На правах рукописи

Карташова Нелли Павловна

ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕКРЕАЦИОННОГО ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ

ВСЕВЕРНОЙ ЧАСТИ ЗЕЛЕНОЙ ЗОНЫ г. ВОРОНЕЖА

03.00.16− Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Воронеж − 2003

2

Работа выполнена на кафедре лесомелиорации, почвоведения и озеленения Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА).

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Крылов Артур Георгиевич;

кандидат сельскохозяйственных наук, с.н.с.

Паршиков Владимир Петрович

Ведущая организация − Главное управление природных ресурсов и охраны

окружающей среды по Воронежской области

Защита состоится “___” ___________ 2003 г. в _______ часов на заседании диссертационного совета Д 212.034.01 при Воронежской государственной лесотехнической академии. 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГЛТА.

Автореферат разослан “___” ____________ 2003 г.

3

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Увеличение потребности населения в отдыхе на природе, своеобразный туристический бум обусловили интенсивное рекреационное использование природных ландшафтов, особенно лесных. Одним из наиболее популярных мест отдыха у населения г. Воронежа является северная часть зеленой зоны, так как с экологической точки зрения это более благоприятный, удаленный от источников промышленного загрязнения, район. Он имеет хорошую транспортную доступность и высокие природно-эстетические качества. Здесь расположены довольно крупные рекреационные и оздоровительные центры, новые дачные поселения, сформировалисьновыеселитебныезонысеверногомикрорайона.

Улучшение санитарно-экологического состояния Воронежского водохранилища также активизировало посещаемость северной части зеленой зоны города. В результате увеличилась нагрузка на природные комплексы. Появилась необходимость регулирования рекреационного лесопользования и разработки системы ведения хозяйства, создающих благоприятные условия для отдыха и одновременно обеспечивающих улучшение, сохранность и использование природного комплекса в рамках его экологической емкости.

Необходимость проектирования и ведения экологичного хозяйства в рекреационных лесах обусловила актуальность разработки методик и нормативов для расчета оптимальныхобъемовипараметроврекреационноголесопользования.

Цель и задачи исследований. Цель работы − разработать оценочные нормативы и методы направленного влияния на реализацию рекреационного лесопользования и его регулирование в рамках функционального зонирования с учетом экологической емкости природных комплексов.

Основные задачи исследований:

1.Изучить современное лесоводственно-экологическое состояние насаждений в лесных массивах северной части зеленой зоны г. Воронежа с оценкой рекреационного качества объекта в целом;

2.Определить влияние рекреационных нагрузок на свойства отдельных компонентов природного комплекса с целью уточнения пределов их устойчивости к рекреационному воздействию;

3.Разработать способы оценки стадий дигрессий и их прогнозирования по физическим свойствам почв;

4.Обосновать методы уточнения классов устойчивости основных природных разностей объекта исследований;

5.Уточнитьметодыопределениявеличинэкологическихемкостейоднородных участковлесаиразработатьспособыоценкифактическихрекреационныхнагрузок;

6.Определить экологическую рекреационную емкость нелесных категорий земель лесного фонда;

7.Дать ландшафтно-таксационную оценку рекреационного объекта поучастковым методом;

8.Разработать функциональное зонирование территории для проектирования мероприятий по регулированию рекреационного пользования и ведению экологичного лесного хозяйства;

9.Определить годовой экономический эффект от реализации рекреационного лесопользования по результатам данных исследований.

Научная новизна. Разработан поучастковый метод оценки экологической рекреационной емкости и фактической рекреационной нагрузки, содержащей статистически достоверную нормативную базу, унифицированную для суборей и дубрав свежих условий ЦЧР. Кроме того, нормативная база содержит предельно допустимые параметры уплотнения почв и алгоритм более достоверного способа

4

диагностики стадий рекреационной дигрессии.

Практическая значимость. Результаты работы, ее основные положения и выводы, а также дополнения к системе показателей ландшафтно-рекреационной оценки, методики и нормативы определения рекреационных нагрузок необходимы для организации и ведения лесного хозяйства с обеспечением экологичного рекреационного лесопользования.

Обоснованность и достоверность результатов подтверждается достаточ-

ным объемом экспериментального материала со статистическим обоснованием полученных результатов.

