Статья: Влияние туризма на процессы эрозии почв в лесах низкогорий Северо-Западного Кавказа

ВЛИЯНИЕ ТУРИЗМА НА ПРОЦЕССЫ ЭРОЗИИ ПОЧВ В ЛЕСАХ НИЗКОГОРИЙ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА

В.М. Ивонин, И.В. Воскобойникова

Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А.К. Кортунова Донского государственного аграрного университета, Новочеркасск, Российская Федерация

Цель исследования - определение влияния туризма на процессы эрозии почвы в лесах низкогорий Северо-Западного Кавказа и обоснование допустимых нагрузок рекреации. Когда рекреационная нагрузка и крутизна склона увеличиваются, деградируют лесная подстилка и травянистый покров. Их остатки перемещаются вниз по склону с шагами туристов, а поверхность почвы уплотняется. Коэффициент пористости верхнего слоя почв уменьшается по мере увеличения рекреационных нагрузок. Это снижает водопроницаемость почв и увеличивает поверхностный сток. Установлено, что коэффициент стока, воздушно-сухая масса лесной подстилки и коэффициент пористости тесно взаимосвязаны. Эти отношения характеризуют увеличение коэффициента стока при уменьшении воздушно-сухой массы лесной подстилки и коэффициента пористости. Взаимосвязь эрозии почвы, коэффициента стока и крутизны склона контролирует процесс эрозии. Определены допустимые пределы рекреационных нагрузок, которые не вызывают эрозию почвы: крутизна склонов до 15° - 4,9 чел./га; крутизна от 15 до 20° - 2,1 чел./га; крутизна от 20 до 23° - 0,1 чел./га. Такая рекреационная нагрузка может минимизировать эрозионные процессы. На склонах круче 23° даже минимальная рекреационная нагрузка активизирует эрозионный процесс.

Ключевые слова: горный лес, рекреация, туризм, поверхностный сток, эрозия почвы, Северо-Западный Кавказ.

эрозия почва лес низкогорье кавказ

The objective of the research is to determine the influence of tourism on the processes of soil erosion in the forests of low mountains of the North-West Caucasus and justification of admissible recreational loads. When recreational load and slope steepness increase, the forest litter and grass cover degrade. Their remains are moved down the hill by tourist steps, and soil surface is compacted. Porosity coefficient of topsoil decreases with increasing of recreational loadings. This reduces soil infiltration rate and increases surface runoff. It was found that runoff coefficient, air-dry mass of forest litter and porosity coefficient are closely correlated. These relations show the increase of runoff coefficient when the mass of air-dry forest litter and porosity coefficient decrease. Interrelation of soil erosion, runoff coefficient and slope steepness controls the erosion process. The research has determined the permissible limits of recreational loads without soil erosion: for slope steepness up to 15° - 4.9 person per hectare; for slope steepness from 15° to 20° - 2.1 person per hectare; for slope steepness from 20° to 23° - 0.1 person per hectare. Such recreational loads can minimize erosion processes. For slope steepness more than 23° even minimal recreational load activates erosion process.

Keywords: mountain forest, recreation, tourism, surface runoff, soil erosion, North-West Caucasus.

На Северо-Западном Кавказе бездорожная рекреация и прогулочно-познавательные маршруты туристов в основном сосредоточены в лесах низкогорий (дубняки, каштанники, дубово-грабовые и буково-грабовые леса на высотах до 600 м над уровнем моря).

Рекреационное использование этих лесов может приводить к дигрессии ландшафтов, в первую очередь за счет деградации лесной подстилки, минерализации и уплотнения лесных почв, что влечет за собой формирование поверхностного стока и активизацию эрозии почв при интенсивных ливнях. Это вызвало необходимость экологического обоснования допустимых рекреационных нагрузок, исключающих подобные негативные последствия [1].

Производству рекомендованы (Г. К. Солнцев, Б. Я. Харитоненко и др., 1988) следующие допустимые рекреационные нагрузки (плотности): для свежих каштанников (СВКШС) - 6,5 чел./га, свежих букняков (СВБК) - 5,3 чел./га, свежих дубняков дуба скального (СВДС) - 2,4 чел./га и других групп типов лесов Северо-Западного Кавказа [2]. Однако эти нагрузки были обоснованы без учета их влияния на почвозащитные свойства горных лесов при различной крутизне склонов.

