Почвозащитная роль лесов Западного Кавказа при осуществлении туристско-рекреационной деятельности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.03.03, доктор наук Воскобойникова Инна Владимировна

• Воскобойникова Инна Владимировна
• доктор наук
• 2017

Оглавление диссертации доктор наук Воскобойникова Инна Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

1 ПОЧВОЗАЩИТНАЯ РОЛЬ ЛЕСОВ И ТУРИСТСКО-РЕКРЕАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ (СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА)

2 ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Регион исследований

2.2 Природно-климатические условия региона исследований

2.3 Растительность и животный мир

2.4 Методология и методы исследований

3 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ЭРОЗИИ ПОЧВЫ ПРИ ТУРИСТСКО-РЕКРЕАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ЛЕСАХ ЗАПАДНОГО

КАВКАЗА

3.1 Обоснование необходимости теоретической концепции

3.2 Теоретическая концепция эрозии почв

Выводы

4 ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕСОВ В РЕГИОНЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Таксационная характеристика пород и прогноз продуктивности

4.2 Характеристика лесов на объектах исследований

Выводы

5 МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭРОЗИЯ НА СКЛОНАХ В КОЛХИДСКИХ ЛИАНОВЫХ ЛЕСАХ

Выводы

6 СОСТОЯНИЕ ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА И ЛЕСНОЙ ПОДСТИЛКИ

6.1 Состояние живого напочвенного покрова и лесной подстилки

в лесах низкогорий

6.2 Состояние живого напочвенного покрова и лесной подстилки

в колхидских лиановых лесах

6.3 Состояние живого напочвенного покрова и лесной подстилки в

лесах среднегорий и высокогорий

Выводы

7 СВОЙСТВА БУРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ПРИ ОСУЩЕСТВЛЕНИИ ТУРИСТСКО-РЕКРЕАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

7.1 Водно-физические свойства почв в лесах низкогорий

7.2 Водно-физические свойства почв колхидских лиановых лесов

7.3 Водно-физические свойства почв в лесах среднегорий

и высокогорий

7.4 Прочностные характеристики почв

Выводы

8 ПОЧВОЗАЩИТНАЯ РОЛЬ ЛЕСОВ ПРИ ОСУЩЕСТВЛЕНИИ ТУРИСТСКО-РЕКРЕАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

8.1 Стокорегулирующая и почвозащитная способность лесов

низкогорий

8.2 Стокорегулирующая и почвозащитная способность колхидских лиановых лесов

8.3 Стокорегулирующая и почвозащитная способность буковых лесов среднегорий

8.4 Стокорегулирующая и почвозащитная способность пихтовых лесов высокогорий

8.5 Крутизна склонов и почвозащитная способность лесов при осуществлении туристско-рекреационной деятельности

Выводы

9 УСТОЙЧИВОСТЬ ЛЕСНЫХ ГРУНТОВЫХ ТРОП

Выводы

10 ОСОБЕННОСТИ ОБУСТРОЙСТВА, ДОПУСТИМАЯ ПОСЕЩАЕМОСТЬ И ВЫРУЧКА ЛЕСНЫХ РЕКРЕАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ

10.1 Проектирование освоения рекреационных лесов

10.2 Допустимая посещаемость и выручка лесных рекреационных

объектов

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А-1 - Статистические ряды возрастов, средних высот и средних

диаметров основных пород насаждений низкогорий

Приложение А-2 - Статистические ряды возрастов, средних высот и средних

диаметров основных пород насаждений среднегорий и высокогорий

Приложение Б-1 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект

5, вариант 5.1)

Приложение Б-2 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект

5, вариант 5.2)

Приложение Б-3 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект

5, вариант 5.3)

Приложение Б-4 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект

5, вариант 5.4)

Приложение Б-5 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект

5, вариант 5.5)

Приложение Б-6 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект

5, вариант 5.6)

Приложение Б-7 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект

5, вариант 5.7)

Приложение В-1 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект

6, вариант 6.1)

Приложение В-2 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект 6, вариант 6.2)

Приложение В-3 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект 6, вариант 6.3)

Приложение В-4 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект 6, вариант 6.4)

Приложение В-5 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект 6, вариант 6.5)

Приложение В-6 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект 6, вариант 6.6)

Приложение В-7 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Объект 6, вариант 6.7)

Приложение Г-1 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Тропа, участок 7)

Приложение Г-2 - Паспорт лабораторного исследования образца грунта (Тропа, участок 8)

Приложение Д-1 - Акт внедрения научной разработки в производство

Приложение Д-2 - Акт о внедрении результатов НИР в учебный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Почвозащитная роль лесов Западного Кавказа при осуществлении туристско-рекреационной деятельности»

ВВЕДЕНИЕ

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" (Н.С. ЬаБсигат, 1996).

На Северо-Западном Кавказе с 30 годов XX века лесные фитоценозы испытывают нагрузки туристско-рекреационного плана, что связано с организацией Всесоюзных туристских маршрутов на 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 Новочеркасского инженерно-мелиоративного института имени 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), A.A. Молчанов (1973), A.B. Побединский (1979), Г.Ф. Идзон (1980), H.A. 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; A.B. Семенютина, 2003; A.B. Байчибаева и др., 2011, H.A. 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, A.A. Багдасарян, 2007).

Для региона Западного Кавказа 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 характеристики лесной подстилки (Л/7) и живого напочвенного покрова (ЖНП);

- 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 Л/7, 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 и практическая значимость работы. Сформулирована теория, в соответствии с которой эрозия почвы при туристско-рекреационной де-

ятельности 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-сухих масс 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 способности сохранять свои свойства и параметры.

Полученная система уравнений связи устанавливает, что в исследуемых лесах ливневой 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); Рекоменда-

ции 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, A.A. 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).

Работа реализована на площади 50449 га в ФГУ «Сочинский национальный парк». Результаты исследований в 2015-2016 г.г. введены в учебный процесс ле-сохозяйственного 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, A.A. Багдасарян 2007).

Исследования проводили на 8-и опытных объектах заложенных в лесах низкогорий, среднегорий и высокогорий на территории Сочинского национального парка. На каждом объекте стоковые площадки дождевали с помощью исследовательской мобильной капельно-струйной установки, которая обеспечивает неизменность критерия эродирующей способности натурального и искусственно ливней Who = 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 живого напочвенного покрова, лесной подстилки. Образцы почв для транспортировки и хранения упаковывали в марлю с жидким парафином обеспечивая ненарушенное строение, согласно ГОСТ

12071-2000. В образцах почв определяли: гранулометрический состав, удельную массу и плотность, общую влажность, пределы и числа пластичности, сопротивление сдвигу одной части относительно другой в исследуемом образце почвы, 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 большим объемом экспериментальных данных использованием общепринятых методов исследований, показателями тесноты связей математических соотношений, апробацией результатов в условиях производства.

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), Новочер-

касске (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 XIV Международной научной конференции "Европейская наука и технологии" в Мюнхене (2016).

Наши исследования велись с 2004 года по 2016 год по темплану 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. Структура диссертации включает введение, десять глав, заключение, рекомендации производству, перспективы дальнейшей разработки темы, содержит 42 таблицы, 85 рисунков и пять приложений. В списке использованной литературы 256 источников, в числе которых 16 - иностранных авторов. Приложения содержат акт внедрения научной разработки в производство, акт внедрения результатов НИР в учебный процесс, статистические ряды возрастов (п, лет), средних высот (h, м) и средних диаметров (d, см) основных пород насаждений низкогорий, среднегорий и высокогорий (по данным Воронеж-леспроект, 2008), физических анализов почв в аккредитованной лаборатории механики грунтов ООО «ЮПГС-ГЕО» (г. Сочи).

