Изменения почвенно-экологических условий в лесных биогеоценозах под влиянием рекреации

ИЗМЕНЕНИЯ ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В ЛЕСНЫХ БИОГЕОЦЕНОЗАХ ПОД ВЛИЯНИЕМ РЕКРЕАЦИИ

Лысиков А.Б.

Changes in soil and ecological conditions of forest biogeocenoses under influence of recreation.

Одним из важнейших последствий урбанизации становится существенное увеличение площадей лесов рекреационного пользования. Опасность деградации лесных биогеоценозов, обеднения флористического разнообразия и разрушения почвенного покрова вызывает необходимость всестороннего изучения последствий рекреационного нарушения лесных земель. Такие исследования применительно к пригородным и городским лесам начали проводить с 60-х годов прошлого века в нашей стране и за рубежом, сейчас необходимость в них только возрастает.

Леса, расположенные в окрестностях г. Москвы, и особенно, в черте города, в последнее время испытывают особенно сильные рекреационные нагрузки. Среди прочих городских насаждений выделяются интенсивно посещаемые отдыхающими леса Серебряноборского опытного лесничества Института лесоведения РАН, непосредственно примыкающие к густонаселенным жилым районам. Большую часть лесных насаждений на территории лесничества, в том числе и его городской части, составляют сосновые леса, занимающие, как правило, надпойменные террасы р. Москвы, сложенные супесями и песками аллювиального и ледникового происхождения с прослоями и включениями гравия.

Плоские водораздельные территории и верхние части их склонов заняты лиственными насаждениями (березняки, осинники, дубняки, в том числе с участием липы) сформированными, главным образом, на красно-бурых моренных суглинках, часто перекрытых супесями флювиогляциального происхождения. Под лесными насаждениями на этих формах рельефа развиты дерново -подзолистые суглинистые и супесчаные почвы.

Основной формой рекреации в лесах является прогулочная, в несколько меньшей степени, но весьма существенно развиты пикниковая, а также спортивная рекреации. Учитывая высокую плотность населения района и местоположение изучаемых лесов, весьма важными являются вопросы анализа состояния, рекреационного потенциала и путей сохранения лесных экосистем и их отдельных компонентов. Особенный интерес представляет оценка изменения свойств почвы и лесной подстилки под влиянием сильной и продолжительной рекреации в насаждениях Серебряноборского лесничества.

Исследования проводили в двух березовых насаждениях разной степени на-рушенности, в дубняке с осиной и в сосняке, испытывающих рекреационные нагрузки. Березняк лещиновый волосистоосоковый возрастом около 110 лет. Подрост практически отсутствует, подлесок угнетен. Ярус трав имеет проективное покрытие 70%, вдоль троп и в рекреационных окнах широко распространены со рные виды: недотрога многоцветковая, черноголовка, подорожник, клевера. Почва среднедерновая, слабоподзолистая, супесчаная, иллювиально-железистая, двучленная.

Второй участок березняка, близкий по типу леса и почвенному покрову, более сильно нарушенный, с обширными рекреагенными полянами и разреженным древостоем (полнота 0,2). Подрост и подлесок практически отсутствуют, напочвенный покров бедный по составу, вдоль троп и прогулочных дорог преобладают луговые и сорные виды.

Дубняк с осиной лещиновый зеленчуково -волосистоосоковый возрастом около 100 лет. В составе древостоя преобладает дуб, в примеси осина. Подрост редкий, в подлеске преобладает лещина. В составе яруса трав доминирует осока волосистая. Почва слабодерновая слабоподзолистая супесчаная иллювиально - железистая, двучленная.

Березняк и дубняк испытывают повышенную антропогенную нагрузку, состояние насаждений соответствует II - III стадиям рекреационной дигрессии. Состояние деревьев первого яруса ослабленное, кроны берез значительно изрежены, дуб во втором ярусе угнетен, почти все деревья повреждены стволовыми и корневыми вредителями. Подрост, подлесок и травяный покров имеют обедненный состав. Отмечается наличие пикниковых мест, троп разной ширины и степени выби-тости, образующих полигональную сетку. Площадь, занятую тропами, можно в целом оценить в 10% и более, ширина их варьирует от 0,5 до 4 м. Подстилка на тропах отсутствует, сложение верхнего минерального горизонта нарушено, местами ложе тропы обнажает горизонт А1А2 почвы.

