CC BY
173
УДК 631.459.001.2:630*116(479) DOI: 10.17238^п0536-1036.2017.3.40
ОБОСНОВАНИЕ ДОПУСТИМЫХ РЕКРЕАЦИОННЫХ НАГРУЗОК В ЛЕСАХ ЗАПАДНОГО КАВКАЗА
В.М. Ивонин, д-р с.-х. наук, проф.
И.В. Воскобойникова, канд. с.-х. наук, доц.
Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт им. А. К. Кортунова - филиал Донского государственного аграрного университета, ул. Пушкинская, д. 111, г. Новочеркасск, Россия, 346428; е-mail: [email protected]
Цель исследования - изучение допустимых рекреационных нагрузок в лесах Западного Кавказа, которые обеспечивают отсутствие процессов эрозии почв на склонах. В ходе эксперимента были использованы следующие методы: моделирование рекреационных нагрузок; исследование эрозии почвы после искусственного дождя; обработка данных с помощью компьютерных программ. Установлено, что по мере нарастания рекреационной нагрузки эрозия почв увеличивается. Известно, что эрозия почв и крутизна склона взаимосвязаны. При обработке экспериментальных данных получены уравнения, отражающие взаимосвязь эрозии почвы, рекреационной нагрузки и крутизны склона. При отсутствии эрозии почв на основании графического анализа определен допустимый уровень рекреационных нагрузок на склонах различной крутизны по группам типов леса. Это позволило обосновать допустимые рекреационные нагрузки, чел./га: в лесах низкогорий - 7,6...0,5; в лесах Колхиды - 1,7...0,8; в буковых лесах - 10,3.0,1; в пихтовых лесах - 7,3.1,4. В субальпийских лесах клена и рябины допустимая рекреационная нагрузка изменялась от 4,2 до 0,7 чел./га. Предложено не проводить рекреацию в дубовых, каштановых и буково-грабовых лесах низкогорий при крутизне склонов более 23°; в колхидских лиановых лесах - более 17°; в буковых лесах - более 20°; в пихтарниках - более 18°; в субальпийском редколесье - более 14°.
Ключевые слова: горные леса, рекреационная нагрузка, дождевание, эрозия почвы, крутизна склона.
Введение
На территории Западного Кавказа леса занимают не менее 60 % общей площади, на верхней границе их произрастания расположены субальпийские криволесья и редколесья. Леса этого региона пользуются большим рекреационным спросом, что влечет за собой дигрессию ландшафтов, в первую очередь за счет деградации лесной подстилки, минерализации и уплотнения лесных почв, а также приводит к формированию поверхностного стока и активизации эрозии почв на склонах при интенсивных ливнях.
Для цитирования: Ивонин В.М., Воскобойникова И.В. Обоснование допустимых рекреационных нагрузок в лесах Западного Кавказа// Лесн. журн. 2017. № 3. С. 40-48. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238^п0536-1036.2017.3.40
Аналогичные угрозы дикой природе отмечены и в национальных парках США [5], в лесах Северной Европы рекреационные нагрузки также приводят к деградации ландшафтов [6]. В городских лесах Праги при проведении хозяйственных мероприятий учитывают интенсивность рекреационных нагрузок [4].
Защита требует обоснования допустимых рекреационных нагрузок по различным группам типов лесов. Согласно ОСТ 56-100-95 для измерения рекреационной нагрузки применяют рекреационную плотность (Rd, чел./га -единовременное количество посетителей на единице площади за период измерения). Для групп типов лесов Северо-Западного Кавказа рекомендованы следующие допустимые рекреационные плотности, чел./га: для свежих каш-танников (СВКШС) - 6,5; для свежих букняков (СВБК) - 5,3; для свежих дубняков дуба скального (СВДС) - 2,4 и др. [3]. Однако эти нагрузки не учитывают различную крутизну горных склонов.
В связи с этим возникла необходимость изучения процессов эрозии почв на склонах при рекреации в целях обоснования допустимых рекреационных плотностей по основным группам типов горных лесов Западного Кавказа.
Объекты и методы исследования
Исследования проводили с учетом требований ОСТ 56-84-85 на пробных площадях, заложенных в лесных насаждениях Сочинского национального парка в период с 1997 по 2015 гг.