1 ПОЧВОЗАЩИТНАЯ РОЛЬ ЛЕСОВ И ТУРИСТСКО-РЕКРЕАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ (СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА)

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), A.A. Молчанова (1973), A.B. Побединского (1979), Г.Ф. Идзон (1980), H.A. Воронкова (1988), М.В. Рубцова и др. (1990), А.П. Казанкина (1992). К.Н. Кулика (2009).

Экологические аспекты освоения горных территорий осветили Я.М. 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; A.A. Дробиков, 1969; И.П. Коваль и др., 1976; Н.М. Горшенин, 1976; B.C. 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, В. 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 JI.H. Рожнов (1996); В.Т. Николаенко (1997) и др. Такие последствия в горных лесах представили H.JI. Цепкова и др., 1996; Т.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; С.Ю. 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» (Héctor 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).

Прямое негативное влияние рекреанты (туристы) оказывают на почвы, лесные насаждения и биологическое разнообразие (рисунок 1).

Рисунок 1 - Схема негативного воздействия рекреантов на леса (В.М. Ивонин, И.В. Воскобойникова и др., 2016)

Стадии рекреационной дигрессии рекомендуют выделять по соотношению вытоптанной площади поверхности напочвенного покрова ко всей площади участка (%): первая стадия - до 1, второго - от 1,1 до 5, третья - от 5,1 до 10, четвёртая - от 10,1 до 25, пятая - более 25.

В соответствии с ОСТ 56-100-95, существуют единицы величин рекреационных нагрузок (таблица 1).

Таблица 1 - Единицы величин рекреационных нагрузок

Величина Единица

наименование обозначение размерность наименование размерность

Основные единицы

Площадь 5 гектар га

Количество посетителей N N человек чел

Время, период 1 т 1 т час, сутки, месяц, год час, сутки, месяц, год

Производные единицы

Рекреационная плотность Ж7 человек на гектар чел га"1

Рекреационная посещаемость Яе Ж7 т1 человек на гектар в год (сезон); человек на гектар в сутки чел га"1 год"1 чел га"1 сут"1

эекреационная интенсивность Ш мх1 т1 человек час на гектар в год, человек час на гектар в сутки чел час га"1 год"1 чел час га"1 сут"1

Рекреационная плотность (Ис/, чел/га) - это единовременное количество посетителей на единице площади за период измерения; рекреационная посещаемость (Ке, чел/га • сезон) - суммарное количество посетителей на единице площади за период измерения; рекреационная интенсивность (Ш, чел час/га • сезон) -суммарное время рекреации на единице площади за период измерения.

Рекреационная плотность - основная единица рекреационных нагрузок, рекреационную посещаемость и интенсивность вычисляют с учётом продолжительности периода рекреационной нагрузки (Т, час) и среднего времени одного посещения (?, час) по равенствам: Ке = Я&Т/ = Яс1 Т (ОСТ 56-100-95).

По мере прохождения стадий рекреационной дигрессии ухудшаются водно-физические свойства почв (В.Д. Зеликов и др., 1961; В.Н. Спиридонов, 1983). При этом деградирует лесная подстилка (ЛП) и живой напочвенный покров (ЖНП), уплотняется почва и увеличивается эрозия почв (таблица 2).

Наиболее приспособлены для рекреации леса природных и национальных парков, лесопарки и городские леса, лесопарковые части зелёных зон поселений, леса в 1-ой, 2-ой и 3-ей зонах округов санитарной (горно-санитарной) охраны курортов, зелёные зоны в лечебно-оздоровительных учреждениях.

Таблица 2 - Диагностические признаки стадий рекреационной дигрессии широколиственных лесов КМВ (В.М. Ивонин, О.В. Перфильев, И.В. Воскобойникова, 2006)

Стадия дигрессии Плотность слоя 0-20 см почвы, г/ см3 Воздушно -сухая масса ЛП+ЖНП, т/га Эрозия почв, т/га Рекреационная нагрузка (чел/га) при уклонах (крутизне склона)

0,1763 (10°) 0,3640 (20°) 0,5774 (30°)

Первая 1,01 7,8 0 2,5 1,3 0,03

Вторая 1,10 6,0 0,06 2,8 1,7 0,40

Третья 1,18 4,2 0,52 4,8 3,6 2,30

Четвёртая 1,26 2,4 0,97 6,8 5,6 4,30

Пятая 1,34 0,6 1,42 8,8 7,6 6,30

Функции рекреации выполняют также обустроенные лесные участки, выделенные для рекреационной деятельности вокруг баз отдыха и кемпингов (лесные зоны пешеходного прогулочного отдыха), зоны по обе стороны от туристских маршрутов, полосы лесов, в защитных лесах участки вокруг автостоянок, участки, прилегающие к автомобильным дорогам, в водоохранных лесах - участки около пляжей и стоянок рыбаков и др. (Научно обоснованные рекомендации, 2006; Рекомендации по осуществлению рекреационной, 2015).

Однако под влиянием рекреационных нагрузок даже в этих лесах отмечаются негативные изменения лесных биогеоценозов. Так в сосняках сосны пицунд-ской Сочинского Национального Парка процент повреждённых деревьев, густота, строение древостоя, средний диаметр и средний балл санитарного состояния связанны корреляционными зависимостями с процентом вытоптанной подстилки и средней категорией повреждённости поверхности почвы. В букняках с показателями деградации поверхности почвы связаны (доверительный уровень 0,90-0,95) средний диаметр, средняя площадь механического повреждения ствола, показатели санитарного состояния. Кроме этого, в сосновых насаждениях увеличение вы-топтанности приводит к снижению густоты подроста, уменьшению проективного покрытия подлеска и травянистого покрова, снижению их видового разнообразия. В букняках возрастание вытоптанной поверхности приводит к снижению густоты подроста и численности всходов, уменьшение проективного покрытия живого напочвенного покрова (Т.К. Солнцев, И.П. Коваль, H.A. Битюков, 2002).

Негативные изменения почв, древостоя, живого напочвенного покрова, подроста, подлеска и животного мира способствуют ускоренному отпаду деревьев с диаметром, близким к среднему.

Одновременно увеличивается общий размер усыхания и сухостой, уменьшается сомкнутость крон (полнота), формируются редины и древостой куртинного типа (В.Д. Зеликов, В.Г. и др., 1961; В.Г. Щербина и др., 1997; В.М. Ивонин, И.В. Воскобойникова, Н.Д. Пеньковский, A.A. Багдасарян, 2015).

Измерение и изучение рекреационных нагрузок проводят методами: выборочных наблюдений, регистрационно-измерительным, пробных площадей, моделированием "шаговой" нагрузки в полевых условиях (ОСТ 56-100-95).

Моделирование рекреационных нагрузок применяли в исследованиях Н.Г. Горбачевская, В.Г. Линик, (1978); Н.М. Горшенин, В.Д. Бондаренко и др. (1979); А.Ф.Журавков, А.П. Добрынин, В.И. Преловский (1989).

Метод моделирования модернизировали В.М. Ивонин и Н.Д. Пеньковский (2003), исследуя эрозионные процессы при рекреации в горных лесах.

При этом были экспериментально определены допустимые рекреационные нагрузки, исключающие активные эрозионные процессы (В.М. Ивонин и В.Е. Авдонин, 2000; В.М. Ивонин Т.С. Ковалёва и О.В. Перфильев, 2002; В. М. Ивонин и И.В. Воскобойникова, 2006 и другие).

Среди рекреационных лесов наибольшей экологической уязвимостью при рекреации характеризуются городские леса (леса в границах города).

Наиболее полно проблемы городского лесоводства в Европе отражены в монографии С. Konijnendijk (2005). В Великобритании направление развития и сервис такого отдыха изложены в книге G.Torkildsen (2005). Методы управления муниципальными лесами в США опубликованы G. Moll, S. Ebenreck (1989). Аналогичные публикации имеются в странах Латинской Америки (L. Ferroukhi, 2003) и в Новой Зеландии (D. Bruce МасКау, Priscilla M. Wehi and Bruce D. Clarkson, 2011).

