Борьба с грызунами (мыши) на территории 7,09 га Кошение 7,09 га Расчистка дорог от снега зимой 1,1 км Расчистка участка перед домом сторожа 190 м2 81

Расчёты трудозатрат. Нормы времени взяты из справочника "Типовые нормы выработки и нормативы времени на ручные сельскохозяйственные работы" (утв. Минсельхозом России) и других нормативно-справочных источников [33, 52, 53, 56]. Одна смена принята за 7 часов, т.к. в УГЛТУ принят стандартный 8-часовой рабочий день с перерывом на обед, составляющим один час. Расчёт трудозатрат производится в зависимости от того, в каких измерителях даны нормы времени и какая единица измерения у конкретного вида работ в справочниках, но в целом формулу можно представить так: Объём работ × Норма времени = Объём трудозатрат Расчёт трудозатрат произведён в чел.-часах и чел.-сменах для каждого вида работ. Для каждого вида работ указан сезон, в который данная работа производится Расчёт трудозатрат на работы в УСЛК-2 Санитарная обрезка в возрасте 8 лет. Единица измерения – дерево.; норма выработки на 7 ч – 27; норматив времени на единицу измерения – 15,56 чел.-мин [52]; выполнение допускается круглогодично, примем июнь-июль, т.к. студенты в это время проходят практики: 110*15,56/60 = 28,5 чел.-час 28,5/7 = 4,1 чел.-смен Формирование кроны деревьев с диаметром кроны 0,5 м. Единица измерения – 100 деревьев; норма выработки на 7 ч – 4,5; норматив времени на единицу измерения – 93,33 чел.-мин [52]; выполняется с октября по март 1 раз: 3,9*93,33/60 = 6,1 чел.-час 6,1/7 = 0,9 чел.-смен 82

Формирование кроны деревьев с диаметром кроны 0,5-1 м. Единица измерения – 100 шт.; норма выработки на 7 ч – 1,8; норматив времени на единицу измерения – 233,33 чел.-мин [52]; выполняется с октября по март 1 раз: 6,3*233,33/60 = 24,5 чел.-час 24,5/7 = 3,5 чел.-смен Формирование кроны деревьев с диаметром кроны 1-1,5 м. Единица измерения – 100 деревьев; норма выработки на 7 ч – 1,3; норматив времени на единицу измерения – 323,08 чел.-мин [52]; выполняется с октября по март 1 раз: 5,3*323,08/60 = 28,5 чел.-час 28,5/7 = 4,1 чел.-смен Формирование кроны деревьев с диаметром кроны 1,5-2 м. Единица измерения – 1 дерево; норма выработки на 7 ч – 80; норматив времени на единицу измерения – 5,25 чел.-мин [52]; выполняется с октября по март 1 раз: 220*5,25/60 = 19,3 чел.-час 19,3/7 = 2,8 чел.-смен Формирование кроны деревьев с диаметром кроны 2-2,5 м. Единица измерения – 1 дерево; норма выработки на 7 ч – 45; норматив времени на единицу измерения – 9,33 чел.-мин [52]; выполняется с октября по март 1 раз: 130*9,33/60 = 20,2 чел.-час 20,2/7 = 2,9 чел.-смен Формирование кроны деревьев с диаметром кроны более 2,5 м. Единица измерения – 1 дерево; норма выработки на 7 ч – 25; норматив времени на единицу измерения – 16,8 чел.-мин [52]; выполняется с октября по март 1 раз: 50*16,8/60 = 14 чел.-час 14/7 = 2 чел.-смен 83

Опрыскивание плодоносящих ягодников. Единица измерения - 100 м2; норма выработки на 7 ч – 30; норматив времени на единицу измерения – 14 чел.-мин [52]; выполняется в июне: 1500/100*14/60 = 3,5 чел.-час 3,5/7 = 0,5 чел.-смен Опрыскивание 3-х летних саженцев в школе. Единица измерения – 100 шт.; норма выработки на 7 ч – 25; норматив времени на единицу измерения – 16,8 чел.-мин[52]; выполняется в июне: 550/100*16,8/60 = 1,5 чел.-час 1,5/7 = 0,2 чел.-смен Опрыскивание деревьев в возрасте 3-4 года. Единица измерения – 100 деревьев; норма выработки на 7 ч – 2,6; норматив времени на единицу измерения – 161,54 чел.-мин [52]; выполняется в июне 1 раз: 4,2*161,54/60 = 11,3 чел.-час 11,3/7 = 1,6 чел.-смен Опрыскивание деревьев в возрасте 5-6 лет. Единица измерения – 100 деревьев; норма выработки на 7 ч – 2; норматив времени на единицу измерения – 210 чел.-мин [52]; выполняется в июне 1 раз: 3,1*210/60 = 10,9 чел.-час 10,9/7 = 1,6 чел.-смен Опрыскивание деревьев в возрасте 7-10 лет. Единица измерения – 100 деревьев; норма выработки на 7 ч – 1,3; норматив времени на единицу измерения – 323,08 чел.-мин [52]; выполняется в июне 1 раз: 1,6*323,08/60 = 8,9 чел.-час 8,9/7 = 1,3 чел.-смен 84