На участке разреженного березняка тропиночная сеть развита гораздо сильнее, здесь находятся несколько вытоптанных спортивных площадок и многочисленные кострища (IV стадия дигрессии). Судя по всем внешним признакам, рекреационное пользование лесным массивом имеет давнюю историю.

Сосняк с липой лещиново -кисличный, возрастом около 180 лет. Во втором ярусе - липа, постепенно выходящая в первый ярус и береза возрастом 100 лет, в подлеске многочисленный подрост липы. В напочвенном покрове преобладают сныть, щитовник, недотрога. Отмечаются тропы, редкие кострища, в целом участок несет признаки невысокой степени рекреационной нарушенности (II стадия дигрессии). Почва среднедерновая слабоподзолистая супесчаная иллювиально -железистая двучленная.

С целью оценки рекреационного воздействия на лесные биогеоценозы, исследовали трансформацию подстилки и почвенного покрова. Изучали уплотнение (изменение объемного веса) почвы по методу Качинского по микротрансектам, пересекающим тропы от их центра по направлению к периферии, и далее выходящим на ненарушенный участок на обочине тропы. Проводили анализы химических и физико-химических свойств почвы.

Исследования показали, что антропогенное воздействие заметно проявляется в неблагоприятном изменении морфологических, физических и химических свойств верхних горизонтов почвы, и особенно, лесной подстилки, со временем теряющей свою структуру, состав (фракционный, химический) и запасы. Сравнение сосновых, березовых и дубовых насаждений, находящихся на II-III стадиях рекреационной дигрессии, выявило сходный характер повреждений фитоценоза и почвенного покрова. Наблюдения показали, что в сосняке и березняке ярче выражена прогулочная (транзитная) рекреация, а в дубняке - пикниковая (стационар-

ная). В разреженном березняке, находящемся на IV стадии дигрессии, развиты многие виды рекреации (прогулочная, пикниковая, спортивная).

В почве исследуемых насаждений установлен легкий гранулометрический состав толщи, среднее содержание обменных оснований и обедненность ее био-фильными элементами. Почвы березняка обладают несколько более благоприятными лесорастительными свойствами, выгодно отличаясь от остальных по показателям трофности, кислотности, содержанию гумуса и выраженности дернового горизонта. Относительно беднее и легче по гранулометрическому составу по сравнению с другими оказались почвы сосняка. Под влиянием рекреации в верхнем почвенном горизонте всех насаждений отмечается некоторое подщелачива-ние, уменьшение содержания гумуса и увеличение количества обменного кальция.

Данные, полученные при изучении лесных подстилок, свидетельствуют о том, что подстилки лиственных типов леса маломощны, они быстрее и в большей мере, чем хвойные, разрушаются в результате рекреационного воздействия. В большей степени это относится к березовому типу леса. Изменения в подстилке, одном из важнейших компонентов лесного биогеоценоза, отражаются на состоянии и сохранности верхнего органо-минерального слоя почвы - гумусово-аккумулятивного горизонта. Прежде всего, это приводит к его уплотнению, нарушению водно-воздушного и температурного режимов, обеднению его химического состава.

Дорожно-тропиночная сеть в лесу является основным следствием проявления рекреационного воздействия, наиболее масштабные повреждения растительности и почвенного покрова отмечаются вдоль троп. При интенсивной рекреации профиль тропы приобретает форму лотка. В условиях даже незначительно уклона тропиночная сеть становится системой быстрого сброса ливневых вод, при этом часть внутрипочвенного стока заменяется поверхностным (в объеме площади деградации ).

Свидетельством этого являются остатки на тропах миниатюрных запруд и перекатов, образованных из остатков сучьев, веточек, листьев, появившихся вследствие прохождения по тропам потоков воды во время ливневых дождей. Подобное явление отмечали на рекреационных участках в разных типах леса Серебрянобор-ского лесничества. Таким образом, возникновение и функционирование дорожно-тропиночной сети в рекреационных лесах способствует выносу за пределы биогеоценоза мертвого органического материала, разрушению и выносу гумусовых веществ и минеральных элементов при размывании верхнего аккумулятивного горизонта почвы, приводит к развитию эрозионных процессов.