В России городские леса предназначены для выполнения следующих функций (рисунок 2).

Международные перспективы экологии, планирования и управления городскими лесами представлены в книге М.М. Carreiro (2008). Лес и город, как единый культурный ландшафт представлен монографией Cecil С. Konijnendijk (2008).

Проблеме повышения устойчивости лесных насаждений в условиях города посвящены работы Г.В. Морозова и БЛ. Самойлова (1983), В.А. Морякиной (1984), A.B. Семенютиной (2003), Л.П. Рысина и др. (2012) и др.

Определена роль лесных насаждений в мелиорации урболандшафтов (В.М. Ивонин, C.B. Черников, 1997). Обнаружена количественная зависимость, позволяющая с большой точностью определять долю деградирующих городских лесов в зависимости от протяжённости границ лесного массива с жилой застройкой и его площади (В.А. Романова, 1985). Самые маленькие лесные массивы Москвы (площадью менее 100 га) оказались нарушены на 85 % площади, а самый крупный (Лосиный Остров) - только на 6 %.

Рисунок 2 - Функции городских лесов (В.М Ивонин, 2013)

Функциональная схема лесов пригородной (зелёной) зоны приведена на рисунке 3.

Леса пригородных (зелёных) зон

Лесопарковая часть и её функции

т

Спорт и оздоровление населения

Санитарно-гигиеническая обстановка

Лесохозяйственная часть и её функции

Экологическая обстановка города

Развитие лесного хозяйства

Рисунок 3 - Функциональная схема лесов пригородной (зелёной) зоны

(В.М. Ивонин, 2013)

Разработан комплекс мероприятий, направленных на сохранение и восстановление городских лесных экосистем, их биологического разнообразия, рекреационных и санитарно-гигиенических свойств (И.М. Данилин, С.С. Иванов, 2011).

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Воскобойникова Инна Владимировна, 2017 год

♦- -

0 2 4 6 8 10 1

Рекреационная плотность, чел/га

ения подстилки водой на 21-ой минуте образовался сток в виде капель на водосливном латке. Эрозия почвы практически отсутствовала.

Таблица 33 - Показатели стока и эрозии почв при рекреационных нагрузках в пихтарниках при слое дождя 90 мм, интенсивности - Змм/мин (В.М. Ивонин,

И.В. Воскобойникова, А.А. Багдасарян, 2008)

№ Вариант рекреационной плот- Крутизна склона, Сток, Коэффициент стока Интенсивность впитывания, Средняя мутность, Эрозия почв, т/га

ности градус мм/мин г/л

Объект 7 - Пихтарник колхидский (склоны первой группы крутизны)

7.1 Лес(контроль) 10 0 0 3,000 0 0

7.2 1 чел/га 10 0,2 0,002 2,993 0,05 0,0001

7.3 1Ы= 3 чел/га 10 1Д 0,012 2,963 2,96 0,033

7.4 1Ы = 5 чел/га 9 1,7 0,019 2,943 3,52 0,059

7.5 1Ы = 7 чел/га 9 18,6 0,207 2,274 3,63 0,675

7.6 1Ы = 9 чел/га 10 33,7 0,374 1,770 6,44 2,170

7.7 ¡Ы =11 чел/га 8 33,9 0,377 1,705 8,64 2,929

Объект 8 - Пихтарник колхидский (склоны второй и третьей группы)

8.1 Лес(контроль) 22 0,3 0,003 2,990 0 0

8.2 1Ы = 1 чел/га 20 2,9 0,145 2,865 10,70 0,310

8.3 1Ы = 3 чел/га 16 7,3 0,081 2,685 4,18 0,305

8.4 1Ы = 5 чел/га 14 27,1 0,301 1,997 4,84 1,312

8.5 1Ы = 7 чел/га 16 38,1 0,423 1,622 12,22 4,656

8.6 1Ы= 9 чел/га 20 67,5 0,750 0,716 59,54 40,189

8.7 ВА =11 чел/га 23 74,0 0,822 0,503 56,16 41,558

При нагрузке 3 чел/га (вариант 7.3) произошло истончение подстилки, сформировались пятна минерализации. . Остались на поверхности лишь сломанные стебли папоротника (2 штуки) и ежевики (1 штука), без листьев. После 10 минут эксперимента возникли капли на водосливе, а ещё через 15 минут - ручеёк. Слой стока составлял 1,1 мм, а время окончательного добегания воды после прекращения эксперимента - 8 секунд. Мутность стока - слабая и постоянная - 2,96 г/л, эрозия равнялась 0,033 т/га.

Под нагрузкой 5 чел/га (вариант 7.4) на 30 % поверхности почвы площадки дождевания образовались пятна минерализации. Ручейковый сток возник через 15 минут дождевания.

Слой стока на площадке 7.4 составил 1,7 мм, средняя мутность воды равнялась 3,52 г/л, эрозия была незначительной (0,059 т/га). После прекращения дождевания вода дотекала 5 секунд.

На варианте 7.5 (нагрузка 7 чел/га) минерализацией поверхности площадки составила 75 %, это обусловило возрастание мутности стока. Здесь сохранились лишь единичные буковые листья, хвоинки пихты и стебель ежевики с отсутствующими листьями, затоптанный в почву.

Ручейковый сток появился на 3-ей минуте проведения дождевания. Во время дождевания на поверхности было отмечено возникновение прудков воды. Слой стока равнялся 18.6 мм, время добегания воды - 1 минута 15 секунд, смыв почвы - 0,675 т/га.

При нагрузка 9 чел/га (вариант 9 чел/га) наблюдалась полная минерализации поверхности площадки. Остатки лесной подстилки были вдавленны в почву. На поверхности остались лишь мелкие кусочки буковых листьев и веточек. При начале дождя образовался и сток. По прошествии 6 секунд активизировался расход стока, и на площадке наблюдалось образование прудков воды перед плотниками из остатков хвоинок и фрагментов листьев.

Плотники прорвались (9-ая минута), возрос расход стока и его мутность, но буквально через три секунды в низу площадки образовался новый прудок, который быстро заилился.

Одновременно в верхней части площадки возникли и прорвались ещё два прудка. Таким образом через 15 минут эксперимента на поверхности было зафиксировано 4 весьма крупные запруды и 10 маленьких. Массовый прорыв запруд произошел ещё через 5 минут, расход резко увеличился, но отмытая на поверхности хвоя сохранила мутность стока практически такой же как была, т.к. хвоя сыграла защитную роль мульчи.

Средняя мутность стока равнялась 6.44 г/л, сток - 33,9 мм, а эрозия почв -2,17 т/га. Время добегания воды равнялось 1 минуте 50 секундам.

Дальнейшая активизация нагрузки (11 чел/га) в варианте 7.7 дала такие же результаты: начало эксперимента характеризовалось максимальной мутностью, к концу зафиксировано сокращение мутности из-за отмытых остатков подстилки, а так же мелкого щебня.

Слой стока равнялся 33,9 мм, время добегания воды - 2 минуты 52 секунды, средняя мутность - 8,64 г/л, смыв - 2,93 т/га.

На крутых склонах (2-3 группы) (объект 8) при дождевании условия формирования стока были следующими. На варианте 8.1 (без нагрузки) при дождевании капли прозрачной воды передвигались по листьям папоротника, нависающим над водосливным лотком стоковой площадки и падали на него.. Далее они попадали в водоприёмную ёмкость.

Общий объём капельного стока составил 0,3 мм. Эрозии почв не наблюдалось.

При нагрузке 1 чел/га (вариант 8.2) тридцать процентов общей площади на площадке занимали пятна минерализации. На всей площадке было зафиксировано только одно растение папоротника у которого сохранилось лишь три листа. Во время эксперимента на водосливном лотке сток в виде капель был зафиксирован сразу. Уже через одну минуту он перешел в ручеёк, а затем опять в капли.