В качестве объектов исследования (табл. 1) были выбраны:
1 (низкогорья) - квартал 51, выдел 2 Краснополянского участкового лесничества; вогнутый склон ЮЗЭ; бурые лесные, маломощные, щебенистые почвы;
2 (низкогорья) - квартал 48, выдел 20 Краснополянского участкового лесничества; вогнутый склон СЭ; темно-бурые лесные, среднемощные, щебенистые почвы;
3 (низкогорья) - квартал 47, выдел 14 Краснополянского участкового лесничества; прямой склон ЗЭ; желто-бурые лесные, маломощные, щебенистые почвы;
4 (низкогорья) - квартал 39, выдел 4 Головинского участкового лесничества; прямой склон; бурые лесные тяжелосуглинистые и глинистые почвы;
5 (среднегорья) - квартал 3, выдел 2 Краснополянского участкового лесничества; вогнутый склон; бурые лесные легкоглинистые (местами тяжелосуглинистые) почвы;
6 (среднегорья) - квартал 4, выдел 45 Краснополянского участкового лесничества; выпуклый склон; бурые лесные легкоглинистые почвы;
7 и 8 (высокогорья) - северный пригребневой склон хребта Псехако на
территории горно-туристического центра ОАО «Газпром»; бурые лесные тяжелосуглинистые почвы;
9 (высокогорья) - северный склон хребта Аибга (высота над у. м. -2000 м, редколесье рябины), горно-климатический курорт «Альпика-Сервис»; горно-луговые дерновые субальпийские почвы;
10 (высокогорья) - северный склон хребта Аибга (высота над у. м. -2000 м, редколесье клена), горноклиматический курорт «Альпика-Сервис»; горно-луговые дерновые субальпийские почвы.
Таблица 1
Характеристика объектов исследования
Объект Номер пробы Крутизна склона Состав насаждения Возраст, лет Группа типов леса Средние Запас древесины, м3/га
высота, м диаметр, см
1 1.1-1.7 23...26° 2ДС 130 СВДС 25,8 40,2 339,3
2БК 100 20,7 23,9
6Г 50 17,5 23,3
2 2.1-2.7 20...26°30' 1-й ярус: СВКШС 343,8
8КШС 120 26,0 38,0
1Г 120 24,0 32,0
1ЛП 120 24,0 52,0
+ ПЛ 120 22,0 37,5
2-й ярус: 58,6
4КШС 53 14,0 18,0
5Г 53 14,8 18,0
1ЛП 53 14,5 18,3
+ ПЛ 53 14,0 18,0
3 3.1-3.7 19...21°30' 9БК 130 СВБК 17,6 25,5 403,6
1ДС 130 22,6 28,9
4 4.1-4.7 21.31° 1-й ярус: СВДС 360,0
5ДС 140 (колхид- 24,0 62,0
4Г 140 ские 18,0 30,0
1КЛП 140 лиано- 15,0 22,0
2-й ярус: вые леса)
10СМ 120 6,0 7,0 40,0
5 5.1-5.7 11.20° 8БК 120 СВБК 24,0 29,0 350,0
2БК 150 28,0 40,0
6 6.1-6.7 21.30° 10БК 160 СВБК 28,0 46,0 160,0
7 7.1-7.7 8.23° 6ПК 46 ВЛПК 19 21 132
8.1-8.7 4БК 46 15 19
8 9.1-9.7 17.26° 9РБ 40 ВЛРЛ 5,5 10,5 Не
1КЛВ 40 опр.
9 10.1- 12.17° 8КЛВ 45 ВЛРЛ 8 10,2 Не
10.7 2ОЛЧ 43 7 8,8 опр.
Примечание: ДС - дуб скальный (Quercuspetraea L. ex. Liebl.); БК - бук восточный (Fagus orientalis Lipsky); Г - граб кавказский (Carpinus caucasica Crossh.); КШС -каштан посевной (Castanea sativa Mill.); ЛП - липа кавказская (Tillia begoniifolia Stev.); ПЛ - платан восточный (Platanus orientalis L.); КЛП - клен полевой (Acer campestre L.); СМ - самшит (Buxus colchica Pojark); ПК - пихта кавказская (Abies hord-manniana (Stev.) Spach); РБ - рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia L.); КЛВ - клен высокогорный (Acer trautvetteri Medw.); ОЛЧ - ольха черная (Alnus glutinosa Jaert.).
В процессе исследования использовали метод моделирования рекреационных нагрузок в полевых условиях. При этом рекреационное давление на почву воспроизводили посредством равномерного шагания человека среднего веса со скоростью 3,0.3,5 км/ч (60 шагов в 1 мин) на единице площади (1 м2) за определенное время, которое рассчитывали в зависимости от продолжительности периода рекреационной нагрузки (Т, ч) в данном регионе [1].
