Содержание к диссертации
Введение
1 Природно-ресурсный потенциал волго-ахтубинской поймы (в пределах черноярского района астраханской области) 10
1.1 Географическое положение 10
1.2 Геолого-геоморфологические особенности территории 11
1.3 Климатические условия 14
1.4 Особенности гидрографии и водного режима 18
1.5 Почвенные и биологические ресурсы 21
1.6 Ландшафтное разнообразие и рекреационное
использование Волго-Ахтубинской поймы 27
2 Принципы и методы изучения и оценки рекреационного потенциала защитных лесов 32
2.1 Основные подходы к изучению, оценке и картографированию рекреационного потенциала лесов 32
2.2 Перспективы применения данных дистанционного зондирования и геоинформационных систем в оценке и картографировании рекреационного потенциала лесов 44
3 Программа, объекты и методика исследований 48
3.1 Программа, объект исследования, используемые материалы 48
3.2 Степень изученности объекта исследования 52
3.3 Методика оценки экологического состояния и рекреационного потенциала пойменных лесов Волго-Ахтубинской поймы 56
4 Экологическое состояние защитных лесов волго-ахтубинской поймы 65
4.1 Современная экологическая ситуация на территории Черноярского района Астраханской области 65
4.2 Геоинформационное картографирование тестовых полигонов в пределах Волго-Ахтубинской поймы Черноярского района 71
4.2.1 Тестовый полигон «Ушаковка» 71
4.2.2 Тестовый полигон «Бундин» 83
4.2.3 Тестовый полигон «Кальновка» 93
5 Оценка рекреационного потенциала волго-ахтубинской поймы 107
5.1 Оценка рекреационного потенциала Волго-Ахтубинской поймы 107
5.2 Обоснование создания кластеров природного парка «Волго-Ахтубинское междуречье» 115
5.3 Рекомендации по проведению агролесомелиоративных мероприятий в Волго-Ахтубинской пойме 122
Заключение 126
Предложения производству 129
Список литературы 130
- Особенности гидрографии и водного режима
- Перспективы применения данных дистанционного зондирования и геоинформационных систем в оценке и картографировании рекреационного потенциала лесов
- Методика оценки экологического состояния и рекреационного потенциала пойменных лесов Волго-Ахтубинской поймы
- Тестовый полигон «Ушаковка»
Введение к работе
Актуальность исследований. Волго-Ахтубинская пойма является уникальным природным объектом, «оазисом», в силу факторов интразональности возникшим посреди полупустынных и пустынных ландшафтов Астраханской области. Наличие лесных массивов, водно-болотных угодий, заливных лугов, прибрежных песчаных пляжей, а также широкое разнообразие флоры и фауны обусловливают высокую рекреационную ценность данной территории, которую ежегодно посещают сотни тысяч отдыхающих. Однако всё возрастающее антропогенное воздействие на пойменные экосистемы, связанное с зарегулированием стока, распашкой и сенокошением, выпасом скота, рекреационными нагрузками, вызывает весьма нежелательные экологические последствия – снижение защитных функций пойменных лесов, уменьшение их эстетической ценности и постепенную деградацию. Эти негативные процессы особенно очевидны в местах массового посещения леса, а также в непосредственной близости от населенных пунктов. Особую тревогу вызывает гибель уникальных пойменных древостоев дуба черешчатого, произрастающего в пределах Астраханской области на южной границе своего распространения. Поэтому назрела острая необходимость принятия жестких мер по сохранению ландшафтного и биологического разнообразия Волго-Ахтубинской поймы. Начальным этапом исследований в этом направлении является выявление агролесомелиоративных ландшафтов, пригодных или непригодных для рекреации и проведение их качественной оценки с использованием современных методов сбора и обработки информации – данных дистанционного зондирования и ГИС-технологий.
Степень разработанности темы. Высокая степень изученности северовосточной части Волго-Ахтубинской поймы обусловлена проведением комплексных исследований до и после строительства Волжской ГЭС, а также обоснованием и созданием в 2000 году в пределах Волгоградской области природного парка «Волго-Ахтубинская пойма». Создана база данных геоботанических описаний при участии ученых: Л. С. Родман, 1976; В. Б. Голуба, 1985, 1991; А. Н. Бармина, 2002, 2005. Большой вклад в изучение почвенного покрова Волго-Ахтубинской поймы внесли И. И. Плюснин, 1938; С. А. Владыченский, 1958; А. А. Попов, 1960. В последнее десятилетие на базе Астраханского госуниверситета активно развивается рекреационное направление исследований под руководством А. Н. Бармина, 2005; В. В. Занозина, 2005 - 2011. Вопросами, связанными с нарушением естественного гидрологического режима Волги, с интенсивной хозяйственной и рекреационной деятельностью занимается ряд ученых: В. Д. Шульга и др., 1991, 2010, 2012; В. В. Горяйнов и др., 2010. Комплексные ландшафтно-геоморфологических исследования в северной части Волго-Ахтубинской поймы проводили: Э. Н. Сохина, В. Ф. Чернобай, 2010;
В. А. Брылев, 2001. Большая часть исследований проводилась преимущественно в пределах природного парка «Волго-Ахтубинская пойма» Волгоградской области. Такие же исследования актуальны и для севера Астраханской области, так как дубовые леса Волго-Ахтубинской поймы в данном районе располагаются на южной границе своего распространения и в настоящее время испытывают огромные нагрузки природного и антропогенного происхождения, в связи с чем необходимо их изучение и разработка мероприятий по их сохранению, и как следствие, продвижение охраняемых природных территорий на юго-восток, за пределы границ Волгоградской области.
