Содержание к диссертации
Введение
1 Почвозащитная роль лесов и туристско-рекреационная деятельность (состояние вопроса) 13
2 Характеристика региона и методика исследований
2.1 Регион исследований 31
2.2 Природно-климатические условия региона исследований 32
2.3 Растительность и животный мир 40
2.4 Методология и методы исследований 47
3 Теоретическая концепция эрозии почвы при туристско рекреационной деятельности в лесах западного Кавказа 58
3.1 Обоснование необходимости теоретической концепции 58
3.2 Теоретическая концепция эрозии почв 63
4 Характеристика лесов в регионе исследований 69
4.1 Таксационная характеристика пород и прогноз продуктивности 69
4.2 Характеристика лесов на объектах исследований 80
Выводы 86
5 Механическая эрозия на склонах в колхидских лиановых 6 состояние живого напочвенного покрова и лесной
6.1 Состояние живого напочвенного покрова и лесной подстилки в лесах низкогорий 97
6.2 Состояние живого напочвенного покрова и лесной подстилки в колхидских лиановых лесах 99
6.3 Состояние живого напочвенного покрова и лесной подстилки в лесах среднегорий и высокогорий 103
Выводы 108
7 Свойства бурых лесных почв при осуществлении туристско-рекреационной деятельности 109
7.1 Водно-физические свойства почв в лесах низкогорий 109
7.2 Водно-физические свойства почв колхидских лиановых лесов 111
7.3 Водно-физические свойства почв в лесах среднегорий и высокогорий 114
7.4 Прочностные характеристики почв 119
Выводы 123
8 Почвозащитная роль лесов при осуществлении туристско-рекреационной деятельности 125
8.1 Стокорегулирующая и почвозащитная способность лесов низкогорий 125
8.2 Стокорегулирующая и почвозащитная способность колхидских лиановых лесов 135
8.3 Стокорегулирующая и почвозащитная способность буковых лесов среднегорий 140
8.4 Стокорегулирующая и почвозащитная способность пихтовых лесов высокогорий 156
8.5 Крутизна склонов и почвозащитная способность лесов при осуществлении туристско-рекреационной деятельности 165
Выводы 168
9 Устойчивость лесных грунтовых троп 172
Выводы 185
10 Особенности обустройства, допустимая посещаемость и выручка лесных рекреационных объектов 186
10.1 Проектирование освоения рекреационных лесов 186
10.2 Допустимая посещаемость и выручка лесных рекреационных
Выводы 198
Заключение 199
Литература 208
- Природно-климатические условия региона исследований
- Теоретическая концепция эрозии почв
- Состояние живого напочвенного покрова и лесной подстилки в лесах среднегорий и высокогорий
- Водно-физические свойства почв в лесах среднегорий и высокогорий
Введение к работе
Актуальность темы исследований. В процессе туристстско-рекреационной деятельности неизбежно происходит негативное воздействие на окружающую среду, которое проявляется в активизации некоторых неблагоприятных природных комплексов, уплотнении почв, эрозии, деградации растительности и т.д. Поэтому появилось понятие "экологический туризм" (H.C. Lascurain, 1996).
Лесные фитоценозы Северо-Западного Кавказа подвергаются туристскому и рекреационному воздействию начиная с 30 годов прошлого века в связи с организацией Всесоюзных туристских маршрутов, проходящих по его территории (А.И. Шадже, 2003). На территории Западного Кавказа, где леса занимают около 60% общей площади, пользуясь большим спросом у туристов и отдыхающих, негативные последствия экотуризма мало изучены и теоретически необоснованны.
Поэтому в этом регионе актуальной задачей является разработка теории эрозии почв при рекреации, исследование почвозащитной способности горных лесов с обоснованием допустимых рекреационных нагрузок; уточнение рекомендаций производству по осуществлению рекреационной деятельности в лесах и обустройству лесных рекреационных объектов.
Работа является составной частью научных исследований кафедры экологии и лесных мелиораций ФГОУ ВПО Новочеркасской государственной мелиоративной академии и лесоводства и лесных мелиораций, переименованной в Новочеркасского инженерно-мелиоративного института им. А.К. Кортунова ФГБОУ ВПО "ДГАУ" (08.02.04 «Разработать приемы повышения почвозащитной роли горных и степных лесов Северного Кавказа в связи с рекреацией», 03.05.02.02 «Исследовать почвозащитную роль лесов Западного Кавказа в связи с рекреацией», Межведомственный тематический план Россельхозакадемии).
Степень разработанности темы. Защитную роль лесных насаждений представили в своих работах Ф.К. Арнольд (1883), Г.Ф. Морозов (1959), Г.Н. Высоцкий (1950), В.В. Рахманов (1962), А.А. Молчанов (1973), А.В. Побединский (1979), Г.Ф. Идзон (1980), Н.А. Воронков (1988), М.В. Рубцов и др. (1990), А.П. Казанкин (1992), И.П. Коваль и др. (2000), К.Н. Кулик (2009), П.Н. Проездов, Д.А. Маштаков (2013) и др.