При этом для лесов, расположенных на высотах до 1200 м над у. м., продолжительность сезона рекреации принимали равной 120 дн., продолжительность периода нагрузки - 1200 ч; для лесов, расположенных на высотах более 1200 м, - соотвественно 90 дн. и 540 ч.
Варианты рекреационных плотностей (от 1 до 11 чел./га) моделировали на двух площадках-близнецах размером 1,43^0,70 м, размещая их длинной стороной вдоль склона.
На одной площадке осуществляли дождевание, на другой в соответствии с ГОСТ 12071-2000 отбирали образцы почв из слоя 0.20 см лесной подстилки и живого напочвенного покрова. Дождевание проводили с помощью исследовательской капельно-струйной установки. Сток, мутность стока и эрозию почв определяли по общепринятым методикам [2]. Полученные данные обрабатывали с помощью компьютерных программ Statistica 7.0 и Microsoft Office Excel.
Результаты исследования и их обсуждение Результаты экспериментов по определению эрозии почв на стоковых площадках приведены в табл. 2. Их анализ показал, что по мере нарастания рекреационных нагрузок эрозия почв увеличивается, что связано с деградацией лесной подстилки и живого напочвенного покрова и ухудшением водно-физических свойств почв. В лесах низкогорий отмечена зависимость эрозии почв от крутизны склонов: наименьший смыв зафиксирован на объекте 3 (крутизна склонов по вариантам дождевания изменяется от 19 до 21°30'), наибольший - на объекте 4 (от 21 до 31°) [1].
Таблица 2
Эрозия почв (т/га) при различной рекреационной плотности
Объект Рекреационная плотность, чел./га
0 1 3 5 7 9 11
Низкогорья
1 0,0001 0,0369 1,8202 1,1254 0,9069 1,2551 1,2144
2 0,0001 0,0171 0,3533 0,9500 1,6640 2,0449 2,1949
3 0 0 0,0001 0,1018 0,7585 0,9081 1,1150
4 0 2,5800 5,3000 3,9300 4,7300 8,6000 7,0500
Среднегорья
5 0,0070 0,5750 1,9510 3,3300 5,3980 12,1980 10,033
6 0 2,3620 2,9050 11,4190 31,6480 18,2990 31,9030
Высокогорья
7 0 0,0001 0,0330 0,0590 0,6750 2,1700 2,92900
8 0 0,3100 0,3050 1,3120 4,6560 40,1890 41,5580
9 0,0330 0,4030 2,2390 3,8910 4,8810 7,0200 6,7600
10 0 0,0001 0,0700 0,1380 0,4680 1,5070 1,4960
Примечание. Слой дождя - 90 мм, на объектах 1- -3 - 100 мм; время дождевания -
30 мин.
Подобная зависимость отмечена и в других лесах Западного Кавказа. При обработке данных экспериментов по объектам исследований (группам типов лесов) получены уравнения множественной связи эрозии почв (М, т/га), рекреационной плотности (Rd, чел./га) и уклонов местности (/, tg а) или крутизны склонов (а, ..,°):
дубняки, каштанники и буково-грабовые леса низкогорий (объекты 1-3):
при
Я = 0,816;
при Я = 0,898;
при
при
Я = 0,846;
Я = 0,828;
(1) (2)
(3)
(4)
М = 0,18Rd + 5,24/ - 2,29 колхидские лиановые леса (объект 4):
М = 0,60Rd + 0,14а - 2,42 буковые леса среднегорий (объекты 5 и 6):
М = 1,39Rd + 1,42а - 28,58 пихтарники высокогорий (объекты 7 и 8):
М = 2,20Rd + 1,6а - 32,00 субальпийские редколесья рябины и клена (объекты 9 и 10):
М = 0,22Rd + 0,19а - 2,82 при Я = 0,697. (5)
Анализируя множественные уравнения регрессии (1)-(5), задаемся условием, что эрозия почв при рекреационных нагрузках должна отсутствовать (М = 0). При этом условии и проведении графического анализа представленных зависимостей определяем допустимые рекреационные плотности на склонах разной крутизны.
Так, в лесах низкогорий (дубняки, каштанники и буково-грабовые леса) на склонах первой группы крутизны (до 10°) допустимая рекреационная плотность составляет 7,6 чел./га, на склонах второй группы крутизны (11. 20°) - 7,7.2,1 чел./га. На склонах крутизной 24° допустимая рекреационная плотность равна нулю, т. е. любая рекреационная нагрузка на этих склонах вызывает эрозионные процессы (см. рис. 1, ряд 1).