Целью работы является оценка современного агролесомелиоративного и экологического состояния пойменных лесов и их рекреационного потенциала на основе геоинформационных технологий для оптимизации рекреационного лесопользования.
Реализация поставленной цели потребовала решения следующих задач:
изучить природно-ресурсный потенциал и виды современного рекреационного использования территории Волго-Ахтубинской поймы;
изучить современную хозяйственную ситуацию на территории Черно-ярского района с целью выявления существующих и возможных антропогенных нагрузок на пойму с прилегающих территорий;
провести дистанционные и наземные ландшафтно-экологические исследования территории Волго-Ахтубинской поймы с целью определения современного состояния пойменных лесов и их потенциальной пригодности к рекреационному использованию;
осуществить оценку рекреационного потенциала территории с учетом экологического состояния лесных насаждений и сформировавшейся структуры землепользования в Волго-Ахтубинской пойме;
обосновать необходимость придания изучаемой территории ранга особо охраняемой природной территории (ООПТ) межрегионального уровня и предложить функциональное зонирование, отвечающее целям рекреационного лесопользования.
Научная новизна диссертационной работы. Впервые проведена комплексная оценка территории Волго-Ахтубинской поймы в пределах Чернояр-ского района Астраханской области на основе данных дистанционного зондирования и геоинформационных технологий. Разработан метод картографического определения рекреационного потенциала земель Волго-Ахтубинской поймы с учетом состояния лесных насаждений и современной структуры природопользования. Составлены авторские оригиналы карт современной экологической ситуации Черноярского района и тематические карты на территории 3-х тестовых полигонов. Впервые проведено функциональное зонирование территории Волго-Ахтубинской поймы на предмет создания ООПТ межрегионального уровня.
Теоретическая значимость результатов исследований заключается в том, что полученные материалы по экологической оценке лесных насаждений и оценке рекреационного потенциала с учетом экологического состояния и современной структуры землепользования на основе современных методов дистанционных и геоинформационных исследований вносят существенный теоретический вклад в развитие агролесомелиоративного картографирования и рационального рекреационного лесопользования.
Практическая значимость диссертационной работы заключается в возможности использования результатов работы в агролесомелиоративном и лесоустроительном проектировании, разработке мероприятий по агролесомелиоративному обустройству ландшафтов и оптимизации рекреационного лесопользования лесничествами и природоохранными организациями. Полученные в ходе исследований данные могут стать основой для экологического мониторинга Волго-Ахтубинской поймы в пределах Черноярского района и создания компьютерной базы данных, содержащей сведения о современной структуре землепользования и экологическом состоянии лесных насаждений. Материалы диссертации могут быть положены в основу агролесомелиоративного планирования территории и экологического обоснования создания ООПТ - природного парка в пределах Астраханской области или межрегионального национального парка на границе Волгоградской и Астраханской областей.
Методология и методы исследований. Теоретической и методологической основой в процессе работы над диссертацией служили научные труды отечественных и зарубежных ученых в области оценки состояния пойменных лесов и их рекреационного потенциала с использованием современных методов сбора и обработки информации - данных дистанционного зондирования и ГИС-технологий.
Пробные площади по таксации насаждений закладывались на основе общепринятых методик и инструктивных указаний по лесной таксации (Захаров и др., 1962; Анучин, 1971; Агролесомелиорация, 2006). Оценка экологического состояния пойменных лесов проводилась по следующей методической схеме (ВНИАЛМИ, 1991, 2010, 2012), включающей: предполевой камеральный этап, этап полевых исследований и камеральный этап окончательного дешифрирования космоснимков и геоинформационного картографирования. Оценка рекреационного потенциала территории проводилась методом балльных оценок (Арманд, 1975; Солнцев и др., 1995; Рысин, 2003; Занозин, 2005; Кочуров, 2007).