Довольно постоянный расход стока сформировался на 5-ой минуте эксперимента, а пик его был на 15 минуте. Самая большая мутность стока сложилась на 4-ой минуте, а самая маленькая - на 30-ой. Средняя мутность составила 10,7 г/л, слой стока - 2,9 мм, время добегания воды - 25 секунд, эрозия почв - 0,31 т/га.

При рекреационном прессинге 3 чел/га (вариант 8.3) на площадке хвоя и буковые листья затоптали в почву. Капельный сток зафиксирован на 2-ой минуте эксперимента. 3-я минута ознаменовала смену капель ручейком с мутной водой.

Средняя мутность равнялась 4,18 т/га, слой стока в данном варианте равнялся 7,3 мм, смыв - 0,305 т/га. Мутность на данном варианте снижена с тем, что уменьшилась крутизна склона (см. таблицу 31).

Рекреационная нагрузка 5 чел/га (вариант 8.4) привела к оттаптыванию корня, который размещался вдоль площадки в её нижней части, На поверхности зафиксирована сохранность одного, хотя и поврежденного сеянца пихты. Сток возник на второй минуте эксперимента.

10-ая минута ознаменовала увеличения расхода стока, а 15-ая возникновение на площадке каскад маленьких прудиков, прорвавшихся с образованием русла. По его днищу на 20-ой минуте был отмыт щебень. Это вызвало снижение мутности воды. Образование аккумулятивных террасок произошло на 25-ой минуте эксперимента, их прорыв ознаменовал увеличение расхода воды.

Средняя мутность стока равнялась 4,84 г/л, слой стока - 27,1 мм, смыв -1,312 т/га. Время добегания воды составило 1 минуту 26 секунд.

Рекреационный прессинг в 7 чел/га (вариант 8.5) вызвал оттоптанность поверхности площадки на восемьдесят процентов. Уже на 1-ой минуте эксперимента начался очень мутный сток. По прошествии еще 2-ух минут на поверхности площадки возникло извилистое русло, перегороженное каскадом плотинок. На 5-ой минуте русло было спрямлено, что привело к оползанию почвы. 15-ая минута явила в низу площадки отмытую систему корешков, наблюдалось сокращение мутности. 25-ая минута ознаменовала образование прудка, формированного перед терраской аккумуляции в низу площадки. В конце эксперимента зафиксирован размыв этой терраски.

Средняя мутность сточной воды равнялась 12,22 г/л, сток - 38,1 мм, смыв -4,66 г/л, время добегания воды - 2 минуты.

При нагрузке 9 чел/га (вариант 8.6) наблюдалась полная вытоптанность поверхности площадки. Формирование стока зафиксировано сразу при начале эксперимента с образованием массы ячеек-следов капель дождя. 10-ая минута вызвала объединение ячеек друг с другом, это преобразовало их в систему прудков. Прорыв прудков сформировал сложную систему микрорусел.

Она изменялась все время эксперимента вызывая значительную мутность стока. Средняя мутность стока равнялась 59,5 г/л, слой стока - 67,5 мм, смыв -40,19 т/га, время добегания воды - 1 минуте 25 секундам.

Рекреационная плотность (11 чел/га) в варианте 8.7 привела тому, что поверхность площадки полностью вытоптали. На ней остались поврежденные сеянцы бука (1 штука) и пихты (2 штуки). Через 30 секунд эксперимента был замечен сток. Почва оползла на 10-ой минуте эксперимента и образовались прудки воды, постоянно прорывающиеся и вновь образующиеся.

Все время наблюдалась высокая мутность стока (среднее значение - 56,16 г/л). Слой стока составил 74 мм, смыв - 41,56 т/га. Время добегания воды после окончания дождя равнялось 1 минуте 50 секундам.

В целом поверхностный сток определялся интенсивностью впитывания осадков (I,мм/мин), зависящей от рекреационной плотности

/ = -0,009-Кс12-0,088-^+3,052 ; при ^=0,785. (65)

Графическое решение зависимости (65) показывает, что в пихтарниках по мере увеличения рекреационных плотностей интенсивность впитывания осадков постепенно уменьшается и при нагрузке 11 чел/га становиться равной 0,995 мм/мин (рисунок 70).

Рекреационный прессинг в 14,5 чел/га вызвал уменьшение интенсивности впитывания до минимума, и приближение коэффициентов стока к единице.

Связь коэффициентов ливневого стока с интенсивностью впитывания осадков имеет вид (рисунок 71)

5 = -0,317-/ +0,953 ; при ^=0,985. (66)

2 4 6 8 10

Рекреационная плотность, чел/га

Рисунок 70 - Связь интенсивности впитывания осадков с рекреационной плотностью в пихтарниках (объекты 7 и 8)

О 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Интенсивность впитывания осадков, мм/мин

Рисунок 71 Связь коэффициентов стока с интенсивностью впитывания осадков

в пихтарниках (объекты 7 и 8)

Поэтому коэффициенты стока при ливнях прямо определяются рекреационной плотностью (рисунок 72).

5 = 0,0036 -Яс12+ 0,0188 0,0064 при г2= 0,715. (67)

Рекреационная плотность, чел/га

Рисунок 72 - Связь коэффициентов стока с рекреационной плотностью в пихтарниках (объекты 7 и 8)

По данным рисунка 72, сток в пихтарниках, не подверженных рекреационным нагрузкам, практически отсутствует. При увеличении рекреационной плотности до 11 чел/га коэффициенты стока постепенно возрастают, достигая значения 5 = 0,649.

Известно, что коэффициенты стока прямо определяют эрозию почвы (В.М. Ивонин и др., 2000), что для пихтарников иллюстрируется соотношением (рисунок 73)

М = 100.31-52 -28,87-5 + 0,646 ; при 0,982. (68)

По рисунку 73, эрозия почв в пихтарниках практически не проявляется при коэффициентах стока, не превышающих 0,265. Это нижний предел применения зависимости (68).

При коэффициентах стока равных 0,649 (рекреационная плотность равна 11 чел/га) эрозия почв достигает величины 30 т/га. Очевидно, что эрозия почв будет корректироваться, не только рекреационной плотностью, но и крутизной склона.

Коэффициент стока

Рисунок 73 - Связь эрозии почв с коэффициентами стока в пихтарниках (объекты

7 и 8)

Этот вывод следует из соотношения, установленного ранее (В.М. Ивонин, И.В. Воскобойникова, A.A. Багдасарян, 2008)

М = 2,2-Rd+ 1,6-« -32 ; при R = 0,828 ± 0,084. (69)

74 рисунок показывает решение 69 уравнения графически.

По данным рисунка 74, в пихтарниках на склонах крутизной 15 ° эрозия почв проявляется при рекреационных нагрузках более 3,6 чел/га; при 20 ° -при любых рекреационных нагрузках; при 25 ° - эрозия почв на склонах может проявляться даже при отсутствии рекреационных нагрузок.

Таким образом, в низкогорьях, среднегорьях и высокогорьях почвозащитная роль лесов определяется как рекреационной плотностью, так и крутизной скло-

С

Г>

ъ

^ Л

> < ►

-#-

О 2 4 6 8 10 12

Рекреационная плотность, чел/га

Рисунок 74 - Связь эрозии почв с рекреационной плотностью и крутизной склона в пихтарниках: А - крутизна 15 В - крутизна 20 С - крутизна 25 °

8.5 Крутизна склонов и почвозащитная способность лесов при осуществлении туристско-рекреационной деятельности

При обработке данных экспериментов по объектам исследований для лесов Западного Кавказа (см. подразделы 8.1-8.4) получили уравнения множественной связи эрозии почв, рекреационной плотности и уклонов местности (крутизны склонов).

