Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ИЗМЕНЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПОЧВ ПРИБРЕЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ СРЕДНЕГО ТЕЧЕНИЯ РЕКИ ТОМИ В УСЛОВИЯХ РЕКРЕАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

А.Г. Егоров
Экспериментальным путем определены пороговые величины уплотнения почвы при рекреационном воздействии.проведено сравнение изменений твердости сухих почв и в условиях увлажнения. выявлено влияние твердости почв на процессы естественного восстановления растительности. ключевые слова: рекреационные нагрузки, уплотнение почвы, восстановление растительного покрова.

В системе факторов, воздействующих на почвенно-растительный покров и вызывающих антропогенную трансформацию биогеоценозов определенное место занимает рекреационное использование ландшафтов. Имеется большое количество работ, иллюстрирующих изменения растительных сообществ под действием рекреационных нагрузок. Отмеченные рекреационно-дигрессионые преобразования в различных регионах специфичны и зависят от интенсивности использования, генезиса растительности, географических и климатических особенностей [3;5].

Составной частью исследований рекреационных ландшафтов является изучение состояния почвы. На биогенное изменение почвы впервые обратил внимание П.К. Фальковский [7;8]. Первоочередным следствием вытаптывания является уничтожение подстилки и уплотнение верхних почвенных горизонтов.

Уплотнение почвы нарушает структуру, уменьшает водопроницаемость и меняет воздушный режим. В результате этого в корнеобитаемом слое создаются анаэробные или близкие к ним условия. Нарушаются сложившиеся окислительно-восстановительные процессы, снижается биологическая активность. Происходящие изменения, в свою очередь, вызывают все более существенную трансформацию водного и температурного режимов, условий минерального питания и т.д. [2].

Разные почвы неодинаково реагируют на одну и ту же рекреационную нагрузку, в частности, очень важное значение имеет механический состав почв. Реакция песчаных, супесчаных и суглинистых субстратов зачастую весьма различна [9].

По утверждению Бганцовой В. А. и коллег [2] данные разных авторов трудно сопоставлять, что обусловлено как различием в механическом составе и исходной плотности естественных ненарушенных почв, то есть естественной неоднородностью исследуемых территорий, так и причинами методического характера. Используются различные подходы в оценке степени (стадий) рекреационной дигрессии биоценозов, при этом не всегда указывается принцип диагностики, какого придерживался автор.

Очень редко приводятся данные, полученные при исследовании с нормированными нагрузками, позволяющими более точно определить диагностическую роль плотности почвы как показателя степени нарушенности почвенного покрова, полнее понять сущность процессов, происходящих в почве при изменении рекреационной нагрузки.

Спектр используемых показателей для оценки изменений почвенного покрова достаточно широк и аргументируется функциональной ролью в процессах почвообразования и гумусонакопления. Так, в работах В. А. Бганцовой и соавторов [2], рассматривается практически весь спектр почвенных морфологических признаков. Т.И. Алексахина [1] уделяет внимание изменениям почвенной альгофлоры, С. Ю. Грюнталь [4] - мезофауны. Вместе с тем, практически все исследователи отмечают в качестве показательных и интегративных признаков - твердость и плотность почвы в пределах корнеобитаемого горизонта.

Плотность почвы обусловлена характером прилегания механических элементов и структурных отдельностей в сложении почвы. Твердость почвы обеспечивают условия нормального проникновения корней растений и может служить фактором лимитирования процессов восстановления и развития растительности рекреационных ландшафтов.

На основании анализа большого количества работ, эти же авторы приходят к выводу, что наиболее объективным показателем для определения влияния рекреационного влияния на почву и уточнения диапазона допустимых нагрузок может служить изменение твердости почвы.

Следуя рекомендациям перечисленных исследователей, проведено изучение изменений твердости почвы в прибрежной полосе реки Томи, на разнотравно-злаковом луге на серых оподзоленных почвах. На 15 трансект наносились дозированные нагрузки от 1 до 100 проходов. В соответствии с наблюдениями Н. С. Казанской и В.В. Ланиной [6] один проход по трансекте приравнивался к нагрузке 1 чел.час/га. Изменение твердости почвы фиксировалось с использованием твердомера Ревякина в 10-кратной повторности. Проведено 2 серии эксперимента: в сухую погоду и после умеренных атмосферных осадков. На этих же трансектах проведены наблюдения за состоянием растительного покрова. Фиксировалась высота растений, проективное покрытие, фенологическое состояние, показатели надземной и подземной фитомассы.