На защиту выносятся следующие положения:
- Результаты полевых и картометрических исследований ландшафтов на тестовых полигонах, отражающие агролесомелиоративное состояние и сохранность лесных насаждений.
Оценка рекреационного потенциала пойменной территории, учитывающая современную структуру природопользования на землях поймы и экологическое состояние лесных насаждений.
Электронные карты для ГИС экологической ситуации Черноярского района и тестовых полигонов в пределах Волго-Ахтубинской поймы.
Функциональное зонирование территории Волго-Ахтубинской поймы с целью выделения кластеров для проектирования ООПТ, направленное на сохранение пойменных лесов юго-востока России.
Степень достоверности полученных результатов исследований подтверждается высокой точностью определения географических координат на космических снимках, используемых в качестве основы для картографирования, которая обеспечивается геоинформационной системой, а также статистической обработкой полевых и камеральных данных.
Личный вклад. Соискатель лично осуществлял постановку проблемы, цели и задач исследования, разрабатывал программные вопросы, проводил полевые работы и статистическую обработку полученных материалов. Анализ работы и заключения проведены автором с редакцией руководителя. Доля личного участия в выполнении работы и написании научных статей 80 %.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Международных научно-практических конференциях: «Социально-производственное развитие сельских муниципальных образований аридных территорий», (с. Соленое Займище, 2010), «Педагогические технологии подготовки учащейся молодёжи в системе «НИИ-ВУЗ-ССУЗ-школа-предприятие» (с. Соленое Займище, 2010), «Научное обеспечение развития АПК аридных территорий: теория и практика» (с. Соленое Займище, 2011), «Устойчивое развитие АПК в современных условиях юга России», (г. Майкоп, 2011 г), «Проблемы рационального природопользования и сохранения экологического равновесия в аридных зонах» (с. Соленое Займище, 2012), «Перспективы и проблемы развития сельскохозяйственной науки и производства в рамках требований ВТО» (с. Соленое Займище, 2013).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ общим объемом 2,35 п. л., в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, объемом 1,50 п. л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, предложений производству и списка литературы, включающего 176 наименований, в том числе 7 на иностранном языке. Общий объем диссертации составляет 163 страниц, в том числе 147 страниц основного текста, и содержит 21 таблицу, 37 рисунков и 6 приложений.
Особенности гидрографии и водного режима
Астраханская область расположена в пределах Сарпинской и Прикаспийской низменностей, поэтому рельеф области в целом представлен низменной равниной, имеющей слабый наклон в сторону Каспийского моря. Значительная часть территории области имеет абсолютные отметки ниже уровня Мирового океана. В геоморфологическом отношении на территории Черноярского района, расположенного в пределах Сарпинской низменности, выделяются два типа рельефа: морская аккумулятивная равнина и аллювиальная пойменная равнина [9].
Большая часть Черноярского района расположена в пределах морской аккумулятивной равнины, имеющей вид плоской низменности, сложенной нижне-хвалынскими отложениями (морские пески, супеси и суглинки). Абсолютная высота поверхности равнины колеблется от 40-50 м на севере до 5 м на юге. Местами поверхность слабо повышается, представляя систему широких увалообразных плоских бугров. В северо-западной и западной частях поверхность равнины слабоволнистая, расчлененная системой неглубоких сухих ложбин, шириной 0,5-1 км, протягивающихся к юго-востоку.
Типичным для нижнехвалынских морских аккумулятивных равнин является микрорельеф западинного характера. Понижения микрозападин обычно имеют округлую или овальную форму и не превышают в диаметре 30-50 м, редко 100 м. Глубина западин в среднем составляет 0,3-0,5 м. Для них характерно наличие лу-гово-степной растительности и темноцветных лугово-каштановых почв [45, 56].
Аллювиальная пойменная равнина, расположенная в пределах Волго-Ахтубинской поймы, сформировалась за счет накопления речных наносов - аллювия.
Волго-Ахтубинская пойма расположена в пределах Большого Волгоградского сброса и Верхне-Ахтубинской структуры. Это повлияло на ориентировку отдельных частей долины и обусловило разделение главного русла Волги на два рукава - собственно Волгу (правый более мощный рукав) и Ахтубу (левый рукав, совпадающий с разломом Ахтубинского сброса) - антиклиналью в виде гребневидного выступа майкопских глин [85]. У села Каменный Яр поверхность поймы приподнята в результате выхода антиклинальной складки северо-западного простирания с толщей палеоценовых опок в ядре [86]. В ходе трансгрессий и регрессий Каспийского моря эти рукава тесно переплетались между собой, соединялись многочисленными протоками, но, по мере смещения вершин дельт вниз по течению, все более обособлялись друг от друга, что привело в конечном итоге к развитию на дне долины пойменной многорукавности.