Личный вклад автора. На всех этапах диссертационной работы − определение цели, составление программы и методики исследований, сбор материалов и

проведение экспериментов, обработка результатов и их обобщение − автор принимал личное участие.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на межвузовских научных конференциях и ежегодных конференциях молодых ученых ВГЛТА 2000-2002 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ. Основные положения диссертации отражены в научно-исследовательских отчетах кафедры и академии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав основного текста, выводов и предложений. Общий объем диссертации составляет 227 страниц с 43 таблицами, 24 рисунками, включая фотографии, приложениями на 25 страницах и списком используемой литературы из 158 наименований, в том

числе 22 − на иностранном языке.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Для различных форм рекреации пригодны все леса, независимо от категорий защитности и групп. В этой связи актуальное значение приобретает разработка принципов выделения и использования рекреационных лесов. Рекреационными называются только те леса, которые предназначены для отдыха, подготовлены для него, и в которых хозяйство ведется, в первую очередь, на обеспечение отдыха населения (Рысин, 1983).

Как известно, именно такой подход осуществляется в лесопарковой части зеленых зон, в городских и загородных парках, лесах специального назначения (заповедниках, охотничьих хозяйствах и др.). Остальные леса, выполняющие рекреационные функции, составляют тот фонд, который может быть использован для кратковременного неорганизованного отдыха и для создания и расширения существующих зон.

В последние годы значительно усилилось рекреационное использование пригородных лесов. Поэтому как в нашей стране, так и за рубежом все более актуальными становятся исследования состояния и устойчивости лесной среды под влиянием рекреации (Зеликов, Пшонова, 1961; Карписонова, 1967; Рысин, Золотова, 1968; Каламкарова, 1969; Смирнов, 1972; Тарасов, 1976; Будрюнач, 1976; Казанская, 1977; Таран, Спиридонов, 1977; Ермошина, Логуа, Паршиков, 1981; Рысин, 1983; Генсирук, Нижник, Возняк, 1987; Сериков, 1995, 2000 и др.).

Вопросы оценки рекреационного потенциала лесных и лесопарковых ландшафтов на основе многофакторного анализа, установления нормативов предельно допустимых нагрузок на пригородные комплексы и уровня благоустройства, как важнейшей предпосылки рационального рекреационного природопользования, рассматриваются в трудах многих отечественных и зарубежных ученых

5

(Гальперин, 1967; Тюльпанов, 1975; Казанская, 1977; Чижова, 1977; Родичкина,

Ханбеков, 1979; Репшас, 1987; Ивонин и др., 1999; Brotherton Д.I., 1975; Barkhan J.P., 1975; Pigram J.J., 1976; Miller P., 1977; Szwichtenberg A., 1978 и др.).

Ученые города Воронежа также занимались изучением влияния рекреации на лесную среду (Ушатин, 1985; Лукъянец, 1985; Васильченко, 1985; Артюховский, Венгеров, 1985; Лозовой, Сухорослов, 1985 и др.).

Анализ имеющихся разработок и практический опыт показали, что в проблеме рекреационного природопользования отмечается наличие ряда противоречий, нерешенных теоретических и методических вопросов по обеспечению экологичности этогопроцесса.

Вопрос улучшения системы рекреационного пользования становится все более актуальным в связи с усложнением экологической обстановки, потерей курортных регионов, которыми пользовались россияне. В результате

местные зоны отдыха стали использоваться более интенсивно − и возникла острая необходимость их развития.

2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

В главе описаны природно-климатические условия центральной лесостепи, в зоне которой располагается Воронежская область, где проходили исследования. В целом природно-климатические условия благоприятны для отдыха населения, что приводит к негативным последствиям в отношении состояния природных комплексов. Поэтому необходимо разработать функциональное зонирование территории и в его рамкахпровестимероприятияпорегулированиюрекреационногопользования.

3. ОБЪЕКТЫ, ОБЪЕМ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами исследования являются насаждения Правобережного лесничества Учебно-опытного лесхоза ВГЛТА и часть Подгоренского лесничества Семилукского лесхоза, входящие в состав северной части зеленой зоны г. Воронежа площадью 3704 га.

Ландшафтно-эстетические качества территории достаточно высокие. Основными лесообразующими породами являются дуб черешчатый и

сосна обыкновенная. Они имеют важную ландшафтнообразующее и хозяйственное значение для всей зеленой зоны г. Воронежа. Примесь осины, березы повислой, ольхи черной, липы мелколистной повышает природноэкологические и эстетические качества лесов.

Преобладающим типом леса является судубрава свежая осоко-снытьевая (ДОС-1 в С2 и Д2), занимающая 179,8 га или 33 % покрытой лесом площади. Менее распространены другие типы леса: судубрава свежая осоко-снытьевая (ДОС в

СД2), занимающая 135,6 га или 25 %, суборь (ДОС в С2) − 120,2 га или 23 %, дуб-

рава свежая снытьево-осоковая (ДСО в Д2) − 66,2 га или 12 %. Исследованиями охвачены следующие типы леса: суборь свежая (CБТ-3 в B2), судубрава свежая осоково-снытьевая (ДСО в С2) и дубрава свежая снытьево-осоковая (ДСО в Д2), занимающие 94 % площади Правобережного лесничества. А также суборь свежая травяная (СБТ-1 в В2) и суборь с дубом (СБТ в В2), занимающие 68 % площади Подгоренского лесничества.

