Лесоводственная оценка сосновых насаждений в зоне рекреационного воздействия в Воронежской области

DOI: 10.12737/18727 УДК 630*228.8: 630*114

ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ОЦЕНКА СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ В ЗОНЕ РЕКРЕАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

Д. А. Тимащук1 Э. Н. Потапова1

1 - ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация

Особенность современного периода функционирования лесных экосистем связана с тем, что оно осуществляется в условиях все возрастающего антропогенного воздействия. Отрицательное влияние рекреационных нагрузок на компоненты биогеоценоза выражается в первую очередь в ухудшении их состояния и устойчивости. В работе представлена лесоводственная оценка состояния и устойчивости компонентов фитоценоза в сосновых насаждениях, анализ состояния плотности почвы в зависимости от интенсивности рекреационной нагрузки. С увеличением стадии рекреационной дигрессии отчетливо проявляется снижение таксационных показателей (диаметр, высота, полнота, запас). По мере увеличения рекреационной нагрузки снижается видовое разнообразие подлесочных пород, проективное покрытие травянистыми растениями, исчезают лесные (ландыш майский, земляника лесная) и появляются луговые и сорные виды. В ненарушенном насаждении преобладает бересклет бородавчатый (Euonymus verrucosus), на I-й стадии рекреационной дигрессии относительно IV-й встречаются новые виды: груша лесная (Pyrus communis), вишня лесная (Prunus communis). Удельное сопротивление верхних слоев почвы вдавливанию возрастает с увеличением рекреационной нагрузки (от I-й к IV-й стадии дигрессии). На исследуемых объектах наибольшее удельное сопротивление наблюдается на участке первого типа (ненарушенный участок) на глубине 20 см (9,75 кг/см2), при этом на участке пятого типа (лесная дорога) практически равное сопротивление наблюдается уже на 3 см. Рекреационные нагрузки не должны превышать пределов устойчивости, поскольку в противном случае природные системы утрачивают свои средообразующие функции и свойства.

Ключевые слова: сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.), лесоводственный анализ, рекреационное воздействие, стадия дигрессии, плотность почвы.

SILVICILTURAL ASSESSMENT OF PINE PLANTINGS N THE ZONE OF RECREATIONAL INFLUENCE IN THE VORONEZH REGION

D. A. Timashchuk1 E. N. Potapova1

1 - Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of

Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», Voronezh, Russian Federation

Abstract

The peculiarity of the present period, the functioning of forest ecosystems is related primarily to the fact that it is in the face of increasing anthropogenic impact. The negative influence of recreational loads on components of the ecosystem is expressed primarily in the deterioration of their condition and sustai-nability. The paper presents a silvicultural assessment of the status and sustainability of the components of phytocenosis in pine plantations, analysis of the state density of the soil depending on the intensity of recreational activity. With increasing stage of recreational digression was clearly manifested by the reduction of biophysical parameters (diameter, height, completeness, margin). With increasing recreational pressure reduced the species diversity of underwood species, projective cover of herbaceous plants, forest disappear (Lily of the valley, wild strawberry and meadow appear and weed species. Planting in undisturbed predominant warty Euonymus (Euonymus verrucosus), the I-th stage of recreational digression regarding the IV-th found new species of pear tree (Pyrus communis), cherry tree (Prunus communis). The resistivity of the upper layers of the soil indentations increases with an increase in recreational pressure (from I-th to IV-th stage of digression). The investigated sites the highest resistivity occurs at the site of the first type (undisturbed plot) at a depth of 20 cm (9,75 kg/cm2) , while the fifth plot type (forest road) is almost equal to the resistance observed at 3 cm Recreational load should not exceed the limits of sustainability, since otherwise the natural systems lose their habitat functions and properties.

Keywords: pine ordinary (Pinus sylvestris L.), silvicultural analysis, recreational influence, digressiya stage, soil density.