Опрыскивание деревьев в возрасте более 10 лет. Единица измерения – 100 деревьев; норма выработки на 7 ч – 0,9; норматив времени на единицу измерения – 466,67 чел.-мин [52]; выполняется в июне 1 раз: 1,1*466,67/60 = 8,6 чел.-час 8,6/7 = 1,2 чел.-смен Внесение минеральных удобрений в приствольные круги с подноской до 50 м. Единица измерения – 100 деревьев; норма выработки на 7 ч – 3; норматив времени на единицу измерения – 140 чел.-мин [52]; выполняется в мае 1 раз: 19,5*140/60 = 45,5 чел.-час 45,5/7 = 6,5 чел.-смен Полив саженцев вручную из расчёта 2 ведра на дерево. Единица измерения – 100 деревьев; норма выработки на 7 ч – 2; норматив времени на единицу измерения – 210 чел.-мин [52]; выполняется в мае, июне и июле по 2 раза в месяц, т.е. всего 6 раз: 5,5*210/60 = 19,3 чел.-час на один приём 45,5/7 = 2,8 чел.-смен на один приём 2,8*6 = 16,8 чел.-смен на все приёмы Побелка оснований стволов деревьев. Единица измерения – 100 деревьев; норма выработки на 7 ч – 4,5; норматив времени на единицу измерения – 93,3 чел.-мин [52]; выполняется в апреле 1 раз: 8,7*93,3/60 = 13,5 чел.-час 13,5/7 = 1,9 чел.-смен Прополка грядок. Степень засорённости грядок – очень сильная, т.к. в предыдущие года прополка велась слабо или же не велась вовсе. Единица измерения - 1 м2; норма выработки на 7 ч – 160; норматив времени на единицу 85

измерения – 2,63 чел.-мин [52]; выполняется в мае и июне по 2 раза, и июле 1 раз, т.е. всего 5 раз: 210*2,63/60 = 9,2 чел.-час за один приём 9,2/7 = 1,3 чел.-смен за один приём 1,3*5 = 6,5 чел.-смен за сезон Внесение минеральных удобрений на грядки. Внесение минеральных удобрений осуществляется при норме 2 центнера на 1 га. Единица измерения – 1 га; норма выработки на 7 ч – 2; норматив времени на единицу измерения – 210 чел.-мин [52]; выполняется в мае 1 раз: 210/10000=0,021 га – площадь на которую нужно внести удобрения 0,021*210/60 = 0,07 чел.-час 0,07/7 = 0,01 чел.-смен Борьба с грызунами (мышь полёвка) на территории не занятой лесонасаждениями. Единица измерения – 1 га; норма выработки на 7 ч – 3; норматив времени на единицу измерения – 140 чел.-мин [52]; выполняется в октябре 1 раз: 7,09*140/60 = 16,5 чел.-час 16,5/7 = 2,4 чел.-смен Кошение травы. Единица измерения – 100 м2.; норма выработки на 7 ч – 17,5; норматив времени на единицу измерения – 0,4 чел.-час [56]; кошение необходимо производить не менее 2-3 раз, а в отдельных местах не менее 4 раз, но нами будет принято условие, что площадь сада будет окошена 2 раза с мая по август период полностью: 14,18*10000 = 141800 м2 нужно скосить 141800/100/17,5 = 81 чел.-смен за сезон 81*7 = 567 чел.час 86

Расчистка дорог от снега в зимний период. Единица измерения – 10 км; норма выработки на 7 ч – 67 км; норматив времени на единицу измерения – 1,04 чел.-час и маш.-час [53]; проход трактора должен выполнятся 2 раза; марка трактора МТЗ-80; количество осадков примем таким, что трактористу придётся выезжать 2-3 раза в месяц, усредняя получим 2,5 раза в месяц; снежными месяцами считаются месяцы с ноября по март, т.е. 5 месяцев: 1,1*2*1,04 = 2,1 чел.-час и маш.-час за 1 выезд 2,1/7 = 0,3 чел.-смен и маш.-смен за 1 выезд 0,3*2,5*5 = 3,8 чел.-смен и маш.-смен за сезон Расчистка участка перед домом сторожа. Единица измерения – 1 м2; норма выработки на 7 ч – 433 м2; норматив времени на единицу измерения – 0,97 чел.-мин; расчищаемое покрытие считается не усовершенствованным и относится к 3 классу покрытий [33]; количество осадков примем таким, что расчищать площадку придётся 3-4 раза в месяц, усредняя получим 3,5 раза в месяц; снежными месяцами считаются месяцы с ноября по март, т.е. 5 месяцев: 190*0,97/60 = 3,1 чел.-час за один приём 3,1/7 = 0,4 чел.-смен за один приём 0,4*3,5*5 = 7 чел.-смен за сезон Произведены расчёты трудозатрат на все основные и необходимые работы в саду. В таблице 6 представлено распределение трудозатрат в течение года. Следует отметить, что при расчистке дорог от снега задействуется трактор, в результате чего появляются маш.-часы. Но при составлении карты будут учтены только людские ресурсы, т.к. целью является дать рекомендации по людской рабочей силе в виде работников, наёмников, студентов практикантов и т.п. 87

Таблица 6 Трудозатраты на работы по уходу за коллекционным фондом и территорией УСЛК-2 Виды работ Трудоз-ты, чел.-час Обрезка растений из которых: 141,1 1. санитарная обрезка в возрасте 8 лет 28,5 2. формировании кроны диаметром до 0,5 м 6,1 3. формировании кроны диаметром которой 0,5-1 м 24,5 4. формирование кроны диаметром 1-1,5 м 28,5 5. формирование кроны диаметром 1,5-2 м 19,3 6. формирование кроны диаметром 2-2,5 м 20,2 7. формирование кроны диаметров более 2,5 м 14 Обработка растений ядохимикатами из которых: 44,7 1. ягодники плодоносящие 3,5 2. 3-х летние саженцы в школах 1,5 3. деревья в возрасте 3-4 года 11,3 4. деревья в возрасте 5-6 лет 10,9 5. деревья в возрасте 7-10 лет 8,9 6. деревья в возрасте более 10 лет 8,6 Внесение удобрений в приствольные круги 45,5 Полив саженцев в ручную 135,1 Побелка оснований стволов растений из которых 13,5 Прополка грядок 46,0 Внесение удобрений на грядки 0,07 Борьба с грызунами (мыши) на территории 16,5 Кошение 567,0 Расчистка дорог от снега зимой 26,3 Расчистка участка перед домом сторожа 54,3 88

