Содержание к диссертации
Введение
1 ЛЕСНАЯ И РЕКРЕАЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ (СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА) 9
2 МЕСТО, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 32
2.1 Характеристика места проведения исследований 32
2.2 Абиотические факторы окружающей (природной) среды 34
2.3 Биотические факторы окружающей (природной) среды 46
2.4 Программа и методика исследований 51
3 БУКОВЫЕ ЛЕСА И ИХ РЕАКЦИЯ НА РЕКРЕАЦИОННЫЕ НАГРУЗКИ 60
3.1 Характеристика буковых лесов 60
3.2 Реакция буковых лесов на рекреационные нагрузки 77
Выводы 86
4 ЭРОЗИЯ ПОЧВ В СВЯЗИ С РЕКРЕАЦИЕЙ В БУКОВЫХ ЛЕСАХ . 87
4.1 Характеристика участков исследований 87
4.2 Состояние живого напочвенного покрова и лесной подстилки . 91
4.3 Водно-физические свойства почв 101
4.4 Поверхностный сток и эрозия почв 107
4.5 Рекреационная нагрузка на тропы 122
4.6 Прочностные характеристики почв при рекреации 127
Выводы 130
5 ОБУСТРОЙСТВО И ЭКОНОМИКА РЕКРЕАЦИИ В БУКОВЫХ ЛЕСАХ 132
5.1 Группировка мероприятий по рекреационному обустройству лесов 132
5.2 Потенциал и экономика рекреации в буковых лесах 135
Выводы 138
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 138
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 139
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 141
ПРИЛОЖЕНИЯ 156
- ЛЕСНАЯ И РЕКРЕАЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ (СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА)
- Характеристика места проведения исследований
- Характеристика буковых лесов
Введение к работе
Актуальность темы определяется повышением рекреационного спроса на горные леса Западного Кавказа, особенно в связи с расширением и реконструкцией горно-климатического курорта «Красная Поляна» (г. Сочи).
Туристов и отдыхающих в горные леса привлекают: специфический климат; высокая эстетическая и санитарно-гигиеническая оценка лесных участков; наличие эндемиков и реликтов, грибных и ягодных мест, живописных урочищ и скал; водных объектов; памятников природы, истории и культуры; пикниковых полян и развитой дорожно-тропиночной сети.
Высокие антропогенные нагрузки приводят к негативным последствиям воздействия рекреантов на лесные экосистемы, которые усилились в связи со строительством новых и реконструкцией существующих горно-спортивных комплексов в Красной Поляне.
Экологические ограничения в лесах, используемых для рекреации, приведены в ВСН-3-84, ОСТ 56-100-95 и др. нормативных документах, а в лесах Северного Кавказа - в Рекомендациях НИИгорлесэкол (1992), ВНИИЦлесресурс (1995) и др.
Негативные последствия рекреации в горных лесах исследовали Н.М. Горшенин и др. (1979), Г.А. Поляков (1979), Г.К. Солнцев и др. (1988), АЛ. Казанкин и др. (1994), В.М. Ивонин и др. (2000), О.В. Перфильев (2005) и др. В буковых лесах эти последствия изучали В.Г. Щербина и др. (1997), СВ. Жигалова и др. (2004). При этом для свежих букняков и других групп типов лесов Кавказско-Черноморского рекреационного района определены допустимые рекреационные нагрузки (Г.К. Солнцев и др., 1988), но без учета крутизны склонов.
Известно, что интеграционным показателем негативных рекреационных последствий на горные леса служат эрозионные процессы,
проявляющиеся в зависимости от рекреационных нагрузок и крутизны склона. Изучение этих процессов в буковых лесах Западного Кавказа ранее не проводилось.
Это определило актуальность наших исследований в рамках межведомственного координационного плана Россельхозакадемии (тема 11.02.01) и задания 08.02.04 «Разработать приемы повышения почвозащитной роли горных и степных лесов Северного Кавказа в связи с рекреацией».