В настоящее время в Центральной лесостепи обостряются негативные процессы, связанные с воздействием антропогенных факторов на лесные экосистемы, в т.ч. рекреационная дигрессия насаждений в местах отдыха населения.

Под рекреационным воздействием понимаются процессы, сопровождающие рекреационное пользование лесом и вызывающие изменения в состоянии лесного фонда. М.И. Пронин и Я.С. Русанов [7] устанавливают шесть основных факторов рекреацион-

ного воздействия при кратковременном отдыхе (перечислены в порядке значимости): вытаптывание, механические повреждения, изъятие, беспокойство и преследование животных, замусоривание, пирогенное воздействие.

Сохранение природной среды - одно из важнейших условий рекреационного освоения любой территории. При этом антропогенные нагрузки не должны превышать пределов устойчивости природно-рекреаци-онных систем, поскольку в противном случае

последние утрачивают ценные для рекреации свойства. К настоящему времени разработано значительное количество классификаций деградации насаждений, а также рекомендаций по повышению их рекреационной устойчивости. Однако рекреационная устойчивость насаждений в значительной степени зависит от лесоводственно-таксационных показателей и природных условий конкретного региона. Большинство туристических баз, санаториев областного и местного значения располагаются в сосновых насаждениях, сама природа которых обеспечивает оздоровительный эффект. В связи с этим весьма актуальным является изучение влияния рекреационной нагрузки на ростовые процессы деревьев сосны, на их состояние с целью выработки рекомендаций, направленных на повышение устойчивости ценных лесных экосистем. Проблемы, связанные с использованием лесов в целях рекреации, возникли в связи с интенсивным использованием жителями города Воронежа и близлежащих посёлков пригородных территорий для отдыха [2]. Древесная растительность является надежным индикатором состояния и изменений, происходящих в природной среде. Рекреационное лесопользование в лесах влияет на все компоненты биогеоценоза: живой напочвенный покров, подлесок, подрост, древесный ярус, а также почву. При увеличении рекреационных нагрузок, продолжительности периода их воздействия происходит деградация лесных фитоценозов и биогеоценозов в целом. Исследования в области рекреационного лесопользования проводились также и зарубежными учеными [9, 10].

Рекреационное воздействие в большей или меньшей степени затрагивает все струк-

турные элементы фитоценозов, и для оценки глубины этих изменений необходимо использование лесоводственного анализа.

Целью исследования являлось изучение влияния рекреации на структурные компоненты биогеоценоза, выявление реакции компонентов биогеоценоза, динамики рекреационной дигрессии на примере сосны обыкновенной в пространстве (по удаленности от базы отдыха). Сбор данных производился летом 2014 года путем закладки 4 пробных площадей в сосновых древостоях естественного происхождения в Сомовском лесничестве Воронежской области. Все пробные площади заложены в типе лесорас-тительных условий В2 (свежая суборь), тип леса - сосняк разнотравный.

Постоянные пробные площади закладывались по стандартной методике [1].

Таксационная характеристика пробных площадей по данным обследования приведена в табл. 1.

Древостои, произрастающие на участках, относящихся к I и II стадии рекреационной дигрессии, имеют сходные биометрические показатели, однако Ш стадия дигрессии отчетливо проявляется как в снижении средних показателей диаметра и высоты деревьев, так и в существенном уменьшении запаса древесины (табл. 2). IV стадия рекреационной дигрессии характеризуется наиболее низкими таксационными показателями деревьев, на интенсивность роста которых производит негативное воздействие сильное уплотнение почвы (табл. 3).