Карта трудонапряжённости. Общая сумма трудозатрат составляет 1070,77 чел.-часов или 153,0 чел.-смен. В таблице 7 представлено распределение трудозатрат по месяцам. Таблица 7 Распределение трудозатрат по месяцам Месяц Объём трудозатрат, чел.-час Январь 33,9 Февраль 34,85 Март 34,77 Апрель 13,5 Май 243,47 Июнь 257,6 Июль 203,8 Август 141,7 Сентябрь - Октябрь 35,71 Ноябрь 35,71 Декабрь 35,76 Итого 1070,77 Распределение трудозатрат по месяцам производилось, исходя из того в каком месяце необходимо, а в некоторых случаях наиболее оптимально выполнять тот или иной виды работ. Информация о том, в каком месяце выполняется работа, прописана при расчёте трудозатрат на основании моего опыта работы в УСЛК и общения с сотрудниками, в том числе с ведущим инженером. На рисунке 21 представлена карта распределения трудозатрат по месяцам. 89

300 Трудозатраты, чел.-час 250 200 150 100 50 0 Месяца Рис.21: Карта трудонапряжённости по уходу за УСЛК-2 по месяцам. Выводы и рекомендации. Как видно из графика, наибольший объём трудозатрат приходится на 4 месяца, в числе которых, май, июнь, июль и август. В холодное время года, трудозатраты связаны в основном, с уборкой снега. Следует понимать, что перечисленные виды работ, являются работы по поддержанию коллекции и территории, но не являются работами по планированию и развитию. В связи с чем следует иметь ввиду, что это наиболее необходимая часть работ, по поддержанию того, что уже имеется, но не весь объём работ, проводимых в УСЛК-2. В последнее время, в УСЛК и во второй его части в частности, активно ведутся работы по восстановлению и развитию коллекции и территории. Начнём разбор с рекомендации последовательно в течение года. В зимние месяцы сторожу предстоит производить расчистку территории перед домом 54.3 часа. Рекомендациями здесь может служить доплата сторожу за данные трудозатраты, либо направление ему в помощь дворников из штата университета. Что касается расчистки дорог в УСЛК-2, то ранее это не произво- 90

дилось, но в связи с бурными темпами развития сада, это наверняка понадобится в ближайшее время. В связи с чем следует рекомендовать направление трактора с трактористом на территорию УСЛК-2 на 26,3 часа, распределённые в течение 5 месяцев с ноября по март. Но следует учитывать, что количество осадков способно превысить средние нормы, в результате чего и трудозатраты возрастут. На холодное время года приходятся все формирующие обрезки, которые занимают 112, 6 часов. С этим способны справится сотрудники сада. Но можно направить к ним студентов, желающих повысить свою квалификацию в садоводстве. Санитарные обрезки моно производить в любое время годы, поэтому они назначены на июнь – то время, когда у студентов активно ведутся учебные и производственные практики. Обработка растений ядохимикатами производится в июне в объёме 44,7 чел.-час, в связи с чем можно рекомендовать направление, проходящих практики студентов. Полив саженце, внесение удобрений на грядки и к растениям, прополка грядок и побелка оснований стволов деревьев занимают 220,9 чел.-час. Данные работы сосредоточены в периоде с мая до августа. В это время также можно привлечь студентов, в качестве прохождения практик. Большую часть трудозатрат занимает кошение травы на территории. Оно составляет 567 чел.-час. Рекомендацией в этом направлении будет привлечение наёмных рабочих, т.к. сотрудникам сада не справится с данной нагрузкой. Сейчас в штате УСЛК состоит 3 садовника, что конечно же мало, учитывая, что УСЛК состоит из 2 частей в первой из которых и расположена основная часть коллекции, хоть она и занимает меньшую площадь. Поэтому следует рекомендовать увеличение штата садовников как минимум до 5 человек. 91

ГЛАВА 6 Безопасность работ по уходу за коллекционным фондом и территорией УСЛК-2 Выпускная квалификационная работа Изм Лист Дипломник Руковод. № докум. Ботов А.А. Фомин В.В. Консул. Зав. каф. Григорьева А. В. Подп Дата Лит Карта зеленых насаждений и экологическое зонирование территории второго участка Уральского сада лечебных культур Лист Листов У УГЛТУ, ИЛП, Кафедра экологии и природопользования 92

Организация охраны труда. Охрана труда преследует цель обеспечения безопасности рабочего процесса. Для достижения этой цели разработана система мер, выполнение которых позволяет снизить до минимума возможность внештатных ситуаций и несчастных случаев. Проведение различного рода инструктажей является весьма действенным средством для обеспечения безопасности. Это позволяет рабочим чётко знать, какие действия предпринять в той или иной ситуации, чтобы обезопасить жизнь и здоровье себя и коллег [42]. Инструктажи бывают следующих видов: 1. Вводный инструктаж – направлен на ознакомление с рабочим процессом предприятия и является обязательным для только что принятых на работу сотрудников, вне зависимости от их образования, опыта работы и должности; 2. Первичный инструктаж – обязателен для ознакомления с рабочими операциями, которые предстоит производить и проводится после вводного инструктажа; 3. Повторный инструктаж – является обязательным к проведению раз в полгода для абсолютно всех сотрудников и несёт в себе цель напомнить и обновить знания работников в области техники безопасности; 4. Внеплановый инструктаж – обязателен к проведению в случае изменения правил, стандартов, инструкций при трансформировании технологии производства, внедрении нового оборудования, при длительных перерывах в рабочем процессе и прочих подобного типа факторах, но помимо всего этого необходим к проведению, если требования безопасности труда были нарушены, и это привело к негативным последствиям; 5. Целевой инструктаж – применяется при выполнение сотрудником разовых работ, которые не входят в область его специализации [42]. 93