Анализируя полученные множественные уравнения регрессии (51), (56), (64) и (69), задаёмся условием, что эрозия почв при любых рекреационных нагрузках должна отсутствовать (М = 0). При этом условии графический анализ представленных уравнений связи определил допустимые рекреационные плотности на склонах разной крутизны (рисунки 75-78).

Так в лесах низкогорий (дубняки, каштанники и буково-грабовые леса) на склонах первой группы крутизны (до 10 °) допустимая рекреационная плотность равняется 7,6 чел/га, на склонах второй группы крутизны (от 11 до 20 °) она изменяется от 7,7 до 2,1 чел/га.

На склонах крутизной 24 ° допустимая рекреационная плотность равна нулю, т.е любая рекреационная нагрузка на склонах крутизной > 24°вызовет эрозионные процессы (см. рисунок 75).

8

ее 7

" = Ч 6 к ; 2

I О *

5

& 3 ¡2 4

ег о

= о 2 з

о о. в

§ I

I

О

10 15 20

Крутизна склона, градус

25

Рисунок 75 - Связь допустимой рекреационной плотности в лесах низкогорий (дубняки, каштанники, буково-грабовые леса) с крутизной склонов

Колхидские лиановые леса располагаются в ущельях горных речек и ручьёв. Эти леса в набольшей степени деградируют под рекреационными нагрузками, так как отдельный ярус образует самшит колхидский. По данным графика (см. рисунок 76), на склонах первой группы крутизны допустимая рекреационная плотность в этих лесах составляет всего 1,7 чел/га.

« 2 1-6

ВС " Ч 1.4

1 I Р 1.2

Е 5 Л 1

« Я АО

^ се £ 0,8

ш V О

5 о. = 0,6

" £ о 0,4 а "

= 0,2

0

10 15

Крутизна склона, градус

20

1

Рисунок 76 - Связь допустимой рекреационной плотности в колхидских лиановых лесах с крутизной склонов

На склонах второй группы крутизны эта нагрузка изменяется от 1,5 (крутизна 11 °) до 0,1 чел/га (крутизна 17

На склонах круче 17 "любые рекреационные нагрузки в колхидских лиано-вых лесах вызовут эрозию почв при ливнях.

В буковых лесах среднегорий (см. рисунок 77) на склонах крутизной до 10 ° допустимая рекреационная плотность равна 10,3 чел/га. При крутизне склонов в пределах от 11 до 20 "допустимые рекреационные плотности уменьшаются от 10,2 до 0,1 чел/га.

Крутизна склона, градус

Рисунок 77 - Связь допустимой рекреационной плотности в буковых лесах среднегорий с крутизной склонов

В пихтовых лесах (см. рисунок 78) на склонах первой и второй групп крутизны допустимые рекреационные нагрузки изменяются от 7,3 до 0, т.е. уже при крутизне 20 "рекреация не допустима.

Результаты графических определений допустимых рекреационных плотностей по группам типов лесов Западного Кавказа на склонах различной крутизны приведены в таблице 34.

Таблица 34 - Допустимые рекреационные плотности в лесах Западного Кавказа при различной крутизне склонов

Группа типов лесов Крутизна склонов, градус

10 14 18 20 23

Свежие дубняки дуба скального, свежие и влажные каштанники и буково-грабовые леса 7,6 5,4 3,2 2,1 0,5

Колхидские лиановые леса 1,7 0,8 0 0 0

Свежие и влажные букняки 10,3 6,2 2,2 ОД 0

Свежие и влажные пихтарники 7,3 4,4 1,4 0 0

Эти результаты показывают, что рекреация не рекомендуются в свежих дубняках, свежих и влажных каштанниках и буково-грабовых леса низкогорий при крутизне склонов более 23

ВС

« I

£ О

с 5

* п

а.

с

о

« £ а

е- " £ 5

¿4 о

ё 2

10 15

Крутизна склона, градус

20

Рисунок 78 - Связь допустимой рекреационной плотности в пихтовых лесах

высокогорий с крутизной склонов

8

7

1

о

Для колхидских лиановых лесов рекреация не рекомендуется при крутизне склонов более 17 свежих и влажных букняков среднегорий - более 20 свежих и влажных пихтарников высокогорий - более 18

Выводы

1 Исследована стокорегулирующая способность лесов низкогорий (дубняки,

дубово-грабовые, каштановые и буково-грабовые леса) при различных рекреационных плотностях с учётом уклонов местности (крутизны склонов). Для каждого из этих лесов определены множественные связи коэффициентов стока при ливнях с коэффициентами пористости верхнего слоя бурозёмов и воздушно-сухой массой лесной подстилки (.//Я) и живого напочвенного покрова (ЖНП). Эти связи характеризуют возрастание ливневого стока по мере увеличения рекреационных плотностей и уклонов местности (крутизны склонов), так как под шагами туристов фрагменты ЛП и ЖНП при возрастании уклонов ускоренно передвигаются к подошве склонов, а минерализованная поверхность почвы уплотняется.

2 Установлена обобщающая для лесов низкогорий множественная связь рекреационной плотности с коэффициентами стока при ливнях и уклонами местности. Анализ этой связи позволил установить, что в лесах низкогорий при ливнях поверхностный сток не формируется на склонах крутизной < 15 ° (уклон < 0,2679) при рекреационных плотностях 1Ы < 3,2 чел/га; при крутизне склонов 20° (уклоне 0,364) - при рекреационной плотности <1,7 чел/га; при крутизне 25 ° (уклоне 0,4663) - при рекреационной плотности < 0,2 чел/га.

3 Определено, что эрозия почв в дубняках, дубово-грабовых, каштановых и буково-грабовых лесах на высотах до 600 м над уровнем моря не наблюдается на склонах крутизной < 15° (с уклоном < 0,2679) при рекреационных плотностях Яй < 4,9 чел/га; при крутизне 20° (уклоне 0,364) - при плотностях <2,1 чел./га. При крутизне склонов 25° (уклоне 0,4663) в исследуемых лесах рекреация не рекомендуется, т. к. любая рекреационная нагрузка приведёт к эрозии почв.

4 Получена система уравнений, показывающая, что в колхидских лиановых лесах интенсивность впитывания ливневых осадков зависит, прежде всего, от плотности сложения верхнего слоя почв, а последняя связана с коэффициентами стока, которые определяются рекреационной плотностью. Коэффициенты стока тесно связаны с эрозией почвы. Поэтому эрозионные процессы в ущельях, где произрастают колхидские лиановые леса, корректируются как рекреационной нагрузкой, так и крутизной склонов. При условии отсутствия эрозии почв на

склонах крутизной 15 ° эрозия почв на склонах ущелий полностью отсутствует при рекреационной плотности 0,53 чел/га. С возрастанием крутизны склонов и рекреационных нагрузок опасность проявления эрозии усиливается.

5 В буковых лесах среднегорий по мере увеличения рекреационных нагрузок почвы уплотняются, и интенсивность впитывания ливневых осадков уменьшается, а коэффициенты стока возрастают. Связи коэффициентов стока с рекреационными плотностями представлены полиномами второго порядка, применение которых ограничено значением чел/га, при которых коэффициенты стока достигают максимальных показателей, равных на склонах второй группы крутизны 5 =0,927; на склонах третьей группы - 5 =0,999. При отсутствии рекреационных нагрузок (Яс1=0) коэффициенты стока при ливнях могут принимать минимальное значение, на склонах второй группы крутизны равное Б = 0,071; на склонах третьей группы - 5 = 0,223. На склонах третьей группы крутизны такое значение коэффициента определилось в результате передвижения в первые семь минут дождевания капель дождя по нависающим над водосливным лотком листьям папоротника; капли падали на лоток и попадали в водоприёмную ёмкость.