Цель исследований заключалась в оценке влияния рекреационных нагрузок на эрозию почв буковых лесов Западного Кавказа и уточнении мероприятий по их обустройству.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
оценить состояние буковых лесов Западного Кавказа;
изучить влияние рекреационных нагрузок на деградацию напочвенного покрова и уплотнение верхнего слоя почв;
исследовать ливневой сток при рекреационных нагрузках;
установить зависимости эрозии почв при ливнях от рекреационных нагрузок и различной крутизны склонов;
при предупреждении эрозии почв, установить допустимые рекреационные плотности на буковые леса при бездорожной рекреации и допустимую рекреационную посещаемость туристских и экскурсионно-прогулочных маршрутов;
провести группировку мероприятий по рекреационному обустройству буковых лесов и определить их инвестиционную привлекательность.
Объектом исследований являются буковые леса Западного Кавказа, предназначенные для рекреации.
Научная новизна исследований заключается в том, что впервые для буковых лесов Западного Кавказа:
установлено, что в местах активного отдыха, туристских и экскурсионно-прогулочных троп происходит снижение баллов итоговой рекреационной оценки с 4-16 до 17-36 баллов;
получены математические зависимости состояния напочвенного покрова, уплотнения и «замазывания» поверхности почвы обувью рекреантов от рекреационных нагрузок и крутизны склонов;
определено, что рекреационные нагрузки более 7,5 чел/га, вызывают максимальный сток при ливнях, который незначительно отличается по группам крутизны склонов;
установлено, что эрозия почв при ливнях возникает на склонах второй группы крутизны после рекреационных нагрузок 1,5-^-2 чел/га, на склонах третьей группы - 1,3 -^- 1,5 чел/га, дальнейший рост нагрузок до 11 чел/га приводит в первом случае к постепенному, во втором - к резкому усилению эрозии.
На защиту выносятся:
эмпирическая зависимость эрозии почв в буковых лесах от рекреационных нагрузок и крутизны склонов;
количественные показатели допустимых рекреационных плотностей при бездорожной рекреации в буковых лесах в зависимости от крутизны склонов;
количественные показатели допустимой рекреационной посещаемости туристских и экскурсионно-прогулочных маршрутов в буковых лесах на склонах второй группы крутизны.
Методология исследований основана на моделировании «шаговой» нагрузки на буковые леса, проведении экспериментов по изучению эрозии почв при искусственном дождевании в полевых условиях, лабораторном анализе отобранных почвенных образцов, расчетах на ПК с определением допустимых рекреационных нагрузок на буковые леса с учетом групп крутизны склонов.
Личный вклад автора заключается в определении целей, задач и разработке методики исследований, выборе места и проведении экспериментов, отборе образцов и проведении наблюдений, анализе экспериментальных материалов, формировании выводов и предложений производству.
Практическая значимость определяется:
допустимыми рекреационными плотностями на буковые леса: склоны второй группы - от 5,9 до 0,85 чел/га; склоны третьей группы -бездорожная рекреация не рекомендуется;
допустимой рекреационной посещаемостью грунтовых туристских и экскурсионно-прогулочных маршрутов (1000 чел/км-сезон);
группировкой мероприятий по рекреационному обустройству буковых лесов и их инвестиционной привлекательностью.
Апробация работы проводилась: на Всероссийской научно-практической конференции в ВГЛТА (Воронеж, 2004); Научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых во ВНИАЛМИ (Волгоград, 2004); Молодежной научной конференции в ДонГАУ (Персиановский, 2004); Научно-практической конференции в ДонГАУ (Персиановский, 2005); Ежегодной конференции молодых ученых и специалистов в ГУЗ (Москва, 2005); Межвузовском координационном Совете по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов при МГУ (Белгород, 2005); Научно-практической межвузовской конференции аспирантов, молодых ученых и специалистов в НГМА (Новочеркасск, 2005); Международной научно-практической конференции, посвященной 125-летию Н.И. Суса в СГАУ (Саратов, 2005); Научно-практической конференции по особо охраняемым природным территориям и опустыниванию земель (ст. Вешенская, Ростовской обл., 2005); Шумаковских чтениях совместно с заседанием секции РАСХН в НГМА
(Новочеркасск, 2005); Расширенном заседании кафедры экологии и лесных мелиорации НГМА (Новочеркасск, 2006).