Леса Российской Федерации, обеспечивая сохранение благоприятной окружающей среды и обладая культурно-эстетической ценностью, создают условия для туризма и отдыха населения. При этом активизируются неблагоприятные природные процессы: деградация почв, древостоя, подроста и подлеска, живого напочвенного покрова (В.П. Чижова, 1977; Л.П. Рысин, 1983; Р.И. Ханбеков, 1985; А.И. Тарасов, 1986; Б.Я. Харитоненко, 1995; В.Т. Николаенко, 1997; В.М. Ивонин и др. 2000; А.В. Семенютина, 2003; А.В. Байчибаева и др., 2011, Н.А. Би-тюков и др., 2012).
При исследованиях были обоснованы допустимые рекреационные нагрузки по группам типов горных лесов Сочинского Причерноморья (Г.К. Солнцев и др., 1988), без учёта крутизны склонов. Определено влияние рекреации на эрозию почв в некоторых типах горных лесов (В.М. Ивонин, В.Е. Авдонин, Н.Д. Пень-ковский, 2000), в том числе – в субальпийских криволесьях и редколесьях (В.М. Ивонин, А.А. Багдасарян, 2007).
Для региона Западный Кавказ нет теоретического обоснования почвозащитной способности лесов при рекреации и туризме. При этом допустимые рекреационные нагрузки определены без учёта крутизны склонов. Поэтому турист-ско-рекреационная деятельность приводит к снижению почвозащитной способности горных лесов, что обосновывает необходимость разработки теории эрозии почв, с учётом которой должны проводиться научные исследования по группам типов лесов и группам крутизны склонов.
Целью исследований являлось изучение почвозащитной роли лесов Западного Кавказа при осуществлении туристско-рекреационной деятельности и теоретическое обоснование негативных последствий экотуризма.
Задачи исследований:
- разработать теоретическую концепцию эрозии почвы при туристско-
рекреационной деятельности в лесах Западного Кавказа;
дать характеристику лесов региона;
исследовать механическую эрозию на склонах;
- изучить состояние живого напочвенного покрова (ЖНП) и лесной под
стилки (ЛП);
исследовать свойства бурых лесных почв и почвозащитную роль лесов;
исследовать устойчивость грунтовых лесных троп;
уточнить особенности обустройства и допустимую посещаемость, связанную с выручкой лесных рекреационных объектов.
Научная новизна: дано теоретическое обоснование эрозии почвы при ту-ристско-рекреационной деятельности в лесах Западного Кавказа в соответствии с которым были определены диагностические признаки рекреационной дигрессии горных бурых лесных почв; определено понятие механической эрозии на горных склонах под воздействием рекреационных нагрузок, получены уравнения регрессии, характеризующие связи рекреационных нагрузок с характеристиками окружающей среды (состояние ЛП, ЖНП, бурых лесных почв) по основным группам типов лесов Западного Кавказа; определены зависимости допустимых рекреационных нагрузок от крутизны склонов по группам типов лесов; впервые исследована эрозия почв на туристских тропах и обоснована допустимая рекреационная посещаемость троп по группам типов лесов и группам крутизны склонов; определена допустимая посещаемость рекреационных объектов и связанная с ней выручка в зависимости от групп типов лесов и крутизны склонов.
Теоретическая значимость работы. Сформулирована теория, согласно которой эрозия почвы при туристско-рекреационной деятельности в горных лесах Западного Кавказа проявляется в двух формах - водной и механической, а предупреждение эрозии обеспечивается обоснованием допустимых рекреационных нагрузок и проведением мелиоративных мероприятий на рубежах фрагментации лесов.
Установленные данные о количественной связи возраста со средними значениями высот и диаметров основных пород в лесах, выбранных для исследований, позволяют прогнозировать продуктивность дуба, каштана, граба, бука и пихты.
Полученное множественное уравнение связи позволяет обосновать допустимые рекреационные нагрузки в колхидских лиановых лесах, не вызывающие механической эрозии на склонах ущелий разной крутизны. При крутизне склонов 25
любые рекреационные нагрузки вызывают механическую эрозию.
Определены значения воздушно-сухой массы ЛП+ЖНП, характеризующие устойчивость лесных экосистем в климаксовых стадиях. Деградация ЛП и ЖНП при одновременном снижении содержания органического вещества в верхнем слое почвы возобновляет сукцессии лесных экосистем, снижая их способность сохранять свои свойства и параметры.
Полученная система уравнений связи устанавливает, что в исследуемых лесах ливневый сток и эрозия почв определяется, в основном, рекреационной нагрузкой и крутизной склонов, что позволяет вычислять значения допустимых рекреационных плотностей, при которых эрозии почв не будет на склонах разной крутизны.
По мере увеличения крутизны склонов сезонная выручка лесных рекреационных объектов уменьшается, что определяет нецелесообразность их обустройства по природоохранным и (или) экономическим соображениям.