При анализе компонентов фитоценоза на разных стадиях рекреационной дигрессии наблюдается увеличение видового разнооб-

Таблица 1

Таксационная характеристика древостоев сосны обыкновенной на пробных площадях

Сомовского лесничества

Пробная площадь № О^ня рекреац. дигрессии Тип леса ТЛУ Cостав Возраст, лет Бонитет Нср, м Dср, см Полнота Запас на 1 3 га, м

1 I ccpt В2 I 27,6 38 0,73 358

2 II ccpt В2 I 27,4 38 0,70 344

3 III ccpt В2 10C 100 II 25,2 37 0,61 302

4 IV ccpt В2 II 24,9 36 0,52 260

Таблица 2

Динамика компонентов лесного фитоценоза по стадиям рекреационной дигрессии

Биологический вид Проективное покрытие напочвенного покрова, %

I II III IV

Осока волосистая (Сагех pilosa) 5 10 20 30

Вейник наземный (Calamagróstise pigéios) - - 10 30

Зеленый мох (Mnium) 30 25 5 5

Пырей ползучий (Elytrígia répens) - - - 5

Чистотел большой (Chelidónium május) 5 - 5 20

Подмаренник настоящий (Galium verum) 5 10 - 5

Одуванчик лекарственный (Taráxacum officinále) - - 5 5

Герань лесная (Geránium sylváticum) 10 10 30 -

Ландыш майский (Convallaria majalis) 10 5 - -

Тысячелистник (Achilléamille fólium) 10 10 10 -

Мятлик узколистный (Poapra ténsis) - - 10 -

Купена многоцветковая (Polygonátumo doratum) 5 5 - -

Бодяк полевой (Cirsiumar vense) 5 10 - -

Полевица белая (Agrostis alba) - 10 5 -

Земляника лесная (Fragaria vesca) 5 5 - -

Гравилат городской (Géumur bánum) 5 - - -

Ракитник русский (Chamaecytisus ruthénicus) 5 - - -

Подлесок, шт./га

Акация белая (Robinia pseudoacacia) 240 - - 80

Лещина обыкновенная (Corylus avellana) 800 640 400 160

Бересклет бородавчатый (Euonymus verrucosus) 1120 720 320 160

Клен остролистный (Acer platanoides) - 560 240 80

Дуб черешчатый (Quércus róbur) 800 640 80 80

Рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia) 480 240 160 -

Черемуха обыкновенная (Padus avium) - - 80 -

Клен татарский (Acer tatáricum) 640 320 - -

Терн обыкновенный (Prunus spinosa) 320 240 - -

Крушина ломкая (Frángula álnus) 560 - - -

Вишня лесная (Prúnus commünis) 80 - - -

Груша лесная (Pyrus commünis) 80 - - -

Таблица 3

Соотношение участков различных типов (по уплотнению почвы) в пределах пробных площадей, %

Пробная площадь № Стадия дигрессии Тип участка

Ненарушенный Слабо нарушенный Сильно нарушенный Тропа Лесная дорога

1 2 3 4 5 6 7

1 I 85 13 - 2 -

2 II 50 45 - 5 -

3 III 10 50 20 15 5

4 IV - 10 65 20 5

разия подлесочных пород с уменьшением антропогенного воздействия. На первой пробной площади, где рекреационное воздействие сводится к минимуму, наблюдается наибольшее разнообразие пород. Единично встречаются вишня лесная (Prúnus subg. Cerásus) и груша лесная (Pyrus communis subsp. pyraster).

Наибольшее количество подлесочных пород приходится на первую пробную площадь - 10 шт., наблюдается высокая разница относительно четвертой пробной площади -5 шт. (все значения приведены по данным учета на пяти площадках общим размером 125 м2). Возрастает проективное покрытие напочвенного покрова и доля лесных видов (ландыш майский (Convallaria majalis), земляника лесная (Fragaria vesca), кочедыжник женский (Athyrium fílix-féminaj) с уменьшением рекреационного воздействия. Исчезают луговые и сорные виды (чистотел большой (Chelidónium május), одуванчик лекарственный (Taráxacum officinále)). С обеднением видового состава снижаются проективное покрытие и надземная фитомасса живого напочвенного покрова.