Помимо маршрутных и рекогносцировочных обследований 2185 выделов с глазомерной таксацией были заложены 42 временные пробные площади в преобладающих типах лесорастительных условий с определением таксационно-

6

лесоводственных и ландшафтно-рекреационных показателей (Анучин, 1960; Се-

риков, 1995).

С целью выявления влияния рекреации на кустарниковый ярус растительности было заложено 210 учетных площадок (по 25 м2). На 166 учетных площадках (4000 м2) проанализированы изменения состояния травяного покрова.

Исследования зависимостей физических свойств почв от величин рекреационных нагрузок выполнены на 22 пробных площадях со взятием 198 почвенных образцов.

Классы устойчивости природных комплексов (ПК) к рекреационным нагрузкам определяли дифференцированно с учетом типа лесорастительных

условий и преобладающей породы по шкале из пяти классов (1-ый класс − самые устойчивые насаждения).

От устойчивости насаждений зависит рекреационная емкость территории, т.е. максимальное (с учетом видов отдыха) количество людей, которые одновременно могут отдыхать в пределах территории, не вызывая деградации биогеоценоза и не испытывая психологического дискомфорта. Рекреационную ценность лесов объекта в целом определяли по нормативам А.И. Тарасова (1976). Количественную оценку рекреационного пользования на лесных и нелесных территориях, сравнительный анализ показателей осуществляли по алгоритму, разработанному М.Т. Сериковым (1995).

4. ОЦЕНКА ЛЕСОВОДСТВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕКРЕАЦИОННЫХ НАСАЖДЕНИЙ

Оценка объекта в целом позволяет вскрыть резервы в повышении рекреационного качества лесов и использовании их рекреационного потенциала. Объект исследования оценен в 64 балла (из 110 возможных), что характеризует его как “хороший” для рекреационного пользования. После проведения соответствующих мероприятий рекреационная оценка может быть повышена на 20 баллов, и объект оце-

нится как “превосходный” (84 балла). Так, фактор оценки − “Памятники культуры и

природы” на данный момент оценен в 5 баллов (максимум − 10), в результате выделения мемориальной зоны и ее благоустройства оценка повысится до 8 баллов. Оценка благоустройства всей территории в результате проведения соответствующих мероприятий увеличится с 2 до 9 баллов. Таким образом, существует реальная возможность повышения рекреационного качества объекта.

По нашему мнению, не существует оперативной возможности повышения естественной устойчивости ПК к рекреационным нагрузкам. Поэтому обоснование экологичного рекреационного лесопользования осуществлялось за счет его регулирования с учетом устойчивости каждого участка.

Насаждения пробных площадей имели 2-ой (20 %), 3-ий (54 %) и 4-ый (26 %) классы устойчивости. Под воздействием рекреации насаждения достигли первых трех стадий дигрессий.

Для изучения такого воздействия на каждой пробной площади была смоделирована импульсивная (кратковременная с повторами) рекреационная нагрузка (РН, чел.-дн./га). Ее величину за период эксперимента определяли по формуле:

где: Ki − коэффициент, характеризующий долю продолжительности непосредственного рекреационного воздействия (час.) в условном учетном дне − 8 часов (в нашем случае − 4/8);

8

в) ρ, г/см3

Рис. 1. Зависимость стадий дигрессий хронического состояния (А) от плотности почвы (ρ, г/см3) в дубовых насаждениях разных типов лесорастительных условий

а) суборь − В2; б) сложная суборь − С2; в) дубрава − Д2 1) максимальное; 2) среднее; 3) минимальное значение плотности, г/см3

Для определения степени устойчивости почв к вытаптыванию при близком характере и интенсивности воздействия, а также значения рекреационной дигрессии в различных лесорастительных условиях дубрав была проведена количественнаяоценкаобъемнойплотностипочвыметодомсравнительногоанализа(табл. 2).

Таблица 2

Статистическая характеристика объемной плотности почв исследуемых типов лесорастительных условий

Показатель достоверности (t) средних значений плотности для типов лесорастительных условий В2, С2 и Д2 больше 3, следовательно, вероятность правильности выводов составляет 0,999. Различие в средних значениях объемной плотности почвы по типам лесорастительных условий также существенно и достовер-

9

но на уровне вероятности 0,999.