По проведении каждого инструктажа производится проверка полученных знаний, в результате к работе допускаются только прошедшие её сотрудники, а в непрошедшие проходят инструктаж вновь. Мероприятия по охране труда – это заранее запланированная определённая деятельность предприятия, целью которой является выполнение задач по охране труда, которые выдвигаются законодательными или иными нормативно-правовыми актами и политикой предприятия в области охраны труда. Все мероприятия можно распределить на следующие группы: 1. Обеспечение рабочих спецодеждой, моющими средствами и другими материальными средствами защиты; 2. Проведение периодических медосмотров сотрудников предприятия; 3. Проведение специальных мероприятий медицинского характера, которые заключаются в защите здоровья сотрудника, например, прививка от клещевого энцефалита; 4. Организация и проведение инструктажей, обучения и мероприятий по проверке знаний в области охраны труда; 5. Ведение лабораторного контроля за состоянием вредных факторов производственной среды и др [42]. Анализ вредных и опасных факторов производства при проведении работ в саду. Целью написания данной части ВКР является рассмотрение условий труда садовников и составление карт тяжести труда по основным видам работ в саду с дальнейшим определением класса условий труда по тяжести. Прежде всего следует рассмотреть конкретные предписания по охране труда для садовника. К общим требованиям по охране труда садовника относятся приведённые ниже пункты. 94

Общие требования 1. К самостоятельной работе садовником допускаются лица в возрасте не моложе 16 лет, прошедшие инструктаж и проверку знаний по охране труда, медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья. 2. Садовник обязан соблюдать правила внутреннего трудового распорядка, установленные режимы труда и отдыха; 3. При работе садовником возможно воздействие следующих опасных и вредных производственных факторов: а) травмы при работе неисправным инструментом и оборудованием; б) травмирование рук при обрезке кустарников и деревьев, очистке почвы от посторонних предметов без использования перчаток; в) переноска тяжестей сверх допустимой нормы; г) заражение желудочно-кишечными болезнями при употреблении немытых фруктов и ягод. 4. При работе садовником должна использоваться следующая спецодежда: костюм хлопчатобумажный, берет, рукавицы, защитные очки. 5. При работе садовником соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения. 6. При несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обязан немедленно сообщить администрации учреждения. При неисправности инструмента и оборудования прекратить работу и сообщить об этом администрации учреждения. 7. В процессе работы соблюдать установленный порядок выполнения работы, правила ношения спецодежды и правила личной гигиены. 95

8. Лица, допустившие невыполнение или нарушение инструкции по охране труда, привлекаются к дисциплинарной ответственности в соответствии с правилами внутреннего трудового распорядка и, при необходимости, подвергаются внеочередной проверке знаний норм и правил охраны труда. Отдельной частью считается выполнение требований охраны труда перед началом работы. Требования охраны труда перед началом работы 1. Подготовить к работе необходимый инструмент и оборудование. 2. Надеть спецодежду. Самой важной частью, являются требования охраны труда при выполнении работ. Требования охраны труда при выполнении работ 1. Работу по обработке почвы, посадке саженцев, черенков, сеянцев, деревьев, кустарников, цветочных растений выполнять только исправным, хорошо заточенным инструментом. 2. Очистку почвы от посторонних предметов (камней, осколков стекла, кусков металла и пр.) производить с помощью лопат, граблей и другого инвентаря, не собирать их незащищенными руками. 3. Во избежание травм не класть на землю грабли заостренными концами вверх. 4. При переноске тяжестей (земли, воды, удобрений и пр.) соблюдать нормы предельно допустимых нагрузок при подъеме и перемещении тяжестей вручную: для мужчин - не более 15 кг для женщин - не более 10 кг. При перемещении тяжелых грузов использовать тележки. 96

5. При опыливании и опрыскивании растений дезинфицирующими растворами пользоваться для защиты органов дыхания респиратором, не применять для этих целей ядовитые вещества. 6. Перед поливкой деревьев, кустарников с помощью поливочного шланга убедиться в исправности шланга и мест его соединения. Во время полива вблизи линий электропередач во избежание поражения электрическим током не направлять струю воды вверх. 7. Во избежание пожара не сжигать мусор, листья, ветки, сухую траву на территории учреждения, необходимо их собирать и выносить за территорию. 8. Работу по обрезке кустарников и деревьев проводить в рукавицах и защитных очках. Обрезку высоких кустарников и веток деревьев проводить с лестниц-стремянок с металлическими наконечниками на ножках. Во избежание падения не приставлять лестницу к веткам деревьев и кустарников. 9. Во избежание заражения желудочно-кишечными болезнями не употреблять немытые фрукты и ягоды. Ещё одна часть требований отвечает за соблюдение охраны труда при аварийных ситуациях. Требования охраны труда в аварийных ситуациях 1. При выходе из строя рабочего инструмента и оборудования прекратить работу и сообщить об этом администрации учреждения. 2. При получении травмы оказать первую помощь пострадавшему, сообщить о несчастном случае администрации учреждения, при необходимости отправить пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение. 97

3. При возникновении пожара немедленно сообщить об этом администрации учреждения, в ближайшую пожарную часть и приступить к тушению очага возгорания с помощью первичных средств пожаротушения. Заключительной частью требований являются требования по охране труда при завершении работы Требования охраны труда при завершении работы 1. Привести в порядок и сдать на хранение рабочий инструмент и оборудование. 2. Снять спецодежду и тщательно вымыть руки с мылом. Более детально и с иллюстрациями, требования по охране труда и наставления по проведению работ следует просматривать в отделе по охране труда УГЛТУ, т.к. УСЛК является его структурным подразделением. Работа садовника протекает, по большей части, на улице. Садовник использует различного рода инструменты для работы с деревьями, кустарниками, цветами и травяными покрытиями. Инструменты, в подавляющем своём большинстве, несут потенциальную опасность. В предыдущей главе, при расчёте трудозатрат на работы по уходу за коллекционным фондом и территорией УСЛК-2, бы выявлено, что основную долю трудозатрат составляют два вида работ, а именно кошение травы и обрезка древесных растений. Для данных видов работ решено составить карту тяжести труда с дальнейшим определением класса тяжести и приведением соответствующих рекомендаций, если они понадобятся. 98