Практическая значимость работы определяется нормативными документами: Научно обоснованные рекомендации по рекреации в защитных лесах Северного Кавказа. – Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2006 (В.М. Ивонин, Э.Н. Богданов, Н.С. Федосеева, И.В. Воскобойникова, А.Н. Пеньковский); Рекомендации по обустройству зон пешеходного прогулочного отдыха в горных лесах Западного Причерноморья. – Новочеркасск: Лик, 2015 (В.М. Ивонин, И.В. Воско-бойникова, Е.Р. Дарий); Рекомендации по осуществлению рекреационной деятельности в лесах Западного Кавказа. – Новочеркасск: Лик, 2015 (В.М. Ивонин, И.В. Воскобойникова, Н.Д. Пеньковский, А.А. Багдасарян). Результаты исследований изложены в учебнике «Рекреационное лесопользование» и используются при чтении курса для аспирантов и магистрантов, обучающихся по направлению «Лесное дело» (опубликован по решению редакционно-издательского Совета СКНЦ ВШ ЮФУ №15/1 от 22.09.2015).
Реализация работы проведена в ФГУ «Сочинский национальный парк» на площади 50449 га. Результаты исследований в 2015/16 г. внедрены в учебный процесс лесохозяйственного факультета НИМИ - филиал ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет».
Методология и методы исследований основаны на системном подходе, при моделировании рекреационных нагрузок в полевых экспериментах и проведении искусственного дождевания площадок по вариантам рекреационных плотностей. При этом были обобщены данные, ранее полученные в регионе исследований (В.М. Ивонин, В.Е. Авдонин, Н.Д. Пеньковский, 2000; В.М. Ивонин, А.А. Багдасарян 2007).
Исследования проводили на 8 опытных объектах заложенных в лесах низко-горий, среднегорий и высокогорий на территории Сочинского национального парка. На каждом объекте дождевание проводили с помощью мобильной исследовательской капельно-струйной установки, обеспечивающей неизменность критерия эродирующей способности искусственного и натурного ливней WI30 = idem. Варианты исследований определялись величиной рекреационной плотности: контроль (без рекреационной нагрузки), 1 чел/га, 3, 5, 7, 9 и 11 чел/га.
Отбирали и анализировали образцы лесной подстилки, живого напочвенного
покрова. Образцы почв упаковывали с ненарушенным строением при помощи марли и жидкого парафина для транспортировки и хранения, согласно ГОСТ 12071–2000. В образцах почв определяли: общую влажность, пределы и числа пластичности, гранулометрический состав, удельную массу и плотность, сопротивление сдвигу одной части почвенного образца относительно другой, по методикам, изложенным в ГОСТ: 5180–75, 12536-79, 12248–78, 5180–84, 5183–77 и 12248-96.
Полученные данные обрабатывали с помощью компьютерных программ Statistic 7.0 и Microsoft Office Excel.
Положения, выносимые на защиту:
теория эрозии почвы при туристско-рекреационной деятельности в лесах Западного Кавказа;
этапы механической эрозии, которая возникает в результате силового воздействия шагов туристов на поверхность склонов;
уравнения регрессии, устанавливающие связи рекреационных нагрузок с характеристиками окружающей среды;
значения допустимых рекреационных плотностей по группам типов лесов, при которых эрозия почв не наблюдается на склонах разной крутизны;
уравнение связи сил сцепления почвенных частиц с плотностью верхнего слоя почв 0-20 см на тропах, позволяющие установить значения допустимой рекреационной (туристской) посещаемости троп в различных группах типов лесов;
зависимости допустимой рекреационной посещаемости лесных рекреационных объектов от крутизны склонов для различных групп типов лесов.
Степень достоверности и апробация результатов подтверждается использованием общепринятых методов исследований, большим объемом экспериментальных данных, показателями тесноты связей математических соотношений, апробацией полученных результатов в производственных условиях.
Апробация результатов исследований проводилась на Межвузовском координационном совещании по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов в г. Белгороде (2004); Всероссийских научно-практических конференциях в гг. Воронеже (2004), Волгограде (2004), Москве (2005), Саратове (2005), Новочеркасске (2005, 2007, 2013); Международных научно-практических конференциях в пос. Персиановский (2005, 2009), ст. Вешенской (2005, 2015) и гг. Белгороде (2010), Сухум (2011), Волгограде (2015, 2016), Тамбове (2015), Новосибирске (2016), на ХIV Международной научной конференции "Европейская наука и технологии" в Мюнхене (2016).
Исследования проводились в 2004-2016 гг. в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО «НГМА» и НИМИ – филиале ФГБОУ ВО «Донской ГАУ».
Публикации. По материалам диссертации издано 40 научных работ с долей автора объёмом 32,49 п.л., в том числе 2 монографиях (14,65 п.л.), тиражом 500 экземпляров, 3 научно-практических рекомендациях (1,52 п.л.), 1 учебнике (2,5 п.л.), 33 научных статьях (13,32 п.л.), в том числе 12 - в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ (5,18 п.л.) и 1 методических указаниях (0,5 п.л.).