6 В буковых лесах при рекреационных нагрузках на склонах второй группы крутизны при коэффициентах стока менее 0,3 эрозия почв практически отсутствует. Существенное возрастание эрозии почв происходит при превышении значений коэффициентов стока более 0,5. При максимальных значениях коэффициентов стока (более 0,9) эрозия достигает 12 т/га. На склонах третьей группы крутизны эрозия активно проявляется при значениях коэффициентов стока более 0,65, достигая 30 т/га и более. Практическое отсутствие эрозии почв при коэффициентах стока менее 0,64 объясняется защитной ролью лесной подстилки и живого напочвенного покрова, сохранённых при рекреационных плотностях менее 1 чел/га.

7 При множественном регрессионном анализе данных экспериментов в буковых лесах было получено уравнение связи эрозии почв с рекреационной плотностью и крутизной склона. По этому уравнению эрозия почв при ливнях отсутствует при следующих значениях рекреационных плотностей: при крутизне скло-

нов 15 ° - 5,2 чел/га; 20 ° - 0,1 чел/га. На склонах круче 20 ° эрозия почв проявляется при любых рекреационных нагрузках.

8 В пихтарниках без рекреационных нагрузок интенсивность впитывания осадков равна интенсивности выпадения осадков (около 3 мм/мин). По мере увеличения рекреационных плотностей интенсивность впитывания осадков постепенно уменьшается. При значениях рекреационной плотности 14,5 чел/га интенсивность впитывания осадков уменьшится до минимума, а коэффициенты стока приблизятся к 1, т. е. они прямо определяются рекреационной плотностью.

9 Эрозия почв в пихтарниках практически не проявляется при коэффициентах стока, не превышающих 0,265. При коэффициентах стока, равных 0,649 (рекреационная плотность 11 чел/га), эрозия почв достигает величины 30 т/га. Однако эрозия почв в пихтарниках корректируется не только рекреационной плотностью, но и крутизной склонов. Так на склонах крутизной 15 ° эрозия почв проявляется при рекреационных нагрузках более 3,6 чел/га; при 20 ° - при любых рекреационных нагрузках; при 25 ° - эрозия почв может проявляться даже при отсутствии рекреационных нагрузок.

10 Было выяснено, что рекреация не целесообразна в свежих дубняках, свежих и влажных каштанниках и буково-грабовых лесах низкогорий при крутизне склонов более 23 Для колхидских лиановых лесов рекреация не рекомендуется при крутизне склонов более 17 свежих и влажных букняков среднегорий - более 20 свежих и влажных пихтарников высокогорий - более 18

9 УСТОЙЧИВОСТЬ ЛЕСНЫХ ГРУНТОВЫХ ТРОП

Классификации пешеходных туристских троп представлены в обзоре Alvaro Arias (2007). Он проанализировал туристские тропы и прогулочные маршруты: США (www.americantrails.org/); Австралии (www.southaustraliantrails.com); Канады (www.Canada.travel/splash.en-au.html); Тасмании (www.tasmaniantrail.com.au); Новой Зеландии (www.newzealand.com); ЮАР

(www.trailinfo.co.za/hiking/index.html) и других регионов.

В нашей стране тропы, доступные для туризма и экскурсий в лесах, классифицированы (В.М. Ивонин, И.В. Воскобойникова и др., 2015) следующим образом (рисунок 79).

В пределах рекреационного леса тропы образует систему, которую предложено характеризовать коэффициентом развития дорожно-тропиночной сети - К^,

км/км2

Kp=TL/S, (70)

где суммарная длина дорожно-тропиночной сети, км; S - площадь рекреационной территории, км2.

Оптимальные значения этого коэффициента укладываются в пределах от 0,4 до 0,8. При К < 0,4, систему можно развивать, охватывая новые достопримечательные места. При К > 0,8 дальнейшее развитие системы троп приводит к деградации (дигрессии) лесных ландшафтов, так как на склонах тропы и их зоны наследа являются местами ухудшения водно-физических свойств почв.

Существует классификация троп по укреплению поверхности (В.М. Иво-нин, В Е. Авдонин, Н.Д. Пеньковский, 1999): грунтовые; грунтовые улучшенные; деревянные; тротуарные; скальные.

Рисунок 79 - Классификация троп рекреационного леса

На территории лесов Западного Кавказа наиболее распространены грунтовые утоптанные тропы. На некоторых рекреационных объектах в колхидских ли-ановых лесах на территории Сочинского национального парка для передвижения туристов оборудованы деревянные трапы.

Так в каньоне ручья рекреационного объекта «33 водопада» Головинского участкового лесничества оборудована закольцованная тропа в виде деревянных трапов, мостиков и смотровых площадок возле отвесных откосов каньона, на полках которых имеется колхидская растительность (рисунок 80).

Обустроенная тропа подразделена на 34 участка (отрезка) с крутизной подъёма, достигающей 33°, и спуска - 35°, общая длина 580 м (таблица 35).

Рисунок 80 - Грунтовая тропа («Хмелёвские озёра») и деревянные трапы («33 водопада») на рекреационных объектах СНП

Таблица 35 - Характеристика участков деревянной тропы объекта «33 водопада»

№ участка Крутизна участок тропы, м Характеристика

подъёма (+) или спуска (-) длина ширина тропы открывающегося ландшафта

1 2 3 4 5 6

1 + 29 14,6 2 Вход на тропу, бетонная лестница с перилами Справа - крутой склон с колхидским лесом, слева - водопад I

2 + 27 17,7 1 Трап с перилами Вершине водопада I

3 0 11,4 0,8 Трап на пойме ручья, направление на СВ Справа крутой склон, слева - пороги ручья

4 + 24 19,7 1Д Трап, направление на СВ Справа - колхидская растительность каньона

5 + 15 14,0 0,8 То же Вид на водопад II и пороги

6 0 10,0 1,3 Видовая площадка на пойме Водопад «Бараний лоб» и отвесные скалы

7 + 10 27,7 1,0 Трап, направление на СЗ Слева - чаша воды в русле, справа- отвесные скалы

1 2 3 4 5 6

8 + 15 12,8 1,0 То же Порожистое русло

9 0 12,0 0,9 Смотровая площадка Вид на трёхструйный

водопад с чашей

10 + 30 13,1 1,0 Трап, направление Подъём на водопад

на С

11 + 20 30,0 0,8 То же Вид на водопад «Глубо-

кая чаша»

12 0 3,0 1,0 Смотровая площадка То же

13 + 27 32,0 0,9 Трап, направление Сужение каньона, водо-

на СЗ скат

14 -0,5 16,0 0,7 Смотровая площадка Два водопада «Викто-

рия»

15 + 33 49,6 0,8 Трап на гребень, Вид на два многоструй-

окончание подъёма ных водопада

16 0 14,3 0,9 Трап перехода на Гребень многоструйного

противоположный водопада и вид

берег ручья

17 -23 11,5 0,9 Начало спуска - Справа колхидская рас-

трап, направление на тительность, слева - вид

юг на водопад

18 0 4,0 0,5 Видовая площадка То же

19 -16 21 0,9 Трап на юг Справа - сухое русло.

слева - водопад

20 0 18 0,9 Видовая площадка Водопад «Виктория»

21 -35 21,3 0,6 Трап на юго-восток Справа - сухое русло.