Результаты исследований реализованы в Сочинском национальном парке в 2004-2005 гг. на площади 2753 га с общим экономическим эффектом 2753 тыс. руб/га в год.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 11 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 164 страницах, в т.ч. 148 страницах машинописного текста, содержит введение, пять глав, общие выводы и предложения производству, список использованной литературы из 175 наименований, в том числе 7 зарубежных, содержит 31 таблицу, 48 рисунков и 16 таблиц двух приложений.
При написании диссертации использованы данные климатической станции МО РФ (п. Лазаревское), метеостанции «Красная Поляна» и «Лаура», а также таксационные описания насаждений Краснополянского лесничества (Воронежлеспроект, 1998). Анализ почвенных образцов проводили в грунтовой лаборатории института «Сочигражданпроект». Экспериментальные площадки дождевали при участии Э.Н. Богданова и А.Н. Пеньковского под руководством профессора В.М. Ивонина, которому мы выражаем свою признательность.
Лесная и рекреационная экология (состояние вопроса)
Согласно ОСТ 56-108-98, лес - это целостная совокупность лесных древесных и иных растений, земли, животных, микроорганизмов и других природных компонентов, находящихся во взаимосвязи с внешней средой.
Основоположниками лесной науки считают М.В. Ломоносова, А.Т. Болотова, Ф.Г. Фокеля, СП. Крашенинникова, А.А. Нартова, В.Н. Татищева, П.И. Рычкова (А.И. Писаренко, В.В. Страхова, 2004).
В лесной энциклопедии (1985) указывается, что лес является основным типом растительного покрова земли, в котором присутствуют большинство существующих жизненных форм растений. Характерная черта леса - лесной полог из крон деревьев, под которым формируется микроклимат и другие компоненты лесной среды (И.С. Мелехов, 1980 и др.)
По состоянию на 01.01.03 г. в России общая площадь лесного фонда и лесов, не входящих в лесной фонд, равна 1178714,2 тыс. га (69,3 % земельных угодий). В ведении МПР РФ находится 1132546,3 тыс. га, в т.ч. лесные земли - 821760 тыс. га и покрытые лесной растительностью - 717660 тыс. га (Государственный доклад о состоянии и использовании лесных ресурсов РФ в 2002 г.).
Выдающиеся отечественные ученые Г.Ф. Морозов (1942); В.Н. Сукачев (1972) создали учение о лесе и лесном биогеоценозе или лесной экосистеме. В дальнейшем это оформилось в виде научной дисциплины - лесной экологии (А.Я. Сабан, 1982; С.Г. Спурр, Б.В. Барнес, 1984), которая развивалась на основе достижений общей экологии (Р. Дашо, 1975; Ф. Дре, 1976; Р. Ринклефс, 1979; В.Д. Федоров, Т.Г. Гильманов, 1980; Ю. Одум, 1975 и др.), а также экологии растений (В. Лархер, 1978).
При этом определилось понятие об экологических функциях леса, как о сохранении, предотвращении, создании и преобразовании, усилении или ослаблении лесом природных или природно-антропогенных явлений, процессов и факторов среды (ОСТ 56-100-98).
Под лесной экосистемой стали понимать совокупность биотического сообщества деревьев, кустарников, трав и другой растительности, грибов, бактерий, животных и птиц с биогенными (опад, почвы) и абиотическими (приземный слой атмосферы, вода, рельеф) компонентами, которые взаимосвязаны друг с другом (В.М. Ивонин, СМ. Водяной, 2000).