Выбор в качестве методической основы натурного эксперимента обусловлен тем, что данная территория в настоящее время практически не используется в целях рекреации и реальные нагрузки здесь очень слабые, а на большей площади вообще отсутствуют.

Общие тенденции изменения твердости почв при увеличении рекреационных нагрузок приведены в таблице 1. Диапазон изменений показателей специфичен для каждого слоя почвенного горизонта. Общий размах колебаний от 2,5 до 18,0 кг/см2. Наиболее ярко выраженное увеличение твердости по мере возрастания нагрузки наблюдается в слое от 2 до 5 см.

Таблица 1

Влияние величины нагрузки на твердость почвы; кг/см2 

Глубиина; см

Нагрузка; чел.час/га

1

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

40

60

80

100

Твердость почвы; кг/см2

1

2,6

2,8

3,7

4,3

4,0

4,3

4,4

8,5

9,7

9,8

10,8

12,8

12,8

14,0

16,3

2

2,5

2,8

3,8

4,4

5,4

5,2

5,5

8,7

9,7

9,9

11,8

12,0

12,1

16,4

16,2

3

5,5

5,5

5,5

6,6

6,8

7,9

8,8

11,9

13,9

12,8

12,2

14,0

12,0

16,5

18,0

4

6,5

6,5

6,5

6,8

7,0

7,2

8,2

11,6

19,6

13,6

11,5

13,5

14,6

15,8

16,8

5

6,5

6,5

6,9

7,1

7,3

9,2

9,5

12,5

12,6

13,6

14,8

14,8

14,6

17,8

18,0

7

6,8

6,8

6,8

7,0

7,4

7,5

7,6

8,8

9,0

12,0

11,9

14,0

12,2

14,0

14,6

9

6,5

6,8

6,6

6,8

7,4

7,6

7,6

8,8

7,8

8,0

8,2

8,0

8,2

8,2

8,2

15

7,5

6,6

6,4

6,8

7,6

7,6

7,6

8,8

7,8

7,6

7,4

8,1

8,0

7,8

7,8

Поверхностные горизонты, имея при нагрузке 1 чел.час/га минимальные твердость, сохраняют эти значения до нагрузки 6 чел.час/га. твердости Затем наблюдается постепенное увеличение твердости до нагрузки 18 чел.час/га. Максимальное увеличение твердости наблюдается при нагрузке 21-24 чел.час/га. Следующий пик увеличения твердости наблюдается при нагрузке 80 чел.час/га. Аналогичные явления отмечены и для более глубоких слоев, что согласуется с данными В.А. Бганцовой и др. [2].

По мере углубления от верхнего горизонта фиксируется естественное увеличение твердости. Естественная плотность сложения отмечена на глубине 9 см. На этом уровне увеличение рекреационных нагрузок, при заданных условиях эксперимента, не оказывает существенного воздействия на изменение твердости, что объясняется коротким временем экспериментального рекреационного воздействия на территорию. Но и здесь наблюдается некоторое увеличение твердости в диапазоне нагрузок от 6 до 21 чел. час/га и хотя разность изменений не достоверна , результат воздействия визуально отличим.

При изменении режима увлажненности (за счет умеренных атмосферных осадков) величины твердости почвы в целом сохраняют описанные выше тенденции (табл. 2). Незначительно варьируют лишь диапазоны колебаний.