На протяжении всего позднего плейстоцена и голоцена в заливе между Волгоградом и Астраханью происходило своеобразное чередование лиманно-морского и речного режимов, отражавших сложную историю колебаний уровня Каспийского моря. Речной режим соответствовал регрессии, когда море отступало за пределы нынешнего залива, освобождая долину. В это время развивалась сеть рукавов Волги и Ахтубы, накапливался аллювий и формировалась пойма. Лиманно-морской режим соответствовал трансгрессиям моря, когда пойменные отложения погребались под лиманно-морскими осадками или перемывались. В каждую последующую трансгрессивную стадию море проникало в долину на все меньшую длину. Поэтому участки речных пойм, формировавшихся в предыдущие регрессивные стадии, частично сохранялись в последующие трансгрессии и постепенно наращивали общую дельту, которая затем превратилась в Волго-Ахтубинскую пойму [86].
Волго-Ахтубинская часть долины Волги (ниже Волгограда) в геоморфологическом отношении существенно отличается от вышележащих участков, занятых водохранилищами, хорошо развитой широкой поймой, отсутствием четко выраженных надпойменных террас и симметричной ящикообразной формой. Четко выделяются древняя (центральная) пойма и современные прибортовые поймы Волжская и Ахтубинская.
Древняя (центральная) пойма расположена слева от главного русла Волги. Большая её часть представлена так называемой «ериковой» поймой, переработанной малыми пойменными протоками. Рельеф этой части поймы мелкогривистый, поверхность сильно заозерена и заболочена. Древняя пойма распадается на четыре разновозрастных участка (пойменные генерации), - следы четырех трансгрессивно-регрессивных стадий, - последовательно сменяющих друг друга вниз по течению. Из них на территории Черноярского района представлены две пойменные генерации. На самом верхнем участке, между Волгоградом и Ахтубинском, пойма представлена поверхностью с огромным количеством мелких округлых и вытянутых озер – остатков пойменных проток, когда-то осложнявших древние пойменные массивы и полностью переработавших первичный пойменный рельеф. Ниже Ахтубинска характер рельефа древней поймы меняется: округлые озера уступают место озерам-старицам и протокам с очень малой кривизной излучин. Здесь много песчаных валов и занесенных песком ложбин.
Современная пойма вытянута вдоль русел Волги и Ахтубы и имеет ложбин-но-островной (у Волги) или сегментно-гривистый (у Ахтубы) первичный пойменный рельеф. По характеру рельефа современная пойма делится на две генерации: зрелую и молодую. К зрелой пойме относятся все крупные волжские острова, прибрежные массивы и шпоры излучин. Она покрыта зарослями ивы, тополя и дуба, перемежающимися с луговыми участками на дерново-слоистых почвах. К молодой пойме относятся участки зарастания некогда существовавших (200-300 лет назад) побочней и осередков. Они находятся у выпуклых берегов всех излучин, как главного русла, так и рукавов. Участки молодой поймы, как правило, покрыты ивняком, почвенный покров развит слабо [45, 65, 71].
Перспективы применения данных дистанционного зондирования и геоинформационных систем в оценке и картографировании рекреационного потенциала лесов
Рекреация (от лат. recreatio – восстановление) - это совокупность явлений и отношений, возникающих в процессе использования свободного времени для оздоровительной, познавательной, спортивной и культурно-развлекательной деятельности людей на специализированных территориях, находящихся вне населенного пункта, являющегося местом их постоянного жительства. Следовательно, термин «рекреация» характеризует не только определенные виды избирательной жизнедеятельности людей в свободное время, но и то пространство, в котором они функционируют [108].
Междисциплинарные исследования рекреационных проблем в конце 60-70-х гг. XX века привели к формированию новой дисциплины - рекреационной географии, первым крупным шагом на пути становления которой стало выдвинутое рядом ученых [29, 30, 158] представление о территориальной рекреационной системе, как социальной географической системе, состоящей из взаимосвязанных подсистем: природных и культурных комплексов, инженерных сооружений, обслуживающего персонала, органа управления и отдыхающих (рекреантов).
К реализующим факторам рекреации следует отнести, прежде всего, рекреационные ресурсы, подразделяющиеся на природные и культурно-исторические. Первые – это совокупность естественных элементов окружающей среды (ресурсы литосферы, климата, гидросферы и биосферы), которые на данном уровне развития общества могут быть использованы для организации отдыха, оздоровления и туризма, удовлетворения физических, эстетических и познавательных потребностей человека. Они могут быть представлены обширными территориями с живописными ландшафтами, участками природы с различным растительным и животным миром, с уникальными природными памятниками. Одним из главных факторов пространственной организации рекреационного хозяйства являются леса. Вследствие развития рекреации леса, сохраняя свойства продуцентов древесного сырья и побочных продуктов, приобретают новые свойства источника рекреационных услуг, т.е. превращаются в социально-экономическую категорию, связанную с созданием рекреационных благ. Интенсивно растущая потребность населения в отдыхе на природе привела к тому, что все большие территории лесов, даже отстоящих на значительные расстояния от населенных пунктов, вовлекаются в сферу рекреационного пользования, создавая тем самым новую отрасль народного хозяйства – рекреационное лесопользование [53].