При этом абиотические факторы среды сформировали лесное сообщество, а это сообщество преобразовало абиотические факторы. Таким образом, возникает лесная среда.
Компонентом среды является лесной воздух, значение которого представлено работами Р. Гудериана (1979), О.Ф. Балацкого и др. (1979), В.А. Алексеева и др. (1981), X. Уильяма Смита (1985) и др.
Лесные почвы и их защиту от эрозии с помощью леса охарактеризовали Л.И. Прасолов (1947), Н.И. Сус (1949), А.С. Козменко (1954), В.Д. Ковда (1981), В.М. Ивонин (1983), Н.П. Калиниченко и И.Г. Зыков (1986), Н.Т. Тимухин, Л.Г. Гаргарук (1990), СМ. Бебия (2002) и др.
Водоохранную роль лесов исследовали В.И. Рушковский (1949), Г.Н. Высоцкий (1979), В.В. Рахманов (1962), А.А. Молчанов (1973), А.В. Побе-динский (1979), Г.Ф. Идзон (1980), Н.А. Воронков (1988), Н.П. Коваль и Н.А. Битюков (2000), А.П. Казанкин (1992) и др.
Глобальная роль лесов стала понятной лишь в последние 50 лет (А.И. Писаренко и др., 2004), когда в атмосфере наблюдается устойчивый рост концентрации СОг, других парниковых газов и средних температур нижних слоев атмосферы (парниковый эффект); истребление и деградация лесов планеты является одним из ведущих факторов парникового эффекта, наряду со снижением ископаемого топлива.
Лесные экосистемы служат не только для получения ресурсов древесины, лекарственно-пищевой продукции, но и еще неоткрытых биологических продуктов. Это хранилища воды и углерода. Так, при прекращении эмиссии СОг в атмосферу, леса могут поглотить атмосферный запас углекислого газа за 10-20 лет в результате процесса фотосинтеза (А.И. Писаренко и др., 2004).
Доминирование глобальной и социальной функции лесов над ресурсной показано в работах Института мировых ресурсов (Wori Resources Institute, 1998) и отечественных исследователей (В.В. Страхов и др., 2001).
Главный вывод Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992) - определяющий роль лесов для дальнейшего развития человечества.
Однако, в современном мире (и в России) леса продолжают рассматриваться как один из видов природных ресурсов, отличающихся от ископаемых лишь способностью возобновления. Реверансы в сторону экологических и социальных аспектов после решений ООН (Internation dialog on forests, 1995) пока еще не переросли в полной мере в теорию лесного хозяйства, лесную политику и лесное законодательство (А.И. Писаренко и др., 2004).
В 1998 г. Рослесхозом утверждены «Критерии и индикаторы устойчивого управления лесами» в пределах лесных экосистем. Критерий 3 «Сохранение и поддержание защитных функций лесов»включает пять индикаторов - долевое участие земель лесного фонда, выполняющих защитные, водоохранные, санитарно-гигиенические, оздоровительные и рекреационные функции. Критерий 4 «Сохранение и поддержание биологического разнообразия лесов, и их вклад в глобальный углеродный цикл» объединяет семь индикаторов (площади покрытых лесной растительностью земель по основным лесообразующим породам, доли общей площади земель лесного фонда особо охраняемых природных территорий относительно общей площади земель лесного фонда и др.).
Характеристика места проведения исследований
Район исследований - область Западный Кавказ - по геоморфологическому районированию (И.Н. Сафронов, 1986) отнесена к провинции Большого Кавказа, Кавказской горной страны.
Исследования вели в буковых лесах Краснополянского лесничества Сочинского национального парка, который занимает площадь 193737 га. Обширные лесные массивы занимают около 93 % этой площади. Нелесные земли (сенокосы и пастбища, дороги и просеки, воды и др.) занимают всего 6 га (таблица 2.1).