Тяжесть труда – характеристика трудового процесса, отражающая преимущественную нагрузку на опорно-двигательный аппарат и функциональные системы организма (сердечно сосудистую, дыхательную и др.), обеспечивающие его деятельность. Тяжесть труда характеризуется физической динамической нагрузкой, массой поднимаемого и перемещаемого груза, общим числом стереотипных рабочих движений, величиной статической нагрузки, характером рабочей позы, глубиной и частотой наклона корпуса, перемещениями в пространстве [42, 58]. Определение фактических значений факторов для кошения травяного покрова и обрезки древесных растений произведено в процессе прохождения мною производственной практики и непосредственной работы в 2019-2020 годах. Определение выполнено с условием, что сотрудник всю смену производит только один вид трудового процесса - кошение или обрезку, не отвлекаясь на другие виды деятельности. При выявлении фактических значений факторов учитывались перерывы на отдых помимо обеда. Они составляли 10-15 минут и производились каждые 0,5-1.0 часа. Также, важно отметить, что на должности садовника числились мужчины, в связи с чем и определение произведено для мужчин. В таблицах 7 и 8 представлено определение тяжести трудовых процессов – кошение травы и формирующая обрезка древесных растений соответственно. Методика, нормативы и пояснения взяты из Приказа Минтруда России от 24.01.2014 N 33н (ред. от 14.11.2016) "Об утверждении Методики проведения специальной оценки условий труда, Классификатора вредных и (или) опасных производственных факторов, формы отчета о проведении специальной оценки условий труда и инструкции по ее заполнению" и учебно-методического пособия для обучающихся всех направлений института Леса и природопользования «Безопасность и экологичность проекта» [35, 58]. 99

Таблица 7 Определение тяжести трудового процесса – кошение травы (для муж- 1 2 ПОКАЗАТЕЛИ ТЯЖЕСТИ ТРУДОВОГО ПРОЦЕССА 1 Физическая динамическая нагрузка - при региональной нагрузке: при перемещении 1.1. груза на расстояние до 1 м 1.2. - при общей нагрузке – перемещение груза на расстояние: от 1 до 5 м более 5 м Масса поднимаемого и перемещаемого груза вручную подъем и перемещение тяжестей при чередовании 2.1. с другой работой подъем и перемещение тяжестей постоянно в тече2.2. ние рабочей смены суммарная масса грузов, перемещаемых в течение 2.3. каждого часа смены с рабочей поверхности с пола 2 3 Стереотипные рабочие движения: 3.1. при локальной нагрузке 3.2. при региональной нагрузке 4 Статическая нагрузка Величина статической нагрузки за смену при удержании груза, приложении усилий: одной рукой двумя руками с участием мышц корпуса и ног Класс условий труда, степень вредности и опасности Наименование исследуемого фактора Фактическое значение Код Нормативное значение фактора чин) 3 4 5 - - - кг*м - - - - - - - - до 46000 3000035000 2 кг - - - - - до 15 12 2 - - - кол-во в смену до 20000 кгс*с - - - - 1200015000 - - - - - до 100000 200000220000 - 2 - 3.2 100

Продолжение таблицы 7 5 6 Рабочая поза: Свободная удобная поза Периодическое, до 25% времени смены, нахождение в неудобном и (или) фиксированном положении Периодическое, до 50% времени смены, нахождение в неудобном и (или) фиксированном положении Периодическое, более 50% времени рабочего дня (смены), нахождение в неудобном и (или) фиксированном положении Наклоны корпуса 7 Перемещение в пространстве 7.1. по горизонтали 7.2. по вертикали Окончательная оценка тяжести трудового процесса - - - + - - - - - - + 3,2 кол-во в смену 50-100 - - 50-100 2 км до 8 - до 8 - 2 - - - 3,3 Выводы и рекомендации по трудовому процессу – кошение травы. Данному трудовому процессу присвоен 3-й класс 3-й степени. Это говорит о том, что кошение травы является тяжёлым и вредным процессом. Это объясняется тем, что человек вынужден в течение всей рабочей смены (более 50% рабочего времени) носить на себе мотокосу весом от 10 до 15 кг, что влечёт за собой длительную статическую нагрузку в неудобной, вынужденной позе. При этом совершает множество однотипных движений. Рекомендациями может служить обязательная смена данной деятельности в течении рабочей смены. Садовник выполняет множество различных трудовых процессов в саду, в связи с чем всегда будет занят каким-либо видом трудовой деятельности. Косить следует не более 50% времени от рабочей смены. Ещё одной рекомендацией может служить произведение частых перерывов (каждые полчаса) на 10-15 минут. Оптимально выполнять кошение до обеда, в связи с более благоприятными погодными условиями для организма. 101

Таблица 8 Определение тяжести трудового процесса – формирующая обрезка дре- 1 2 ПОКАЗАТЕЛИ ТЯЖЕСТИ ТРУДОВОГО ПРОЦЕССА 1 Физическая динамическая нагрузка - при региональной нагрузке: при перемещении 1.1. груза на расстояние до 1 м - при общей нагрузке – перемещение груза на расстояние: от 1 до 5 м 1.2. более 5 м Масса поднимаемого и перемещаемого груза 2 вручную подъем и перемещение тяжестей при чередовании 2.1. с другой работой подъем и перемещение тяжестей постоянно в тече2.2. ние рабочей смены суммарная масса грузов, перемещаемых в течение 2.3. каждого часа смены с рабочей поверхности с пола 3 Стереотипные рабочие движения: 3.1. при локальной нагрузке 3.2. при региональной нагрузке 4 Статическая нагрузка Величина статической нагрузки за смену при удержании груза, приложении усилий: одной рукой двумя руками с участием мышц корпуса и ног Класс условий труда, степень вредности и опасности Наименование исследуемого фактора Фактическое значение Код Нормативное значение фактора весных растений (для мужчин) 3 4 5 - - - кг*м - - - - - до 25000 -50009000 1 - - - кг - - - - - до 15 до 5 кг 1 - - - кол-во в смену до 20000 кгс*с - - - - 1000013000 - - - - - до 100000 800010000 - 2 - 1 102