А. И. Тарасов [153] под рекреационным лесопользованием понимает совокупность явлений, возникающих в связи с эксплуатацией леса для туризма и отдыха. Сущность его заключается в двусторонней связи: воздействие леса на отдыхающих и отдыхающих на лес. Воздействие леса – пассивное, отдыхающих – активное. В первом случае имеют место преимущественно позитивные социальные, а во втором – негативные экологические результаты лесного отдыха (рисунок 5). В связи с этим, А. И. Тарасов считает необходимым введение коэффициентов экологической вредности и социальной полезности, которые в зависимости от формы отдыха будут служить для расчета мощности воздействия рекреантов на лес в первом случае и леса на рекреантов – во втором.
Объектами рекреационного лесопользования выступают лесные угодья, представляющие определенные ландшафты, биогеоценозы, как сочетание растительного и животного мира с окружающей средой. В территориальном отношении объектом следует считать все земли государственного лесного фонда, а именно: лесную площадь, как покрытую, так и не покрытую лесом; нелесную площадь, т.е. реки, озера, поляны, дороги, входящие в общую площадь леса. Однако здесь возникают некоторые разногласия, так как до сих пор нет однозначного понимания термина «рекреационный лес». По мнению Л. П. Рысина [140], «рекреационными» следует называть только те леса, которые предназначены для отдыха, подготовлены для него и в которых хозяйство ведется в первую очередь на «отдых населения». В. М. Ивонин [75] называет рекреационным лес, обладающий аттрак-торностью, основным предназначением которого является отдых населения. К факторам аттракторности относится наличие водных объектов, живописных урочищ, развитой дорожно-тропиночной сети и т.д. На наш взгляд, полностью согласиться с вышеуказанными определениями нельзя, хотя бы в силу того, что в настоящее время рекреационное лесопользование осуществляется стихийно, без необходимой предварительной организации лесов, в ряде случаев захватывая лесные массивы, выполняющие водоохранные, защитные, эксплуатационные функции. Поэтому, более приемлемым кажется определение И. В. Тарана [152], который считает, что к этой категории следует относить территории лесного фонда, используемые для разносторонней рекреационной деятельности.
Механизмы благотворного влияния леса на человека изучались многими исследователями [10, 75, 119, 153]. В качестве основных факторов лесной среды, определяющих эмоционально-физиологическое состояние рекреантов, как правило, указываются следующие: лесной микроклимат (стабильность температуры и влажности воздуха), фитонцидный, ионизационный и кислородный эффекты, от 35 сутствие шума селитебного и промышленного происхождения, «лесной дух» (положительные эмоции от контактов с растениями и животными, нравственное воздействие леса). Л. П. Рысин и С. Л. Рысин [138] выделяют следующие типы лесной рекреации: - массовый отдых с интенсивной нагрузкой на всю площадь; - прогулочный отдых с повышенной нагрузкой на дорожно-тропиночную сеть и прилегающие к ней участки леса; - пикниковый отдых с интенсивными нагрузками на отдельные участки леса; познавательный отдых (туризм, экскурсии), сочетающий особенности прогулочного и пикникового отдыха; - собирательный отдых с относительно небольшими нагрузками на площадь, но с отчуждением отдельных растений или их частей; - любительская охота и рыбалка в лесных водоемах. Разнообразие видов отдыха в лесу свидетельствует о том, что лесная рекреация давно занимает определенное место в жизни общества и за последние десятилетия она превратилась в мощный фактор антропогенного воздействия на лес. Этому вопросу посвящена обширная литература. Лесной биогеоценоз рассматривается как сложный живой организм, функционирование которого основано на устойчивых связях между всеми его компонентами. Нарушение равновесия в каком-либо одном звене биогеоценоза ведет к нарушению равновесия всей системы, к потере её устойчивости и, наконец, к полному распаду. Ряд работ освещает влияние рекреационного лесопользования на растительность [58, 137, 152], животных [142], почвенный покров [19, 165]. Основными путями действия фактора рекреации на лесной биогеоценоз является уплотнение верхних почвенных горизонтов и механические повреждения стволов и корней деревьев, подроста и подлеска, которые, в конечном счете, приводят к уничтожению древостоя - основного лесооб-разующего элемента (рисунок 6).