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа изложена на 252 страницах машинописного текста, состоит из введения, десяти глав, заключе-
ния, рекомендаций производству, перспектив дальнейшей разработки темы, содержит 42 таблицы, 85 рисунков и пять приложений. Список использованной литературы включает 256 источников, в том числе 16 - иностранных авторов. Приложения содержат акт внедрения научной разработки в производство, акт внедрения результатов НИР в учебный процесс, статистические ряды возрастов (n, лет), средних высот (h, м) и средних диаметров (d, см) основных пород насаждений низкогорий, среднегорий и высокогорий (по данным Воронежлеспроект, 2008), физических анализов почв в аккредитованной лаборатории механики грунтов ООО «ЮПГС-ГЕО» (г. Сочи).
Природно-климатические условия региона исследований
Леса Российской Федерации относятся к одному из ключевых факторов социально-экономического развития страны, обеспечивая сохранение благоприятной окружающей среды и повышение благосостояния граждан, а также обладая культурно-эстетической ценностью, они создают условия для туризма и отдыха населения.
Защитная роль лесов представлена трудами Ф.К. Арнольда (1883), Г.Ф. Морозова (1959), Г.Н. Высоцкого (1950), В.В. Рахманова (1962), А.А. Молчанова (1973), А.В. Побединского (1979), Г.Ф. Идзон (1980), Н.А. Воронкова (1988), М.В. Рубцова и др. (1990), А.П. Казанкина (1992). К.Н. Кулика (2009).
Экологические аспекты освоения горных территорий осветили ЯМ. Собан (1982); И.И. Котляров и др. (1983); А.П. Белаенко, П.Д Марков, М.Н. Косяков (1989); М.Р. Дрясев и А.Е. Айларов (1996). Хозяйство в горных лесах Северного Кавказа характеризуют В.А. Гордиенко и Г.К. Солнцев (2003); И.П. Коваль и др. (2012).
Почвозащитные функций горных лесов снижаются в результате заготовок древесины (Г.М. Тарасашвили, 1956; П.И. Молотков и др., 1960; А.Ф. Поляков, 1965; А.А. Дробиков, 1969; И.П. Коваль и др., 1976; Н.М. Горшенин, 1976; В.С. Олейник, О.В. Чубатый, 1978; К.К. Смаглюк и др., 1983; В.М. Ивонин, 2005). При этом на месте коренных лесов формируются производные леса, изменённые под влиянием рубок и других хозяйственных мероприятий. В производных лесах значительно меняется состав, продуктивность древостоев, строение, лесораститель-ные условия и другие признаки коренных лесов (Лесная энциклопедия, 1986). Следует указать, что на Северо-Западном Кавказе в производных лесах степень антропогенной деградации лесной подстилки и живого напочвенного покрова, а также водно-физических и прочностных характеристик почв и пород определяет условия формирования стока и активизации эрозии почв при интенсивных ливнях (В.М. Ивонин, В.А. Тертерян, 2013).
Определённые негативные изменения в лесах происходят и при туризме и отдыхе (рекреации). Согласно Энциклопедии лесного хозяйства (2006), лесная рекреация - это пребывание населения в лесу в целях отдыха и восстановления сил благодаря непосредственному общению с природой.
Как указывают W. Hyde, B. Belcher, J. Xu (2003), рекреация в лесах может быть основана на стационарных объектах отдыха или без них (осуществляется самодеятельно).
Рекреационные леса входят в лесной фонд (практически все леса первой группы) и предназначены для массового отдыха и лечения с круглогодичным циклом их использования. Это обусловлено острой потребностью населения в отдыхе, восстановлении работоспособности, в живительном общении с природой. При этом возникают экологические риски рекреационного лесопользования, основным из которых является снижение водоохранной и почвозащитной способности лесов (В.М. Ивонин, И.В. Воскобойникова и др., 2016).
Приказ Рослесхоза № 62 от 21 февраля 2012 года установил права лиц, использующих леса для осуществления рекреационной деятельности: - осуществлять использование лесов в соответствии с документами о предоставлении лесного участка, в том числе договором аренды лесного участка, решением о предоставлении лесного участка в постоянное (бессрочное) пользование; - создавать лесные дороги, склады и другую инфраструктуру (Лесной кодекс РФ часть 1 статья 13); - осуществлять благоустройство лесных участков, а также создавать временные постройки на территории лесных участков (Лесной кодекс РФ часть 2 статья 41, часть 7 статья 21); - на лесных участках возводить спортивные, спортивно-технические и физкультурно-оздоровительные сооружения, при определении зон, предусмотренных планом освоения лесов субъекта Российской Федерации или на территории Российской Федерации, в границах которых предусматривается эксплуатация, реконструкция, строительство объектов для осуществления рекреационной деятельности; - использовать другие права, не противоречащие законодательству Российской Федерации.
Негативные последствия осуществления рекреационной деятельности в лесах изложили в своих публикациях Н.С. Казанская и др. (1977); И.В. Таран и В.Н. Спиридонов (1977); Г.А. Зайцева и К.Е. Михайлов (1978); В.Б. Нефедова и др. (1980); В.Е. Ермаков и Л.Н. Рожнов (1996); В.Т. Николаенко (1997) и др. Такие последствия в горных лесах представили Н.Л. Цепкова и др.,1996; Г.К. Солнцев и др., 2002.