Продолжение таблицы 8 5 6 Рабочая поза: Свободная удобная поза Периодическое, до 25% времени смены, нахождение в неудобном и (или) фиксированном положении Периодическое, до 50% времени смены, нахождение в неудобном и (или) фиксированном положении Периодическое, более 50% времени рабочего дня (смены), нахождение в неудобном и (или) фиксированном положении Наклоны корпуса 7 Перемещение в пространстве 7.1. по горизонтали 7.2. по вертикали Окончательная оценка тяжести трудового процесса - - - + + 1 - - - - - - кол-во в смену 50-100 - - 50-100 2 км до 8 - до 8 - 2 - - - 2 Выводы и рекомендации по трудовому процессу – формирующая обрезка древесных растений. В первую очередь, следует сказать, что формирующая обрезка – это обрезка деревьев и кустарников высотой, преимущественно, не более 3 м. Из этого следует, что использование различного рода лестниц и стремянок здесь не нужно. Вес инструмента, от ручного секатора до телескопической пилы, не превышает 5 кг. Движения разнообразны, за исключением тех моментов, когда приходится выполнять много работы ручным секатором. Стоять на одном месте по долгу не приходится, так как на одно растение уходит до 10 минут, а затем садовник переходит к другому растению. На территории УСЛК-2 все посадки, преимущественно молодые, поэтому и нуждаются в формирующей обрезке. Данному трудовому процессу присвоен 2-й класс тяжести труда. Это значит, что данный вид деятельности является средней, допустимой физической нагрузкой для выполнения в течении всей рабочей смены. 103

Заключение По итогам проведения исследования, можно ещё с большей уверенностью говорить о том, что ботанический сад «УСЛК им. профессора Л.И. Вигорова» является уникальнейшим объектом биоразнообразия. Это подтверждается количеством видов, представленных множеством сортов и форм, а также тем, что коллекция собрана по такому критерию, как повышенное накопление БАВ. Это говорит о том, что растения данной коллекции возможно использовать в профилактических и лечебных целях для здоровья человека. Подавляющее количество видов УСЛК-2 дублируется с коллекцией УСЛК-1. Это и понятно, ведь основная их доля перенесена именно оттуда. Но следует сказать, что возможно расширение направленности УСЛК в целом. Новыми направлениями могут стать декоративное садоводство ландшафтное искусство, но это ни в коей мере не отменяет того, что территория УСЛК-2 будет использована для сохранения, размножения и развития той уникальной коллекции, которая была собрана, в своё время, Л.И. Вигоровым. Помимо карты зелёных насаждений и реестра УСЛК-2, что по сути является учётом имеющихся в коллекции растений, произведено экологическое зонирование территории, которое включает цифровую модель рельефа и распределения снежного покрова по территории, цифровую модель распределения уровней показателей почв – кислотности и фитотоксичности. Эта работа должна служить развитию и приумножению коллекции, а также созданию новых направлений в УСЛК. Цель работы, которая заключалась в создании карты зелёных насаждений и реестра коллекции растений УСЛК-2, а также в проведении экологического зонирования территории по некоторым компонентам, следует считать достигнутой. Задачи, которые нужно было решить на пути к поставленной цели выполнены: 104

- исследованы литературные источники по темам сохранения биоразнообразия и роли ботанических садов в этом, а также по теме применения геоинформационных технологий для создания карт коллекций ботанических садов; - подробно рассмотрена территория УСЛК-2, как объекта научного исследования; - произведена аэрофотосъёмка территории и на её основе создана карта зелёных насаждений УСЛК-2 и реестр коллекции; - проведены исследования, необходимые для создания экологического зонирования и, на их основе, произведено само экологическое зонирование УСЛК-2; - подведены итоги проделанной работы, результаты оформлены и представлены для рассмотрения и обсуждения. 105

Список литературы Законодательные и нормативные документы 1. Решение исполнительного комитета Свердловского областного Совета народных депутатов от 06.04.1977 №265, статус подтвержден Постановлением правительства Свердловской области от 17.01.2001 №41-ПП «Установление статуса ботанического сада «Уральский сад лечебных культур им. Л.И. Вигорова» как ООПТ» [Электронный ресурс]. URL: http://oopt.aari.ru/oopt/Уральский-сад-лечебных-культур-им-ЛИ-Вигорова (дата обращения: 22.05.2020). 2. Постановление министерства жилищно - коммунального хозяйства 8 августа 2005 г № 41 «Об утверждении отраслевых норм времени обслуживания». Москва, 2005. 3. Приказ Минтруда России от 24.01.2014 N 33н [ред. от 14.11.2016] «Об утверждении Методики проведения специальной оценки условий труда, Классификатора вредных и (или) опасных производственных факторов, формы отчета о проведении специальной оценки условий труда и инструкции по ее заполнению» / "Российская газета", N 71, 28.03.2014./ 2014. 116 с. 4. Указ губернатора Свердловской области №450 УГ «Об утверждении лесного плана Свердловской области на 2019–2028 годы». Сайт министерства природных ресурсов Свердловской области. 5. Приказ Госстроя России от 09.12.99 г. № 139 «Об утверждении рекомендаций по нормированию труда работников, занятых содержанием и ремонтом жилищного фонда». Часть 1. Справочник. Сайт госстроя РФ. 106