В результате наименее устойчивыми к

уплотнению почвы оказались травянистые растения, требующие много влаги для развития надземной части: ландыш майский (Сот>а11апа majalis) и купена многоцветковая (Polygondtumo ^гаЫт). Увеличение интенсивности рекреационной нагрузки приводит к уменьшению сомкнутости крон, в сочетании с уплотнением почвы уменьшается возможность нормальной жизнеспособности этих видов растений.

Одной из важнейших причин деградации и распада рекреационных лесов является изменение водно-физических свойств почвы под влиянием вытаптывания [6]. Плотность почв может служить индикатором нагрузок [1, 3, 4]. В свою очередь состояние насаждений и напочвенный покров являются показателями уплотнения почвы.

Потенциальный рост лесных деревьев в основном зависит от объема почвы, занимаемой корнями дерева, и от наличия почвенной влаги и питательных веществ в этом ограниченном пространстве, при этом первостепенное значение имеет толщина поверхностного слоя почвы [6].

Именно этот слой почвы подвержен существенным изменениям в результате

рекреационного воздействия.

На каждой пробной площади произведена глазомерная оценка проективного покрытия участков в %, согласно классификации С.М. Матвеева [5].

На пробной площади № 4, находящейся на территории базы отдыха, полностью отсутствуют ненарушенные участки. По мере удаления пробных площадей от базы отдыха (антропогенного воздействия) уменьшается доля сильно нарушенных насаждений. На первой и второй стадиях дигрессии на тропы приходится небольшая доля, так как они еле заметны, только намечаются, лесные дороги полностью отсутствуют.

По каждому типу участков на пробных площадях с помощью твердомера Ревякина определяли удельное сопротивление почвы вдавливанию (Р, кг/см) на различной глубине:

F• = Р / F , где F, - площадь сечения плунжера, см;

Р - величина сопротивления почвы, кг;

Р = Щ (или определяется по тариро-вочной диаграмме);

Н - отклонение самописца инструмента, мм (измеряется в каждом горизонте);

q - калибр поставленной измерительной пружины, кг/мм.

Замеры производились на различной глубине: 1, 3, 5, 10, 15, 20 см, в том случае, если плунжер мог проникнуть на данную глубину. Для проведения исследований использовался плунжер с диаметром 16 мм, соответственно площадь сечения 2 см2. Твердомер снабжен самопишущим устройством для записи измерений величин связности почвы на определенной глубине. Все данные об отклонении самописца указаны в табл. 4.

Как видно из таблицы, наибольшее отклонение самописца на ненарушенном участке наблюдается на глубине 20 см, а в типе лесная дорога наибольшее отклонение заметно уже на глубине 3 см.

На основании полученных данных, воспользовавшись формулой и тарировоч-ной диаграммой, определили искомую величину - удельное сопротивление почвы вдавливанию (табл. 5).

На глубине 20 см удельное сопротивление составляет 9,75 кг/см2, при этом на участке пятого типа (лесная дорога) приблизительно такое же сопротивление наблюдается уже на глубине 3 см.

Рекреационные нагрузки приводят к трансформации лесных биогеоценозов, нарушая их природное равновесие.