Лесной туризм способствовал изменениям лесных экосистем (В.П. Чижова, 1977; Н.С. Казанская и др., 1977; Г.А. Полякова, 1979; СЮ. Цареградская, 1982; С.А. Дыренков, 1983; Р.И. Ханбеков, 1985; А.И. Тарасов, 1986; В.А Бганцова и др., 1987; Б.Н. Иванов, 1990; Б.Я. Харитоненко, 1994; В.Г. Щербина и др., 1997; В.М. Ивонин, И.В. Воскобойникова, 2006).
Введено понятие «экологический туризм» (Hector Ceballos Lascurain, 1996), смягчающий негативные изменения экосистем.
Леса проходят стадии рекреационной дигрессии при воздействии на них рекреационных нагрузок. Это этапы изменения экосистемы (биогеоценоза) при воздействии рекреации (ОСТ 56-84-85).
Теоретическая концепция эрозии почв
Климат низкогорий (на высотах от 400 до 1000 м над уровнем моря) определяется как переходный от субтропического к горно-умеренному климату.
Для среднегорий (умеренно-холодный климат европейского типа) характерен общий перенос масс воздуха с запада на восток. Однако отроги существенно меняют направление и скорость ветров. В целом за год преобладают ветры северного направления.
Температурный режим определяется, помимо внешних причин, характером рельефа, абсолютными отметками территории. Заметное влияние оказывают горно-долинные ветры, фены и морские бризы.
Климат в районе пос. Красная Поляна является умеренным климатом крупных межгорных котловин. С севера этот район защищает хребет Ачишхо, с юга -хребет Аибга, с северо-востока - Главный Кавказский хребет.
Здесь относительно высокие среднегодовые температуры. Средняя скорость ветра равна 1,7 м/с. Средняя температура воздуха в январе составляет 0,3 C, а абсолютный минимум температур достигает - 15 С. Период устойчивого залегания снежного покрова составляет в среднем 75-85 дней. Мощность снежного покрова в среднем равняется 0,20-0,50 м при максимуме 1,50 м. Весна ранняя, но относительно побережья прохладная и затяжная. Для теплого лета характерно большое количество солнечных дней.
Холодный климат высокогорий характеризуется прохладным и коротким летом и зимой, продолжительной и суровой с мощным снежным покровом, который окончательно сходит только в конце июля.
Нивальный климат характеризуется крайне низкой средней годовой температурой. Снеговая линия проходит на высоте около 2800 м над уровнем моря.
Гидрографическую сеть составляют 43 реки (20 впадают в Чёрное море), а также множество ручьёв и временных водотоков.
Характеристики наиболее крупных рек приведены в таблице 5. Самая большая река Сочинского национального парка - Мзымта (высота истока равна 2400 м, средний уклон - 27 %, средний расход - 46,5 м3/с). Следующей по длине и площади водосбора является река Шахе (высота истока - 1620 м, средний уклон - 27 %, средний расход - 36,8 м3/с).
Малые речки и ручьи с порожистыми руслами протекают, как правило, в живописных каньонах с водобойными водоёмами и корытами чистой воды, привлекающими туристов.
Территория региона объединяет больше 100 водопадов. Среди туристов наиболее знаменит каскад из 33 водопадов на ручье в урочище «Джегош» (приток реки Шахе).
Озёра Западного Кавказа охарактеризовал Ю.В. Ефремов (1984). В бассейне р. Мзымта находится 18 озёр, в бассейне р. Шахе - два, р. Псоу - одно. Наиболее крупное (133000 м2) озеро «Кардывач» расположено в верховьях р. Мзымта. Озера Хмелевского в районе пос. Красная Поляна наиболее популярны среди туристов.