Распределение лесного фонда СНП по категориям земель приведено в таблице 2.1.
Все леса отнесены к категории защитности - леса, особо охраняемых природных территорий (Лесной кодекс РФ). Функциональное зонирование территории включает: зону заповедного режима на площади 51060 га (26,4 %), заказников - 36585 га (18,9 %), рекреационного использования - 75110 га (38,8 %), обслуживания посетителей - 11882 га (6,1 %), хозяйственного назначения - 19100 га (9,8 %).
В зоне заповедного режима разрешены только хозяйственные мероприятия, связанные с ликвидацией последствий стихийных бедствий. Это территории миграции животных, истоков наиболее крупных рек, бассейнов питания минеральных источников.
В зоне с режимом заказников проводят ландшафтные рубки вдоль туристских " маршрутов и экологических троп. Другие лесохозяйственные работы ограничены (за исключением мероприятий, проводимых в заповедной зоне).
В зоне рекреационного использования проводят ландшафтные и прочие рубки, связанные со строительством рекреационных объектов.
Зона обслуживания посетителей охватывает территорию рекреационной инфраструктуры, размещение палаточных лагерей, привалов, объектов быта и т.д.
В зоне хозяйственного назначения разрешены рубки обновления, переформирования и другие промежуточные рубки, обеспечивающие нужды в древесине местного населения и функционирования СНП.
В лесах СНП насчитывается 15 групп типов леса, наиболее распространенными из которых являются:
- очень сухие и сухие дубняки (ОСХДС, СХДИ) дуба скального и иберийского;
- свежие дубравы дуба иберийского (СВДИ);
- свежие и влажные (СВКШ, ВЛКШ) каштанники;
- сухие, свежие (СХБК, СВБК) и влажные (ВЛБК) букняки;
- влажные пихтарники (ВЛП).
По данным лесоустройства 1998 г. общая площадь лесного фонда Краснополянского лесничества Сочинского национального парка равна 22589 га, в т.ч. лесных земель - 18912,9 га (покрытых лесом - 18759,5 га). Общая площадь лесного фонда функциональной зоны рекреационного использования равна 4121 га (лесных земель - 3428,3 га, в т.ч. покрытых лесом - 3424 га). С высоты 700-800 м и до 1800 м над уровнем моря лесные насаждения представлены буковыми лесами, главным образом, букняками: колхидским, ежевично-папоротниковым, азалиево-черничным и др. Общая площадь буковых лесов составляет 9492,2 га. Распределение насаждений по классам возраста неравномерное. Преобладают спелые и перестойные насаждения. Общий запас сырой древесины составляет 6359148 дес. м . Средний прирост насаждений равен 2,6 м3/га покрытых лесом земель, текущий прирост - 1,6 м /га, т.е. преобладающая часть насаждений, превысила возраст количественной спелости.
Характеристика буковых лесов
Основные массивы буковых лесов в нашей стране произрастают в горных районах Кавказа, выполняя важную экологическую, защитную и социальную роль. Являясь составной частью ландшафта, они оказывают огромное влияние на формирование климата, устойчивость дебита горных рек, поддержание курортологических и других полезных свойств горных лесов. Трудно назвать другую древесную породу в горах Кавказа, которая подобно буку, так хорошо бы скрепляла своими корнями горные склоны. Бук - одна из высококислородопродуктивных древесных пород. С каждым годом повышается рекреационная роль буковых лесов. Все больше они используются в оздоровительных целях для отдыха, туризма и удовлетворения все возрастающих культурных и эстетических потребностей населения.