Таблица 2

Влияние величины нагрузки на твердость влажной почвы; кг/см2  

Глубина; см

Нагрузка; чел.час/га

1

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

40

60

80

100

Твердость почвы;   кг/см2

1

4,6

4,6

4,8

4,8

4,8

7,0

7,2

12,0

14,4

15,6

16,6

16,8

18.8

20,4

26,8

2

5,8

6,8

7,4

7,6

7,2

10,0

8,8

11,8

15,6

15,8

16,4

18,0

18,6

19,2

26,4

3

5,4

7,0

8,4

8,4

9,2

10,4

10,4

12,8

14,6

15,0

15,6

18,0

17,6

21,2

26,8

4

6,0

6,8

4,2

7,4

9,6

9,8

10,6

12,4

14,2

14,2

16,4

18,4

18,4

19,6

25,8

5

6,6

6,8

7,8

7,2

8,4

8,0

9,2

9,6

12,6

14,2

14,6

18,0

18,6

18,2

24,4

7

6,8

6,0

8,6

8,8

8,8

7,0

8,4

7,6

12,5

16,0

17,0

17,2

17,6

18,8

19,6

9

6,6

6,4

7,8

7,6

7,8

7,6

7,8

7,0

8,2

14,8

15,2

17,4

17,4

17,8

16,0

15

8,5

7,6

7,4

7,8

7,6

7,4

8,0

8,0

6,8

7,2

8,2

8,6

7,8

8,0

8,4

Нижняя граница твердости в этих условиях повышается на 2,5 кг/см2. Верхний уровень уплотнения в слое 7 см остается неизмененным. Здесь следует отметить интенсификацию процесса уплотнения почвы. Если в первом случае показатели твердости достигли 7 кг/ см2 при нагрузке 9 чел.час/ га и отмечены лишь для слоев глубже 5 см, то в условиях увлажнения уплотнение почвы достигает рубежа 7 кг/см2 при нагрузке 6 чел.час/га и такая твердость наблюдается уже в 3-х сантиметровом слое почвы.

Оценивая в целом изменение характеристик твердости при различных уровнях рекреационной нагрузки, следует отметить, что максимальному воздействию подвергается поверхностный (до 3-5 см) слой почвы. Максимум уплотнения начинается при нагрузке 24 чел.час/га. В этой точке уплотнение поверхностного горизонта увеличивается в 2 раза и более.

Соотносительный анализ процессов уплотнения почвы и восстановления растительности после снятия нагрузок подтверждает пороговый режим рекреационного воздействия на данный тип почвенно-растительного покрова.

В процессе восстановления на трансектах с нагрузкой 15, 24 чел. час/га заметных изменений в видовом составе не наблюдалось как по сравнению с контролем так и между трансектами. Но на трансектах с большими нагрузками произошли некоторые изменения. Максимум развития получили злаки. На трансектах с высоким уровнем воздействия они составляют основу травостоя, выступая в качестве доминантов. Отмечено появление вейника тростникового (Calamagrostis arundinacea (L.) Roth), костреца безостого (Bromоpsis inermis (Leyss.) Holub). На трансектах с нагрузками 15 и 24 чел.час/га не наблюдалось появление пырея ползучего (Elytrigia repens (L.) Nevski), осота полевого (Sonchus arvensis L.). В то время как при нагрузках 40, 60, 100 чел. час/га осот полевой переходит в разряд обычных.

Следует отметить, что у кровохлебки лекарственной (Sanguisorba officinalis L.), ястребинки зонтичной (Hieracium umbellatum L), нивяника обыкновенного (Leucanthemum vulgare L.) произошла задержка роста, бутонизации с последующей задержкой периода зацветания по сравнению с этими же видами на контрольной площадке. На трансектах с нагрузками 40, 60, 100 чел.час/га отмечено развитие пятен дернин.

Сравнение показателей средних величин общего проективного покрытия на различных трансектах свидетельствует об остаточных влияниях рекреационных воздействий. Даже на трансектах с минимальной нагрузкой величина ОПП на 10-18 процентов ниже контрольной трансекты (табл. 3). На трансектах с нагрузками 60-100 чел. час/га  максимальное развитие получили устойчивые виды, количество которых достигает 74 % (табл. 3) и для которых уплотнение почвы в этом диапазоне не является лимитирующим фактором. Вместе с тем нельзя сказать об удовлетворительных восстановительных процессах на трансектах с максимальными нагрузками. Об этом может свидетельствовать изменение величин среднего прироста и продуктивности сравниваемых участков. Именно эти показатели наиболее наглядно иллюстрируют критическое состояние лугового сообщества, которое вызывается нагрузками, превышающими 40 чел.час/га.