Методика оценки экологического состояния и рекреационного потенциала пойменных лесов Волго-Ахтубинской поймы
Анализ литературных и картографических источников предполагает использование всех имеющихся фондовых и нормативных материалов: топографических, почвенных и других картографических произведений, материалов лесоустройства (планшеты, планы лесонасаждений, таксационные описания, материалы лесопатологического обследования и т.д.).
Предварительное камеральное дешифрирование представляет собой по сути краткий рекогносцировочный период и дает самую первоначальную дешифро-вочную информацию об объекте. Опознавание на космических снимках объектов, описанных в литературе и показанных на существующих картах, проводится в определенной последовательности [23, 32, 80].
Вначале на космоснимках поднимается гидрографическая сеть и все водные объекты. Затем проводятся границы между наиболее крупными ландшафтными единицами, в масштабе нашего исследования между различными земельными угодьями – лесными массивами, пашней, сенокосами, нелесными землями и т.д. При дешифрировании космоснимков объекты и их состояние распознаются, прежде всего, по прямым признакам, которые непосредственно проявляют себя на снимке, формируя пространственно-яркостной рисунок изображения. К ним относятся тон, цвет, форма объекта, линейные и площадные размеры, геометрические параметры теней объектов, текстура и структура изображения.
Гидрографические объекты распознаются по прямым признакам, в основном, по цвету водной поверхности водоемов и рек и характерному рисунку гидрографической сети. Отделение водной поверхности от зарослей гидрофильной растительности осуществляется исходя из более интенсивного темного цвета открытой водной поверхности и нечеткого, «размазанного», рисунка заболоченных участков.
Древесная растительность опознается на космических снимках по прямым дешифровочным признакам, отграничение занятых ею участков от не залесенных территорий проводится по цвету и рисунку. На снимках высокого разрешения древесная растительность подразделяется по преобладающим породам в основ ном по цвету и микроструктуре. На рисунке 10 показана однородность цвета и рисунка однопородных насаждений и пестрота микроструктуры смешанных дре-востоев. При дешифрировании относительной полноты основными признаками её являются: просматриваемость полога в глубину, величина промежутков между кронами, общая сомкнутость полога.
Предварительное дешифрирование послужило основой для выбора числа, размера и местоположения полевых тестовых полигонов, которые согласно Б. В. Виноградову [33] должны занимать 5-10% площади исследуемого района.
Полевые исследования на полигонах проводились в летний период 2011-2013 гг. Таксация лесных насаждений проводилась на основании общепринятых методик, инструктивных и методических указаний по лесной таксации [5, 72]. Пробные площади должны захватывать от 100 до 200 деревьев. Это требование является обязательным и объясняется изменчивостью диаметров в древостоях. На пробных площадях определялись: состав насаждения, средний диаметр ствола и средняя высота основной и сопутствующих пород, количество стволов на 1 га, горизонтальная степень сомкнутости полога, сохранность насаждения, состояние подлеска и подроста, стадия рекреационной дигрессии. Последняя определяется визуально согласно методике Н. С. Казанской (таблица 6).
Взятие почвенных образцов проводилось методом почвенных прикопок на глубину до 0,3-0,4 м. Дальнейший анализ в лабораторных условиях осуществлялся по следующим показателям: гранулометрический состав (по Н. А. Качинско-му), гумус (по И. В.Тюрину), содержание карбонатов - ацидиметрическим методом, рН – потенциометрическим способом, содержание солей (плотный остаток), хлоридов, щелочность - выпариваением и последующим анализом водной вытяжки [6, 160].
Стадии рекреационной дигрессии в лесных биогеоценозах [78] Стадии рекреационной дигрессии Характеристика воздействия I Ненарушенная подстилка. Полный набор лесных видов в травяно-кустарничковом ярусе. Многочисленный разновозрастной подрост. Наличие эфемероидов. II Начальная стадия разрушения подстилки. Внедрение опушечных видов под полог леса. Намечаются тропинки, которые занимает не более 5% всей площади. III Мощность подстилки значительно уменьшена. Увеличение освещенности под пологом, как следствие - внедрение луговых и сорных видов под полог леса. Подрост мало дифференцирован, в основном одного возраста, всходов почти нет. Выбитые участки занимают от 5% до 10% всей площади. IV Дальнейшее увеличение освещенности под пологом леса. Разрушение подстилки на полянах. Разрастание луговых злаков и задернение почвы. Резкое сокращение количества подроста. Выбитые участки занимают от 10% до 50% площади V Значительная часть площади лишена растительности (сохраняются только участки, занятые сорняками и однолетниками). Подстилка и подрост почти полностью отсутствуют. Все сохранившиеся взрослые деревья – больные или с механическими повреждениями. Выбитые участки занимают от 60% до 100% площади.