На буковые леса Краснодарского края и Адыгеи приходится - 297,8 тыс. га, покрытых лесом земель с запасом 86,3 млн. м3, на Северном Кавказе эти показатели, соответственно, равны 701,1 тыс. га и 174,9 млн. м3 (Лесной фонд России, 1995).Они простираются по северным отрогам Главного Кавказского хребта, от бассейна р. Пшиш как до Азербайджана, так и в сторону Анапы, где бук в зоне дубрав произрастает местами, преимущественно по балкам. В некоторых предгорных районах Краснодарского Края (Майкоп) бук встречается в виде примеси на высоте 240 м над уровнем моря. До высоты 400 - 500 м он произрастает по северным склонам балок в составе дубово-грабовых насаждений. Оптимальные условия для естественного распространения буковых лесов находятся на высотах от 600 - 700 до 1100 -1200 м. В этом поясе характерно образование чистых буковых насаждений. На Северо-Западном Кавказе начиная с высоты 900 - 1000 м (Псебай, Ха-мышки) в состав буковых лесов включается пихта кавказская, а в некоторых местах - ель восточная, процентное участие которых с высотой над уровнем моря возрастает. Буковые и буково-пихтовые леса нередко поднимаются до субальпийской зоны (СНП, Краснополянское лесничество). В районе влажных субтропиков Краснодарского края (г. Сочи), благодаря влажному климату, бук восточный местами встречается от берега моря (М.П. Мальцев, 1988).
Вследствие вертикальной зональности, бук занимает позиции с очень разнообразными климатическими условиями: от умеренных влажных и сравнительно теплых до субальпийских холодных. Пестроту климатических условий буковых лесов дополняет большое разнообразие геоморфологических и эдафических факторов окружающей (природной) среды.
Буковые насаждения возрастом до 450 - 500 лет развиваются по I - II классам бонитета (реже по III - V). Запасы древесины доставляют 300 - 500 м3 на 1 га, а высокопроизводительных древостоев 700 - 900 м3 на 1 га. Продуктивность букняков в значительной мере зависит от высоты над уровнем моря, состава буковых насаждений, богатства и влажности почвы, хозяйственной деятельности. Характерной особенностью буковых лесов является их разновозрастность, которая обуславливается большой теневыносливостью бука и длительным периодом роста (М.П. Мальцев, 1988).
Выделяют следующие поколения бука: I поколение - перестойное (201 и более лет); II поколение - спелое (141 - 200 лет); III поколение - приспевающее (101 - 140 лет); IV - средневозрастное (41 - 100 лет); V - молодое (до 40 лет). К числу подроста причисляют деревья диаметром менее 8 см и высотой ниже 6 м. Считают, что в нетронутых рубками разновозрастных буковых насаждениях, процессы возобновления, роста и развития идут одновременно. Такой лес нельзя назвать перестойным, спелым, приспевающим, т.к. на одной площади присутствуют все возрастные группы. Средний текущий прирост в них равен текущему отпаду (И.П. Коваль, 1969; Г.Н.Гигаури, 1973).
На Северо-Западном Кавказе распространены группы типов лесов: влажные, свежие и сухие букняки, I - IV бонитета на бурых лесных почвах (В.М. Ивонин, 2005). Буковые насаждения I - II бонитетов обычно формируются в папоротниковом, овсяницевом, разнотравно-ожиновом типах леса; II бонитета - азалиево-черничном, папоротниково-разнотравном; овсяницевом; III бонитета-по крутым склонам.
Наши исследования буковых лесов были в основном сосредоточены в Краснополянском лесничестве Сочинского национального парка на хребтах Ачишхо, Псекохо и Аибга.
Особенное внимание было уделено лесам рекреационного использования и обслуживания посетителей на хребте Ачишхо (таблица 3.1).
По данным таблицы 3.1, на хребте Ачишхо буковые леса расположены на склонах южных экспозиций крутизной 10-40 на высотах 1800 - 600 м над уровнем моря. На верхней границе произрастания этих лесов (кварталы 1, 3 и 6) в их составе принимают участие граб кавказский, клен высокогорный, ольха черная, а подлесок (густой и средней густоты) составляют азалия (рододендрон желтый), рододендрон кавказский, лавровишня лекарственная, падуб и черника.