Таким образом, статистически доказано, что насаждения с преобладанием дуба черешчатого произрастают на различных почвах, отличающихся по содержанию гумуса. Наиболее устойчивыми к вытаптыванию являются серые лесные среднемощные суглинистые почвы дубрав (Д2), менее устойчивыми − светлосерые лесные среднемощные супесчаные почвы суборей (В2). Среднее место по устойчивости занимают серые лесные среднемощные супесчаные почвы сложных

суборей (С2).

Для оценки устойчивости почв к рекреационному воздействию и определения величин предельно допустимого их уплотнения находили пределы изменения объемной плотности почвы каждой стадии дигрессии среды в исследуемых типах лесорастительных условий.

Так, в условиях В2 среднее значение плотности неуплотненной почвы равно 1,37 г/см3. С увеличением дигрессии на одну стадию (до 2-ой стадии дигрессии) этот показатель увеличился в среднем до 1,41 г/см3, следовательно, увеличение объемной плотности почвы составил 0,04 г/см3 или 2,9 %. Аналогично находили приросты объемной плотности почвы и для следующих стадий дигрессий. Наименьшее значение объемной плотности неуплотненной почвы составило 1,36 г/см3, наибольшее (4-ая стадия дигрессии) − 1,60 г/см3. Таким образом, объемная плотность уплотненной почвы в условиях В2 увеличилась на 0,24 г/см3 или на 17,6 %.

Аналогично находили величину изменений (динамики) плотности уплотненной почвы в условиях С2 и Д2, которые соответственно равны 0,20 г/см3 (увеличение на 15,2 %) и 0,19 г/см3 (на 15,1 %), т.е. темпы уплотнения бедных почв (В2) оказались на 2,5 % выше, чем богатых (С2, Д2). Зная объемную плотность почвы для каждой стадии дигрессии и зависимость ее изменения при уплотнении от воздействия РН, можно моделировать момент наступления перехода в следующую стадию, что позволяет повысить объективность назначения необходимых лесохозяйственных мероприятий.

Очень высокий уровень взаимосвязей между плотностью почвы (ρ, г/см3) и стадиями дигрессии (А) подтверждается значениями корреляционных отношений

(η): для условий В2 − η = 0,91; С2 − η = 0,95; Д2 − η = 0,96.

Установленные зависимости аппроксимируются уравнениями:

для условий В2 − А = -42,7 ρ2 + 140,7 ρ − 111,2;

для С2 − А = -47,8 ρ2 + 151,3 ρ − 115,2; для Д2 − А = -13,7 ρ2 + 55,6 ρ − 47,4.

Эти функции (из 17 апробированных) наиболее адекватно приближают теоретические кривые к эмпирическим данным, так как критерий Фишера во всех случаях максимален.

Таким образом, по величине плотности почв в предельной стадии дигрессии можно определять степень их устойчивости к РН в разных типах лесорастительных условий. По увеличению плотности почвы при ее уплотнении можно прогнозировать момент наступления перехода в следующую стадию дигрессии и определять предел устойчивости к РН конкретного участка (при переходе из 3-ой в 4-ую стадию дигрессии). Это и есть состояние биогеоценоза, при котором дальнейшее увеличение РН вызывает деградацию (естественный необратимый процесс разрушения природного комплекса).

10

Показатель плотности почвы может выступать в качестве основного диагностического признака критического состояния почв под воздействием рекреации

(табл. 3).

Таблица 3

Объемная плотность и общая скважность почв, соответствующие верхнему пределу 3-й стадии рекреационной дигрессии

Поскольку динамика уплотнения почв увязывалась нами с критическими состояниями фитоценоза, то величинами плотности можно вполне руководствоваться также при диагностировании наступления предельно допустимой стадии рекреационной дигрессии насаждений. Величиныобщейскважностимогутслужить контролем и веским аргументом при доказательстве гипотезы. Найденные ее средние

значения достоверны (t > 3), так как возможность ошибочного заключения составляет 0,01 % из100 % возможныхслучаев(табл. 4).

Благодаря уравнениям, отражающим изменение объемной плотности почвы по стадиям дигрессии, возможна достаточно оперативная экспериментальная диагностика стадий дигрессии, включая дробные ее величины.

Полученные модели рекреационной динамики плотности почв и предлагаемый метод диагностики степени нарушений среды в значительной степени повышают “чувствительность” общепринятой шкалы стадий дигрессии и усиливают достоверность оценки. Для уточнения морфологических признаков стадий дигрессии и назначения мероприятий по регулированию рекреационного пользования выявили качественные и количественные изменения в травяном покрове.

В результате обследования было учтено 42 вида растений, принадлежавших к 23 семействам. В объекте выявлены 15 видов растений из 8 семейств, находящихся на грани исчезновения и нуждающихся в охране.

С увеличением РН из травостоя исчезают многие лесные и лесолуговые виды и внедряются луговые и сорные, не характерные для лесных фитоценозов, но