слева - водопад «Викто-

рия»

22 0 3,4 0,6 Мостик на противо- Вид на водопад «Викто-

положный берег (3,4 Л/Т 1 рия» и водоскат

23 -16 16,7 0,8 IV! 1 Трап на юго-восток Вид на порожистое рус-

и соединительный ло ручья и водопад

мостик (3,8 м)

24 0 2,8 1,3 Видовая площадка, Вид на чашу порожисто-

направление на ЮЗ го русла

25 -30 4,0 1,4 Трап на юг Справа сочащаяся вода

на склоне

26 -2 14,0 1Д Трап на юг и соеди- Вид на водопад в узкой

нительный мостик части каньона

(6,2 м)

27 -27 20,8 0,9 Трап на юго-запад Порожистое русло

28 0 15,1 1,4 Видовая площадка и Водопад «Глубокая ча-

соединительный мо- ша» и порожистое русло

стик (6,6 м) ручья

29 + 27 24,5 0,8 Трап на ЮВ Внизу трёхструйный во-

допад

30 -27 45,1 0,9 То же То же

1 2 3 4 5 6

31 - 5 15,1 0,9 Видовая площадка Вид на водопад «Бара-

ний лоб»

32 -7 19,2 0,8 Трап на юг Вид на водопад и пороги

33 0 7,6 1,3 Бетонный мостик, Внизу водопад «Мосто-

направление на СЗ вой»

34 -27 18,0 0,9 Трап до бетонной Справа водопад «Мо-

лестницы стовой»

Все посетители проходят по деревянным трапам, существенно не воздействуя на окружающую среду. В месте закольцовывания деревянной тропы (высшая точка подъёма) поток рекреантов раздваивается.

Одна часть посетителей спускается по деревянным трапам вдоль противоположного откоса каньона. Другие экскурсанты поднимаются вверх по ручью, минуя вертикальный скально-ступенчатый уступ высотой 1,3 м. При этом они вступают на участок «дикой» тропы, проходящей вдоль обрывистого берега ручья и состоящей из утоптанных грунтовых, оттоптанных корневых и скально-ступенчатых отрезков среди колхидского лианового леса (таблица 36).

Таблица 36 - Характеристика посещаемых участков «дикой» тропы объекта «33

водопада»

№ Крутизна Участок тропы, Характеристика

участ- подъёма - м

ка спуска (±) длина ширина тропы ландшафта

1 2 3 4 5 6

1 - 13 16,3 2-4 Левый берег ручья, Слева чаша водопада

каменистый участок «Любви», справа крутой

склон

2 + 90 1,3 2,8 Вертикальный скаль- Слева водопад «Любви»,

ный уступ справа - колхидский лес

3 + 12 12,4 ЗД Утоптанная грунтовая Слева пологий склон,

тропа справа - лес;

4 0 4,7 1,8 Стихийная видовая То же; переход по гребню

площадка на водопад водопада через ручей

5 + 29 37,0 3,5 Вдоль левого берега Вид на порожистое русло,

каньона - тропа из от- справа - колхидский лес

топтанных корней на крутом склоне

1 2 3 4 5 6

6 -3 12,0 2,8 Тропа, направление на СВ Колхидский лес

7 + 36 3,4 1,7 Скально-ступенчатая тропа То же

8 + 35 18,3 0,45 Ступени из оттоптанных корней - видовая точка Кольцевая тропа с замыканием на видовой точке; колхидский лес

9 + 2 16,7 0,7 Утоптанная тропа вдоль каньона ручья Слева каскад двух водопадов, справа - самшитовый лес

10 + 31 2,5 1,0 Ступенчатый подъём на видовую точку То же

11 + 17 7,0 2,4 Видовая точка Вид на пороги и водопады

12 + 35 10,0 1,5 Ступеньки Деревья самшита

13 0 4,5 2,1 Видовая точка Вид на водопад сквозь деревья самшита

14 + 27 28 0,5-2,5 Поваленное дерево поперёк тропы Слева ручей, справа -колхидский лес

15 + 2 11 0,8-1,1 Тропа от ручья в лес, направление на СЗ Колхидский лес

16 + 13 15 2-3 Тропа возвращается к ручью Утоптанная площадка, ва-леж, вид на пороги

17 + 2 10 2 Тропа вдоль ручья Колхидский лес

18 + 23 8,2 0,8 Подъём на видовую точку Вид на колхидский лес и водопад

Этот исследованный нами (В.М. Ивонин и И.В. Воскобойникова, 2008) и посещаемый экскурсантами участок «дикой» тропы имеет длину 218 м и ширину 0,45-4 м; особо опасен отрезок длиной 18 м, представленный ступенями оттоптанных корней вдоль обрывистого склона. Крутизна подъёма на отдельных отрезках «дикой» тропы достигает 36°, спуска 13°. За отрезком 18 тропа продолжается до верхнего водопада (№ 33), но этот её участок посещается только редкими любителями экстремального отдыха.

Если укреплённые тропы (улучшенные грунтовые, деревянные и др.) выдерживают высокие рекреационные нагрузки (нуждаясь в периодическом ремонте), то устойчивость грунтовых троп требует научного обоснования. Такое обоснование провели при анализе данных экспериментов (В.М. Ивонин и др., 2000,

2015) на тропах восьми рекреационных объектов Сочинского национального парка (таблица 37).

Таблица 37 - Общая характеристика некоторых участков троп в районе рекреационных объектов Сочинского национального парка (В.М. Ивонин, И.В. Воскобой-

никова, Н.Д. Пеньковский и др., 2015)

№ участка Рекреационный объект Тропа Группа типов леса Крутизна участка, град. Покрытие участка

1 Бивуачная стоян- Прогулочная СВДС 4 Грунтово-

ка на р. Аше щебенистое

2 «Свирское уще- Экскурсионная СВДС 11 Остатки лесной

лье» подстилки (0,5

т/га)

3 То же То же То же 4,5 Отмытый при

ливнях щебень

4 «Мамедово уще- Прогулочная СВГ 13 Грунтовые сту-

лье» пени

5 То же То же То же 9 Грунт

6 «33 водопада» Экскурсионная -II- 1,5 -II-

7 «Озёра Хмелёв- Туристская СВБК 12 Остатки лесной

ского» подстилки (1,06

т/га)

8 То же Прогулочная То же 18 Грунт

Примечание. СВДС - свежий дуб скальный; СВГ - - свежий граб; СВБК - свежий

бук.

Бивуачная стоянка на реке Аше представляет собой сочетание лесных полян, перелесков и лесных культур, соединённых между собой тропами и дорогами. Объект ограничен с севера автотрассой «Туапсе-Сочи», с юга - перегоном железной дороги и морем, с запада - лесным массивом, с востока - р. Аше. Рекреационный объект «Свирское ущелье» расположен на ландшафтной поляне в окружении грабово-буковой дубравы на берегу Свирского ручья вблизи пос. Ла-заревка. Поляна с пикниковым комплексом соединена тропами с объектами показа: водопад, дольмен, «лунный» камень и др.

Рекреационный объект «Мамедово ущелье» находится на берегу р. Куапсе в окружении грабовых лесов, через которые проложена прогулочная тропа, соединяющая различные памятники природы.

Рекреационный объект «33 водопада» расположен в каньоне ручья «Дже-гош». Дикая тропа проходит вдоль обрывистого берега ручья и состоит из утоптанных грунтовых, оттоптанных корневых и скально-ступенчатых отрезков среди колхидского лианового леса

Озёра Хмелёвского расположены на пригребневой части восточного отрога хребта «Ачишхо». Через объект проходят туристские и прогулочные тропы среди букняков, состоящих из двух поколений (120 и 150 лет), имеющих III класс бонитета.

На всех исследуемых участках троп верхний слой бурых лесных почв характеризуется глинистым или тяжелосуглинистым гранулометрическим составом (числа пластичности изменяются в пределах от 0,218 до 0,508). Водно-физические свойства верхнего слоя почв (0-20 см) на тропах приводятся в таблице 38.

Таблица 38 - Водно-физические свойства слоя почв 0-20 см на тропах (В. М. Иво-

нин, И. В. Воскобойникова, Н. Д. Пеньковский и др., 2015)

№ участка Рекреационный объект Плотность, г/см3 Пористость, % Коэффициент пористости

твёрдой фазы почвы

1 Бивуачная стоянка на р. 2,55 1,68 34,1 0,518

Аше

2 «Свирское ущелье» 2,52 1,15 54,2 1,183

3 То же 2,54 1,60 37,0 0,587

4 «Мамедово ущелье» 2,52 1,39 44,7 0,808

5 То же 2,52 1,37 45,6 0,839

6 «33 водопада» 2,52 1,27 49,6 0,987

7 «Озёра Хмёлевского» 2,43 0,94 61,2 1,576

8 То же 2,43 0,88 63,6 1,748

При сравнении данных таблиц 35 и 36, делаем вывод, что водно-физические характеристики верхнего слоя почв на поверхности троп в значительной степени варьируют, что связано с их посещаемостью туристами. Минимальные значения

плотности верхнего слоя почв на тропах в районе Хмёлевских озёр связано с частичной сохранностью лесной подстилки (участок 7) или защитной ролью оттоптанных корней (участок 8).