Колхидские лиановые леса располагаются в ущельях горных речек и ручьев (рис. 1, ряд 2). На склонах первой группы крутизны допустимая рекреационная плотность составляет всего 1,7 чел./га, на склонах второй группы -1,5 (крутизна 11°).0,1 чел./га (крутизна 17°). На склонах круче 17° любые рекреационные нагрузки в колхидских лиановых лесах вызовут эрозию почв при ливнях.
Рис. 1. Связь допустимой рекреационной плотности с крутизной склонов лесов низкогорий (ряд 1) и колхидских лиановых лесов (ряд 2)
№ Я Я Я
о я Я > Я
£Р ^
В л
О -
2"« И О
^ а 15 §
с
о «
Ряд1 Ряд2
- Линейная (Ряд1)
- Линейная (Ряд2)
0 5 10 15 20 25 30 Крутизна склона,
В буковых лесах среднегорий (рис. 2, ряд 1) на склонах крутизной до 10° допустимая рекреационная плотность равна 10,3 чел./га, при крутизне склонов в пределах 11... 20° допустимые рекреационные плотности уменьшаются от 10,2 до 0,1 чел./га.
В пихтовых лесах (рис. 2, ряд 2) на склонах первой и второй групп крутизны допустимые рекреационные нагрузки изменяются от 7,3 до 0, т. е. уже при крутизне 20° рекреация не допустима.
В субальпийских редколесьях (рис. 2, ряд 3) на склонах крутизной 10. 14° допустимые рекреационные плотности уменьшаются от 4,2 до 0,7 чел./га. Поэтому в субальпийских редколесьях рекреация не допустима уже на склонах 15° и выше.
12
Рис. 2. Связь допустимой рекреационной плотности с крутизной склонов буковых лесов (ряд 1), пихтовых лесов (ряд 2) и субальпийского редколесья рябины и клена (ряд 3)
№ Я Я Я
о я Я > Я
а г
& л
о -
а н
10
2 ° ^ а
я 2 н 5
^ я
^
я
о «
Ряд1 Ряд2 Ряд3
- Линейная (Ряд1) -Линейная (Ряд2) -Линейная (Ряд3)
10 20 30 Крутизна склона,
Результаты графического определения допустимых рекреационных плотностей по группам типов лесов Западного Кавказа на склонах различной крутизны представлены в табл. 3.
Таблица 3
Допустимые рекреационные плотности (чел./га) в лесах Западного Кавказа при различной крутизне склонов
Группа типов лесов Крутизна склонов, ..
10 14 18 20 23
Свежие дубняки дуба скального, свежие
и влажные каштанники и буково-грабовые леса 7,6 5,4 3,2 2,1 0,5
Колхидские лиановые леса 1,7 0,8 0 0 0
Свежие и влажные букняки 10,3 6,2 2,2 0,1 0
Свежие и влажные пихтарники 7,3 4,4 1,4 0 0
Субальпийские редколесья рябины и клена 4,2 0,7 0 0 0
8
6
4
2
0
0
Заключение
В лесах Западного Кавказа по мере нарастания рекреационных нагрузок эрозия почв при ливнях увеличивается, что связано с деградацией лесной подстилки и живого напочвенного покрова и ухудшением водно-физических свойств почв. При обработке данных экспериментов по группам типов лесов получены уравнения множественной связи эрозии почв, рекреационной плотности и крутизны склонов, что позволило графически определить допустимые рекреационные плотности (при отсутствии эрозии почв) в зависимости от крутизны склонов.
Установлено, что рекреационные нагрузки не рекомендуются в свежих дубняках, свежих и влажных каштанниках и буково-грабовых лесах низкого-рий при крутизне склонов более 23°; в колхидских лиановых лесах - более 17°; в свежих и влажных букняках среднегорий - более 20°; в свежих и влажных пихтарниках высокогорий - более 18°; в субальпийских редколесьях -более 14°.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ивонин В.М., Воскобойникова И.В., Пеньковский Н.Д., Багдасарян А.А. Эрозия почв при осуществлении рекреационной деятельности в лесах Северо-Западного Кавказа: моногр. Ростов н/Д.: Фонд науки и образования, 2015. 202 с.
2. Ивонин В.М., Пеньковский Н.Д. Лесомелиорация ландшафтов (Науч. исслед.): учеб. пособие. Ростов н/Д.: СКНЦ ВШ, 2003. 151 с.
3. Солнцев Г.К., Харитоненко Б.Я., Король Л.Г., Маргашов А.С., Дерябин И.Н. Определение допустимых рекреационных нагрузок в лесах Черноморского побережья Кавказа // Интенсификация лесохозяйственного производства Северного Кавказа: тез. докл. науч.-практ. конф., г. Сочи, 13-15 апр. 1988 г. Краснодар, 1988. С. 65-66.