По полученным в ходе полевых работ таксационным показателям в камеральных условиях определялись основные таксационные параметры насаждений -бонитет, полнота, запас древесины и другие, а также давалось заключение об экологическом состоянии лесного насаждения в конкретном таксационном выделе. Для определения экологического состояния насаждений разработана шкала критериев для выделения различных категорий состояния (таблица 7). За основу взята классификация зон экологического неблагополучия территории Б. В Виноградова [34]. Таблица 7 - Шкала экологического состояния насаждений
Степень повреждения болезнями и вредителями нет слабая-средняя средняя-сильная Суховершинность и сухостой, % 10% 10-20% 20-50% Адаптированная для лесных насаждений, данная классификация достаточно условна. Например, выгорание лесов на площади в несколько гектаров обратимо и в масштабах территории Волго-Ахтубинской поймы не является экологическим бедствием, однако по ряду причин (угнетенное состояние пойменных лесов в результате зарегулирования стока, гибель уникальных пойменных дубрав и современный уровень лесохозяйственных работ) данная ситуация действительно может рассматриваться как бедствие локального уровня. Поэтому мы не стали менять названия категорий экологического состояния лесных насаждений, принятые у первоисточника.
Окончательное дешифрирование и картосоставление – наиболее продолжительный этап всей технологической схемы. Картографирование современной структуры землепользования Черноярского района проводилось с использованием программного комплекса MapInfo путем картографического оформления схемы дешифрирования среднемасштабного космоснимка Landsat. Крупномасштабное картографирование проводилось для тестовых полигонов, для каждого из них составлен комплект тематических карт, включающий в себя карту породного состава, карту экологического состояния лесных насаждений и карту типов ландшафтов (пространств). Процедура создания карт отличается только на заключительных этапах, когда необходимо нанести непосредственно тематическую информацию, первоначальный же этап создания «базовой» карты одинаков для всех видов карт и полигонов.
Последовательность построения «базовой» карты такова. Берется космо-снимок среднего или крупного (в зависимости от объекта картографирования) масштаба и регистрируется в MapInfo, то есть указываются географические коор 61 динаты предварительно определенных контрольных точек, которых должно быть не менее трех. В качестве контрольных точек могут выступать перекрестки дорог, пересечение оросительных каналов и т.д. Растровое изображение регистрируется один раз, после чего программа автоматически вычисляет географические координаты для каждого пикселя на растре, что позволяет в дальнейшем узнавать координаты, рассчитывать длину, периметр и площадь различных векторных объектов, производить иные аналитические операции. Следующий этап после регистрации растрового изображения - создание векторной карты. Для этого производится послойная оцифровка растра путем оконтуривания соответствующих объектов на космоснимке в окне «Карта» с одновременным вводом необходимой атрибутивной информации в окне «Список» (земельное угодье, категория состояния насаждений). При прорисовке линейных и площадных объектов программа автоматически просчитывает значения длин и площадей оцифрованных объектов. MapInfo обладает богатым картографическим инструментарием для создания границ объектов (линия, ломаная, многоугольник и т.д.), их фоновой заливки, а также предоставляет широкий выбор штриховок. Суть создания «базовой» карты – единовременная заготовка основы для целого набора тематических карт. Например, карта породного состава пойменных лесов создается путем заливки контуров таксационных выделов цветом, соответствующим той или иной преобладающей породе, данные о которой содержатся в базе данных. Аналогично создаются и остальные тематические карты на каждый полигон [107]. Не нужные в данный момент слои делаются невидимыми, благодаря этому разные карты хранятся на разных слоях не зависимо друг от друга, однако при проведении различных кар-тометрических исследований очень удобным становится их одновременное «включение».
Тестовый полигон «Ушаковка»
В последние годы внутренний туризм и рекреация в России постепенно выходят из длительной стагнации: возрождается и формируется специфический отечественный турпродукт, создается инфраструктура, разрабатываются новые маршруты, осваиваются новые зоны отдыха [82]. Однако это позитивное в целом движение обнаружило ряд проблем, которые могут быть разрешены только в процессе разработки и реализации специальной стратегии территориального развития рекреационных зон, механизмом осуществления которого должна стать процедура оценки рекреационного потенциала территории.
А. И. Комаровым [83] было установлено, что территорию северо-восточной части Волго-Ахтубинской поймы за рекреационный период, длящийся с апреля по середину октября, посещают свыше 200 тысяч рекреантов ежегодно. По его подсчетам, рекреационная нагрузка на береговые комплексы составила 1315,6 чел./км2, что соответствует сильной степени рекреационной дигрессии. Преобладающими видами рекреации являются любительская и спортивная рыбная ловля, туризм выходного дня, самодеятельный туризм, водный туризм, а также пляжный. Следовательно, основная рекреационная нагрузка приходится на береговые комплексы изучаемого биотопа. Также спросом пользуются экотонные участки с переходом типа «опушка леса - пойменный луг - русловая пляжевая отмель».