Таблица 3

Средние сезонные показатели злаково-разнотравного луга в процессе восстановления  

нагрузка чел.час/га

прирост, см

кол-во устойчивых видов, %

ОПП %

фенолог состояние, балл

контроль

27.3± 5.9

28.0± 3.7

78.7± 6.4

5.4 ±   0.8

15

24.0 ± 7.2

50.3 ± 1.8

69.6 ± 8.1

3.4 ±   0.5

24

27.8± 7.8

55.8 ±1.2

60.1 ± 8.0

3.6 ±   0.5

40

31.5 ± 8.1

71.1 ±1.9

58.6 ± 8.6

4.2 ±   0.3

60

30.1 ± 7.3

74.0 ±1.7

57.7 ±8.7

3.7 ±   0.5

100

21.6 ± 6.1

74.7 ±3.1

43.0 ± 7.9

3.8 ±   0.6

Общий ход изменений средних показателей прироста на различных трансектах объясняется тем, что при минимальных нагрузках прирост растений снижается за счет неустойчивых видов, а при высоких нагрузках прослеживается повышение прироста за счет появления большого количества устойчивых представителей. Дальнейшее увеличение нагрузок и выход за пределы 40 чел.час/га приводит к постепенному снижению прироста даже устойчивых видов (табл. 4). Абсолютная высота растений на контрольном участке во всех случаях сравнений превышает высоту растений на трансектах с нагрузкой 24, 40, 60 чел. час/га.

Наиболее успешно восстановительный процесс протекает при нагрузках 15 и 24 чел. час/га. Уровень достоверности различий (табл. 4) также свидетельствует о пограничном состоянии растений трансекты с нагрузкой 24 чел. час./га .

Таблица 4

Достоверность показателей сходства (различия) признаков трансект

t

* - значение F - критерия при Р - 95% = 3,33

Таким образом, изучение динамики процессов восстановления подтверждает полученную ранее величину предельно-допустимого уплотнения почвы, которая сдерживает процессы естественного восстановления растительного покрова исследованного фитоценоза. Величина предельно допустимой нагрузки не должна превышать 24 чел. час/га.

Список литературы

  • 1. Алексахина Т. И. Изменение почвенной альгофлоры сложных сосняков под влиянием рекреационных нагрузок // Природные аспекты рекреационного использования леса. М.: Наука, 1987. - С. 126-137.
  • 2. Бганцова В. А., Бганцов В. Н., Соколов Л.А. Влияние рекреационного лесопользования на почву//Природные аспекты рекреационного использования леса. М.: Наука, 1987. - С. 70-95.
  • 3. Горожанкина С. М., Константинов В.Д. Опыт организации природного эталона по изучению динамики таежных экосистем // Экология. 2000. - № 5. - С. 335- 360.
  • 4. Грюнталь С. Ю. Влияние рекреационного лесопользования на почвенное население сосняков // Природные аспекты рекреационного использования леса. М:. Наука, 1987. - С. 137-141.
  • 5. Егоров А. Г., Попова О.А. Общие законно мерности изменений растительности под действием рекреационных факторов. Деп. в ВИНИТИ 29.11.1996. № 34080. 18 с.
  • 6. Казанская Н. С., Ланина В. В. Методика изучения влияния рекреационных нагрузок на древесные насаждения лесопаркового пояса г. Москвы в связи с вопросами организации территорий массового отдыха и туризма. М.: Ин-т геогр. АН СССР, 1975. - 68 с.
  • 7. Фальковский П. К. Исследование влияния пастьбы скота в дубравах Тростянецкого лесничества на рост и производительность леса// Труды по лесному опытному делу Украины. - 1929. Вып. 12. - С. 3-78.
  • 8. Фальковский П. К. Исследования влияния пастьбы скота на физические свойства дубравной почвы в Тростянецком опытном лесничестве//Труды по лесному опытному делу Украины. 1928. - Вып. 8. С. 155-177.
  • 9. Юркевич И. Д., Голод Д. С., Красовский Е. Л. Рекреационные ресурсы басейна Нарочи и их использование. Минск: Наука и техника, 1989. - 224 с.

Библиографическая ссылка

А.Г. Егоров ИЗМЕНЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПОЧВ ПРИБРЕЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ СРЕДНЕГО ТЕЧЕНИЯ РЕКИ ТОМИ В УСЛОВИЯХ РЕКРЕАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2010. – № 2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=1569 (дата обращения: 18.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074