В регионе разведано более 200 участков месторождений минеральных вод (В.И. Анисимов и др., 2008). Сочинское месторождение сульфидных термальных вод представлено участками: Мацестинский, Хостинский, Кудепстинский и Мамайский. Мацестинский участок характеризуется термальными сульфидными хло-ридно-натриевыми водами, богатыми свободным сероводородом. Они размещены в долинах рек Бзугу, Мацеста и Агура в известняках нижнего мела. Дебит водо-притоков в скважинах изменяется от 2 тыс до 3 млн л/сутки, уровни воды - от 26 до 41 м, общая минерализация - от 2 до 15,8 г/л, содержание сероводорода - от 30 до 320 мг/л, температура воды - от 20 до 27,7 С. На Хостинском, Кудепстинском и Мамайском участках сульфидные хло-ридно-натриевые воды характеризуются широким диапазоном минерализации и концентрации сульфидов, температурных режимов. В бассейне реки Мзымта и её притоков (Азмыч, Пслух, Ачипсе, Чвижепсе) насчитывается 86 естественных выходов углекислых минеральных вод на одиннадцати площадках: - гидрокарбонатные кальциевые воды с минерализацией от 0,7 до 2,1 г/л и дебитами от капельного до 0,28 л/с (на участках Эдези, Пслушонок, Энгельманова Поляна); - гидрокарбонатные натриево-кальциевые воды с минерализацией от 0,9 до 2,5 г/л и дебитами от капельного до 2-3 л/с (участки Чвижепсе и Пслух, а также поляны Энгельманова и Грушовая); - гидрокарбонатные натриевые воды с минерализацией от 2 до 8,5 г/л и дебитами от капельного до 1,5 л/с (участки Чвижепсе, Пслух, Царские источники и реки Сумасшедшая и Азмыч); - гидрокарбонатно-хлоридные натриевые источники с минерализацией от 2 до 15,9 г/л и дебитами от 0,1 до 0,35 л/с (Энгельмановые, Пслухские, Ачипсин-ские и Азмычские источники; Чвижепсинская и Краснополянская буровые скважины). Для лечебных целей используют йодо-бромные воды в долинах рек Западная Хоста и Кудепста: содержание в воде йода изменяется от 13 до 30 мг/л, брома - от 36 до 100 мг/л, общая минерализация - от 6,2 до 26 г/л. Дебит водопритоков на скважинах (река Кудепста) достигает 5,8 л/с. Естественные очаги разгрузки минеральных вод действуют на отметках от 270-300 м (углекислые воды бассейна реки Мзымта) до 26,3-26,8 м (сульфидные воды на реках Мацеста и Агура). Они приурочены к врезам речных долин в во-довмещающие породы ниже уровней напоров.
Реки и озёра Сочинского Причерноморья, а также участки месторождений минеральных вод являются важнейшим рекреационным ресурсом.
Почвы региона характеризуют в своих работах СВ. Зонн (1950), В.М. Иво-нин и др. (2000), В.И. Анисимов и др. (2008). Основными типами почв являются бурые и светло-бурые лесные, желтозёмные, перегнойно-карбонатные и луговые (таблица 6).
Бурые и светло-бурые (жёлто-бурые) лесные почвы формируются под дубравами и букняками, каштанниками, пихтарниками; желтозёмы - в условиях по-логохолмистого рельефа.
Луговые почвы сформированы по долинам рек на аллювиальных и аллюви-ально-делювиальных отложениях, подстилаемых галечниковыми наносами.
Перегнойно-карбонатные почвы распространены под дубняками, можже-вельниками, зарослями типа шибляка (высококарбонатные материнские породы). Описание разрезов бурой и светло-бурой лесной почвы представлены по данным В.М. Ивонина, В.Е. Авдонина, Н.Д. Пеньковского (2000).
Состояние живого напочвенного покрова и лесной подстилки в лесах среднегорий и высокогорий
Уточнение классификации водной эрозии с учётом различных признаков провёл В.Н. Петров (1980). При обобщении различных данных были выделены типы природно-антропогенной эрозии: земледельческий, пастбищный, лесопромышленный, строительный и др. (Л.Ф. Литвин, 2002).
Выделение лесопромышленной эрозии было обосновано тем, что процессы смыва и размыва в лесу связаны с лесосечной формой хозяйствования.
Однако в лесах эрозия почв может проявляться и при осуществлении рекреационной деятельности. Поэтому лесопромышленный тип природно-антропогенной эрозии предложено назвать лесохозяйственным (В.М. Ивонин, А.В. Тертерян, 2013), а классификационную схему эрозии почв по соотношению природной и антропогенной энергии уточнить в следующем виде (рисунок 17).
Лесохозяйственный тип эрозии исследован в связи с лесосечной формой хозяйствования, когда на склонах образуются вырубки, волока и технологические дороги (Н.М. Горшенин, 1974; В.М. Ивонин, 2005; И.П. Коваль, Н.А. Битюков, Б.П. Шевцов, 2012). Это тип эрозии изучен также и в производных лесах (образовавшихся на месте вырубленных коренных лесов) с пониженной продуктивностью и деградированными лесной подстилкой и почвами (А.В. Тертерян, В.М. Ивонин, 2014).
Классификационная схема эрозии почв по соотношению природной и антропогенной энергии (В.М. Ивонин, А.В. Тертерян, 2014)
Деградация лесной подстилки и почв происходит и при рекреационной дигрессии лесных экосистем. Уточнённая схема такой дигрессии приведена на рисунке 18. Подстилка: уплотнение, истончение, фрагментация тропами, вытаптывание, передвижение вниз по склону под шагами туристов Почвы Почва: уплотнение верхнего слоя, выжигание гумуса под кострищами, угнетение почвенной микрофлоры, механическая эрозия ДР: угнетение деревьев, суховершинность, ожоги коры, механические повреждения, вырубки с рекреационной целью, оттаптывание корней, древостой куртинного типа Рекреационная дигрессия лесных экосистем Древостой (ДР), живой напочвенный покров (ЖНП), подрост (ПД) и подлесок (ПЛ) , ЖНП: структурные преобразования, раздавливание и фрагментация стеблей и листьев, передвижение фрагментов вниз по склону под шагами туристов ПД: снижение жизнеспособности, разновозрастности и численности, изменение состава; ПЛ: снижение густоты и жизнеспособности Животный мир Нарушение мест обитаний, постоянных водопоев и порхалищ, ухудшение кормовой базы, санитарная вырубка биологических групп старых деревьев Беспокойство животных в репродуктивный период, сокращение численности видов и их вытеснение, нарушение путей миграции Рисунок 18 - Схема негативных изменений лесных экосистем под воздействием рекреационных нагрузок Рекреационная дигрессия - это процесс негативного изменения экосистем под рекреационными нагрузками. В процессе такого изменения экосистема последовательно проходит определённые стадии (рекреационной дигрессии) - этапы изменения экосистемы.