Уже давно установлено, что наиболее высокий притягательный эффект имеют краевые зоны, под которыми понимаются пограничные полосы между двумя разнородными средами: вода - суша (сильный эффект), лес - поляна (средний эффект), холм - равнина (слабый эффект). Отталкивающий эффект производят однородные древесные насаждения, заболоченные или переувлажненные территории, или участки с обезображенным ландшафтом [108].
В. В. Занозиным [62] для равнинных ландшафтов Астраханской области установлены тесные взаимосвязи пейзажной композиции с обилием водоемов и водотоков, а также растительных сообществ, в том числе и древостоев. В условиях пустынных и полупустынных ландшафтов водные объекты выступают в роли наиболее привлекательных элементов пейзажей. Присутствие воды резко повышает степень контрастности основных пар природно-территориальных комплексов и усиливает натуральность пейзажей (таблица 16).
В качестве доминирующего признака эстетических свойств природных комплексов для равнинных лесных территорий обычно принимается степень за-лесенности пространства. В зависимости от процента залесенности выделяются открытые, полуоткрытые и закрытые пространства. Считается, например, что при залесенности более 50% эстетические свойства ландшафтов резко снижаются. При передвижении в сильно залесенных пространствах с частой сменой пейзажей пеший рекреант быстро утомляется и воспринимает все пейзажи как однообразное множество, а открытые пространства в силу своей зрительной статичности не обеспечивают разнообразия. При оценке наибольший балл получают природные комплексы с полуоткрытыми пространствами, т. е. такие, в пространственную структуру которых входят как залесенные, так и незалесенные территории [108].
Согласно Н. М. Тюльпанову [156], ландшафт закрытых пространств древо-стоев с сомкнутостью полога 0,6-1,0 характеризуется заполнением площади участка деревьями и воздушного пространства их кронами на 60-100% с равномерным и неравномерным размещением деревьев по площади. Просматривае-мость в таких случаях колеблется, но, как правило, не превышает 10-20 м. Этот тип ландшафта представлен во всех типах леса разновозрастными и разновысот-ными древостоями со ступенчатой, или ярусной, сомкнутостью.
В ландшафте полуоткрытого пространства изреженных древостоев горизонтальной сомкнутостью 0,3-0,5 глубина просматриваемости увеличивается. Особенность древостоев этого типа ландшафта заключается в том, что деревья с раннего этапа развития не затеняли друг друга и росли при достаточном освещении. Это позволило им сохранить в старшем возрасте низко спускающиеся широкие густые кроны. Напочвенный покров благодаря большому количеству света, обычно представлен пышной травяной растительностью, поэтому часто используется в качестве пастбищных угодий. Куртины и группы не соприкасаются друг с другом и разделены полянами, сообщающимися между собой (рисунок 35).
Ландшафт открытых пространств представлен непокрытыми лесом участками: невозобновившимися вырубками, полянами, прогалинами, пустырями, вод 110 ными пространствами, болотами и прочими нелесными площадями. Для данного ландшафта характерна просматриваемость с перспективами различной глубины.
В целях выявления на тестовых полигонах различных типов ландшафтов нами было осуществлено контурное дешифрирование космоснимков с выделением насаждений с горизонтальной сомкнутостью крон более 0,5-0,6, соответствующих закрытому типу ландшафтов, с сомкнутостью 0,3-0,5 – полуоткрытые пространства и сомкнутостью менее 0,3 – открытые пространства. В результате составлены карты типов ландшафтов на исследуемые полигоны (Приложения Г, Д и Е) и определено, путем подсчета площади контуров, соотношение закрытых, полуоткрытых и открытых пространств в пределах каждого полигона. В отдельную категорию выделены внутренние водоемы (реки, озера) и болота (рисунок 36).
Для каждого из исследуемых полигонов характерна своя картина распределения типов ландшафтов. Следует отметить достаточно высокую долю открытых пространств на всех полигонах, которые, однако, на полигонах «Ушаковка» и «Бундин» формируются за счет нелесных земель – пашни, прогалин и солонцов, а на полигоне «Кальновка» - за счет больших площадей сенокосных угодий. Закрытый тип пространства на полигонах формируется за счет разновозрастных и раз-нопородных насаждений, которые создают в отдельных местах настоящую лесную обстановку с полумраком, прохладой, приглушенностью звуков. Наиболее характерны закрытые пространства для полигона «Бундин» - свыше 70% от пло 111 щади полигона, и для центральной части полигона «Ушаковка» (по берегам Сармы). Доля полуоткрытых пространств на всех полигонах невелика и представлена рединами и опушками.