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
* - 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.