Таблица 4

Отклонение самописца (Н) твердомера Ревякина в различных типах участков, мм

Глубина, см Тип участка

1а 1б 2а 2б 3а 3б 4 5

1 0 0 2 2 3 13 22 27

3 1 4 13 16 22 24 30 32

5 10 10 20 25 25 31 - -

10 25 28 24 28 - - - -

15 26 30 - - - - - -

20 30 31 - - - - - -

Таблица 5

Удельное сопротивление почвы вдавливанию в различных типах участков кг/см2

Глубина, см Тип участка

1а 1б 2а 2б 3а 3б 4 5

1 0 0 0,62 0,62 1,0 4,25 7,12 8,75

3 0,37 1,37 4,25 5,25 7,12 7,87 9,75 10,37

5 3,25 3,25 6,50 8,10 8,10 10,0 - -

10 8,10 9,0 7,87 9,0 - - - -

15 8,37 9,75 - - - - - -

20 9,75 10,0 - - - - - -

Увеличивается видовое разнообразие подлесочных пород с уменьшением антропогенного воздействия, возрастает проективное покрытие напочвенного покрова и доля лесных видов (ландыш майский, земляника лесная, кочедыжник женский). Исчезают луговые и сорные виды (чистотел большой, одуванчик лекарственный). Формируется мозаичность напочвенного покрова, представляющая собой сложное сочетание вытоптанных и невытоптанных участков леса.

От 1-й к ГУ-й стадии дигрессии удельное сопротивление верхних слоев почвы вдавливанию возрастает с увеличением рекреационной нагрузки.

Исследование выполнено при поддержке Российского Научного Фонда (проект №14-17-00171) на тему: «Региональные отклики компонентов окружающей среды на изменения климата разной периодичности: юг лесостепи Среднерусской возвышенности».

Библиографический список

1. Жижин, Н. П. К методике изучения рекреационной дигрессии лесных биогеоценозов [Текст] / Н. П. Жижин, Н. Н. Зеленский // Природа и научно-технический прогресс. -Кишинев, 1973. - С. 164-166.

2. Исаева, Р. П. К обоснованию структуры рекреационных лесов [Текст] / Р. П. Исаева, Г. В. Курбатова, К. И. Шахова // Лесохозяйственная информация. - 1991. - № 12. - С. 14-15.

3. Каламкарова, О. А. К вопросу о мерах сохранения лесов в зонах массового загородного отдыха [Текст] / О. А. Каламкарова // Реф. докл. науч.-техн. конф. МЛТИ. - М., 1969. - С. 78-79.

4. Матвеев, С. М. Биоиндикация антропогенных изменений в пригородных лесах как метод оценки их состояния [Текст] / С. М. Матвеев // Развитие малых городов ЦЧР: Материалы первой Росс. конф. - Воронеж, 1996. - С. 88-89.

5. Матвеев, С. М. Дендроиндикация динамики состояния экосистем сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в лесостепи [Текст] : дис. ... д-ра биол. наук: 03.00.16 / С. М. Матвеев. - Воронеж, 2004. - 486 с.

6. Полякова, Г. А. Антропогенное влияние на сосновые леса Подмосковья [Текст] / Г. А. Полякова, Т. В. Малышева, А. А. Флеров. - М. : Наука, 1981. - 143 с.

7. Пронин, М. И. Человек, лес, фауна [Текст] / М. И. Пронин, Я. С. Русанов. - М. : Лесн. пром-сть, 1981. - 168 с.

8. Тимащук, Д. А. Дендроиндикация рекреационной дигрессии сосновых насаждений в Усманском бору Воронежской области [Текст] / Д.А. Тимащук // Воспроизводство, мониторинг и охрана природных, природно-антропогенных и антропогенных ландшафтов: матер. междунар. молодежной научной школы 14-15 июня 2012 г. - Воронеж, 2012. -С. 272-276.

9. Debort, S. Degradation de lecosysteme forestier: analyse et ebauchen de solutions [Text] / S. Debort, D. Meyer // Schweiz. Z. Forstw. - 1989. - No. 11. - Pp. 965-976.

10. Franklin, J. F. Structural and functional diversity in temperate forests [Text] / J. F. Franklin // Biodiversity. - Washington : Nat. Acad. Press, 1988. - Pp. 166-175.

11. Tourney, J. W. Foundations of silviculture upon an ecological basis [Text] / J. W. Tourney // New York : John Wiley and Sons, 1928. - 438 p.

References

1. Zhizhin N. P., Zelensky N. N. K metodike izucheniya rekreatsionnoy digressii lesnykh biogeotsenozov [On methods of studying the recreational digression of forest ecosystems] Priroda i nauchno-tekhnicheskiyprogress. [Nature and the scientific-technical progress.]. 1973, pp. 164-166. (In Russian).