По ОСТ 56-84-85, стадия рекреационной дигрессии - это этап изменения биогеоценоза (экосистемы) в результате воздействия рекреационных нагрузок.
В лесоустройстве принято, что лесная экосистема в процессе деградации под влиянием рекреационных нагрузок последовательно проходит пять стадий (Н.Н. Гусев, 2004).
Были определены (В.М. Ивонин, В.Е. Авдонин, 2000) диагностические признаки рекреационной дигрессии горных бурых лесных почв на склонах крутизной от 15 до 25 : первая стадия дигрессии - рекреационная нагрузка отсутствует, лесная подстилка не нарушена; вторая стадия - рекреационная плотность изменяется от 0,1 до 3,2 чел/га, лесная подстилка уплотнена; третья стадия - рекреационная плотность изменяется от 1,6 до 4,6 чел/га, лесная подстилка измельчена и частично втоптана в уплотнённую почву. При четвёртой стадии дигрессии нагрузки изменяются от 1,7 до 7,4 чел/га, куртины лесной подстилки сохранены лишь у подошвы склонов; пятая стадия рекреационной дигрессии - нагрузки изменяются от 4,9 до 10,4 чел/га, поверхность почвы полностью минерализована и сильно уплотнена.
Одновременно с дигрессией почв происходят (рисунок 20) негативные изменения древостоя, живого напочвенного покрова, подроста, подлеска и животного мира.
Изменения почв, прежде всего, происходят при деградации лесной подстилки (уплотнение, измельчение, истончение, фрагментация и вытаптывание, передвижение вниз по склону под шагами туристов).
При деградации подстилки одновременно ухудшаются свойства почв (уплотнение, сокращение пористости) и происходит механическая эрозия. Кроме этого, происходит угнетение почвенной микрофлоры, а также выжигание гумуса под кострищами.
Повышенные рекреационные нагрузки вызывают угнетение деревьев (снижение приростов, появление очагов болезней и распространение вредителей)
Наблюдается также уменьшение размеров и цвета хвои, побегов, подавление фотосинтеза, дыхания, транспирации и жизнедеятельности корней.
Типичными повреждениями деревьев являются стёсывание, расщепление и подрубы стволов, облом вершин и скелетных ветвей, оттаптывание корней.
Отдельные деревья вырубаются при оборудовании биваков и кошевых стоянок, а также при заготовке дров. Возможны ожоги коры деревьев вблизи кострищ.
Всё это способствует ускоренному отпаду деревьев с диаметром, близким к среднему. Увеличивается общий размер усыхания и сухостой. Это сопровождается уменьшением сомкнутости крон (полноты), формированию редин и древостоя куртинного типа, которые уже не обладают стокорегулирующей способностью исходных (коренных) лесов.
Под воздействием рекреации происходит преобразование структуры живого напочвенного покрова (сокращается проективное покрытие, уменьшается численность лесных видов с заменой их луговыми травами и сорняками). При этом также раздавливаются стебли и листья, образуются их фрагменты, которые передвигаются вниз по склону под шагами туристов.
Рекреация приводит к деградации подроста, прежде всего, мелкого (высота менее 0,5 м) и среднего (0,5 - 1 м), а также уменьшению густоты кустарникового подлеска. В первоначальный период нагрузок разновозрастный подрост превращается в одновозрастный, далее подрост и подлесок сохраняются куртинами, а их жизнеспособность понижается. Возможно изменение состава подроста, которое указывает на опасность будущей смены типа леса.
При осуществлении рекреационной деятельности в лесах основным негативным последствием служит эрозия почв, которая проявляется в двух формах: водная и механическая. Водная эрозия развивается в виде плоскостного смыва (при рекреационных нагрузках на леса) или плоскостного смыва и струйчатого размыва (по рубежам фрагментации лесов, возникающих при возведении временных построек и устройства различных рекреационных объектов, к которым относят спортивно-технические сооружения, пикниковые комплексы и др.). Механическая эрозия - это передвижение лесной подстилки, почвы и фрагментов живого напочвенного покрова вниз по склону под шагами туристов.
Водно-физические свойства почв в лесах среднегорий и высокогорий
По данным таблицы 18, в возрасте ПО лет самшит имеет средний диаметр -8 см, среднюю высоту 7 м, запас - 30 м3/га. Видовое разнообразие второго яруса составляют Дуб иберийский, Граб кавказский, Каштан посевной, Ясень обыкновенный, Клён полевой, Бук восточный, Ольха чёрная.