Это определило условия проявления эрозии почв и формирования ливневого стока (таблица 39).

Таблица 39 - Характеристики стока и эрозии почв на тропах: слой дождя 100 мм, на тропах 7 и 8 - 90 мм, время дождя - 30 мин (В.М. Ивонин, И.В. Воскобойнико-

ва, Н.Д. Пеньковский и др., 2015)

№ участка Рекреационный объект Влажность слоя почв 0-20 см, % Слой стока, мм Коэффициент стока Средняя мутность стока, г/л Эрозия, т/га

1 Бивуачная стоянка на р. 15,0 90,0 0,900 3,08 2,77

Аше

2 «Свирское ущелье» 36,0 58,7 0,587 0,38 0,22

3 То же 14,2 84,5 0,845 1,92 1,62

4 «Мамедово ущелье» 28,4 84,2 0,842 4,56 3,84

5 То же 32,3 72,0 0,720 0,82 0,59

6 «33 водопада» 35,8 75,0 0,750 1,34 1,00

7 «Озёра Хмелёвского» 59,0 82,2 0,913 2,8 2,30

8 То же 64,0 78,9 0,877 8,92 7,00

Зафиксированы следующие условия формирования стока при дождевании на тропах. На 1-ом участке с уплотнённым грунтово-щебенистым покрытием (щебень отмылся при ранее прошедших дождях) сток на водосливе появился через 25 секунд после начала дождевания. Расход стока в течение времени дождевания постепенно возрастал.

При этом мутность стока (при отмывке щебня на поверхности площадки) постепенно снижалась. К окончанию дождевания у водоприёмного лотка образовался конус выноса мелкозёма. Время добегания воды равнялось 1 минуте 50 секундам.

На 2-ом сток на водосливе появился через 2 минуты 50 секунд после начала эксперимента. Расход и мутность стока постепенно возрастали, по мере смыва остатков подстилки. Время добегания воды составило 1 минуту 10 секунд.

На 3-ем участке сток наблюдался через 1 минуту после начала эксперимента. Фиксировалась постоянная мутность стока (1,92 г/л). Время добегания стока равнялось 1 минуте 55 секундам.

На 4-ом участке (ступенчатый микрорельеф) уже через 30 секунд после начала эксперимента возник сток. Мутность стока оставалась относительно высокой, в виду повышенной турбулентности потока на ступенчатом микрорельефе. Время добегания стока составило 1 минуту 30 секунд.

На 5-ом участке (уплотнённый грунт) через 15 секунд после начала дождевания возник сток, время добегания составило 1 минуту 15 секунд, а на участке 6 (оттоптанные корни) через 33 секунды произошло образование стока, а добегания воды равнялось 1 минуте 12 секундам.

Формирование стока на участке 7 происходило следующим образом. Через 30 секунд после начала дождя возник ручеек на водосливе площадки. Из-за поперечного корытообразного сечения поверхности площадки в центре ее сформировалось два ручейка. . Кусочки подстилки (особенно по краям площадки) оказывали защитное действие на почву. Фиксировалась постоянная мутность стока во время эксперимента (2,8 г/л). Вода после прекращения дождя добегала 3 минуты 20 секунд. Слой щебня отмылся к концу дождевания на поверхности площадки.

На участке 8 (оттоптанные корни), врезанном в склон террасой шириной 1 м, сток был зафиксирован на 16-ой секунд от начала эксперимента. Щебень отмылся на 5-ой минуте, но сохранилась достаточно высокая мутность стока (8,92 г/см3). Время добегания воды составило 2,5 минуты.

Совместный анализ данных таблиц 36 и 37 не выявил влияния водно-физических свойств поверхностного слоя почв на характеристики стока и эрозии: коэффициенты детерминации между коэффициентами стока и пористостью равнялись 0,005, а между эрозией и пористостью - 0,124.

Результаты лабораторных определений прочностных характеристик слоя почв (грунтов) на участках троп рекреационного объекта «Озёра Хмелевского» приведены в приложениях Г-1 и Г-2. Для других рекреационных объектов таблицы 38 аналогичные результаты приведены по данным В.М. Ивонина и др. (2000).

По данным таблицы 40 углы внутреннего трения между почвенными частицами изменяются от 14 до 18°, а сцепление - от 0,032 до 0,072 МПа. При регрессионном анализе полученных данных не обнаружено связи углов внутреннего трения с плотностью верхнего слоя почв на тропах. При этом обнаружили тесную связь между сцеплением (С,МПа) и плотностью слоя почв 0-20 см.

Соответствующее уравнение связи имеет вид

С = 0,0382-р+0,097 ; при ^=0,577. (71)

Таблица 40 - Прочностные характеристики слоя почв 0-20 см на тропах

№ участка тропы Рекреационный объект Коэффициент внутреннего трения ^ ф) Угол внутреннего трения (ф), градус Сцепление (С), МПа

1 Бивуачная стоянка на р. Аше 0,320 18 0,068

2 «Свирское ущелье» 0,250 14 0,062

3 То же 0,250 14 0,062

4 «Мамедово ущелье» 0,300 17 0,065

5 То же 0,300 17 0,069

6 «33 водопада» 0,200 11 0,072

7 «Озёра Хмелёвского» 0.325 18 0.032

8 То же 0.287 16 0.041

График уравнения (71) показывает, что с увеличением плотности возрастают силы сцепления между почвенными частицами (рисунок 81), что способствует снижению эрозии почв на поверхности троп (рисунок 82).

При этом уравнение связи между эрозией почв (М,т/га) и сцеплением представим в виде (см. рисунок 82)

М = -77,76- С+6,99 ; при ^=0,259. (72)

183

0,08

0,07

м 0,06

^ 0,05

§ 0,04 <и

с 0,03 о

5 0,02 0,01 о

0 0,5 1 1,5 2

Плотность слоя почв 0-20 см, г/см3

Рисунок 81 - Связь сцепления с плотностью слоя почв 0-20 см на тропах

Можно полагать, что по мере уплотнения почв (по мере увеличения рекреационной посещаемости троп) увеличиваются силы сцепления почвенных частиц друг с другом. Это характеризует тренд снижения эрозии почв при ливнях. При этом увеличение рекреационной посещаемости приводит к расширению зоны наследа туристов по обе стороны от троп.

0.02 0.04 0,06

Сцепление, МПа

0.08

Рисунок 82 - Связь эрозии почв на тропах со сцеплением

Это вызывает деградацию ЛП и ЖНП с активизацией эрозии почв в этой зоне. Причём, процессы усиливаются по мере возрастания крутизны склонов.

Поэтому рекреационную посещаемость тропы -Яе ,чел за сезон необходимо определять с учётом ширины зоны наследа туристов (в обе стороны от тропы), учитывая допустимую величину рекреационной плотности в лесах (см. таблицу 32) в зависимости от крутизны склона. Кроме этого, учитывают количество дней туристского (рекреационного) сезона, среднее время дневной загрузки и среднее время прохождения тропы.

Рекреационная посещаемость троп в лесах Северо-Западного Кавказа рассчитали по уравнению (73). Результаты расчётов приведены в таблице 41.

Таблица 41 - Рекреационная посещаемость километрового участка тропы

Леса

Крутизна склона, градус

Rd loll, чел/га

Количество дней сезона рекреации

ReTp, чел сезон