4. Kupka I. Recreational Load as a Driving Variable for Urban Forests // J. For. Sci. 2006. Vol. 52. Pp. 324-328.
5. O'Brien B. Our National Parks and the Search for Sustainability. USA, Texas, Austin, 1999. 247 p.
6. Sievanen T., Edwards D., Predman P., Jensen F., Vistad O. Social Indicators in the Forest Sector in Northern Europe: A Review focusing on Nature-based Recreation and Tourism. Norway, Copenhagen, 2013. 136 p.
Поступила 06.09.16
UDC 631.459.001.2:630*116(479) DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.3.40
Substantiation of Allowable Recreational Loadings in the Forests of the Western Caucasus
V.M. Ivonin, Doctor of Agricultural Sciences, Professor
I.V. Voskoboynikova, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute named after A.K. Kortunov, Don State Agrarian University, ul. Pushkinskaya, 111, Novocherkassk, 346428, Russian Federation; e-mail: [email protected]
The goal of research was to study the allowable recreational loadings in the forests of the Western Caucasus, which provided the absence of soil erosion processes on the slopes. We used the following methods in the course of the experiment: recreational loading simulation; study of soil erosion after the artificial rainfall; electronic data processing. As the recreational loading increased, soil erosion also increased. Soil erosion and a cutslope ratio were interrelated. In the experimental data processing we obtained the equations, reflecting the relationship between soil erosion, recreational loading and a cutslope ratio. In the absence of soil erosion, we determined the level of recreational loadings on the slopes of different steepness according to the groups of the forest types on the basis of a graphic analysis. This allowed us to justify the allowable recreational loadings: in the forests of low mountains -7.6.0.5 persons / ha; in the forests of Colchis - 1.7.0.8; in the beech forests - 10.3.0.1; in the fir forests - 7.3.1.4 persons / ha. In the subalpine forests of maple and mountain ash the allowable recreation loading varied from 4.2 to 0.7 persons / ha. We do not recommend to conduct recreation in the oak, chestnut and beech and hornbeam forests of low-hill terrains with a cutslope ratio of more than 23°; in the Colchis liana forests - more than 17°; in the beech forests - more than 20°; in the fir forests - more than 18°; in the subalpine woodland - more than 14°.
Keywords: mountain forest, recreational loading, sprinkling irrigation, soil erosion, cutslope ratio.
REFERENCES
1. Ivonin V.M. Voskoboynikova I.V., Pen'kovskiy N.D., Bagdasaryan A.A. Eroziya pochv pri osushchestvlenii rekreatsionnoy deyatel'nosti v lesakh Severo-Zapadnogo Kavkaza [Soil Erosion in the Recreational Activity in the Forests of the North-Western Caucasus]. Rostov-on-Don, 2015. 202 p.
2. Ivonin V.M., Pen'kovskiy N.D. Lesomelioratsiya landshaftov. Nauchnye issledo-vaniya [Landscape Forest Reclamation. Scientific Research]. Rostov-on-Don, 2003. 151 p.
For citation: Ivonin V.M., Voskoboynikova I.V. Substantiation of Allowable Recreational Loadings in the Forests of the Western Caucasus. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 3, pp. 40-48. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.3.40
3. Solntsev G.K., Kharitonenko B.Ya., Korol' L.G., Margashov A.S., Deryabin I.N. Opredelenie dopustimykh rekreatsionnykh nagruzok v lesakh Chernomorskogo poberezh'ya Kavkaza [Determination of Allowable Recreational Loadings in the Forests of the Black Sea Coast of the Caucasus]. Intensifikatsiya lesokhozyaystvennogo proizvodstva Severnogo Kavkaza: tez. dokl. nauch.-prakt. konf., g. Sochi, 13-15 apr. 1988 g. [Intensification of Forestry Production in the North Caucasus: Proc. Sci. Prac. Conf., Sochi, 13-15 April, 1988]. Krasnodar, 1988, pp. 65-66.
4. Kupka I. Recreational Load as a Driving Variable for Urban Forests. J. For. Sci., 2006, vol. 52, pp. 324-328.
5. O'Brien B. Our National Parks and the Search for Sustainability. USA, Texas, Austin, 1999. 247 p.
6. Sievanen T., Edwards D., Fredman P., Jensen F., Vistad O. Social Indicators in the Forest Sector in Northern Europe: a Review Focusing on Nature-Based Recreation and Tourism. Norway, Copenhagen, 2013. 136 p.
Received on September 06, 2016