В возрасте 120-130 лет деревья этого яруса имеют среднюю высоту 22-26 м, средний диаметр - 44-48 см. характеризуются III классом бонитета и полнотой в пределах от 0,9 до 1,0.
На склонах каньона в районе исследований в качестве контрольного был выбран вариант 1 с минимальной рекреационной плотностью (0,01чел/га), где воздушно-сухая масса ЖНП составила 0,77 т/га, в том числе: Окопник крупноцветковый - 0,12; Трахистемон восточный - 0,33; Плющ колхидский - 0,08; Ли-стовник сколопендровый - 0,14; Тайник овальный - 0,05; Тамус обыкновенный -0,01; другие виды - 0,04 т/га.
Рекреационная плотность Rd= 1 чел/га (вариант 2) вызывает уменьшение на поверхности площадки общей массы ЖНП до 0,12 т/га (окопник 0,01; трахистемон 0,05; плющ 0,04; листовник 0,02 т/га). Большая часть ЛП и ЖНП (2,95 т/га) была втоптана в почву и замазана грязью. При этом на площадке были образованы бугорки, вытянутые поперек падения склона. За пределы площадки почва и фрагменты ЛП и ЖНП не были передвинуты.
Рекреационная плотность Rd = 3 чел/га (вариант 3) характеризуется почти полным отсутствием на поверхности площадки напочвенного покрова (подстилка 0,20 т/га). Фрагменты ЛП и ЖНП (1J7 т/га) были покрыты грязью и сдвинуты в террасовидные «оплывины». За пределы площадки под шаговой нагрузкой была перемещена обобщённая масса Моб= ЛП+ЖНП+П, равная 14 т/га, в том числе почвы (77) - 12,0 т/га.
Рекреационный прессинг Rd=5 чел/га (вариант 4) вызывает на поверхности площадки полную вытоптаннось с образованием террасовидных почвенных «оплывин», в которых были захоронены фрагменты напочвенного покрова. За пределы площадки было перемещено 17 т/га почвы и фрагментов ЛП и ЖНП, в том числе почвы- 14,1 т/га. Следовательно, на площадке оставалось (втоптано в почву и замазано грязью) 1,07 т/га фрагментов ЛП и ЖНП.
При рекреационном прессинге Rd = 7 чел/га (вариант 5) поверхность площадки была вытоптана и замазано обувью туристов 0,5 т/га фрагментов ЛП и ЖНП. За пределы площадки было перемещено 24 т/га почвы и фрагментов ЛП и ЖНП (Мы;), в том числе почвы (77) - 20,53 т/га.
При рекреационном прессинге Rd = 9 чел/га (вариант 6) на поверхности площадки были оттоптаны два корня самшита, что свидетельствует о значительной массе почвы, перемещённой за пределы площадки под шаговой нагрузкой. Общая перемещённая за предел площадки масса почвы и фрагментов ЛП и ЖНП составила 26 т/га. При этом на площадке не осталось фрагментов лесной подстилки и живого напочвенного покрова.
При рекреационном прессинге Rd = 11 чел/га (вариант 7) поверхность площадки была равномерно вытоптана. В верхней части площадки обнажился корень самшита. Общая перемещённая за предел площадки под шаговой нагрузкой масса почвы и фрагментов ЛП и ЖНП составила 23 т/га.
Исследования (таблица 19) показали, что при возрастании рекреационных нагрузок непрерывный процесс механической эрозии подразделяется на три этапа. Таблица 19 - Характеристики процессов механической эрозии № варианта Rd, чел/га Крутизнасклона,град Масса ЛП+ЖНП на склоне, т/га Масса ЛП+ЖНП+П, передвинутая к подошве склона, т/га В том числе на поверхности засыпана почвой ЛП+ ЖНП П 1 0,01 24 3,97 0 0 0 0 2 1 26 1,02 2,95 0 0 0 3 3 31 0,20 1,77 14,0 2,0 12,0 4 5 26 0 1,07 17,0 2,9 14,1 5 7 34 0 0,50 24,0 3,47 20,53 6 9 30 0 0 26,0 3,97 22,03 7 11 21 0 0 23,0 3,97 19,03 Первый этап (при рекреационной плотности 1 чел/га) - частичное разрушение и передвижение фрагментов ЛПиЖНП.
Второй этап (Rd от 1 до 9 чел/га), повторяя первый, дополнительно включает процесс полного разрушения и передвижения вниз по склону фрагментов ЛП и ЖНП вместе с почвой. Третий этап (Rd 9 чел/га), повторяя второй, дополнительно включает процессы передвижения почвы уже без фрагментов ЛП и ЖНП в продуктах механической эрозии. При первом и втором этапах связь воздушно-сухой массы лесной подстилки и живого напочвенного покрова на поверхности склона (m, т/га) с рекреационной ПЛОТНоСТЬЮ (Rd, чел/га) имеет вид т = -0,593.\a(Rct)+1,135 ; при г2 = 0,981 . (13) Имеем аналогичное уравнение связи массы лесной подстилки и живого напочвенного покрова, передвинутого под шагами туристов к подошве склона (m , т/га), с рекреационной плотностью