Установлено, что вытаптывание почвы на тропах, дорожках и площадках приводит к увеличению ее объемного веса до значений, критических для корневых систем растений. В наибольшей степени это проявляется в дубняке и, особенно, в березняке. В сосновом насаждении также отмечается уплотнение почвы под тропами, но оно выражено менее сильно. На рис.1 показано изменение объемного веса верхнего горизонта почвы по микротрансектам, заложенным через тропы шириной от 2 до 3 м: в березняке, сосняке, дубняке и разреженном березняке. Во всех случаях отмечается уплотнение почвы на тропах, здесь объемный вес почвы пр е-вышает значения вне троп, соответственно, на 66, 40, 52 и 69%.

•? 2 2

° 1,8

л

X

г

ф

ю О

1,6 1,4 1,2

0,8

0,6

березняк * сосняк

0,5

1,5

2,5

0

2

3

Расстояние от середины тропы, м

Рисунок 1- Изменение объемного веса почвы по трансекте через тропу

Как видно, в лиственных насаждениях верхний слой почвы на тропах имеет значительно более высокую плотность, чем в сосновых. Причиной этого, очевидно, являются более интенсивные рекреационные нагрузки в изучаемых лиственных лесах. Считается, что проявление процессов деградации почвенного покрова (в том числе и уплотнения почвы) в меньшей степени выражается в условиях почв легкого гранулометрического состава, однако исследованные сосновые и лиственные биогеоценозы о которых идет речь, по этому признаку отличаются незначительно.

Уплотнение почвы вызывает ухудшение условий аэрации корнеобитаемого слоя, уменьшение порозности почвы, возрастание поверхностного стока под пологом леса, вынос из почвы органических соединений и минеральных элементов, развитие эрозии. Лишенные лесной подстилки, уплотненные почвы в несколько раз глубже промерзают в зимний период, сильнее прогреваются летом. Уплотнение почвы приводит к снижению лесорастительного потенциала почвы, ослаблению водно-минерального питания растений, общему угнетению корневых систем, деградации ассимиляционного аппарата, снижению приростов и, в конечном итоге, падению бонитета насаждения.

В дубовом насаждении диапазон значений плотности на тропе и вне ее оказался несколько меньше, чем в березняке и составлял от 1,2 до 1,7 г ' см -3. При та-

кой плотности почвы, как на тропе в березняке (около1,8 г см ) затрудняется вегетация растений, развитие их корневых систем подавляется или прекращается.

Принято считать, что для супесчаных почв оптимальный диапазон плотности со_3

ставляет 1,2 - 1,45 г ' см , а при значениях объемного веса почвы свыше 1,6 г ' см

-3 т-ч ~

степень ее уплотнения диагностируется как сильная. В центральной части тропы в разреженном березняке, находящемся на IV стадии рекреационной дигрессии, значения объемного веса почвы составляли более 1,85 г ' см при средних значениях вне тропы - 1,1 -1,2 г ' см _3, которые близки к фоновым в данном типе леса. Максимальные значения плотности почвы были зафиксированы на грунтовой спортивной площадке в разреженном березовом насаждении, где они достигали величины 2,05 г ' см _3, что сопоставимо с плотностью бетона. Столь высокие значения объемного веса почвы, превышающие цифры, приводимые для сходных почв в литературе, объясняются, очевидно, большой интенсивностью спортивной рекреации в исследуемом березняке и высокой длительностью рекреационного воздействия.

В целом можно свидетельствовать, что на территории Серебряноборского лесничества лиственные (березовые и дубовые) биогеоценозы испытывают относительно больший ущерб от рекреационного воздействия по сравнению с сосновыми. Формирующие маломощную и быстро разлагающуюся подстилку, менее устойчивые, обычно образованные на более тяжелых почвах, в условиях рекреационного лесопользования они требуют повышенного внимания и проведения специальных природоохранных мероприятий. Изучение характера и степени антропогенной нарушенности лесных биогеоценозов, условий и факторов их устойчивости, является важной задачей и позволяет прогнозировать допустимые нагрузки на лес, а также эффективно осуществлять восстановление поврежденных биогеоценозов.