Нормативно-методические документы 6. Типовые нормы выработки и нормативы времени на ручные сельскохозяйственные работы ( утв . Минсельхозом России ). М., Минсельхоз РФ, 1992 7. Типовые нормы времени на работы по механизированной уборке и санитарному содержанию населенных мест (утв. комитетом СССР по труду исоциальным вопросам и Секретариатом ВЦСПС). М., 1992. 8. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.9-02. Токсикологические методы контроля. Методика определения токсичности вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по изменению уровня флуоресценции хлорофилла и численности клеток водоросли Москва: МПР России, 2002. 23 c. 9. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04. Токсикологические методы контроля. Методика определения токсичности проб поверхностных пресных, грунтовых, питьевых, сточных вод, водных вытяжек из почвы, осадков сточных вод и отходов по изменению оптической плотности культуры в Москва: МПР России, 2004. 25 c. Научная литература 10. Анненкова И.В. Геоинформационная система Сочинского парка «Дендрарий» // Hortus botanicus. - 2014. - №9. - С. 133–137. 11. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Аринушкина, Москва: Изд-во Московского университета, 1970. 491 c. 12. Афанасьева Н.Б., Березина Н.А. Ботаника. Экология растений. Часть 2 / Н.Б. Афанасьева, Н.А. Березина, Москва: Издатель- ство Юрайт, 2018. 336 c. 107

13. Багрова Л.А. [и др.]. Роль ботанических садов в реализации задач программы «Образование для устойчивого развития» // Проблемы материальной культуры – Географические науки. - 2009. - C. 205–210. 14. Бахтегареева З.Р., Козлова Г.Г., Онина С.А. Влияние кислотности почвы на концентрацию тяжёлых металлов в почве и продуктах пчеловодства // Бюллетень науки и практики. - №4. - 2019. - № 1 (7). - C. 184–188. 15. Бродский Иллюстрированный А.К. Введение справочник / в проблемы биоразнообразия. А.К. Бродский, Санк-Петербург: Издательство СПбГУ, 2002. 144 c. 16. Бубнов А.Г. [и др.]. Биотестовый анализ - интегральный метод оценки качества объектов окружающей среды / А.Г. Бубнов, С.А. Буймова, А.А. Гущин, Т.В. Извекова, Иваново: ГОУ ВПО Иван. гос. хим.-технол. ун-т., 2007. 112 c. 17. Булатова И.К. [и др.]. Исследование генофонда насаждений Уральского сада лечебных культур им. проф. Л.И. Вигорова (УСЛК) и интродукция новых высоковитаминных, тонизирующих и декоративных растений»: отчет о НИР (промежуточный) «Разработка научных основ по сохранению ценного гено / И.К. Булатова, Т.П. Бессонова, В.А. Крючков, Н.В. Марина, Г.Н. Новоселова [и др.]., Екатеринбург:, 1997. 59 c. 18. Вигоров Л.И. Сад лечебных культур / Л.И. Вигоров, Свердловск: Средне-Уральское книжное издательство, 1979. 176 c. 19. Вигоров Л.И. Избранные труды / Л.И. Вигоров, Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2010. 200 c. 20. Воронин А.А. Лесостепные ботанические сады : общая стратегия сохранения биоразнообразия региональных флор // Экосистемы. - 2018. - № 46 (16). - C. 12–16. 108

21. Глухов А.З., Хархота А.И., Кустова О.К. Коллекционный фонд Донецкого ботанического сада НАН Украины ( формирование, состояние, современное использование в техногенных условиях юго-востока Украины) // Промышленная ботаника. - 2005. - №6. C. 9–20. 22. Демидов использования А.С., Рысин ГИС-технологий С.Л., в Кобяков работе А.В. Возможности ботанических садов // Лесоустройство. - 2014. - №5.- C. 68–72. 23. Зотеева Е.А. [и др.]. Видовое и сортовое разнообразие древесных растений Уральского сада лечебных культур им. проф. Л.И. Вигорова // Материалы II Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов. - 2006. - №10. - C. 57–59. 24. Казанцев И.В. Влияние железнодорожного транспорта на загрязнение и состояние почв // Символ науки, - 2016. - №2. C. 26–28. 25. Калаев В.Н., Моисеева Е.В., Николаев Е.А. Сохрание биологического разнообразия в современных ботанических садах мира // География. - 2010. - № 100 (75). - C. 12–14. 26. Карпушко М.О., Учаев В.Н., Шульга С.В. О выбросах загрязняющих веществ в атмосферу на асфальтобетонных заводах // Интернет-вестник ВолгГАСУ. - №8. - 2012. - № 24 (8). - C. 1–8. 27. Кобяков А.В. [и др.]. Разработка геинформационной системы Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина РАН // Hortus botanicus. - 2011. - №3. - С. 20-25. 28. Коптюг В.А. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-Де-Жанейро, июнь 1992 Года) Информационный Обзор / В.А. Коптюг Новосибирск: Российская Академия наук Сибирское отделение, 1992. 79 с. 109

29. Коропачинский, И Ю Встовская Т.Н. Древесные растения Азиатской России / Т.Н. Коропачинский, И Ю Встовская, Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2002. 707 c. 30. Крючков В.А. [и др.]. Исследование генофонда насаждений Уральского сада лечебных культур им. проф. Л.И. Вигорова (УСЛК) и интродукция новых высоковитаминных, тонизирующих и декоративных растений: отчет о НИР (заключительный) / В.А. Крючков, Т.П. Бессонова, И.К. Булатова, Н.В. Марина, Г.Н. Новоселова - Екатеринбург: Уральский гос. лесотехнический ун-т, 2000. 264 c. 31. Крючков В.А., Петров А.П., Ладейщикова Л.А. Уральский сад лечебных культур им. профессора Л.И. Вигорова / В.А. Крючков, А.П. Петров, Л.А. Ладейщикова, Екатеринбург: Уральский гос. лесотехнический ун-т, 2006. 202 c. 32. Кутас Е.Н., Веевник А.А., Титок В.В. Клональное микроразмножение – один из инструментов сохранения биоразнообразия растений // Проблемы сохранения биологического разнообразия и использования биологических ресурсов Материалы III Международной конференции, посвященной 110-летию со дня рождения академика Н.В. Смольского (7−9 октября 2015 г., Минск, Беларусь). 2015. C. 424–428. 33. Ладейщикова Л.А. Уральский сад лечебных культур им. Л.И. Вигорова и Учебно-опытный дендрарий Уральской государственной лесотехнической академии // Леса Урала и хозяйство в них. - 2006. - №7. - C. 43–45. 34. Леонович И.И., Пожах Н.В. Современные проблемы экологии асфальтобетонных заводов // Вестник БНТУ. - №4. - 2010. - C. 8–12. 35. Макаров А.О. Оценка экологического состояния почв некоторых железнодорожных объектов ЦАО г . Москвы / А.О. Макаров, Москва: МГУ, 2014. 282 c. 110