2. Isaeva R. P., Kurbatova G. V., Shahova K. I. K obosnovaniyu struktury rekreatsionnykh lesov [Justification of the structure of recreational forests ] Lesokhozyaystvennaya informatsiya [Forestry information]. 1991, no. 12, pp. 14-15. (In Russian).

3. Kalamkarova O. A. K voprosu o merakh sokhraneniya lesov v zonakh massovogo zagorodnogo otdykha [To the question about measures of conservation of forests in zones of mass rest of the country] Ref. dokl. nauch.-tekhn. konf. MLTI. [Ref. dokl. scientific.-tech. conf. MLTI.]. 1969, pp. 78-79. (In Russian).

4. Matveev S. M. Dendroindikatsiya dinamiki sostoyaniya ekosistem sosny obyknovennoy (Pinus sylvestris L.) v lesostepi Diss. dokt. biol. nauk [Dendroidal dynamics of ecosystems of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in forest-steppe Dr. biol. sci. diss.]. Voronezh, 2004, 486 p. (In Russian).

5. Matveev S. M. Bioindikatsiya antropogennykh izmeneniy v prigorodnykh lesakh kak metod otsenki ikh sostoyaniya [Bioindication of anthropogenic changes in periurban forests as a method of evaluation] Razvitie malykh gorodov TsChR: Materialy pervoy Ross. konf. - Voronezh [Development of small cities of the Central Chernozem zone: proceedings of the first Ross. Conf.]. Voronezh. 1996, pp. 88-89. (In Russian).

6. Polyakova G. A., Malyshev T. V., Flerov A. A. Antropogennoe vliyanie na sosnovye lesa Podmoskov'ya [The impact of human activities on pine forests of the Moscow region]. Moscow, 1981, 143 p. (In Russian).

7. Pronin M. I., Rusanov Y. S. Chelovek, les, fauna [People, the forest, fauna]. Moscow, 1981, 168 p. (In Russian).

8. Timashchuk D. A. Dendroindikatsiya rekreatsionnoy digressii sosnovykh nasazhdeniy v Usmanskom boru Voronezhskoy oblasti [Dentonvale recreational digression of pine plantations in the Usman pine forest Voronezh region] Vosproizvodstvo, monitoring i okhrana prirodnykh, prirodno-antropogennykh i antropogennykh landshaftov: materialy mezhdunarodnoy molodezhnoy nauchnoy shkoly 14-15 iyunya 2012 g. [Reproduction, monitoring and protection of natural, natural-anthropogenic and anthropogenic landscapes: proceedings of the international youth scientific school 14-15 June 2012]. Voronezh. 2012, pp. 272-276. (In Russian).

9. Debort S., Meyer D. Degradation de lecosysteme forestier: analyse et ebauchen de solutions. Schweiz. Z. Forstw. 1989, Vol. 11, pp. 965-976.

10. Franklin J. F. Structural and functional diversity in temperate Biodiversity. Washington : Nat. Acad. Press, 1988, pp. 166-175.

11. Tourney J. W. Foundations of silviculture upon an ecological basis. New York : John Wiley and Sons ,1928, 438 p.

Сведения об авторах

Тимащук Дарья Андреевна - магист группы ЛД4-141-ОМ ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: timashchuk90@mail.ru.

Потапова Эльвира Николаевна - студент группы ЛД2-131-ОС ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: ptapva.ehlechka@rambler.ru.

Information about authors

Timashchuk Darya Andreevna - Magister group LD4-141-OM Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», Voronezh, Russian Federation; e-mail: timashchuk90@mail.ru.

Potapova Elvira Nikolaevna - student of LD2-131-OS Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», Voronezh, Russian Federation; e-mail: ptapva.ehlechka@rambler.ru.