В связи с этим возникла необходимость изучения процессов эрозии почв при рекреационном лесопользовании с целью уточнения допустимых рекреационных нагрузок, обеспечивающих высокую стокорегулирующую и почвозащитную способность основных групп типов лесов региона. Для этого проводили исследования в Сочинском национальном парке (СНП) с 1997 по 2013 г. Обобщение этих исследований для лесов низкогорий (дубняки, каштанники, дубово-грабовые и буково-грабовые леса) представлено в настоящей работе.

Показатели объектов исследований приведены в таблице 1, а таксационные характеристики лесов на этих объектах - в таблице 2 (пробные площади закладывали по ОСТ 56-84-85 [3]).

Таблица 1 - Характеристика объектов исследований

Таблица 2 - Таксационная характеристика лесов

По данным таблицы 2, пробы 1 и 3 характеризуют одноярусные, а проба 2 - двухъярусное насаждение. Запас древесины в возрасте насаждения 120-130 лет в пробе 1 составляет 339 м³/га, пробе 2 - 402 м³/га, пробе 3 - 404 м³/га.

Оценку влияния рекреационных нагрузок на стокорегулирующую и почвозащитную способность лесов проводили с помощью метода моделирования рекреационных плотностей (, чел./га). Рекреационная плотность по ОСТ 56-100-95 [4] - это единовременное количество посетителей на единице лесной площади за период измерения. При моделировании воспроизводили рекреационное давление на почву посредством равномерного шагания человека среднего веса со скоростью 3,0-3,5 км/ч (60 шагов в минуту) на единице площади (1 м²) за определенное время, которое рассчитывали в зависимости от продолжительности периода рекреационной нагрузки в данном регионе [5].

Варианты рекреационных плотностей (от 1 до 11 чел./га) моделировали на двух площадках-близнецах размером 1,43Ч0,70 м, размещая их длинной стороной вдоль склона. На одной площадке осуществляли дождевание, на другой отбирали образцы почв из слоя 0-20 см (в соответствии с ГОСТ 12071-2000 [6]) лесной подстилки и живого напочвенного покрова.

Дождевание проводили с помощью мобильной исследовательской капельно-струйной установки, мутность стока и эрозию почв определяли по общепринятым методикам [5].

В лаборатории механики грунтов ООО «ЮПГС-ГЕО» (г. Сочи) в образцах почв определяли общую влажность, пределы и числа пластичности, гранулометрический состав, удельную массу и плотность, сопротивление сдвигу одной части почвенного образца относительно другой. При этом применяли методики, изложенные в ГОСТах 5180-75, 12536-79, 5180-84, 5183-77 [7-10].

Полученные данные обрабатывали с помощью компьютерных программ Statistica 7.0 и Microsoft Office Excel.

Результаты исследований показывают, что рекреационные нагрузки на лесные почвы прежде всего проявляются в деградации лесной подстилки (ЛП) и живого напочвенного покрова (ЖНП) (таблица 3).

Таблица 3 - Характеристики лесной подстилки и живого напочвенного покрова

Данные таблицы 3 позволяют полагать, что на склонах крутизной от 19 до 26° рекреационные нагрузки более 5-7 чел./га приводят к полной минерализации поверхности почвы. При этом деградация подстилки и живого напочвенного покрова происходит не только за счет их растирания, измельчения и втаптывания в почву, но и за счет передвижения вниз по склону под воздействием шагов рекреантов. При этом чем круче склон, тем больше масса напочвенного покрова, передвигающегося вниз по склону при рекреационных нагрузках.

Регрессионный анализ данных таблицы 3 привел к получению уравнения связи рекреационной плотности (, чел./га) и воздушно-сухой массы ЛП + ЖНП (, т/га):

при =0,904, (1)

где - коэффициент детерминации.

Уравнение (1) имеет предел применения рекреационной плотности = 5 чел./га. Это подтверждается его графическим решением (рисунок 1).

Рисунок 1 - Связь воздушно-сухой массы лесной подстилки и живого напочвенного покрова с рекреационной плотностью

По уравнению (1) и рисунку 1 можно определить среднее значение воздушно-сухой массы лесной подстилки и живого напочвенного покрова в исследуемых лесах (без рекреационных нагрузок), оно равно 18,7 т/га.

Результаты определения физико-механических свойств слоя почв 0-20 см после рекреационных нагрузок представлены в таблице 4.

По данным таблицы 4, числа пластичности по вариантам площадок укладываются в пределы от 0,110 до 0,251, что характеризует суглинки и глины. На вариантах рекреационной плотности удельная масса почвы варьирует несущественно, но коэффициенты пористости уменьшаются при увеличении нагрузок.

Таблица 4 - Динамика физико-механических свойств почв для слоя 0-20 см при увеличении рекреационной плотности