36. Мамаев С.А. Определитель деревьев и кустарников Урала. Местные и интродуцированные виды. / С.А. Мамаев, Екатеринбург: Изд-е УрО РАН, 2000. 257 c. 37. Марина Н.В. [и др.]. Фитотоксичность почв сосновых древостоев в условиях аэротехногенного загрязнения // Леса России и хозяйство в них. - №1 (68) . - 2019. - № 68 (1). - C. 31–37. 38. Матыченков В.В., Бочарникова Е.А., Аммосова Я.М. Влияние кремниевых удобрений на растения и почву // Бутлеровские сообщения . - №9. - 2015. - C. 17–25. 39. Маячкина Н.В., Чугунова М.В. Особенности биотестирования почв с целью их экотоксикологической оценки // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. - 2009. - №5. - C. 84–93. 40. Международный совет ботанических садов по охране растений Международная программа ботанических садов по сохранению растений - М. 2000. C. 57. 41. Мироненко О.Н. Проблемы сохранения биологического разнообразия в рамках сложившейся системы государственного управления // Ползуновский вестник. - № 4-2. - 2011. - C. 2–5. 42. Ольховка И.Э. Безопасность и экологичность проекта / И.Э. Ольховка, Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2018. 37 c. 43. Петров А.П., Крючков В.А., Ладейщикова Л.А. Уральский сад лечебных культур им. проф. Л. И. Вигорова – современное состояние и перспективы развития // Леса Урала и хозяйство в них: cб. науч. тр. 2003. C. 233–237. 44. Пименова Е.В., Леснов А.Е. Химические методы в агроэкологическом мониторинге почвы: учебное пособие / Е.В. Пименова, А.Е. Леснов, Пермь: Изд-во ФГОУ ВПО Пермская ГСХА, 2009. 145 c. 111

45. Попова И.В. Методика геоэкологической оценки комфортности городской среды с учётом микроклиматических особенностей / И.В. Попова, Воронеж: Воронежский государственный университет, 2018. 1–198 c. 46. Прохоров А.А. [и др.]. Компоненты информационного пространства ботанического сада. Геоинформационная система Ботанического сада ПетрГУ. // Hortus botanicus. - 2013. - № 8 (8). - C. 66–74. 47. Прохоров А.А., Кузьменкова С.М. Компоненты информационного пространства ботанического сада // Hortus botanicus. - 2013. - № 3. C. 44–49. 48. Скрябина О.А. Структура почвенного покрова , методы ее изучения / О.А. Скрябина, Пермь: ПГСХА, 2007. 206 c. 49. Старжинский В.Н., Зинин А.В., Ольховка И.Э. «Безопасность жизнедеятельности» Курс лекций / В.Н. Старжинский, А.В. Зинин, И.Э. Ольховка, Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2008. 203 c. 50. Трояновская Е.С., Абросимова О.В., Тихомирова Е.И. Оценка состояния почв городских территорий методом комплексного биотестирования // Теорeтическая и прикладная экология. - 2011. - №6. - C. 32– 36. 51. Фомин В.В. [и др.]. Отчёт о научно-исследовательской работе по созданию реестра видов и сортов деревьев ботанического сада «Уральский сад лечебных культур имени профессора Л.И. Вигорова (УСЛК)» / В.В. Фомин, П.А. Мартюшов, Г.В. Скоморохова, О.С. Лежнина, А.А. Ботов [и др.]., Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2020. 280 c. 52. Чеснокова С.М., Чугай Н.В. Биологические методы оценки качества объектов окружающей среды. Учебное пособие. Часть 2. / С.М. Чеснокова, Н.В. Чугай, Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2008. 92 c. 53. Чудинова Л.А., Орлова Н.В. Физиология устойчивости растений / Л.А. Чудинова, Н.В. Орлова, Пермь: Перм. ун-т., 2006. 124 c. 112

54. Шавнин С.А., Марина Н.В., Голиков Д.Ю. Оценка фитотоксичности техногенных отходов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2013. - №2. - C. 204–206. 55. Шерстюков А.Б., Анисимов О.А. Оценка влияния снежного покрова на температуру поверхности почвы по данным наблюдений // Метеорология и гидрология. - 2018. - №9. - C. 17–25. 56. Шестаков И.Е., Еремченко О.З., Филькин Т.Г. Подходы к составлению картосхем почвенного покрова городских территорий на примере г. Пермь // Почвоведение. - 2014. - №11. - C. 1–10. 57. SASGIS - Веб-картография и навигация [Электронный ресурс]. URL: http://www.sasgis.org/ (дата обращения: 22.05.2020). 58. Биодиагностика в экологической оценке почв и сопредельных среды / Тезисы докладов международной конференции. М.: Московский государственный университет, 2013. 296 c. 59. Пятый национальный доклад. Сохранение биоразнообразия в Российской Федерации Москва: Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации, 2015. 124 c. 60. Материалы по изучению русских почв / СПб: 2017. - №10. - 176 c. 61. Groombridge B., Jenkins M.D. Global biodiversity: Earth ’s living resources in the 21st century / B. Groombridge, M.D. Jenkins, Cambridge: World Conservation Press | Cambridge, UK, 2000. 246 c. 113

Приложение 1 Карта зелёных насаждений УСЛК-2 (6 сегментов и легенда) 114

115

116

117

118

119

120

121

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв