Роль лесов в охране вод

Н. А. Воронков
Роль лесов
в охране вод
Ленинград
Гидрометеоиздат
1988
УДК 630.116.1
Рецензенты: д-р геогр. наук С. Ф. Федоров, д-р с.-х. наук
канд. геогр. наук О. И. Крестовский
А. И. Михович
Ответственный редактор канд. геогр. наук О. И. Крестовский
Н а основе многолетних комплексных (воднобалансовых и эколого-лесоводственных) исследований критически рассматриваю тся и по-новому освещаются
многие аспекты гидрологической роли лесов. П оказана необходимость дифферен­
цированной оценки влагооборота в экосистемах в зависимости от зонально­
географических факторов и структуры самих фитоценозов. П редлагается сис­
тема оригинальных подходов и методов изучения и оценки различных гидроло­
гических функций лесов — водоохранной, водорегулирующей, десукционной
и др. Рекомендую тся хозяйственные мероприятия по целенаправленному регули­
рованию этих функций путем воздействия на породный состав, густоту, про­
дуктивность, размещ ение на площ ади и другие элементы структуры фитоценозов.
Определен экономический эффект гидрологического влияния лесов и его изме­
нения под воздействием человеческой деятельности.
Рассчитана на научных и практических работников в области гидрологии,
лесного и водного хозяйства, почвоведения, мелиорации, экологии, охраны при­
роды.
In the book by N. A. V oronkov «The Role of F o rests in W ater C onservation»
m an y aspects of hydrological role of fo rests are critically considered and show n
in a new light on the basis of m any-year complex (w ater balance and eco-silvicultural) studies. The necessity of d ifferentiated evalu atio n of ecosystem w ater
cycle depending on zonal and geographical factors and stru ctu re of phytocoenoses
them selves is shown. A system of new approaches and m ethods for stu d y in g and
ev alu a tin g v arious hydrological functions of the fo rest (w ater conservation, w ater
regulation, desuction, etc.) are suggested. M an ag em en t m easures for the di­
rected regulation of these functions th ro u g h the m an ip u latio n w ith species com ­
position, stocking, yield, space d istribution and other phytocoenosis stru ctu re e le­
m en ts are recom m ended. The economic effect of the forest h y drological influence
an d its changes under hum an activities is defined.
The book is supposed for sp ecialists in hydrology, forest and w ater resource
m anagem ent, soil sciences, m elioration, ecology and n atu re conservation.
„ 1903030200-125
В --------------------- —32-88
069(02)-88
ISB N 5—286—00018—5
‘
© Гидрометеоиздат, 1988 г.
w
Предисловие редактора
Известно, что несмотря на огромное количество
научной литературы по основным вопросам гидрологии леса,
многие из них до сих пор остаются дискуссионными, а отдель­
ные выводы — недоказанными. Автор книги правильно объясняет
создавш ееся неопределенное положение невозможностью объеди ­
нить воедино гидрологические свойства лесов различного видо­
вого состава, произрастаю щ их во всех географических зонах,
и д ать единый вывод о влиянии лесных площ адей на водные ре­
сурсы (сток рек) в сравнении с открытыми (полевыми) пло­
щадями.
Н.
А. Воронков на основании многолетних почвенно-гидроло­
гических и лесоводственных исследований, выполненных им в ю ж ­
ной части лесной и в лесостепной зоне европейской части С С С Р ,
а т а к ж е критического осмысления р абот многих других ученых
пришел к правильному выводу о необходимости д иф ф ерен ц иро­
ванно рассм атривать влагооборот в лесах (т. е. водопотребление
и водоотдачу) в зависимости от климатических условий района,
увлажненности года и его сезонов, состава и водно-физических
свойств почвогрунтов, глубины распространения корневых систем
деревьев и зал егани я грунтовых вод, структуры лесных н а с а ж д е ­
ний (видовой состав, продуктивность, возраст древостоев, степень
сомкнутости крон, состав и мощность напочвенного покрова и
лесной подстилки). В работе раздельно анализирую тся процессы
накопления и расходования влаги лесными фитоценозами в теп ­
лый (вегетация) и холодный периоды года. П о к а за н а р еш аю щ ая
роль осенне-зимне- и ранневесеннего периодов в формировании
суммарного стока с лесных площадей, особенно в н асаж д ен и ях
мягколиственных древостоев (береза, осина).
Автор установил, что различия в водном б алансе лесных н а­
саждений
неодинаковой структуры могут быть значительно
больше, чем в водном бал ан се леса вообще и поля. Им показаны
так ж е большие различия в гидрологической роли лесов, р асполо­
женных в районах с избыточным, достаточным и недостаточным
Увлажнением и на неодинаковых элементах рельефа. Поэтому по
сравнению с полем влияние леса на сток мож ет менять свой
1*
3
з н а к — с положительного на отрицательный и наоборот. Таким
образом, на экспериментальном м атери ал е и путем логических
заклю чений подтверж ден недавно выдвинутый А. А. Соколовым
[1581 тезис о том, что «лес лесу — рознь».
Конечно, не все полож ения и выводы автора бесспорны, с не­
которыми из них нельзя согласиться полностью или частично.
В частности, гидрологическая роль еловых лесов исследовалась
автором главным образом в 60— 80-летнем чистом ельнике полно­
той 0,8— 0,9, I класса бонитета. Известно, однако, что средняя
полнота еловых лесов в южной таежной подзоне европейской ч а ­
сти С С С Р составляет 0,6— 0,8 с примесью сосны, березы и осины
(т. е. при составе 7-8Е, 1C, 1-2Б или 7-8Е, 1-2Б, 1 Ос и др.). По
условиям произрастания ельники п одразделяю тся примерно на
10 типов и имеют осредненный класс бонитета III. Чистые ел ь­
ники с полнотой 0,8 и особенно 0,9 встречаются лиш ь пятнами
или небольшими массивами. Поэтому обобщ ающий вывод автора
о небольшой, а в ряде случаев отрицательной гидрологической
роли еловых лесов вообще (в смысле влияния на водные ресурсы)
я в л я е тся к а к бы «утрированным», т. е. он правильный, но отно­
сится к чистым высокополнотным ельникам I класса бонитета на
суглинистых почвах с глубиной грунтовых вод более 2 м. А н ал о ­
гичные зам ечан ия можно вы сказать и по другим отдельным во­
просам, а т а к ж е по методике проведения полевых исследований.
О д н ак о мы этого не делаем, чтобы не н ав язы в ать читателям свое
мнение.
В целом исследования Воронкова отличаются актуальностью
и новизной. Они существенно дополняю т и разви ваю т сл ож и в­
шиеся к концу нынешнего столетия представления о гидрологии
л еса, способствуют творческому подходу к изучению и трактовке
влияния лесов на водные ресурсы в различны х регионах С С С Р
и за рубежом. Одновременно книга будет стимулировать в о зм о ж ­
ность дискуссий по дифференцированным вопросам гидрологиче­
ской роли лесов, а не по всей проблеме в целом (лес — поле), как
э то имело место в прошлом.
О. И. Крестовский
Предисловие
Интенсивно возрастаю щ ий дефицит пресной воды
на зем ле выдвигает в число первоочередных задач поиск путей и
способов более полного и рационального использования водных
ресурсов. Больш ое внимание при этом уделяется преобразованию
речных систем, очистке вод от загрязняю щ и х веществ, строитель­
ству водохранилищ и других сооружений по регулированию стока
в водных объектах, искусственному пополнению запасов подзем­
ных вод и др. Все эти мероприятия требую т больших к а п и т ал ь ­
ных затрат, неизбежно сопровождаю тся нарушением сл ож и в ­
шихся природных экосистем и, в частности, затоплением либо
подтоплением земель на значительных площ адях.
Вместе с тем неоправданно мало внимания, уделяется регули­
рованию влагооборота непосредственно на водосборах с помощью
естественных сил природы, главным звеном которых выступают
лесные сообщества к а к наиболее мощные, саморегулирующиеся и
долговечные экосистемы. Имеющиеся м атери алы свидетельст­
вуют, что при использовании лесов сводятся до минимума или
полностью устраняю тся перечисленные выше отрицательные я в ­
ления и в то ж е время предоставляется возможность реш ать ос­
новные водохозяйственные задачи. Достаточно отметить, что во­
дорегулирую щ ая емкость лесов С С С Р составляет порядка 200 км3,
что соизмеримо с объемом воды, зарегулированной всем к а с к а ­
дом волж ско-кам ских водохранилищ [91].
Впечатляю щ и возможности использования лесной раститель­
ности для воздействия на испарение и объемы стока. Изменение
годового стока под влиянием лесов только на 10 мм (что вполне
реально) можно сравнить по воздействию с такими грандиозными
мероприятиями, как п ланируем ая ранее переброска вод из север­
ных водных систем в ю жны е районы.
В елика роль лесов в сохранении и улучшении качества вод.
Особенно следует подчеркнуть пока еще мало изученное их те р ­
морегулирующее значение д ля сохранения качества воды. У вели ­
чивая подземное питание источников, леса одновременно стаби ­
лизирую т их термический реж им и тем самым исключают либо
нейтрализуют тепловое загрязнение. Лесные воды сл у ж а т п р а к ­
5
тически единственным источником д л я р азб ав л ен и я загр я зн е н ­
ного стока, поступающего с сельскохозяйственных, урбанизиро­
ванных и других территорий.
Д ругим и словами, при рассмотрении гидрологической роли
лесов мы встречаемся с явлением, когда в пределах одной и той
ж е системы одновременно можно реш ать в нужном для человека
н аправлении комплекс задач, вклю чаю щ их и воздействие на
объем стока, и вы равнивание гидрографа, и повышение качест­
венного состава водных ресурсов, и другие вопросы.
О днако многообразные гидрологические свойства лесов ис­
пользуются пока неоправданно слабо и в основном ка к сам опро­
извольные, второстепенные по отношению к главным, в качестве
которых рассм атривается получение древесного сырья. Ц е л е н а ­
правленны е мероприятия по воздействию на водные функции л е ­
сов не проводятся или проводятся без достаточных обоснований
и на ограниченных п лощ адях (в основном в полосах вдоль р е к ).
Б олее полному и целенаправленном у использованию гидроло­
гических свойств лесов препятствует отсутствие достаточно обос­
нованных критериев их оценки. Гидрологическая роль лесов не­
редко характери зуется только к а к «большая», «разносторонняя»,
«исключительная» и т. п. Более того, несмотря на увеличение и
без того огромного количества работ по данной проблеме, мнения
исследователей по узловым вопросам гидрологии леса, вклю чая
влияние на суммарный сток, грунтовые воды и атм осферны е
осадки, п родолж аю т оставаться д иам етральн о противоположными.
В настоящ ее время, к сожалению , не потеряли актуальности
вы сказы ван ия ученых, сделанные еще в н ач ал е XX столетия,
о том, что «едва ли в физической географии есть другой вопрос,
которому была бы посвящ ена столь обш ирная литература, к а к
вопросу о климатической и гидрологической роли леса» [121, с. Ц
и что «в этом вопросе вы будете пораж ены обилием рассуждений
и скудостью фактов, а сути мало» (Энгельгард, 1901 г.) — цит. по
кн. [103, с. 354].
Н аличие взаимоисклю чаю щ их
концепций
гидрологической
роли лесов имеет следствием такие ж е взаимоисклю чаю щ ие п р а к ­
тические рекомендации. И х воплощение в ж изнь в ряд е случаев
д ает негативные результаты. У читывая большой срок жизни л е ­
сов, приходится считаться с тем, что эти негативные р езу л ьтаты
могут проявляться или усиливаться в отдаленной перспективе.
Все это диктует необходимость дальнейш его изучения про­
блемы и преж де всего д ля обоснования путей и способов ц еле­
направленного регулирования ка к суммарных, так и частных про­
явлений лесами их гидрологической роли. В этой связи в п р е д л а ­
гаемой монографии основное внимание уделяется ан ал и зу тех
закономерностей и механизмов, которые л е ж а т в основе в а ж н е й ­
ших гидрологических процессов и явлений и преж де всего в л и я ­
ния фитоценозов на водоотдачу или объем суммарного стока.
6
Это в свою очередь обусловило необходимость критического р а с ­
смотрения материалов, касаю щ ихся воздействий лесов на весь
спектр элементов влагооборота и факторов, их обусловливающих.
В ряде случаев такой подход стал возможен только при привле­
чении материалов, относящихся к почвоведению, экологии, физио­
логии растений, лесоведению и другим смежным областям знаний.
Основные полож ения работы базирую тся на резул ьтатах мно­
голетних (по отдельным вопросам 20— 30-летних) комплексных
почвенно-гидрологических и лесоводственно-экологических иссле­
дований в лесной зоне (М осковская область) и в районах хрони­
чески недостаточного увлаж н ен и я (О ренбургская и В олгоград­
с к а я области и др.). Эти м атери алы использовались ка к базовые
при изучении гидрологических процессов.
Особенно результативным, на наш взгляд, о к а зал ся эколого­
географический подход к рассмотрению явлений. При этом м а те­
риалы, полученные в аридных районах, позволили понять неко­
торые закономерности влагопотребления в связи с почвенно­
грунтовыми условиями, мощностью корневых систем, режимом
увл аж н ен и я и другими факторами, а т а к ж е характери зовать в з а ­
имосвязи, существующие меж ду продуктивностью фитоценозов, их
влагопотреблением и влагообеспеченностью, отработать некото­
рые методические приемы исследований, о казавш и еся полезными
и нетрадиционными при перенесении их в условия гумидных об­
ластей.
Ценность конкретных воднобалансовы х исследований нам
п р едставляется т а к ж е наиболее значимой в сравнительном плане,
в частности для выявления гидрологической роли отдельных ф а к ­
торов среды или элементов структуры фитоценозов. Д л я дости­
ж ени я этих целей объекты подбирались с таким расчетом, чтобы
наиболее полно соблю дался принцип единственного различия
сравниваем ы х п арам етров при возможно полном сходстве ос­
тальных.
Кроме собственных наблюдений, в работе широко использу­
ются материалы, полученные другими исследователями. Это
преж де всего данные наблюдений Подмосковной водн обалан со­
вой станции Гидрометцентра С С С Р , В алдайского ф и л иала ( р а ­
нее В алдайской научно-исследовательской гидрологической л а б о ­
ратории) Государственного гидрологического института (Г Г И ),
Шелонской и Вятской экспедиций ГГИ, Л аб ор атори и лесоведения
АН С С С Р (Ярославский, Телермановский и другие стаци он ары ),
з так ж е другие материалы , опубликованные в отечественных и
зар у б еж н ы х изданиях.
П оказано, что только дифференцированный и строго конкрет­
ный подход к изучению влагооборота в лесах в зависимости от их
таксационной структуры и условий местопроизрастания является
объективной основой д ля количественной оценки и ц ел ен ап равл ен ­
ного регулирования гидрологических процессов. В зависимости от
7
конкретного сочетания ка к внутренних, т а к и внешних по отно­
шению к насаж д ен иям факторов различия их гидрологической
роли (преж де всего по влиянию на сток) часто бывают более
существенными, чем различия, свойственные «обезличенным» л е ­
сам и нелесным видам угодий. В недоучете этих реальностей з а ­
клю чается основная причина сущ ествования противоположных
взглядов по вопросу влияния лесов на влагооборот на водосборах
и питание водных источников.
И спользование дифференцированного подхода к ан али зу я в ­
лений и факторов позволило р азр а б о та ть конкретные п р ед лож е­
ния по оценке и регулированию различны х проявлений гидроло­
гических воздействий лесов, в частности: 1) количественно оце­
нить различные аспекты влагооборота в лесах и п ред лож ить
классиф икацию н асаж ден ий по преобладаю щ им гидрологическим
функциям (водоохранная количественная и качественная, водо­
регулирую щ ая, гидромелиорирую щ ая, десукционная и д р .); 2 ) р а з ­
р аб о тать рекомендации по целесообразной структуре лесов р а з ­
личного гидрологического назначения и наметить пути ее ц еле­
направленного регулирования; 3) предлож ить конкретные методы
дифференцированной оценки и учета гидрологической роли н а ­
саж дений в пределах водосборов или других территориальны х
подразделений; 4) сделать попытку экономически оценить основ­
ные проявления гидрологической роли лесов к а к базы д ля п л а­
нирования и осуществления пред лагаем ы х мероприятий.
И сследованиям и подчеркнута ошибочность использования л е ­
систости в качестве практически единственного критерия воздей­
ствия на гидрологический реж им водосборов. Такой подход о г р а ­
ничивает возможности целенаправленного управления гидроло­
гическими процессами, поскольку не учитывает различия гидро­
логической роли н асаж ден ий в зависимости от их структуры и
условий местопроизрастания.
Основные результаты исследований относятся к равнинным
районам европейской части С С С Р , однако р азрабо тан н ы е п оло­
жения могут находить применение в горных и других условиях
после внесения соответствующих поправок на метеорологические,
почвенно-грунтовые условия и структуру фитоценозов, гидрологи­
ческая оценка которым т а к ж е д ается в работе.
Неоценимую помощь автору в работе о ка зал и С. А. К ож евн и ­
кова, В. А. Ш омполова, М. В. Д авиденко, В. М. Н евзоров,
Н. И. Д ан и л о в и другие специалисты, вместе с которыми автор
в течение долгого времени зан и м ал ся лесогидрологическими ис­
следованиями. Автор имел счастливую возможность пользоваться:
консультациями проф. А. А. Роде, а т а к ж е проводить совместные
исследования и об суж д ать их результаты с проф. А. Г. Г аелем и
д-ром геогр. н аук А. И. Субботиным. Всем лицам, содействовав­
шим выполнению настоящей работы, автор в ы р а ж а е т глубокую
признательность.
8
О методических подходах
к изучению и оценке
гидрологической роли лесов
1.1. Методы исследований
Немного найдется отраслей знаний, в которых бы
р езультат исследований в такой ж е мере зависел от прим еняе­
мого метода, ка к в гидрологии леса, имеющей дело с м н огофак­
торными процессами.
Р езу л ь таты исследований, выполненных разны ми авторами,
позволяют заключить, что существующие диам етральн о противо­
полож ны е взгляды на оценку одних и тех ж е процессов во мно­
гом связаны либо с использованием различных, не всегда д о ста­
точно объективных методов исследований, либо с недостаточным
научным анализом результатов и объектов наблюдений. В ряде
случаев факты лиш ь регистрируются, закономерности явлений и
процессов не вскрываются. Поэтому целесообразно оценить и
уточнить отдельные методические -подходы к изучению гидрологи­
ческой роли лесов. В методические подходы мы включаем и спо­
собы измерений, и методику исследований и ан ал и за результатов,
и четкость терминов и понятий, и полноту описания исследуемых
объектов, и то, насколько ан ал и з результатов исследований спо­
собствует познанию закономерностей явлений и процессов.
Д л я изучения гидрологической роли лесов, ка к и других про­
странственных образований, применяется в основном четыре ме­
тодических подхода. Они вклю чаю т сравнительные наблю дения
за стоком с речных водосборов различной лесистости, исследова­
ния на парных элементарны х бассейнах, стоковых и в о дн об ал ан ­
совых площ адках, воднобалансовый и расчетные способы опреде­
ления суммарного испарения и стока. Д остоинства и недостатки
этих подходов неоднократно отмечались в литературе.
1.1.1. Сравнительные наблюдения на речных
водосборах
В основе данного метода л еж и т сравнение измеренных зн ач е­
ний стока рек, водосборы которых имеют различную лесистость.
При этом по возможности долж но н аблю даться сходство других
факторов, оказы ваю щ их влияние на объем стока или гидрограф.
9
Н аиболее обстоятельные исследования такого рода в нашей
стране выполнены В. В. Р ахм ановы м [138, 139, 141], А. П. Бочко­
вым [8], Л. Г. Онуфриенко [116], П. Ф. Идзоном [58] по равнинным
рекам, В. В. Л ебедевы м [80], Р. В. Опритовой [117] по горным ре­
кам. В эти исследования включалось, ка к правило, большое ко­
личество пар бассейнов (до нескольких десятков), что, несо­
мненно, повыш ало достоверность полученных данных. З н ач и тел ь ­
ное количество подобных исследований проводилось т а к ж е на
небольшом количестве рек с целью решения частных вопросов, н а ­
пример таких, ка к влияние рубок [110, 126] или обширных лесных
пож аров на сток [45].
Рассм атр и ваем ы й метод позволяет получить информацию
о стоке, формирую щ емся на обширных территориях. К числу ос­
новных недостатков метода относят обычно трудность подбора
пар бассейнов, расположенны х в сходных географических у сло­
виях, что не позволяет вычленить значение интересующего ф а к ­
тора, в данном случае леса [91, 186, 208], так ка к бассейны с боль­
шой лесистостью обычно тяготеют к более северным районам, в то
время ка к бассейны с меньшей лесистостью располагаю тся в бо­
лее южных районах.
Не меньший недостаток метода связан с различием почвенно­
грунтовых условий, характерн ы х д ля водосборов различной л е ­
систости. Этот недостаток практически непреодолим, так к а к
является следствием исторически сложивш ейся структуры почвен­
ного покрова, свойственной лесным и сельскохозяйственным пло­
щ адям и территориям. Это обусловлено тем, что под сельскохо­
зяйственные угодья отчуж дались наиболее плодородные, хорошо
дренируемые почвы. В то ж е время леса обычно заним аю т в ос­
новном две крайние разности почв — песчаные и заболоченные.
Кроме этого, с увеличением аридности территории сказы вается
неоднородность орографического фактора: леса в южных районах
приурочены в основном к отрицательным формам рельефа, а сель­
скохозяйственные угодья зан и м аю т пр еж д е всего водоразделы и
их склоны.
Возможности сравнения лесных и безлесных территорий по их
влиянию на сток, кроме этого, уменьш аются в связи с тем, что
резко в озрастает неодинаковость хозяйственной деятельности на
этих территориях. В ряде случаев такое сравнение становится
просто невозможным. Н а сельскохозяйственных п лощ ад ях прово­
дятся осушительные мелиорации, поливы и другие мероприятия,
следствием которых является повышение продуктивности фито­
ценозов. У казанны е воздействия часто превыш ают эффект, обус­
ловливаем ы й характером растительного покрова. В лесу антро­
погенные воздействия менее значительны или имеют проти­
воположную направленность. Они связаны с рубками* сменой
породного состава насаждений, изменением возрастной структуры
лесов и т. п. Резко увеличивается влияние на почвенное звено лес10
t
ных экосистем в результате использования тяж елой лесозагото­
вительной техники и применения несовершенных методов подго­
товки почв для создания лесных культур (раскорчевка, нарезание
глубоких борозд и т. п.).
Перечисленные и другие методические трудности даю т осно­
вание сделать вывод, что использование рассматриваемого ме­
тода в том виде, ка к это делается до настоящего времени, для
вычленения л еса ка к ф ак тор а стока в ряде случаев теряет смысл.
Попытки д оказать, что применяемые агротехнические приемы по­
вышения урожайности на полях не сказы ваю тся на стоке, неубе­
дительны (см. п. 6 .4 .4 ),.так как не подкрепляю тся ни научными
посылками, ни фактическими данны ми измерения стока.
С казанн ое не дает, однако, оснований д ля вывода о нецелесооб­
разности применения данного подхода. М етод позволяет получить
представление об интегральных закономерностях процессов и осо­
бенно в тех случаях, когда наблю дения проводятся в динамике.
Иными словами, данный подход нельзя абсолю тизировать, его
целесообразно использовать ка к постановочный в системе других
методов.
1.1.2. Расчетные способы определения
суммарного испарения и стока
П рименение расчетных способов, на наш взгляд, сдерж ивается
недостаточностью необходимых сведений о физических процессах,
происходящих на водосборе. Исходные д ля расчетов данные и
прежде всего по элементам метеорологического реж и м а далеко
не полностью охваты ваю т все взаимосвязи и взаимозависимости,
сущ ествующие в системе в л а г а — растение— почва.
Н аибольш ие неточности, пожалуй, имеют место при опреде­
лении испарения в условиях недостаточного увлаж нения, когда
факторы, являю щ иеся определяю щими д ля испарения при неог­
раниченном у влаж нении
(температура, радиационный режим,
влаж ность и ц иркуляция воздуха), начинают играть второстепен­
ную роль. Факторы, ограничиваю щие увлажнение, трудно под­
даю тся количественному учету, т а к ка к зави сят не только от з а ­
пасов влаги, но и от других элементов системы и преж де всего
от водно-физических свойств почв, их капиллярности. Например,
испарение с песчаных почв резко зам ед ляется (в 3— 5 раз) у ж е
на 3— 4-е сутки после обильного у вл аж н ен и я в силу слабой к а ­
пиллярности субстрата. По этой причине на поверхности п есча­
ных почв быстро образуется иссушенный слой, выполняющий
мульчирующую (защитную против испарения) функцию. Такое
подсыхание не исклю чается д а ж е в тех случаях, когда испарение
идет с капиллярной кайм ы (см. п. 4.3.2). В то ж е время на почвах
тяж елого механического состава так ие явления вы раж ен ы в мень­
шей степени.
11
Еще сложнее зависимость транспирации от факторов среды.
Специфична реакция самого организма не только на н едостаток
влаги, но и на перегрев растений. Она проявляется в закры ван и и
устьиц, увеличении доли связанной воды, уменьшении площ ади
листьев и других явлениях. И нтегральным результатом таких
действий в конечном счете является увеличение сопротивления
транспирации. Оценить это сопротивление можно относительной
транспирацией — отношением транспирации с единицы поверхно­
сти листа к испарению с равновеликой площ ади водной поверх­
ности. Это отношение показы вает, в какой степени уменьшается
потеря воды листом по сравнению с испарением со свободной
водной поверхности. Д о тех пор, пока интенсивность т р ан сп и ра­
ции изменяется пропорционально изменению метеорологических
условий, относительная транспирация имеет постоянные значения.
Снижение ее является п оказателем роста сопротивления тр ан с­
пирации. Так, относительная транспирация сосны в зависимости
от условий у вл аж н ен и я и метеорологических условий уменьш алась
в 8— 10 раз (табл. 1.1). В абсолютных значениях интенсивность
Таблица 1.1
Изменение относи тельной транспирации сосны в зависим ости от условий
увлаж нения и м етеорологических факторов
Средний Дон, теплы й период 1961 г.
В отдельные
сроки
наблю дений
С редняя за сутки
V
VI
V II
V III
IX
V -IX
м акси ­
м ал ьн ая
мини­
м альная
У словия увлаж н ен и я
Атмосферное, острый де­
фицит влаги в мае — июле
0,033
0,019
0,013
0,006
0 ,0 2 2
0,019
0,050
0,004
Атмосферно-грунтовое, д е­
фицит влаги незначитель­
ный или отсутствует
0,065
0,050
0,043
0,023
0,035
0,043
0,080
0,015
транспирации ум еньш алась с 250 до 35 мг/ч на 1 г сырых листьев
[17, 19].
Эту ж е особенность иллюстрирует выявленное Л. А. И вановым
[56] закономерное снижение расхода влаги на транспирацию ф и ­
тоценозами по мере продвижения в ю ж ны е районы. В аж н о отме­
тить, что т а к а я закономерность п роявляется не только в районах
с дефицитом влаги в почве, но и в м естах с благоприятным у в ­
лаж нением. П одобная реакция растений на высокие значения ме­
теорологических элементов, надо полагать, является н аследст­
венно обусловленной, т. е. не чем иным, к а к приспособлением ор­
ганизма к уменьшению риска погибнуть от обезвоживания.
12
Уже сам ф акт наличия большого числа формул д ля расчета
испарения свидетельствует о недостатке способа. Следствием
этого и являю тся достаточно большие расхож дения в значениях
испарения, полученных различны ми расчетными способами. Н а ­
пример, по данным С. Ф. Федорова [176], такие расхождения д а ж е
д ля района с относительно благоприятны ми условиями у в л а ж н е ­
ния (Н овгородская область) достигают 80— 90 мм.
Н а д о полагать, что применительно к таким сложным экоси­
стемам, какими являю тся леса, расчетные способы пока еще не
обеспечивают необходимой точности. Вместе с тем в более про­
стых системах, например на почвах без растительности, и в пе­
риоды с благоприятны м увлаж нением эти способы даю т вполне
удовлетворительные результаты. Последнее, в частности, отно­
сится к переходным периодам года, когда испарение обусл овли ва­
ется в основном его физической составляю щ ей на фоне хорошей
влагонасыщенности почв.
1.1.3. Наблюдения на элементарных бассейнах,
стоковых и воднобалансовых площадках
И сследования такого рода предоставляю т значительные воз­
можности для познания отдельных гидрологических процессов.
Основные недостатки их связаны с трудностями прямого учета
подземной составляющ ей стока. Проведение наблюдений за сум­
марным стоком только на ло гах с неглубоким врезом русла (м а ­
лые водосборы) или только за поверхностной и почвенной состав­
ляющими стока (стоковые и воднобалансовы е площ адки) ■сп р а ­
ведливо подвергается критике, поскольку при этом не учитывается
влага, поступаю щ ая на питание вод, залегаю щ и х ниже базиса
эрозии.
Возможности этих подходов существенно увеличиваются, если
они дополняются воднобалансовы ми наблюдениями в почвенном
и биологическом звеньях биогеоценозов. Такие наблю дения поз­
воляют довольно полно учесть подземную составляю щ ую стока и
его суммарные значения. Именно такой подход использован нами
в исследованиях, во время которых на разных объектах произво­
дились комплексные наблю дения — за элементам и водного б а ­
л анса и стоком, почвенно-гидрологические, эколого-физиологические и др.
1.1.4. Воднобалансовый метод
Этот метод наиболее полно р азработан и находит широкое
применение в нашей стране д ля объектов различного ранга: от
°тдельных фитоценозов или других элементарны х единиц л а н д ­
шафта [19, 34, 74, 100, 103, 104, 145, 159, 176] до целых континенТов [3, 91, 92].
13
В заруб еж ны х странах до недавнего времени п реоб ладал о изу­
чение отдельных элементов водного б алан са, в основном стока
на элементарны х водосборах и з а д е р ж а н и я (перехвата) атм о­
сферны х осадков пологом растительного покрова. Однако в по­
следнее время воднобалансовы й метод и здесь находит все боль­
шее признание [194, 203, 210, 223 и др.].
П реимущ ества данного метода неоднократно подчеркивались
в литературе. Так, А. А. Соколов отмечает, что этот метод имеет
неоспоримые преимущества перед чисто сравнительными н аб л ю ­
дениями на парных бассейнах различного ранга, поскольку б а з и ­
руется на строгом физическом (мы бы добавили, и на эколого­
физиологическом) подходе к рассмотрению проблемы, и поэтому
« . . . именно на пути применения этого метода можно ож и дать
наибольшего успеха» [158, с. 56].
М ожно выделить д ва в ар и ан т а воднобалансового метода. Один
из них с определенной долей условности можно н азв ать л изим ет­
рическим, другой — почвенно-гидрологическим.
Оба эти подхода имеют свои достоинства и недостатки, слабо
освещенные в литературе. Н аиболее существенные погрешности
при лизиметрических исследованиях обычно являю тся следствием
ограниченных размеров монолитов. Последнее особенно значимо
д л я лесных экосистем. Д л я уменьшения влияния указанного ф а к ­
т о ра прибегают к строительству очень крупных лизиметрических
сооружений. Так, согласно сообщению Л ю тцке и Симона [214],
п лощ адь лизиметров, построенных в Н идерландах, Ф РГ, США,
достигает 625 м2 при глубине 3,5 м. В Г Д Р (Эберсвальде) по­
строены лизиметры площ адью 10Х 10 м и глубиной 5 м. Ориги­
н альны е лизиметрические устройства имеются, как известно,
в В алдайском ф и л иале Г Г И (ВФ Г Г И ).
Л изим етры можно рассм атривать ка к наиболее совершенные
устройства для всестороннего изучения водного б ал ан са экоси­
стем. К сожалению, в них не удается создавать условия, близкие
к естественным. Д ел о не только в том, что разм еры лизиметров и
связанны е с ними условия увлаж нения не позволяю т моделиро­
вать природные процессы. Самую большую трудность представляет
невозможность создан и я почвенной среды, близкой к естест­
венной. В насыпных л и зи м е трах это связано с нарушением сло­
ж ения почвогрунтов во всем объеме прибора, в лизим етрах-ко­
л о н н а х — в местах кон такта грунтов с изолирующим материалом.
Этим явлениям обычно не придаю т существенного значения при
решении отдельных агрономических или других подобных вопро­
сов. Однако р езультаты изучения экологии растений и поведения
влаги свидетельствуют, что и крупные лизиметры не обеспечи­
ваю т условий, которые необходимы д ля получения характеристик
водного реж има, близких к естественным. Это преж де всего св я­
зано с разм ерам и (глубина и мощность) корневых систем и ус­
ловиям и передвиж ения влаги.
14
Р ассмотрим сказанное на двух конкретных примерах, относя­
щихся к почвам тяж елого (суглинистого) и легкого (песчаного)
механического состава ка к наиболее р азли чаю щ и м ся по своим
свойствам.
Д л я лесных суглинистых почв характерно, ка к правило, н а л и ­
чие сильно уплотненного иллю виального горизонта, во многом оп­
ределяющ его направление и интенсивность гидрологических и
биологических процессов. Сюда относится образование верхо­
водки в периоды интенсивного влагонакопления, ограниченная
мощность корневых систем, уменьшение зоны биологического
звена влагооборота и т. п. Всякое изменение этих свойств обычно
ведет к резкому изменению водного реж им а почв и законом ерн о­
стей влагооборота. Р азруш ени е иллю виального горизонта создает
условия для фильтрации влаги в глубинные слои, исчезновения
верховодки и увеличения мощности корнеобитаемой зоны. В л и ­
зиметрах, заряж ен н ы х монолитами естественного сложения, по­
добные условия создаю тся на границах контактов монолитов
с изолирующим материалом.
М ожет, однако, возникнуть возраж ение, что это не имеет су­
щественного значения для влагооборота, если создаю тся условия
для сохранения исходной структуры растительного покрова и. осо­
бенно его продуктивности. Но с этим нельзя согласиться. Д е л о
в том, что расход влаги на транспирацию насаж д ен иям и и д ру ­
гими фитоценозами зависит не только от их потенциальных по­
требностей во влаге, но и от тех возможностей, которые с о зд а­
ются д ля ее потребления в конкретных условиях среды. При м а ­
лой мощности корнеобитаемого слоя, что часто имеет место
в естественных условиях, резко возрастает возможность ухода
влаги за пределы биологического звена ее оборота в периоды
интенсивного влагонакопления в почве (весна). В дальнейш ем,
какова бы ни была потенциальная потребность растений во влаге,
она расходуется на испарение лиш ь в ограниченном объеме, в кл ю ­
чаясь в основном в процессы стока.
Создаю щ иеся в лизим етрах условия д ля развития мощной
корневой системы обусловливаю т возможности более зн ачитель­
ного расходования влаги на испарение, чем на почвах естествен­
ного сложения. М еж ду количеством расходуемой влаги и продук­
тивностью далеко не всегда наблю дается п р ям а я зависимость.
Свидетельством тому являю тся большие различия транспирационных коэффициентов (количество воды, расходуемой на о б р а зо ­
вание единицы массы органического вещества) одних и тех ж е
видов растений. Так, для сосны они колеблются от 117 до 294 г/г
сухого вещества [84].
Д ругими словами, структура водного б ал ан са экосистем — это
результирую щ ая не только, а порой и не столько растительного
покрова, сколько всех других звеньев данной системы. Почвенные
условия при этом имеют определяю щ ее значение.
15
Существенные изменения в потреблении влаги растениями н а ­
блю даю тся д а ж е при нарушении сложения песчаных почв., С т а ­
кими явлениями приходилось встречаться при изучении гидроло­
гических процессов в природных условиях [19, 31, 38, 77].
В целом имеющиеся материалы позволяю т заключить, что при
недостатке у влаж н ен и я лизиметры дал еко не полностью модели­
руют закономерности природных процессов и д аю т завыш енные
значения испарения.
В этом отношении более приемлемы воднобалансовы е иссле­
дования, в основе которых л еж и т изучение динамики влагозапасов почв путем наблюдений з а их влажностью и уровнями
грунтовых вод при естественном сложении почвогрунтов (почвен­
но-гидрологический метод). Н едостаточная точность, обусловли­
в а е м а я пространственным изменением свойств почв и других ф а к ­
торов, к а к и погрешности измерений, мож ет в значительной мере
исклю чаться увеличением повторности наблюдений.
Д ан н ы й метод, на наш взгляд, позволяет получить наиболее
объективную картину природных явлений и их закономерностей
к а к основу д ля познания существа процессов. Вместе с тем с к а ­
зан н о е не исключает необходимости применения других, пере­
численных выше подходов и методов, однако при условии опре­
деленной соподчиненности и сопоставимости результатов: один
метод (речные б а с с е й н ы )— д ля постановки задачи, другие (ме­
тод элементарных бассейнов, в о д н о б а л а н с о в ы е )— д ля познания
сущ ества процессов, третьи (расчетные, в о д н о б а л а н с о в ы е )— для
поиска путей их совершенствования.
1.2. Некоторые вопросы организации
исследований и анализа
результатов наблюдений
Сочетанйе различных методов, ка к отмечено выше, п редостав­
л яет дополнительные возможности д ля познания причин и след ­
ствий отдельных явлений и процессов при условии привлечения
знаний из смежных наук (физиология растений, лесоведение, ф и ­
зика почв и др.). Без такого подхода увеличивается вероятность
простого нагромож дения фактов и дальнейш его запуты вания и
без того крайне усложненной проблемы. Следует напомнить, что
неполноценные в методическом плане наблю дения вызы вали боль­
шое беспокойство у зачи нателя фундаментальны х эксперимен­
тал ьн ы х гидрологических исследований В. А, У рываева. Он пи­
сал: «Упрощенчество, устройство всякого рода временных щитков
на непрочных дощ аты х или металлических с т е н к а х . . . создает
только видимость организации наблюдений, ведет к накоплению
сомнительных м атериалов и в конечном итоге приносит вред
д е л у . . . и напрасные затраты средств» [173, с. 52]. Н адо с с о ж а л е ­
16
нием отметить, что применительно к гидрологии леса поток таких
данны х не уменьшился, а, наоборот, увеличился. Кроме использо­
вания примитивных средств, ошибки возникаю т из-за неудачного
подбора объектов и использования д ля выводов чисто сравн и тель­
ных измерений.
Н ау чн ая
несостоятельность упрощенных подходов к р а с ­
смотрению гидрологических явлений об суж дается в литературе.
Так, касаясь представления данны х без достаточного объяснения
наблю даем ы х явлений, Соколов пишет: «Если исследование не
д ает ответа на вопрос почему, это у ж е не наука. Такими вы во­
д ам и практически воспользоваться нельзя» [158, с. 55]. И д алее
добавляет: «В обязательное требование к лю бому исследованию
входит получение ответа на вопросы: почему это происходит, чем
объясняется тот или иной эффект влияния леса, его вырубки или
возобновления? Не ответив на эти вопросы, нельзя сделать к а ­
ких-либо практических выводов» (с. 67). Н а это приходится об ­
р ащ ать внимание еще и потому, что за новые факты или специ­
фические закономерности иногда выдаю тся результаты повторных
измерений, но выполненных с некоторым сдвигом во времени
либо в пространстве. Однако при свойственной природным про­
цессам зависимости их динамичности от большого количества
факторов такой подход нельзя признать обоснованным, поскольку
он является не более к а к результатом характерной д ля этих ус­
ловий простой невоспроизводимости результатов.
Не менее существенное, а, пожалуй, еще более важ н ое зн ач е­
ние имеют методические подходы, применяемые при ан ал и зе ре­
зультатов исследований. В этом плане следует обратить в н и м а­
ние на некоторые положения, имеющие значение для ф о рм и ро в а­
ния отдельных принципиально важ н ы х представлений и выводов
относительно гидрологической роли лесов, ка к и других экоси­
стем.
П р е ж д е всего это относится к соотношению потенциального,
т. е. возможного при данны х метеорологических условиях, и ф а к ­
тического испарения. Так, обычно при оценке гидрологической
роли тех или иных фитоценозов исходят из потенциально в о з­
можного испарения фитоценозами. В таком случае логика на сто­
роне более значительного испарения в лесных, чем в травянистых,
сообществах ка к наиболее мощных фитоценозах суши. Однако
фактические значения испарения имеют нередко обратное соот­
ношение, т ак ка к в большой мере корректируются конкретными
условиями и ф акторам и среды. В их числе влагооборот в холод­
ный период года и мощность корнеобитаемой зоны почв.
При традиционных способах изучения водного б алан са, когда
наблюдения и расчеты зам ы каю тся в основном теплым (вегета­
ционным) периодом года, различия гидрологической роли отдель­
ных фитоценозов в силу н азванны х причин могут не проявляться
или д а ж е иметь противоположные фактическим значения.
17
Ещ е более существенны погрешности в результате н еправиль­
ной либо тенденциозно односторонней оценки гидрологической
роли корневых систем. Н а некоторые из них о бращ алось в н и м а­
ние выше. Здесь отметим, что с большей глубиной корневых си­
стем древесных растений связы вается иногда более интенсивное
питание грунтовых вод под лесами. Ходы корней при этом р ас­
см атриваю тся ка к дрены д ля фильтрации влаги. П ри этом з а б ы ­
вается, что хотя такие явления и имеют место, но основная ф у н к­
ция корней — не проведение, а поглощение влаги и , . сл ед о в а­
тельно, не экономия ее, а повышенное расходование. По этой
причине теоретические положения относительно гидрологической
роли отдельных фитоценозов нельзя рассм атривать к а к обосно­
ванные, поскольку они базирую тся на неверных посылках.
Эти и другие методические подходы имеют важ н ое значение
при изучении и ан ал и зе отдельных гидрологических процессов и
проблемы в целом. Они находят о траж ение в различных р а з д е ­
л а х настоящей работы.
1.3. Некоторые терминологические
вопросы.
Классификация гидрологических функций
лесов
Дискуссионность проблемы гидрологической роли лесов во
многом связан а с отсутствием четкой терминологии по данном у
вопросу. Нередки случаи неоднозначного употребления терминов.
Нет единой классификации гидрологических функций лесов.
С казанное преж д е всего относится к термину «водоохранная
роль лесов». Согласно И. В. Тюрину, « ...п о д ней подразумевается
совокупность таких влияний леса, в р езультате которых у си л и ва­
ется значение производительных, или полезных, сторон водного
бал ан са территории за счет уменьшения непроизводительных, или
вредных, сторон этого б ал ан са» [172, с. 8]. При этом к производи­
тельному, или продуктивному, использованию влаги Тюрин отно­
сит и ее расходование на транспирацию . В этой связи н аиболее
полно, по указанном у автору, водоохранные свойства леса п рояв­
л яю тся в том случае, если древостой используют влагу, не только
поступающую из атмосферы, но и стекающую с сопредельных от­
крытых пространств. Д ругим и словами, водоохранная роль леса,
по Тюрину, практически всегда связан а с повышением испарения
и соответственно с уменьшением объемов суммарного стока на
занимаемой им территории. Непременным условием водоохранности лесов является возрастание только подземной составляю щ ей
стока.
Исходя из такого понимания термина, Тюрин к водоохранным
относит в основном н асаж ден ия, перехваты ваю щ ие поверхност18
ный сток, поступающий со смежных пространств. Территориально
в эту категорию относятся леса лож бин стока и карстовых воро­
нок, полосы или опушки, располож енны е поперек склонов, снего­
сборные полосы и лесные колки. К ак синоним понятия «водоох­
ран н ы е леса» автор уп отребляет термин «грунтоувлаж няю щ ие
леса». П р ео бл ад аю щ и е ж е площ ади лесов Тюрин относит к к л и ­
м атоувл аж няю щ и м , поскольку они отличаются повышенным сум­
марны м испарением и преж де всего транспирацией.
М. Е. Ткаченко [167] сделал, пожалуй, первую попытку р ас­
смотреть соподчиненность отдельных терминов — «водоохранная»,
«водорегулирую щ ая», «водоохранно-защ итная» роль лесов. При
этом он д а в а л определение терм инам не к а к функциям, а ка к
категориям лесов. Водоохранными он п редлагал н азы вать леса,
которые • содействуют более равномерному поступлению воды
в источники или увеличению ее поступления, в особенности в пе­
риоды межени, или предохраняю т естественные и искусственные
водоемы от засорения и загрязнения. Водорегулирующими н а ­
зван ы леса, которые, не увеличивая общего поступления воды
в источники, уменьш аю т наводнения и предотвращ аю т за б о л ач и ­
вание или содействуют лучш ему д р ен аж у почвы.
Н етрудно убедиться, что проявления гидрологических свойств
в названны х категориях лесов повторяются. Равном ерное поступ­
л ен и е воды в источники водоохранных лесов — это не что иное,
к а к уменьшение наводнений и содействие лучш ему д р ен аж у почв
водорегулирующих лесов. М ожно бы назвать специфическим свой­
ством водоохранных лесов увеличение стока (поступление воды
в источники), но в определение это вводится ка к возможное, но
н еобязательное условие (союз «или»).
Более конкретно термин «водоохранная роль лесов» понимает
В. В. Р ахм ан ов [137, 139]. Он разл и чает значение этого термина
в широком и узком смысле слова. При употреблении термина
в широком смысле понимается весь комплекс положительного
влияния лесов на воды, вклю чая воздействие ка к на объем стока,
т а к и на рассредоточение его во времени (водорегулирую щ ая
ф ункция). Узкий смысл термина ограничивается только воздей­
ствием лесов на объем суммарного стока. Согласно Рахманову,
водоохранная роль лесов ка к в широком, т а к и в узком смысле
всегда положительна. М еж ду тем в литературе, ка к известно,
имеются данные, свидетельствующие о том, что лес мож ет не уве­
личивать, а уменьшать объем стока. В данном случае возникает
терминологическое несоответствие — «отрицательная водоохран­
ная роль».
И. С. Мелехов [97] т а к ж е считает, что термин «водоохранная
роль» можно рассм атривать и в широком, и в узком смысле
слова. При этом водоохранное значение лесов он связы вает
с влиянием, обусловливаю щим сохранение и накопление влаги
в лю бых проявлениях, вклю чая увеличение запасов в почвогрун2*
19
тах, а через них и в реке, экономное расходование на испарение
с поверхности почвы, снегонакопление, замедление, таяни я снега,
улучшение качества воды. Такое определение, надо полагать, от­
носится к пониманию термина в широком смысле слова. Б олее
узкое определение водоохранной роли автор не приводит и не в ы ­
ск азы вает своего отношения к проблеме влияния лесов на объем
стока.
Согласно В. И. Рутковскому [148], все леса, защ ищ аю щ и е
воды, почвы, грунты, водоемы, русла рек, сельскохозяйственные и
другие угодия, следует назы вать лесами защ итного значения. П о ­
следние в свою очередь подразделяю тся на леса гидрологического
и климатического значения. К гидрологическим относятся водо­
охранные леса, способствующие увеличению стока; водорегули­
рующие леса, обусловливаю щ ие уменьшение поверхностного стока
и повышаю щие уровень грунтовых вод; дренирующие леса, основ­
ная функция которых проявляется через понижение уровней грун­
товых вод.
А. А. Молчанов [ЮЗ] под водоохранной ролью лесов понимал
практически все изменения влагооборота в них, которые имеют
своим результатом полож ительны е следствия. Следуя Тюрину
[172], он считал, что к водоохранным свойствам следует относить
все те влияния леса, в результате которых усиливается значение
производительных, или полезных, сторон водного б аланса за счет
уменьшения непроизводительных, или вредных, сторон этого б а ­
ланса. Д а л е е М олчанов отмечал, что к положительным сторонам
водного б ал ан са следует относить сокращение поверхностного
стока и увеличение производительного расходования влаги на
транспирацию , а т а к ж е увеличение подземного стока. В более
поздней работе он [104, с. 436] пытается уточнить высказанное
положение: «Лучшими водоохранными свойствами об ладаю т леса
с влагоемкой подстилкой, хорошим структурно-агрегатным со­
стоянием почв, древостой которых имеют глубокую и разв етв л ен ­
ную корневую систему и отличаются наим еньш ей потребностью
во вл а ге на транспирацию и испарение. Исходя из этих полож е­
ний, необходимо стремиться в ы ращ ивать леса высокопродуктив­
ные и р а сходую щ и е м а л о влаги » (курсив Н. В.).
Нетрудно заметить, что все перечисленные свойства имеют
важ ное значение д ля оценки гидрологической роли лесов, но со­
вмещение их положительных качеств в пределах одного н а с а ж д е ­
ния невозможно, т а к как практически все они находятся в про­
тиворечии. Так, мощ ная в л агоем к ая подстилка неизбежно умень­
ш ает
просачивание влаги в почву, увеличивая физическое
испарение; глубокая и разветвлен н ая корневая система т а к ж е
в конечном счете выступает фактором поглощения влаги и расхо­
дования ее на транспирацию ; повышение продуктивности в свою
очередь несовместимо с уменьшением расхода влаги на транспи­
рацию. Следовательно, эти свойства никак не могут сочетаться
20
с уменьшением расходования влаги на испарение и повышением
стока.
Таким образом, вывод М олчанова о неодинаковой водоохран­
ной роли лесов различной структуры слишком неопределенен и
достижим практически в любом случае, если один из назы ваемы х
им показателей такой роли изменяется в каком-либо н а п р ав л е­
нии. Столкнувшись с таким противоречием, М олчанов в послед­
них раб отах п редлагает о тказаться от использования критерия
стока как условия водоохранности насаждений.
В работе [108], опубликованной в 1977 г., требование о м алом
расходовании влаги не только снимается из определения, но и
рассм атривается как противоречащ ее самой сущности водоохран­
ности лесов. Отметив, что «.. .расход воды на выращ ивание о р ­
ганической массы является показателем рационального использо­
вания водных ресурсов», а .. .«повышение транспирации в районах
с достаточным увлаж нением не только полезно, но и необхо­
димо», авторы констатируют: «Водоохранные свойства леса д о л ­
ж н ы з а к л ю ч а т ь с я ... не в увеличении речного стока, а в уменьш е­
нии поверхностного и за счет увеличения вследствие этого з а п а ­
сов подземных вод» [108, с. 21— 22].
Такой ж е точки зрения на водоохранную роль лесов п ридер­
ж и в ается М. И. Львович [89], считая, что поскольку транспирация
является наиболее рациональны м использованием водных ресур­
сов, то ее нельзя р ассм атривать в числе отрицательных п оказа те­
лей водоохранной роли лесов.
Еще более определенно о связи степени водоохранности лесов
с расходом влаги на транспирацию в ы сказы вал ся Б. Д. Ж илкин.
Он писал: « В о доох ран н ы м ... будет всякий лес, который о к а зы ­
вает положительное влияние на хозяйственное использование вод­
ных р е с у р со в ... путем непосредственного увеличения расхода
влаги, идущей на увеличение органической продуктивности и ре­
гулярного водопитания р е к . ..» [48, с. 79].
По этой причине А. И. Субботин [161] все попытки связы вать
понятие водоохранной роли лесов с увеличением стока р а с с м а т­
ривает ка к д иам етральн о противоположные взгл яд ам В. В. Д о ­
кучаева, П. В. Отоцкого, Г. Н. Высоцкого, Г. Ф. М орозова,
А. Д. Д у б а х а по вопросам гидрологии леса. Он считает, что леса
во всех случаях расходуют повышенное количество влаги и, сле­
довательно, не могут увеличивать речной сток. В этой связи во­
д оохранная роль леса, согласно Субботину, проявляется через
уменьшение склонового стока, увеличение количества талы х и
дож девы х вод, просачивающихся в зону аэрации, больш ая часть
которых затем расходуется самим лесом, обеспечивая его рост ir
развитие.
С вязы вая водоохранную роль лесов с расходом влаги на про­
дуктивное испарение, или транспирацию , ученые, на наш взгляд,
допускаю т логическую ошибку, поскольку см еш иваю т понятия
21
использования и охраны вод. Эти понятия обязательно надо р а з ­
граничивать, оставив за термином «водоохранная роль» только те
воздействия, с которыми связаны явления либо увеличения з а п а ­
сов воды (стока), либо сохранения или улучшения ее качества.
Необходимо обратить внимание еще на одну парадоксальную
тенденцию использования лесогидрологических терминов и поня­
тий, в соответствии с которой в многофакторных процессах легко
найти подтверж дение практически любой точке зрения на про­
блему «водоохраны». Например, рассм атр ивая одну сторону про­
цессов, легко «доказывают», что повышенное зад ер ж ан и е осадков
пологом растительного покрова есть благо, т а к ка к исключает
возможность наводнений, уменьш ает вероятность заболачивания.
Но под другим углом зрения в качестве б л а га рассматривается
слабое зад ер ж ан и е осадков, т а к как это увеличивает поступле­
ние воды в водные источники. С третьей точки зрения, это благо
потому, что обусловливает возможность большего включения
воды в процессы транспирации и, следовательно, повышает про­
дуктивность растений. Н е менее противоположны оценки гидро­
логической роли суммарного испарения с лесов. Высокими водо­
охранны м и свойствами лесов о б ъявл яется и экономное расх одова­
ние влаги на испарение, поскольку оно обусловливает увеличение
суммарного стока, и высокое испарение, поскольку оно способст­
вует интенсификации влагооборота в атмосфере и повышению
продуктивности древостоев.
Д ругими словами, к а ж д ое действительно огромное влияние
лесов на оборот влаги о б ъявл яется водоохранным и привлекается
для защ иты какой-либо концепции. Н апример, если усилия н а ­
правлены на сохранение хвойных лесов ка к наиболее ценных
с точки зрения древесных запасов, то и все проявления их в л а г о ­
оборота об ъявляю тся преимущественными перед лесами другого
породного состава; если требуется обосновать повышение продук­
тивности лесов, то расход влаги на транспирацию объявляется
высшим проявлением их водоохранной роли; если рубка леса
противоречит в згл яд ам исследователя или ведомства, то и все
изменения обусловливаемого ею водного р еж им а оцениваются от­
рицательно. Л ю бы е факты другого порядка (например, увеличе­
ние стока с вырубок) при этом либо оцениваются ка к ошибоч­
ные, либо об ъявляю тся результатом специфичности тех условий,
в которых они были получены.
При таком подходе любое действительно масш табное влияние
лесов на оборот влаги рассм атривается ка к водоохранное, хотя
в одних случаях мы имеем дело с ее расходованием, а в д р у г и х 1—
с сохранением.
В дополнение к имеющимся предпринимаю тся попытки введе­
ния новых, еще менее конкретных терминов и определений «водо■образующие леса», «водозащитные леса» и др.).
Вместе с тем имеющиеся широко распространенны е понятия
22
остаются терминологически неузаконенными. Так, в ГОСТе'
18486— 73 «Лесоводство. Термины и определения» термин «водо­
охран н ая роль леса» вообще отсутствует, дается определение
только «водорегулирующих лесов». Примеры такого порядка
можно было бы продолжить, так ка к они встречаются во многих
работах, посвященных обсуждаемой проблеме. Все это свидетель­
ствует о настоятельной необходимости унификации терминологии,
без чего невозможно конкретное обсуждение ряда основопола­
гающих вопросов гидрологической роли леса.
В своих публикациях мы касались данного аспекта о б су ж д ае­
мого вопроса [20, 21]. Д ел а л и с ь попытки, не вводя новых терм и ­
нов, конкретизировать имеющиеся. В настоящей монографии р а с ­
см атривается более полно соподчиненность терминов, как отно­
сящихся непосредственно к гидрологическому влиянию лесов, так
и связанных с этой проблемой опосредованно.
Во-первых, мы выделяем следующие семь категорий лесов по
главнейш им гидрологическим функциям:
1) водоохранные стокоувеличивающие (экономное расхо до ва­
ние влаги на суммарное испарение);
2 ) водоохранные конденсационные (образование горизонталь­
ных о с а д к о в );
3) водоохранные водоочищающие; '
4) водоохранно-водорегулирующие снегоперехватывающие;
5) водоохранно-водорегулирующие стокоперехваты ваю щ ие (по­
верхностный сток, поступающий со смежных пространств);
6 ) водорегулирующие инфильтрационные
(перевод поверх­
ностного стока в подземный на занимаемой территории);
7)' водорегулирующие десукционные (увеличение суммарного
и сп а р е н и я ).
Во-вторых, мы п редлагаем схему соподчиненности составл яю ­
щих водоохранно-защитных функций лесов (рис. 1.1).
Под гидрологической ролью лесов нами понимается весь ком­
плекс их воздействий на влагооборот водосборов и окруж аю щ их
пространств. Этот термин мы рассм атриваем как синоним поня­
тия «водоохранная роль лесов» в широком смысле слова. Термин
«водоохранная роль» в узком смысле ограничивается влиянием
на суммарный сток и воздействием на качество вОды. Д л я р а з д е ­
ления этих функций вычленяется водоохранная количественная и
водоохранная качественная функция. Такое деление, в частности,
применяется в чехословацкой гидрологической литературе [218]
на наш взгляд, является удачным. П равд а, чехословацкие иссле­
дователи качественную функцию рассм атриваю т более широко,
относя сюда и все воздействия, связанны е с перераспределением
стока (водорегулирую щ ая роль в нашем понимании).
Н аиболее однозначное содерж ание вкл ад ы вается в термин
«водоохранно-защитная роль лесов». П од ним понимается весь
комплекс воздействий на водные ресурсы и элементы окруж аю 23
Рис. 1.1. Схема соподчиненности составляю щ их водоохранно-защ итны х функций лесов.
щей среды, связанны е с влагооборотом. Хотя термин нельзя счи­
тать удачным, поскольку слова охрана и защ и та являю тся сино­
нимами, но толкование его ни у кого не вы зы вает сомнений. Т р а ­
диционно с понятием «защ итн ая роль» связы вается воздействие
на почвы, микроклимат и другие элементы окруж аю щ ей среды,,
прямо не связанны е с влагооборотом.
В сходном объеме большинством исследователей понимается
и термин «водорегулирую щ ая роль лесов» к а к комплекс воздей­
ствий, связанны х с перераспределением значений отдельных э л е ­
ментов влагооборота. Сюда относится уменьшение поверхностной
составляю щ ей стока и связанны х с ней наводнений, усиление пи­
тания грунтовых вод, предотвращ ение заб ол ач иван и я и т. п. Ф а к ­
торами водорегулирующей роли является перехват осадков кро­
нами и подстилкой, специфическая фильтрационная способность
почв, особенности снегонакопления и особенно снеготаяния,
а т а к ж е другие закономерности влагооборота, свойственные л е с ­
ным экосистемам. П р а в д а , и в применении этого термина часто
возникают трудности из-за того, что отдельные исследователи во­
дорегулирую щ ую функцию рассм атриваю т ка к составляю щ ую во­
доохранной роли [172] либо, наоборот, водоохранную роль о г р а ­
ничивают только воздействием на подземную составляю щую
стока и подчиняют ее более широкой водорегулирующей ф унк­
ции [100].
Следует отметить, что в приведенной на рис. 1.1 схеме некото­
рые термины и понятия не нашли отраж ения. Это относится
преж де всего к тем из них, которые имеют либо узкоспецифиче­
ское, либо региональное значение. Так, применительно к горным
лесам довольно часто применяется понятие «водорегулирую щ ая
емкость насаж дений» ка к способность различны х элементов био­
геоценозов (полог леса, подстилка, почвы) поглощ ать атм осф ер­
ные осадки и п ред отвращ ать разруш ительны й поверхностный сток
[129, 165]. Сходный смысл имеет понятие «коэффициент защ итности насаж дений» [44], характеризую щ ий максимальную способ­
ность п редотвращ ать поверхностный сток и вы р а ж ае м ы й отно­
шением суммы осадков м аксимальной д ля данного района ин­
тенсивности, обусловливаю щ их начало стока, к максимально'
возможным в данном районе осадкам такой ж е интенсивности.
Необходимо т а к ж е кратко рассмотреть в качестве примера
терминологию, применяемую в зар уб еж ны х странах. Н аиболее
разработанной и интересной, на наш взгляд, является упоминав­
ш аяся выше терминология, р азр а б о т а н н а я чехословацкими иссле­
д ователям и [216, 218], согласно которой выделяю тся две катего­
рии функций и шесть гидрологических групп лесов.
П е р в а я категория вы деляется по отношению к хозяйственной
Деятельности человека. В этом плане н азы ваю тся водная, или
гидрологическая, и водохозяйственная функции. П е р ва я из них
рассм атривается ка к самопроизвольная (спонтанная), я в л я ю ­
25
щ а я с я неотъемлемым свойством лесных экосистем. С точки зрения деятельности человека, ее н азы ваю т пассивной и в этой связи
относят к внепродукдионной (побочной, невесомой) и внеэконо­
мической. Водохозяйственная функция в отличие от гидрологиче­
ской рассм атривается ка к п реднамеренная, св язан н ая с конкрет­
ными хозяйственными мероприятиями, и в этой связи ее относят
к активной и экономической.
В торая категория функций вы деляется по характеру п ро явл е­
ния гидрологической роли. В этом плане вы деляю тся функции:
водоохранная (влияние на количество воды или сток), в о до за­
щ итная (влияние на качество воды и регулирование стока) и поч­
в о защ итная, связан ная с предотвращением разруш ения почв.
Водоохранную функцию рассм атр иваю т ка к количественную,
или квантитативную, а водозащитную — к а к качественную, или
квалитативную (в предлагаем ой нами классификации влияние
лесов на качество вод включается в водоохранную функцию, так
ка к это в большей степени отвечает смысловому ее содерж анию —
охране вод от загр я зн е н и я ). Термин «водорегулирую щая роль»
в чехословацкой лит ерату ре не имеет аналогов и не применяется.
Группы лесов выделяю тся по той гидрологической роли, кото­
рая является для них преобладаю щей. Такими группами я в л я ­
ются: водозащитные л еса (в нашем понимании водорегулирую ­
щие и водоохранные качественные), инфильтрационные леса (во­
доперехваты ваю щ ие полосы леса по л о ж б и н ам стока, опушки и
т. п.), десукционные леса (в основном н асаж дения, п отребляю ­
щие грунтовые воды и понижаю щ ие их уровень), осадкообразу ю ­
щие леса (характерны только для районов с большим количест­
вом горизонтальных осадков, в условиях Чехословакии х а р а к ­
терны для верхнего пояса горных районов) и противоэрозионные леса.
Соответственно названны м группам лесов в них н азначается
конкретный способ ведения хозяйства. Так, например, для оса д ­
кообразующ их лесов основным требованием является п о д д ер ж а­
ние постоянно высокой сомкнутости полога. Таким требованиям
на верхней границе леса отвечают хвойные насаж дения, со д е р ж а ­
щие большую органическую массу. Последнюю рекомендуется
поддерж ивать за счет сохранения высокой сомкнутости крон и
снижения возраста рубок. Водозащ итны м и фильтрационным к а ­
чествам наиболее полно отвечают смешанные хвойно-лиственные
насаж дения, поддерж иваемы е в условиях средней сомкнутости,
и т. п.
Разд елен и е лесов на группы осущ ествляется обычно примени­
тельно к конкретным водосборам и реш аемым на них водохозяй­
ственным задачам . Система ведения хозяйства определяется спе­
циальными проектами. Один из таких проектов разработан и об ­
с у ж д а л с я ка к образцовы й применительно к водосборам, питающим
в о дохр ан и л и щ а питьевого водоснабж ения [217].
26
В заключение остановимся на принципах выделения или опре­
деления отдельных категорий или групп лесов, применяемых
в литературе. Н ам представляю тся неудачными те попытки, при
которых ставилась цель связать с определенной категорией н а ­
саждений ограниченный круг функций, например так ая: «Водо­
охранными надо считать те леса, которые содействуют более р а в ­
номерному поступлению влаги в источники или увеличению ее
поступления, в особенности в периоды минимума запасов воды,,
или предохраняю т естественные и искусственные водоемы от з а ­
сорения и загрязнения» [167, с. 173]. Нетрудно заметить, что пер­
вым двум требованиям отвечают практически все леса и лиш ь
третье — выполняю т в большей степени насаж дения, п ро и зр а­
стающие по берегам рек и водоемов.
Такой ж е подход использует Молчанов. Так, водоохранно-за­
щитными он рекомендует «считать такие леса, которые о к а зы ­
ваю т полож ительное влияние на водный реж им рек путем почвенно-грунтового питания их водой, обеспечивают повы ш ение
продуктивности лесов и сельскохозяйственных растений на водо­
сборном бассейне и предохраняю т почву от смывов и размывов»
[104, с. 454]. Этим требованиям т а к ж е отвечают практически все
•леса и особенно те, в пределах водосборов которых имеются сель­
скохозяйственные поля.
Поскольку все л еса в той или иной степени влияю т на р а зл и ч ­
ные гидрологические процессы, целесообразно д ав ать определе­
ние не лесам, а выполняемым ими функциям, а затем по ф унк­
циям, которые либо преобладаю т, либо наиболее интересны в хо­
зяйственном отношении, выделять отдельные категории лесов
гидрологического значения. Н апример, к водорегулирующим сл е­
дует относить те леса, основное назначение которых или ведение
хозяйства в которых подчинено зад ач ам регулирования влаго обо­
рота посредством перехвата осадков кронами, усиления ф и л ьтр а­
ционной способности почв, снижения поверхностной составл яю ­
щей стока и других подобных проявлений. К водоохранным (в у з ком смысле слова) при таком подходе относятся те леса, ведение
хозяйства в которых подчинено зад ач е увеличения стока или
охране вод от загрязнения. ■
Таким образом, д а ж е краткий ан али з методов изучения гид­
рологической роли лесов и последующей интерпретации получен­
ных данных свидетельствует, что отсутствие единых взглядов по
ряду вопросов данной проблемы во многом связано с недостат­
ками методического порядка, вклю чая проведение эксперимента,
терминологический язы к и теоретические обобщения. Н едостаточ­
ными та к ж е являю тся м атери алы экспериментальных исследова­
ний, р аскры ваю щ и е механизм отдельных процессов и явлений к а к
основу для теоретических обобщений.
27
Объекты исследований, состав,
продолжительность и методика
наблюдений
2.1. Объекты исследований
и продолжительность наблюдений
В основу монографии полож ены м атери ал ы д л и ­
тельны х воднобалансовы х исследований, выполненных в двух
крупных регионах, существенно различаю щ ихся по природным ус­
л овиям и прежде всего по х ар а ктеру увлаж н ен и я: в регионе
хвойно-широколиственных лесов (далее — л есн ая зона) и в степ­
ной зоне европейской части С С С Р . С тационарны е исследования
выполнялись на Истринском опорном пункте (М осковская об ­
ласть) в 1965— 1980 гг. и в Бузулукском бору (О ренбургская о б ­
ласть) в 1965— 1983 гг. Кроме этого, автором обработаны и к р и ­
тически осмыслены результаты наблюдений, выполненных на н а ­
званны х объектах в более ранний период: с 1937 г. на Истринском
опорном пункте и с 1945 г. (по отдельным вопросам с 1905 г.)
в Бузулукском бору, а т а к ж е опубликованные результаты н аб л ю ­
дений на других стационарных об ъектах (см. П редисловие).
Кроме материалов длительных стационарных наблюдений,
в работе используются и результаты полустационарны х экспеди­
ционных исследований. В лесной зоне полустационарны е водно­
балансовы е исследования проводились в Загорском лесхозе
(1976— 1979 гг.) на стационаре «К ам енка» (Хомяковское лесниче­
ство) и частично в Пушкинском лесхозе (Тютчевское и П уш ки н ­
ское лесничества). В степной зоне подобные полустационарные
исследования проводились в 1958— 1962 гг. песчано-эрозионной
экспедицией МГУ (руководитель А. Г. Гаель) в Кустанайской о б ­
ласти (островные сосновые леса) и на Среднем Д о н у (Арчединский лесхоз Волгоградской области ).
Р я д лесных массивов охвачен т а к ж е экспедиционными иссле­
дованиями: на Среднем Д ону — М ихайловский лесхоз в В олго­
градской области, Вешенский лесхоз в Ростовской области;
в Оренбургской области — Бузулукский, Сорочинский, Соль-Илецкий, Оренбургский, Илекский и другие лесхозы.
Н аиболее полно в работе представлены результаты н аб лю д е­
ний, полученных на Истринском опорном пункте. П ункт распо­
ложен на водоразделе рек Истры (приток р. Москвы) и Л а м ы
(приток р. Волги) на южном склоне К линско-Дмитровской гряды
в 70 км северо-западнее Москвы. Административно пункт отно­
28
сится к Истринскому району Московской области (в 1,5 км от
д. Ж и л к и н о ). Территория его входит в Холщевиковское лесниче­
ство производственного объединения «Истралесхоз».
Условия стаци он ара довольно типичны д ля лесной зоны: здесь
преоб ладаю т дерново-подзолистые почвы, сформированные на по­
кровных суглинках, подстилаемых с 2,5— 3,0-метровой глубины
суглинистой, иногда опесчаненной, к а к правило с включением
гальки, мореной. П оследняя подстилается обычно р азн о зер н и ­
стыми песками различной мощности. Н и ж е зал егаю т хорошо о т ­
сортированны е или глинистые пески, п рикрываю щ ие меловые или
юрские породы [157]. Н а отдельных участках мощность моренных
суглинков уменьш ается до 1— 2 м или увеличивается до 3— 4 м.
Д л я почв, сформированных на покровных суглинках или морен­
ных суглинистых отложениях, закономерным является о б р а з о в а ­
ние в период интенсивного влагонакопления верховодки на и л ­
л ю виальном горизонте, которая в конце весны или в начале лета
обычно исчезает.
П р е о б л ад ае т полого-холмистый рельеф. Р азли чи е высотных
отметок в пределах объектов исследований обычно не более 3—
5 м. Грунтовые воды во всех случаях зал егаю т глубж е 10 м. Х а ­
р ак тер н ая их особенность — отсутствие единого горизонта и з н а ­
чительная
«индивидуальность» поведения в различных с к в а ­
ж инах.
В механическом составе почв прео б ладает ф ракци я 0,25—
0,01 мм. Н аим еньш ая влагоемкость (Н В ) таких почв равна 24—
2 6 % , влаж н ость за в я д а н и я (В З) 14— 1 5 % . При НВ такие почвы
способны уд ерж и вать в метровом слое 150— 170 мм доступной р а ­
стениям (продуктивной) капиллярно-подвеш енной влаги. Д ан н ы е
о механическом составе и водно-физических константах почв при­
водятся в п. 5.4.
Истринский опорный пункт — один из старейших в стране с т а ­
ционаров, на которых проводятся гидрологические исследования.
Н абл ю д ен ия за основными элементам и водного б ал ан са и метео­
рологическими ф акторами, их обусловливаю щими, здесь начаты
в 1938 г. Р езул ьтаты их опубликованы в двух сводных работах,
получивших широкую известность — «Водный реж им в лесах»,
1939 г., и «В одоохранная роль леса», 1940 г. (см. [87, 88, 147, 156,
157 и др.]).
После Великой Отечественной войны исследования были во­
зобновлены в 1950 г., но ограничивались в основном н аб лю д е­
ниями за поверхностным стоком на лесном, полевом и полулесном
элем ентарны х бассейнах площ адью 19— 31 га каж ды й.
В 1962 г. организую тся наблю дения в н асаж д ен и ях различного
состава, представляю щ их основные ф азы смены пород в данном
регионе. Такими объектами являю тся чистый еловый лес, листвен­
ное насаждение, представленное березой, осиной и ивой с единич­
ными экзем п л яр ам и ели в подросте, и смешанное елово-листвен29
Таблица 2.1
Х арактери сти ка объ ектов н а Истринском опорном пункте
№
объекта
Х арактеристи ка объекта
П ериод
наблю дений,
годы
Экспериментальные площадки (ЭП)
ЭП-1
Лиственное насаждение состава 6Б40с ед. Л п, в под­
леске лещина, возраст 50—60 лет, класс бонитета I,
сомкнутость крон 0,8
1955— 1977
ЭП-2
Смешанное насаждение соетава 5 Е 4 Б 1 0 с, во втором
ярусе редко ель, возраст 60—70 лет, класс бонитета
I, сомкнутость крон 0,7
1955— 1977
ЭП-3
Еловое насаждение состава Ю Е , без подроста и под­
леска, возраст 80— 100 лет, класс бонитета I, сомк­
нутость крон 0,7—0,8
1955— 1977
ЭП-4
Л уг (залежь) в 120'— 150 м от стены леса (контроль)
1 9 5 5 -1 9 7 7
Водосборные бассейны (ВБ)
ВБ-1
Лесной бассейн, площадь 88,7 га. Лесистость около
95 % (5 % — лесные поляны небольших размеров,
дороги, линия электропередачи). Средний состав н а­
саждений 4 Б 4 0 с2 Е , возраст 40— 50 лет, полнота 0,7—
0,8, класс бонитета I— II. Н а долю лиственных насаж ­
дений с подростом ели приходится 23 % площади во­
досбора, лиственные насаждения со вторым ярусом
ели занимают 13 % , смешанные елово-лиственные
насаждения 39 % и чистые еловые насаждения 20 % .
Рельеф еще более выровненный, чем в ВБ-2. Значи­
тельная часть нижней части бассейна занята пони­
жением, где в предвоенный период была нарезана
система осушительных канав. Почвы здесь в разной
степени оглеенные. Уклон не более 15 °/00
1972— 1975
ВБ-2
Лесной бассейн, площадь 24 га, лесистость 90 % .
10 % площади приходится на поляны разных разме­
ров, дороги, прогалины и т. п. Преобладающий тип
леса — ельник-кисличник. Средний состав насажде­
ния 7Е 2Б 1 0 с, возраст 80—90 лет, сомкнутость крон
0,8, в том числе: ельники с примесью лиственных по­
род (береза, осина), IV класс возраста, полнота 0,8—
46 % ; елово-лиственный лес с преобладанием березы
и осины, V класс возраста, полнота 0,7—0,8— 11 %;
то ж е с полнотой 0,5—0,7— 19 % ; молодняки на вы­
рубках с преобладанием лиственных пород и неболь­
шим участием ели — 14 % . Рельеф водосбора поло­
гий. Средний уклон около 30 °/00. Преобладающие
почвы среднесуглинистые дерново-подзолистые, по
понижениям оглеенные
1950— 1975
30
Продолжение
В Б-3
В Б-4
Полевой бассейн, площадь 31 га. 74 % площади за ­
нимает распахиваемое поле, опушки — 2 % ; лесные
куртины, состоящие из лиственных пород в возрасте
20—30 лет — 13 % ; тальвег лога (луг) — 7 % , по­
ляны между куртинами и лесных полос — 4 %.
Рельеф пологий, средний уклон 30—35 °/00. В вер­
ховьях водораздел выражен слабо, так как проходит
через плоское понижение, в котором после весеннего
снеготаяния довольно надолго задерживаю тся поч­
венные и поверхностные воды. Почвы здесь сильно
оглеенные. О стальная часть бассейна занята дерновоподзолистыми, на склонах, как правило, смытыми
почвами
Полулесной бассейн, площадь 19 га. Средняя лесис­
тость 57 % , из них 44 % занято елово-лиственным
лесом IV—V классов возраста с полнотой 0,6— 1,0.
9 % площади занимают чистые ельники IV—V клас­
сов возраста при полноте 0,8— 1,0; 4 % — куртины
лиственных пород (береза, осина, ольха) разного
возраста. 40 % водосбора занято пашней и 3 % —
лесными полянами. Н асаждения занимают нижнюю
часть бассейна. В верховьях бассейна находится об­
щее с верховьями полевого бассейна плоское пониже­
ние, во влажные периоды лет оно заболочено, в су­
хие — распахивается под сельскохозяйственные к у л ь­
туры. Уклоны, как и в ВБ-2
1950— 1975
1950— 1975
ное насаждение. В качестве контроля используется полевая м етео­
рологическая п лощ адка. В 1972 г. начаты наблю дения еще на о д ­
ном лесном бассейне (№ 1) площ адью 88,7 га.
Х арактеристика объектов и объем проводимых наблюдений
приводится в табл. 2.1 и 2.2. Все н асаж д ен ия располагаю тся в о д ­
ном лесном массиве в сходных почвенно-грунтовых условиях. Р а с ­
стояние между лиственным и смешанным насаж д ен иям и со став­
л я е т 150— 200 м, еловое отстоит от них на 800— 1000 м. Объекты
со д ер ж атся в полузаповедном режиме.
С труктура елового н аса ж д ен и я в процессе всего периода ис­
сл ед о ван и я практически не изменялась, в лиственном насаж дении
были убраны отдельные ели д л я п оддерж ан ия его чисто лист­
венным.
Наиболее значительные изменения происходили в смешанном
н асаж д ен и и в связи с интенсивно происходившими здесь процес­
сами смены лиственных пород елью и выходом ее в первый ярус.
Зд есь периодически уб ирался сухостой (в основном ивы и осины).
Эти площ адки вначале были назван ы биофизическими, а затем
31
Таблица 2.2
Объем и сроки наблю дений на о бъ ектах И стринского опорного пункта
Х арактери сти ка
Срок наблюдений
П ериод наблю дений,
годы
Экспериментальные площадки
П ерехват осадков кронами
В лагозапасы в 1— 1,5-метровом
слое почв
Сток осадков по стволам ос­
новных древесных пород
Испарение с почвы
Испаряемость
Промерзание почв
Температура почвы до глубины
320 см
Температура и влажность воз­
духа (в метеорологических буд­
ках)
Лесной опад, запасы подстил­
ки, фенология, прирост дере­
вьев по радиусу, солнечная р а­
диация, освещенность и др.
Круглогодично по .мере
выпадения
Ежемесячно в течение
теплого периода года
и в предзимний период
Весенний период
Весенний период
Теплый период
Круглогодично
1962— 1975
1962— 1975
(1955— 1962
дически)
1976— 1977
1976— 1977
1976— 1977
1964— 1977
лярно)
1964— 1975
1964— 1975
—
(не
эпизо­
регу­
1959— 1975
1964— 1975 (в отдель­
ные периоды или эпи­
зодически)
Водосборные бассейны
Поверхностный и почвенный
сток (снеговой, ливневый) в з а ­
мыкающих створах, максималь­
ные запасы воды в снеге, ин­
тенсивность снеготаяния, на­
блюдения за уровнями верхо­
водки и грунтовыми водами,
влагозапасы в почвах
1950— 1975
переименованы в экспериментальные (Э П ). П о д последним н а ­
званием они используются в нашей работе.
В Загорском лесхозе стационарные исследования проводились
на 13 объектах, условно н азванны х нами гидрологическими пло­
щ а д к ам и (Г П ). Исследования здесь носили полустационарный
хар актер и имели меньший объем наблюдений; проводились
в 1977— 1980 гг. Этими исследованиями ставилась цель дополнить
данны е наблюдений на Истринском опорном пункте по гидроло­
гической роли н асаж ден ий различного состава, и кроме того, изу­
чить особенности влагооборота н асаж дений в зависимости от их
густоты (изреж ивание проводилось с помощью рубок ухода) и
возраста. Хвойные н асаж д ен и я здесь представлены елью и сос­
ной, лиственные — березой. Основные исследования выполнены
32
Т аблица 2.3
Средняя
Средний диаметр
стволов, см
Запасы
м3/га
древесины,
Сомкнутость
высота, м
Возраст, лет
крон
Х арактери сти ка гидрологических площ адок (Г П )
Заго р ск и й лесхоз
60
30
0 ,9
0 ,7
16
16
18
10
230
165
Зк
Еловое
Березово-оси­
новое
Березовое
20
0 ,9
8
6
70
Зр
»
20
0 ,6
8
6
42
20
20
20
0 ,9
0 ,9
1,0
8
10
5
11
7
5
62
152
80
20
0,5
7
4
37
20
0 ,9
11
13
180
20
0 ,5
И
11
130
Н асаж дение
С
и
*
1
2
4
5
6к
Еловое
Сосновое
Еловое
6р
»
7к
Сосновое
7р
*
9
Поле сельско­
хозяйственное
П римечание
Контроль к площад­
ке Зр
Изрежено
рубками
ухода,
равномерно,
интенсивность 2 5 %
Контроль к площад­
ке 6 р
Изрежено вырубкой
каждого второго ряда
Контроль
к
пло­
щадке 7р
Изрежено вырубкой
каждого второго ряда
Посевы зерновых культур
в молодых н асаж ден иях, созданных по выровненному фону — на
площ адях, ранее зан яты х сельскохозяйственными угодьями. К ак
и на И с тр и н ск о м . опорном пункте, рельеф в Загорском лесхозе
полого-волнистый, почвы дерновоподзолистые суглинистые.
Кроме насаждений, исследования проводились на молодой в ы ­
рубке и на полевом участке, занимаемом под зерновые культуры.
Х арактеристика объектов приводится в табл. 2.3.
Д р угие объекты в Московской области располагались либо
в условиях, аналогичных описанным выше (Тютчевское лесниче­
ство), либо на почвах более легкого, механического состава
(Пуш кинское лесничество). Х арактеристика их приводится в р а з ­
делах, где используются результаты наблюдений.
В районах недостаточного увл аж н ен и я (Б узулукский бор,
Средний Дон, Северный К азахс тан ) исследования проводились
в основном в сосновых н асаж д ен иях (частично в березовых и см е­
ш анн ы х), а т а к ж е на открытых пространствах с травостоем есте­
ственного происхождения. Все объекты располагались на песча­
ных почвах, сформированных, ка к правило, на аллю виальны х
3
З ак аз № 827
33
Таблица 2.4
М етеорологические условия в районе наблю дений
И стри нски й опорны й п ун кт, 1963— 1978 гг.
холодный
период
теплый
период
1963-64
1964-65
1965-66
1966-67
1967-68
1968-69
1969-70
1970-71
1971-72
1972-73
1973-74
1974-75
1975-76
1976-77
1977-78
3 44
593
734
524
584
552
700
666
512
731
620
635
8 08
638
716
138
183
335
206
226
189
379
257
152
239
266
290
232
240
328
206
410
399
318
358
363
321
409
360
492
354
345
576
398
388
3 ,8
3 ,7
4 ,5
3 ,9
3 ,5
1,8
3 ,7
4 ,2
4,6
5 ,4
4 ,5
7 ,0
2 ,9
3 ,9
3 ,9
— 5 ,4
— 4 ,4
— 4,2
— 5 ,7
— 5 ,5
— 8 ,2
— 5 .2
— 5 ,6
— 6 ,9
— 3 ,8
— 4 ,6
— 2 ,5
- 7 ,4
— 5 ,2
— 6,1
12,9
11,8
13,3
13,5
12,5
11,8
12,5
11,1
13,0
11,9
11,8
13,2
9 ,5
12,8
10,4
348
363
351
390
400
369
76
74
61
75
85
84
272
289
290
31 5
315
295
335
391
344
342
355
346
339
352
56
62
57
64
49
60
48
52
279
321
297
278
306
286
291
300
Среднее
630
250
380
4,1
— 5 ,3
12,1
359
54
305
1
теплый
теплый период
(IV—IX)
«
о
с.
Г идрологический
год
! холодный
j период
ct
ои
холодный пе­
риод (X—III)
период
Солнечная радиация,
кД ж /см 2
Т ем пература
во зд у х а, С
О садки, мм
&
U
В том числе по периодам, использованным в работе
19 6 7 -6 8 — 1977-78
1 9 6 7 -6 8 — 1974-75
651
6 25
254
250
397
375
4,1
4 ,3
— 5 ,5
— 5 ,3
11,8
12,2
357
362
47
44
П р и м е ч а н и е . В измеренные осадки введены поправки только на смачива­
ние осадкомерных (дождемерных) ведер. Солнечная радиация д а н а по наблюдениям
метеообсерватории Московского государственного университета.
отлож ениях речных терр ас (в основном вторая и третья надпой­
менные).
По механическому составу эти почвы, к а к правило, связнопес­
чаны е (ф ракц ия физической глины в пределах 4— 8 % ), сф орм и­
рованны е на средне-мелкозернистых (ф ракц иях 0,05— 0,25 мм
80—90 %) кварцевы х (Средний Д о н ) либо полиминеральных
кварцево-полевош патовы х (Безлукский бор) песках. Н В таких
почв около 4,5— 5,5 %. В З составляет 1,2— 2 ,0 % . В метровом слое
они могут удерж и вать не более 60— 70 мм доступной растениям
влаги. Грунтовые воды под песками имеют, к а к правило, п рям о­
линейный уровень с некоторым уклоном в сторону базиса эрозии.
Глубина грунтовых вод в зависимости от р ельеф а колеблется от
34
нескольких сантиметров (часто выходят на поверхность) д о
5— 7 м.
Более подробная характери сти ка условий и основные р езул ь ­
таты работ по объектам, располагаю щ и м ся на песчаных почвах,
опубликованы ранее [17, 19, 30, 32 и др.]. П оэтому в настоящей
работе ан али з материалов, полученных на данны х объектах, з а ­
нимает небольшой удельный вес. Использую тся в основном неко­
торые положения, принципиально в аж н ы е д ля понимания о тд ел ь­
ных процессов и их закономерностей (соотношение потенциальной
и фактической транспирации, значения мощности корнеобитаемой
зоны в процессах влагооборота и д р .), свойственных другим поч­
венным разностям.
В Бузулукском бору средняя годовая норма осадков состав­
л яе т около 500 мм (колебание в годы наблюдений от 280 до
650 м м ), на Среднем Д ону 340— 360 мм и в Северном К азах с т ан е
320— 340 мм.
При средней годовой (за 15 лет наблюдений) норме о садков
д л я Истринского опорного пункта 630 мм годовые их сумма и з­
менялась от 344 мм (1963-64 гидрологический год) до 808 мм
(1975-76 г.). Около 4 0 % осадков вы п ад ает в холодный период
года (октябрь— м а р т). С редняя годовая тем пература воздуха
4,1 °С при колебании от 1,8 до 7°С, су м м арн ая солнечная
радиа­
ция 359 к Д ж / ( с м 2 • год) (табл. 2.4).
2.2. М етодика наблюдений
М етодика наблюдений по отдельным вопросам р ас с м а тр и в а ­
ется в соответствующих р азд ел а х работы. Здесь остановимся на
общих подходах к изучению основных элементов водного б алан са.
В основу исследований положен балансовы й метод. Его досто­
инства и недостатки отмечались в гл ав е 1.
Рассмотрим методику исследований по отдельным элементам
водного баланса.
Осадки на открытом месте на Истринском опорном пункте
учитывались по д ож дем еру с защ итой Н ифера, затем по осадкомеру с защ итой Третьякова. М етеостанция (ЭП-4) р ас п о л аг а л ась
на приопушечной поляне, которая с западной стороны граничила
с хвойно-лиственным лесом высотой 15— 20 м (расстояние до при­
боров 70— 80 м ); с юга и севера распол агал ись куртины р а зн о ­
возрастного леса (расстояние 40—60 м ); с восточной стороны
площ ад ка п рим ы кала к пахотным зем лям , представленным не­
большими полями, перем еж аю щ им ися лесными колками. Чтобы
выяснить, насколько полно у л авл ивал и сь вы п адаю щ ие осадки,
в 1970— 1974 гг. были проведены п ар ал л ел ь н ы е наблю дения на
Указанной площ адке, а т а к ж е по осадком еру с защ итой невысо­
кой древесно-кустарниковой растительностью. В таких условиях
3 *
35
приборы, по имеющимся данны м [40, 162, 163, 176], наиболее
полно ул ав л и в аю т вы падаю щ ие осадки. Исследования показали,
что под защ итой древесно-кустарниковой растительности у л а в л и ­
валось на 3 % осадков больше, чем на метеостанции, р ас п о л о ж е н ­
ной на поляне [32]. По твердым осадк ам недоучет был более з н а ­
чительным (около 6 % ), но они учитывались по резул ьтатам
снегомерных съемок на нескольких объектах. В измеренные
осадки вводились поправки на смачивание осадкомерных (д о ж ­
демерных) ведер.
Задерж ание осадков пологом леса определялось по разности
показаний осадкомеров, установленных на полянах и под по­
логом насаждений. Поправки вводились только на смачивание
приборов, согласно «Временным у казан иям » [33]. На ветровой э ф ­
фект поправки не вводились, т а к к а к в подобных условиях они не
д аю т удовлетворительных результатов [164].
Осадки под пологом учитывались по 5 осадкомерным ведрам
на Э П (Истринский опорный пункт) и по 10— 15 приборам на ГП
(Загорский лесхоз, Бузулукский бор). М еста установки т щ а ­
тельно подбирались, с тем чтобы пропорционально охватить все
наиболее характерн ы е особенности полога (подкроновые прост­
ранства, к р а я крон, прогалины ). П еремещ ение приборов д опуска­
лось только при изменениях в пологе (усыхание деревьев, ветро­
вал и т. п.).. Ч тобы выявить точность наблюдений по 5 приборам,
в течение летних сезонов 1971 и 1974 гг. в еловом (ЭП-3) и лист­
венном (ЭП-1) н асаж д ен иях (Истринский опорный пункт) прово­
дились п арал л ел ьн ы е н аблю дения по названны м 5 и д ополни­
тельным 14 осадкомерам. При существенных различиях п о к а з а ­
ний в отдельных наблю дениях (до 20— 30 % ) средние за год п ока­
затели оказали сь довольно сходными (табл. 2.5). Б ли зки е резуль­
таты получены при улавливан и и осадков под пологом с помощью
поддонов площ адью 1 м 2 каж ды й, которые в количестве 5 штук
Т аблица 2.5
Р езу л ь та ты параллельны х наблю дений за проникновением осадков под полог
л есн ы х насаж дений по 5 и 14 осадкомерным ведрам
И стринский опорны й пункт
Н асаж дение
Год
наблюдений
Ч исло измерений
осадков)
Зад ерж ание осадков пологом (%)
при числе осадкомеров
5
14
Еловое
1971
1974
Среднее
28
11
39
41
40
40
38
39
Лиственное
1972
1974
Среднее
13
11
27
21
24
30
19
25
36
устанавл и вал ись на каж д ой площ адке в отдельные годы. Основ­
ное назначение поддонов состояло в учете лесного опада.
Д л я воднобалансовы х и других расчетов использовались д а н ­
ные только по ж идким и смешанным осадкам. С момента у с т а ­
новления устойчивого снежного покрова и до периода м а к с и м а л ь ­
ного снегонакопления выпавшие осадки учитывались по р езул ьта­
там снегосъемок. Попытки использовать д ля этой цели показани я
осадкомеров не д ал и положительных результатов. Особенно
неудовлетворительно у л авл ивал и сь твердые осадки под пологом
хвойных насаждений, где снег с ветвей осыпается крайне н е р а в ­
номерно по площади. Часто отдельные приборы оказы вались
пустыми, в то время ка к другие были переполнены комьями
упавш его с ветвей снега. Д л я открытой площ адки существенным
бы л ветровой недоучет твердых осадков.
При экспедиционных и полустационарных исследованиях ( З а ­
горский лесхоз, Средний Дон, Бузулукский бор) использовались
в основном стеклянные д ож д ем еры Д а в и т а я и кустарные при­
боры, изготовленные по типу дож дем ерны х ведер, но с приемной
поверхностью 100 см2. В этих случаях наблю дения по приборам
т а к ж е проводились только за ж идкими осадками. Твердые осадки
учитывались снегосъемками.
Снегомерные съемки проводились на экспериментальных (И ст­
ринский опорный пункт) гидрологических п лощ ад ках (другие об ­
л аст и ). Выполнялось по 10 измерений запасов воды в снеге с по­
мощью снегомера при 30 измерениях высоты снежного покрова
к а к на площ адках, т а к и за их пределами в н асаж д ен иях р а зл и ч ­
ного состава. Н а Истринском опорном пункте такие снегосъемки
выполнялись на 4 водосборных бассейнах общей площ адью около
70 га. Н аблю дения проводились по единой методике [111] вдоль
постоянных профилей, залож енн ы х через к а ж д ы е 100— 150 м и
закрепленны х на местности. Вдоль профилей высота снежного
покрова изм ерялась через к а ж д ы е 5 м (2-кратная повторность),
зап ас ы воды в снеге — через 20 м (повторность та ж е ). М а т е ­
ри ал ы снегосъемок использовались к а к для расчетов весеннего
стока, т а к и д ля характеристики влагозап асов по отдельным э л е ­
ментам водосборов (н асаж ден и я различной структуры, поляны,
поля и др.). Дополнительно снегозапасы учитывались в наиболее
характерн ы х н асаж д ен иях (в основном по составу) и на лесных
полянах.
В качестве эталонов д ля определения снегозапасов использо­
вал и сь лесные поляны площ адью 0,5— 0,8 га и несколько участ­
ков с молодняком лиственных пород. В среднем поляны д ав ал и
значения влагозапасов, близкие к таковым в н асаж ден иях из
лиственных пород [24, 32].
Влажность почвы изучалась термостатно-весовым методом
(Истринский ■опорный пункт, Загорский лесхоз, Средний Дон, Б у ­
зулукский бор). Н а к аж д ом объекте образцы отбирались из
37
3 скваж и н в 3-кратной повторности через 10 см по глубине в пре­
дел ах гумусового и иллю виальны х горизонтов (на суглинистых
почвогрунтах до глубины 1 м) и через 25 см в более глубоких
слоях. Глубина определения влаж ности обусловливалась зоной,
в которой наблю далось заметное иссушение почв. Последнее в свою
очередь зависело от глубины проникновения корней (с поправкой
на капиллярное подтягивание влаги в зону иссушения). Н а су­
глинистых почвогрунтах оказал ось возможны м ограничиться оп­
ределением влаж ности до глубины 1— 1,5 м (мощность корнеоби­
таемой зоны 40— 50 см). Н а песках влаж н ость определялась во
всей зоне аэрации (до грунтовых вод) либо до глубины 4— 4,5 м
(при глубоком залегании грунтовых вод). Н аблю дения проводи­
лись, как правило, 1 раз в месяц, на песчаных почвах Бузулукского бора — круглогодично, в других случаях — в течение вегета­
ционного периода. Н а Истринском опорном пункте, где большое
внимание уделялось влагообороту холодного периода года, о б я ­
зательны м
являлось определение в л аж н ости почвы накануне
ухода почвы под снег либо в зимне-весенний период до н ач ал а
снеготаяния. Послойные запасы влаги рассчиты вались посредст­
вом использования данных по плотности почв.
Основные объекты на Истринском опорном пункте, в Бузулукском бору, на Среднем Д о ну были оборудованы скваж и нам и для
наблюдений за грунтовыми водами. Н а песчаных почвогрунтах
(Средний Дон, Бузулукский бор) скваж ины р асполагались вдоль
профилей нивелирования (начиная от уреза воды в дренирующих
реках) с таким расчетом, чтобы охватить все основные элементы
р ельеф а (террасы, понижения и возвышенные участки в их пре­
д ел ах ). В песках водоносные горизонты представлены однород­
ными грунтами и уровень грунтовых вод, к а к правило, п рям ол и ­
неен (с некоторым уклоном в сторону базиса эрозии). З д есь
четко вы раж ен ы колебания уровней грунтовых вод, обусловли­
ваем ы е их питанием атмосферными осадками, стоком в дрени­
рующую сеть и в какой-то мере расходом влаги на транспирацию .
В этих условиях по резул ьтатам ан ал и за реж им а уровней грун­
товых вод п редставлялось возм ож н ы м определить отдельные э л е ­
менты их баланса. Д л я этого использовались коэффициенты водо­
отдачи водоносных песков [19]. П ри отсутствии поверхностного
стока на песках грунтовый сток д а в а л практически полную х а ­
рактеристику водоотдачи с изучаемых объектов.
Н а суглинистых почвогрунтах (Истринский опорный пункт,
Загорский лесхоз), где водоносные горизонты не характеризую тся
однородным строением, а грунтовые воды чащ е всего зал е га ю т
в виде отдельных линз, которым свойственны специфические осо­
бенности реж им а уровней, не представлялось возможным исполь­
зовать результаты наблю дений за грунтовыми водами для опре­
деления объемов их питания и стока. В этих случаях оп ределя­
лось возможное поступление влаги на питание грунтовых вод и
38
последующий сток, через ее инфильтрацию за пределы корнеоби­
таемой зоны (см. ниж е).
Поверхностный сток (вклю чая почвенный) изучался на И с т ­
ринском опорном пункте. У читывался только весенний (паводочный) и летний (ливневый) сток на пересыхающих логах, обору­
дованн ы х водосливными устройствами (прямоугольный водослив)
и самописцами уровня воды «Валдай». Ж и д к и е осадки, необхо­
дим ые д ля расчета характери сти к стока, учитывались на экспери­
ментальных площ адках, располагаю щ ихся в пределах водосбор­
ных
бассейнов. Твердые осадки учитывались снегомерными
съ ем кам и в периоды максимальны х весенних снегозапасов. Н а ­
блю дения проводились в 4 бассейнах (см. табл. 2.1, 2.2).
Испарение с почвы и напочвенного покрова под пологом н а ­
с а ж д е н и й — наиболее трудно определяемый элемент водного б а ­
л а н с а как вследствие малых его значений, так и в результате
большого изменения видового состава напочвенного покрова и
количества осадков, попадающ их в отдельные приборы. П ослед ­
ние измерить непосредственно над прибором практически не
п р едставляется возможным.
В этой связи в холодный период года испарение (со снега)
определялось по результатам сравнительных снегосъемок, в пере­
ходные периоды — по испаряемости на открытых пространствах
путем введения в нее переходных коэффициентов на ее значения
под пологом (см. п. 6.1). В летний период испарение под п оло­
гом и транспирацию определяли совместно ка к неизвестный
член формулы водного б алан са.
Вместе с тем в методических целях и д ля познания отдельных
закономерностей процесса испарения использовались различные
способы и приборы д ля его определения.
При благоприятном у влаж нении почв (НВ и выше) испарение
(испаряемость) с различных покровов изучалось с помощью ком­
пенсационных испарителей-лизиметров [22]. Такие приборы имели
и спаряю щ ую поверхность 1 м2 (1X 1 м) при высоте 50 см. В них
п оддерж ивался постоянный уровень воды на глубине 40 см с по­
мощью сосуда М ариотта. Испаряемость рассчиты валась по о б ъ ­
ему доливаемой воды.
Д л я сравнительной характеристики испаряемости в различны х
фитоценозах и местоположениях, а т а к ж е на различных уровнях
полога л еса использовались микроиспарители т а к ж е компенса­
ционного типа [22]. Основное достоинство этих приборов — высо­
к а я чувствительность и исключение необходимости вводить по­
правки на вы падаю щ ие осадки, поскольку они скаты ваю тся с ис­
п ар яю щ ей поверхности, не изменяя показаний прибора. Другими
словами, в период осадков приборы как бы автоматически о т­
ключаются.
П а р ал л ел ьн о на открытых пространствах проводились н аб лю ­
дения за испаряемостью с водной поверхности по испарителю
39
ГГИ-3000. В ы являлись зависимости меж ду испаряемостью, полу­
ченной по различным приборам, а т а к ж е между испаряемостью
с почв различного механического состава при помещении их на
испаряю щ ую поверхность микроиспарителей [27].
Выше отмечалось, что трудности изучения испарения с почвы
под пологом леса связаны с его малы ми значениями, которые при
большом объеме монолита не всегда учитываются с достаточной
точностью при взвешивании. Б олее того, не единичны случаи ф и к­
сации «отрицательного» испарения, причины которого, кроме не­
равномерности проникновения осадков под полог, могут обуслов­
л иваться конденсационными процессами. Последние неоднократно
регистрировались Н. Ф. Созыкиным при изучении испарения с по­
мощью паронепроницаемой пленки на Истринском опорном
пункте. По этим наблю дениям испарение под пологом х а р а к т е р и ­
зовалось очень малы м и значениями — примерно в 10— 15 раз мень­
шими, чем на открытых участках. Так, под пологом л еса оно со­
ставляло около 0,15 мм/сут, в то время к а к на лугу равн ялось
2,2 мм/сут.
Чтобы уменьшить массу монолита и увеличить повторность
наблюдений при изучении испарения в условиях переменного ув­
л аж н ен и я, нами использовались испарители малой модели, изго­
товленные специально д ля этих целей. И с п а р яю щ а я поверхность
их равн а 200 см2, а высота цилиндра 15— 20 см. Такие приборы
имеют определенные преимущества перед стандартны ми почвен­
ными испарителями.
Монолиты отбирались путем в резания самого прибора в почву,
вследствие чего к минимуму сводилось нарушение их естествен­
ного сложения, об разец не уплотнялся и не опускался ниже бор­
тиков прибора. П е р е за р я д к а производилась довольно часто, ка к
правило, через 3— 5 сут, что исключало существенные отклонения
во влаж ности монолита и окруж аю щ ей почвы. В звеш ивание при­
боров выполнялось с существенно меньшей погрешностью (до 50—
100 м г), чем тяж ел ы х стандартны х испарителей. Н а р яд у с точ­
ностью взвеш ивания достоверность результатов заметно увеличи­
вается вследствие меньшего отношения массы прибора к поверх­
ности испарения.
К аж д ы й испаритель состоит из двух сосудов: внутреннего, з а ­
р яж аем ого почвенным монолитом ненарушенного сложения, и
внешнего, используемого д ля помещения внутреннего сосуда и
д л я учета избытка осадков, стекаю щ их' из сосуда с монолитом.
В лесу устанавли валось по 3— 4 испарителя на каж д ой площадке.
М онолиты за р я ж а л и с ь с таким расчетом, чтобы их и сп аряю щ ая
поверхность х ар а к тер и зо в ал а условия, свойственные площ ад ке
(подстилка без растений, подстилка с травянисты ми растениями
или м хам и). При расчете испарения значения его определялись
к а к средневзвешенные с учетом доли площ ади покрова, п редстав­
ленного в данном, приборе.
40
Транспирация фитоценозами определялась либо прямыми из­
мерениями по методу Л. А. И ван ова на срезанных ветках (С ред ­
ний Дон, Загорский лесхоз) [19, 56], либо ка к неизвестный член
уравнения водного б ал ан са (Бузулукский бор, Истринский опор­
ный пункт). Проводились отдельные измерения транспирации
еловыми н асаж ден иям и ^в ранневесенний период.
2-3. Анализ результатов исследований,
определение суммарного испарения и стока
Н а почвах тяж елого механического состава, где не п редстав­
л ял о сь возможны м определить расход влаги на подземный сток
по резул ьтатам наблюдений за грунтовыми водами, зад а ч а своди­
лась к определению количества влаги, фильтрующ ейся в почву за
пределы корнеобитаемой зоны и в дальнейш ем вклю чаю щейся
в формирование подземного стока. Д л я весеннего периода, когда
тран сп и рац ия отсутствует или незначительна, а испарение с почвы
близко к испаряемости, ф ормула д л я определения возможного
стока и инфильтрационного питания грунтовых вод (Q) имеет от­
носительно простой вид:
Q = (N
N i~\~ N 2)— (Е-\- E lt 2+ .Е3+ AW),
(2.1)
где N — м акси м альн ы е весенние зап асы воды в снеге (на по­
л я н е ), мм; N 1— осадки, выпавшие осенью (в период меж ду опре­
делением влаж ности и установлением снежного п окрова), мм;
N 2 — осадки, выпавшие весной (м еж ду снегосъемкой и началом ве­
гетации растений), мм; Е — испарение твердых осадков (N) с крон
и поверхности снега, мм; Е ь £ 2 — соответственно зад ер ж ан и е
осенних и весенних осадков пологом леса, мм; Е 3 — испарение
с поверхности почвы в переходные периоды года, мм; Д W — р а с ­
ход влаги на восполнение дефицита в почве (до Н В ), мм.
Н аблю дения за влаж н остью почв показали, что при неглубо­
ком проникновении в них корней иссушение их (ниже Н В) про­
исходит лишь в верхнем метровом слое (см. п. 5.3, 5.4). Только
в крайне засуш ливы е годы (например, 1972, 1975) зам етные по­
тери влаги н аблю дались до 1,5-метровой глубины.
Применительно к лесной зоне подобный метод определения
п итания грунтовых вод использовал О. И. Крестовский [14] при
изучении б ал ан са влаги периода весеннего половодья. Н а осно­
вании массовых наблюдений в Ленинградской, Новгородской и
Кировской об ластях он пришел к выводу о наличии дефицита
влаги только в верхнем метровом слое суглинистых почвогрунтов.
О граничивая наблю дения весенним периодом, Крестовский не з а ­
д а в а л с я целью определения дальнейш ей судьбы влаги, поступаю­
щей в грунтовые воды. Принималось, однако, что некоторая часть
41
ее в о звращ ается в зону аэрации и расходуется на испарение
летом.
Н ами сделана попытка рассмотреть б ал ан с влаги д ля годо­
вых и более длительных периодов, используя аналогичный метод
а н ал и за результатов воднобалансовы х наблюдений. Поскольку на
объектах наблюдений грунтовые воды зал е га ю т достаточно глу­
боко (15— 30 м), мы исключаем практическую возможность их
последующего расходования на сум марное испарение. Н ет т а к ж е
оснований считать, что в л ага, поступивш ая на питание грунтовых
вод весной, д о л ж н а сформировать весенний сток, а т а к ж е весь
сток за год. Поэтому при погодичном расчете б ал ан са эту в л а г у
мы относим к возможному стоку. П о этой ж е причине сравнение
рассчитанных и измеренных данны х по стоку в дренирую щ их
грунтовые воды реках можно производить лиш ь по осредненным
за ряд лет значениям.
Хотя основной сток формируется за счет осадков холодного
периода, нельзя недооценивать возмож ностей его образован ия
в отдельные в л аж н ы е периоды теплого сезона года- Н ам и пред­
принята попытка вычленить значения такого стока по р е зу л ь та­
там еж емесячны х наблю дений за осадкам и , испаряемостью и
влаж ностью почв. Д л я этого и сп ол ьзов ал ась ф ормула
Q=
N-— Е0— &W,
(2.2)
где Q — возможное поступление влаги на сток за месяц, вклю чая
поверхностную, почвенную и грунтовую составляю щ ие; N — коли­
чество осадков, выпавш их в течение дан ного месяца; AW7— д еф и ­
цит влаги в почве (по отношению к Н В ) по р езул ьтатам н аб л ю ­
дений в конце предшествую щ его м есяц а; Е 0 — потенциально
возможное суммарное испарение, рассчитанное по ф ормуле
А. М. А лпатьева [72]:
£o = 0,49 £d ,
(2.3)
где d — суточный дефицит в л аж н о сти воздуха, м б а р ‘.
Д ругим и словами, сток возм о ж ен л и ш ь в тех случаях, когда
осадки преобладаю т н ад потенциально в о зм ож н ы м испарением и
дефицитом влаги в почве (ниже Н В ) , т. е. N > E o + &W.
Н ам п редставляется, что такой способ определения питания
грунтовых вод имеет преим ущ ества п ер ед их определением по
ходу уровней и водоотдаче грунтов, по ско л ьку в последнем слу­
чае значительна вероятность погреш ностей при вычленении при­
тока и оттока грунтовых вод, а т а к ж е при определении коэффици­
ента водоотдачи. Д л я слоистых ж е грунтов либо д ля условий
отсутствия сплошного потока грунтовы х в о д предлагаем ы й метод
является практически единственным.
1 1 б а р = ю 5 П а (в С И ).
42
!:
Т ранспирация древостоев Е т и подпологовое испарение Е п
в нашем случае определялось ка к неизвестный член формулы
водного б ал ан са E^ + E n = N — N n + Q ± A W , где N n — годовое з а ­
д ерж а н и е осадков пологом леса; Q — возможный годовой сум­
марны й сток;
— годовое изменение зап асов почвенной влаги
в конце периода наблюдений (гидрологического года) по отноше­
нию к исходному в н ачале наблю дений «плюс» при увеличении
запасов, «минус» при их уменьшении). При отрицательных з н а ­
чениях A W мы относили их в приходную часть водного бал ан са
ка к «использование запасов почвенной влаги» (см. п. 6 .2 ).
Необходимо остановиться на судьбе верховодки, которая ск ап ­
л ивается в весенний период на иллю виальном горизонте суглини­
стых дерново-подзолистых почв. А. И. Субботин [159, 161] в своих
исследованиях (П одмосковная воднобалансовая станция) исходил
из положения, что практически вся влага, п оглощ аем ая лесными
почвами (исключая поверхностный и почвенный сток) расходуется
в дальнейшем на транспирацию и испарение вне зависимости от
того, в какой форме она находится. Всю верховодку он т а к ж е от­
носил на испарение. Н а этих представлениях, в частности, осно­
вываю тся наблюдения на стоковых или воднобалансовы х п л о щ ад ­
ках, где иллювиальный горизонт р ассм атриваю т ка к водоупор, з а ­
мыкающ ий влагооборот в почве.
Нет, однако, оснований связы вать исчезновение верховодки
с ее расходованием на испарение и транспирацию. Первы й эл е­
мент, к а к будет показано в п. 6 .2 , весной под пологом леса несу­
ществен, второй (т р а н с п и р а ц и я ) — в лиственных лесах п ракти ­
чески отсутствует, а в хвойных, по нашим и другим наблюдениям
[72], не превыш ает 0,5 мм/сут, или 5— 10 мм за ранневесенний пе­
риод. Н аличие верховодки свидетельствует лиш ь о том, что в те­
чение какого-то времени поступление влаги в почву превыш ает
ее фильтрационную способность. Это, в частности, следует и из
наблюдений Субботина [159]. А нализируя многолетние резул ь­
таты определения влаж ности почв в Подмосковье, он отмечал,
что запасы влаги в ней увеличиваются по всему профилю (в том
числе ниже горизонта верховодки), становясь близкими к к а п и л ­
лярной влагоемкости.
В елика вероятность микропатускулярной (очаговой) ф и л ьтр а­
ции влаги через иллювиальный горизонт. Ф. Р. З а й д ел ьм ан [49]
на примере дерново-подзолистых почв подтвердил положение
Г. Н. Высоцкого о фильтрации влаги по «водяным трещинам».
Н ами т а к ж е неоднократно наблю далось стекание влаги по тре­
щинам, разделяю щ им отдельности глыбистой структуры на стен­
ках разрезов (в том числе в горизонтах В и С), после выпадения
обильных осадков. Об этом ж е свидетельствуют «индивидуальные»
(по А. А. И зм аильскому) об разц ы почв с повышенной влажностью,
большое колебание водопроницаемости при определении ее с по­
мощью инфильтрометров и другими методами, а т а к ж е большие
43
различия значений поверхностного и почвенного стока при н аб лю ­
дениях на спаренных стоковых либо воднобалансовы х п лощ адках.
В этой связи возникаю т вопросы относительно границ в о зм о ж ­
ного использования результатов наблюдений на таких сооруж е­
ниях. Р асс м атр и в ая иллю виальны й горизонт ка к водоупор, по­
верхностный и почвенный сток, учитываемый на площ ад ках,
нередко приравниваю т к суммарному. Очевидна ошибочность т а ­
кого подхода, связан ная с недоучетом влаги, фильтрующ ейся
в глубинные горизонты за пределы биологического звена в л а го ­
оборота. Р аспространение закономерностей стока, установленных
на площ адках, является одной из причин необоснованных выво­
дов о всеобщей иссушающей роли лесов.
Переходим к рассмотрению элементов водного б ал ан са и з а к о ­
номерностей их формирования применительно к основным звеньям
биогеоценозов (полог, подпологовое пространство, почвы и т. п.).
Гидрологическая роль
полога леса
Гидрологическую роль полога леса ограничим воз­
действием на атмосферны е осадки. Транспирация, хотя и осущ е­
ствляется через полог, но р ассм атр ивается в главе, псвященной
влагообороту в почвогрунтах, поскольку она тесно св язан а с их
влагообеспеченностью.
П ри оценке влияния лесов на атмосферные осадки обычно
вы деляю тся два четко разграниченны х аспекта данной проблемы.
Первы й из них связан с поисками ответа на вопрос, способствуют
ли леса выпадению дополнительных осадков, второй — касается
влияния лесов на перераспределение выпавш их осадков.
Н аиболее дискуссионным и в то ж е время слабо изученным
является вопрос о влиянии лесов на выпадение осадков. Этот во­
прос имеет основополагаю щее значение д ля оценки водоохранной
роли лесов (их влияния на объем сток а), поскольку многие ис­
следователи [80, 101, 102, 148, 176] увеличение стока с лесных во­
досборов связы ваю т исключительно с дополнительным атм осф ер­
ным увлажнением. С уммарное испарение в лесах, по их данны м,
практически во всех случаях выше, чем на безлесных террито­
риях. Д ругим и словами, оценка водоохранной роли лесов прово­
дится по весьма спорному критерию. И если этот критерий снять
ка к недоказанный, то другие материалы сторонников данной кон­
цепции начинают однозначно свидетельствовать в пользу иссу­
шающего воздействия лесов.
Обширный круг вопросов, связанны х с проблемой влияния л е ­
сов на перераспределение выпавших осадков, изучен довольно
обстоятельно. З а д а ч а исследований сводится в основном к полу­
чению материалов, количественно х арактери зую щ и х данный эл е­
мент бал ан са применительно к конкретным фитоценозам и усло­
виям произрастания.
3.1. Влияние лесов на выпадение осадков
Среди теорий, объясняю щ их увеличение количества осадков
под влиянием лесов, наибольш ее признание в настоящее время
имеют те, которые рассм атриваю т полог л еса к а к фактор увели­
45
чения шероховатости подстилающ ей поверхности, что в свою оче­
редь ведет к зам едлению дви ж ени я воздушных масс, возникно­
вению восходящих токов, образованию облаков и выпадению
осадков.
Согласно В. В. Р ахм ан о в у [137, 139, 141], в пределах европей­
ской части С С С Р на ка ж д ы е 10 % увеличения лесистости тер ри ­
тории количество осадков увеличивается на 8— 10 мм. Аналогич­
ную зависимость суммы осадков от лесистости отмечает А. В. Л е ­
бедев [82] д ля равнинных районов Сибири. Здесь увеличение
лесистости на 10 % сопровож дается дополнительным выпадением
12— 13 мм годовых и 5— 6 мм зимних осадков. Вместе с тем
А. Р. Константинов [68] и А. И. Михович [101, 102] на примере
степных и лесостепных районов У краины пришли к выводу, что
увеличение осадков за счет лесистости имеет место только в оп­
ределенных границах (1— 2 0 % ) последней. П редельное увеличе­
ние осадков не превыш ает 30 мм. При дальнейш ем возрастании
лесистости (после 30— 40 %) количество осадков практически не
увеличивается, наблю дается лиш ь рост испарения. Аналогичное
мнение вы сказы вал А. П. Бочков [8 и др.].
Эти выводы получены по результатам обработки данных сете­
вых наблюдений на метеостанциях, расположенны х в районах
с различной лесистостью. О казалось, что дополнительное количе­
ство осадков в ы п адает не только на занимаемой лесом террито­
рии, но и на прил еж ащ и х к ней безлесных пространствах.
Д ругие исследователи [119, 120, 176] пришли к заключению
о выпадении большего количества осадков над лесам и по р езул ь ­
татам наблюдений на рядом расположенны х лесных и безлес­
ных объектах. В. В. Осипов [119, 120] такие исследования прово­
дил в условиях Я рославской области. Судя по описанию экспери­
мента, объекты располагались на расстоянии не более 5 км друг
от друга. По его данным, над лесам и в ы п адает на 20— 25 % о с а д ­
ков больше, чем на расположенны х рядом открытых п ространст­
вах. З а год т а к а я прибавка составляет около 100 мм. Это, п о ж а ­
луй, рекордные значения увеличения осадков, приводимые для
равнинных районов европейской части С С С Р . Различий в воздей­
ствии лесов на выпадение ж идких и твердых осадков Осипов не
находит. Н акопление повышенных запасов снега в отдельных л ес­
ных насаж д ен иях он т а к ж е связы вает с дополнительным в ы п ад е­
нием осадков.
Сходные исследования провел С. Ф. Федоров [176] в Новго­
родской области (ВФ Г Г И ). Он т а к ж е пришел к выводу об уве­
личении осадков только над лесными массивами. При этом не­
сколько большее количество осадков (на 1 3 % ) в ы п адает над ело­
выми лесами, чем над насаж д ен иям и из лиственных пород (11 % ).
О д н ако леса положительно влияю т лиш ь на выпадение жидких
осадков (прибавка 10— 1 3 % ) , эф ф ект воздействия лесов на тв ер­
ды е осадки крайне незначителен.
46
Точку зрения на лес к а к на фактор увеличения осадков р а з ­
деляю т та к ж е другие исследователи [3, 46, 70, 149], хотя приво­
димые ими значения этого эф ф екта неоднозначны. С огласно
В. И. Рутковскому [149], леса усиливают внутриматериковый влагооборот вследствие повышенного испарения и тем самым способ­
ствуют выпадению осадков, но не над лесными массивами (здесь,
по автору, об лака рассеиваю тся под влиянием нисходящих токов
воздуха), а над открытыми пространствами. Вследствие этого в ы ­
рубка лесов на больших п лощ адях ведет к уменьшению стока,
поскольку это сопровождается сокращением выпадения осадков
над прилегаю щими открытыми пространствами.
С.
И. Костин считает, что над Усманским лесным массиво
(В орон еж ская область) в ы п адает на 12 % осадков больше, чем
в окруж аю щ ей степи. Такие ж е закономерности, по указан ном у
автору, характерн ы д ля Ш ипова леса (В ор он еж ская область) и
д ля Цнинского лесного массива (Тамбовская о б ласть).
По сообщению Ш м ал ь ц а [222], в равнинных местностях под
влиянием леса осадки могут увеличиваться примерно на 6 %.
Многие зар уб еж ны е исследователи не находят причин, кото­
рые обусловливали бы дополнительное выпадение осадков над
лесам и [83, 123, 198, 212]. Вместе с тем вы сказы вается предполо­
жение, что не леса являю тся причиной большего выпадения о сад ­
ков, а, наоборот, лучш ее увлажнение, обусловливаемое другими
факторами, является причиной большего распространения лесов
в том или ином регионе [83, 123].
Критический ан ал и з данных по влиянию леса на выпадение
осадков, полученных на смежных водосборах, провел А. И. С уб­
ботин [162]. Он отмечает, что эти данны е не даю т оснований д ля
выводов об увеличении осадков над лесами. Э ф фект такого
«влияния», по его мнению, во многом зависит от недоучета о сад­
ков на открытых местах в силу повышенной скорости ветра.
К сказанному следует добавить, что выводы об увеличении
осадков, полученных на смежных лесных и полевых объектах [53,
54, 119, 120, 176], противоречат положениям тех исследователей,
которые так ж е пришли к выводу об ув л аж н яю щ ей роли лесов, но
распространяю т ее и на п рил еж ащ и е открытые пространства [46,
62, 101, 102, 140, 141]. С ледовательно, такие различия в осадках
либо не имеют места, либо обусловливаю тся другими ф акторам и,
не учитываемыми при исследованиях .
Известно, что один из первых выводов о положительном в л и я ­
нии лесов на осадки получен на примере Бузулукского бора
(Е. П. "Кнорре [66]). Это, пожалуй, наиболее удачный объект д ля
подобных исследований. Он представлен крупным лесным масси­
вом (около 100 тыс. га) на фоне окруж аю щ их безлесных про­
странств. Д ай н ы е Кнорре вошли в литературу, на них неодно­
кратно, в том числе и в последней монографии, ссылается Р а х ­
манов [141].
47
Критический ан али з этих данны х и выводов д ал Рутковский
[149], обстоятельно изучивший гидрологические условия и метео­
рологическую роль названного массива. Он отмечал, что из д а н ­
ных Кнорре с таким ж е успехом можно сделать вывод о том, что
бор в теплое время года оказы вает скорее отрицательное, чем по­
ложительное, влияние на выпадение осадков. Разл и чи я в твердых
осадках Рутковский объясняет выдуванием снега из осадкомеров
на открытых пространствах. Эта сторона вопроса обычно не р а с ­
сматривается при ссылках на материалы исследований Кнорре.
Они подаются к а к весомое д оказательство у в л аж н яю щ е й роли
лесов.
Серьезные критические зам ечания возникают и при зн ак о м ­
стве с данными Р ах м а н о в а [137, 141], которые он использует для
выводов о положительном влиянии лесов на увеличение количе­
ства осадков. Автор неоднократно оперирует значениями коэффи­
циента корреляции г меж ду осадкам и и лесистостью, не вы ходя­
щими за пределы 0,44. В то ж е время из математической с т а ­
тистики [135] известно, что такое значение этого коэффициента
фактически свидетельствует об очень слабой зависимости меж ду
коррелирующими признаками. Степень их «связанности» и зм еря­
ется величиной, близкой к кв ад р ату коэффициента корреляции,
т. е. при г = 0 , 4 0 . . . 0,50 только 16— 25 % значений одной величины
обусловливаются изменчивостью другой. По остальным членам
ряд а соотношение значений является чисто случайным. Более
того, остается неясным, почему, публикуя м а тери ал ы в 1984 г.,
автор ограничился только анализом материалов сетевых н аб лю ­
дений за 1948— 1950 гг. и не дополнил их данны ми наблюдений,
продолжавш имися и в последующий более чем 30-летний период.
Можно сделать вывод, что необходимые научно обоснованные
материалы, подтверж даю щ ие положительное влияние лесов на
осадки, в настоящее время отсутствуют. И з этого следует, что по­
лож ен и я об увл аж н яю щ ей роли лесов, основывающиеся только
на данных по увеличению обычных (вертикальных) осадков,
нельзя считать доказанны ми. Учитывая сказанное, при сравнении
лесных и полевых объектов мы исходим из одинакового количе­
ства осадков. Это, однако, не исключает возможности введения
соответствующих поправок на измеренные осадки, если к этому
появятся необходимые основания.
3.2. Конденсационные осадки
Конденсационные, или горизонтальные, осадки, к которым от­
носится туманная капель, иней, изморозь, ож еледь и другие по­
добные явления, имеют существенное значение в водном балансе
отдельных лесных насаждений.
Обобщив материалы отечественных и зару б еж ны х исследова­
телей по данному вопросу, Р ах м ан ов [140] отметил, что в горных
48
районах п рибавка влаги за счет конденсационных осадков может
достигать нескольких сотен миллиметров за год. В отдельных слу­
чаях количество влаги, получаемой лесами за счет конденсацион­
ных осадков, соизмеримо с ее поступлением в виде обычных, или
вертикальных, осадков.
Д л я территории нашей страны сущ ественная прибавка влаги
за счет конденсационных осадков зарегистрирован а в горах Д а л ь ­
него Востока на верхней границе леса [165]. В елово-пихтовых л е ­
сах подгольцового пояса сумма этих осадков только за вегетаци­
онный период дости гала 100— 150 мм.
Ш м ал ьц [222] в обзоре, посвященном значению леса в круго­
вороте воды, отмечает, что в горных районах Ш вейцарии с годо­
вым количеством осадков около 1470 мм на долю конденсацион­
ных приходится 800 мм. Констатируется четкая зависимость ко­
личества конденсационных осадков от высоты над уровнем моря.
Н а высоте 475— 550 м доля их составляет 6— 2 0 % , на высоте
около 650 м достигает 30 %, а на верхней границе леса из 1850 мм
измеренных осадков 1300 мм приходилось на конденсационные.
Обстоятельные исследования по влиянию лесов на выпадение
конденсационных осадков выполнены в Чехословакии. По н аб лю ­
дениям в Орлицких горах (С ев еро-Зап ад н ая Ч е х и я ), в верхнем
поясе горных лесов (выше 900 м над уровнем моря) еловые н а ­
саж д ен ия ул авл иваю т до 380 мм конденсационной влаги, что со­
с та вл я ет около 30 % обычных осадков. В лага этих осадков имеет
существенное значение не только д ля внутреннего влагооборота,
но и для питания водных источников. В этой связи леса верхнего
пояса отнесены к особой группе водообразующ их, обоснованы ме­
роприятия по усилению данной функции насаж дений [216]. При
прочих равных условиях поступление конденсационной влаги
в большой мере зависит от структуры насаждений, которую пред ­
л агае тся регулировать хозяйственными мероприятиями. Ф ак то­
рами, наиболее существенно влияю щ ими на конденсационные
процессы, являю тся породный состав, возраст и густота н а с а ж д е ­
ний. Так, в н асаж д ен иях бука прибавка конденсационной влаги
не превыш ает 18— 20 % вы падаю щ их осадков, а в ельниках она
достигает 30— 32 %. Н аиб ольш ее поступление влаги имеет место
в густых н асаж ден иях (табл. 3.1).
Б олее поздние исследования [209] показали, что, сообразуясь
с конденсационным эффектом, целесообразно выделять во зр аст­
ные группы насаждений. М аксимум конденсационных осадков об­
разуется в 40— 80-летних насаж дениях; по мере старения и есте­
ственного изреж и ван ия фитоценозов конденсационный эффект их
уменьшается (табл. 3.2).
Н аибольш ее значение в б алан се лесных экосистем имеет кон­
д енсация влаги в периоды выпадения дождей. В этом случае
обычные осадки, в ы п ад ая на увлаж ненны й полог, практически не
расходуются на зад ер ж ан и е и, кроме того, часть конденсацион4
Зак аз № 827
49
Таблица 3.1
Количество конденсационных осадков, поступающих в лесные насаждения
в условиях Чехословакии в зависимости от их таксационной структуры, %
обычных осадков [216]
Г одовая
сумма
обычных
о сад к о в ,
мм
Типы лесов
Сомкнутость крон
1,0
0,9
0,8
Воз раст
Буковые ельники и ель­
ники
Еловые бучины и буко­
вые ельники
Дубовые бучины
>1200
1200
950
15
1,0
0,7
—30 лет
0,8
0,7
Возр аст 31 год и более
14
13
11
32
29
26
23
5
4
3
2
20
18
16
14
8
7
6
5
15
14
13
11
3
2
1
—
11
10
9
8
2
1
1
—
3
2
1
—
2
1
1
Примечание.
0,9
В числителе — данные для ели, в знаменателе — для бука.
Таблица 3.2
Образование конденсационных осадков в еловых насаждениях
различного возраста в условиях Чехословакии [209]
Возраст, лет 0—20 21—40 41—60 61—80 81— 100
Осадки, мм
28145250234
185
101 — 120 121— 140 141— 160
143
110
100
ных осадков вклю чается в почвенное звено влагооборота. Конден­
сационные осадки, образую щиеся при отсутствии дождей, идут
в основном на смачивание надземных органов растений и, испа­
ряясь в атмосферу, почти не проникают в почву.
Согласно Кречмеру и Фойту [206], конденсационная в л аг а не
только компенсировала перехват кронами обычных осадков, но
и обусловливала большее, чем на открытом месте ( 1 , 4 % ) , по­
ступление влаги в почву.
Таким образом, гидрологическое значение конденсационных
осадков в конечном счете зависит от их соотношения с обычными
осадками.
Конденсационные явления сказы ваю тся т а к ж е на стоке влаги
по стволам деревьев. Н а наветренных опушках последний о к а ­
зался в 1,3— 2,8 р аза больше, чем внутри насаж дений [206].
Еще более существенное значение конденсационных осадков
в холодный период года. О б л ад ая накопительным эффектом, эти
осадки в виде изморози, инея, ожеледи практически во всех сл у ­
чаях вы падаю т под полог и включаются в почвенное звено в л а ­
гооборота, в том числе и в процессы стока.
В равнинных лесах, особенно произрастаю щ их в районах
50
с континентальным климатом, образуется несравнимо меньшее
количество конденсационной влаги. Кречмер и Фойт (цит. по кн.
1115]) считают, что на равнинах Чехословакии этот вид осадков
не имеет практического значения. Несущественно их значение и
в других районах. По подсчетам Г. Н. Высоцкого и Н. П. К абранова (см. [104]), в средней полосе европейской части С С С Р только
в годы или периоды с сильно вы раж ен н ы м и явлениями инея и
изморози мож ет о бразовы ваться до 20— 35 мм конденсационных
осадков.
Количество влаги, поступающей под полог н асаж дений за счет
инея и изморози, определялось нами по р езул ьтатам раздельного
учета осадков в лесу и на открытых участках д ля дней, когда
конденсационных явлений не наблю далось, и д ля периодов, когда
эти явления имели место. Чтобы исключить различия, обусловли­
ваем ы е выдуванием осадков из приборов, в ан али з включались
только дни, когда скорость ветра не превы ш ал а 4 м/с. О казалось,
что в среднем за 4 года наблю дений п рибавка влаги в листвен­
ном н асаж дении составила 16,2 мм, в елово-лиственном 16,4 мм
и в еловом — 15,9 мм [18].
В теплый период поверхности почвы достигает ещ е меньше
конденсационной влаги. Это связано ка к с малы м количеством
дней, когда конденсационные явления имеют место, так и со з н а ­
чительным испарением влаги с крон деревьев. Д л я летнего пе­
риода вычленить долю конденсационных осадков не представи­
лось возможным как вследствие большего расходования их на ис­
парение, т а к и в резу л ьтате смешения с обычными осадками,
в период выпадения которых конденсационные явления, к а к от­
мечалось выше, наиболее вероятны. Вместе с тем ан али з з а д е р ­
ж а н и я осадков по гр ад ац и ям их значений довольно определенно
свидетельствует о наличии конденсационных явлений. Это прежде
всего проявляется в малом зад ер ж ан и и влаги при небольших
д ож д ях. Нередки случаи, когда после выпадения таких осадков
под пологом леса, особенно из лиственных пород, приборы реги­
стри ровали д а ж е больше (на 0,3— 0,5 мм) влаги, чем на откры ­
тых местах [18, 104]. Это позволило нам принять дополнительное
поступление влаги под полог лесных н асаж дений в теплый пе­
риод года в объеме 10— 15 мм [18].
В то ж е время в горных л еса х Западн о го С аян а прибавка
осадков, учитываемых подобным способом, в отдельные годы д о­
сти гал а 40 мм за вегетационный период [131].
Росообразование, судя по имеющимся данным [103], не имеет
существенных различий в лесу и на безлесных пространствах.
Поступление влаги за вегетационный период за счет росы, по-ви­
димому, не превы ш ает 10— 12 мм. На горизонтальной поверхно­
сти за один случай выпадения росы образуется до 0,2— 0,4 мм
влаги. С учетом площ ади листьев эти значения могут достигать
2 мм за один случай [222].
51
Таким образом, в равнинных лесах континентальных районов
конденсационные процессы не играют существенной роли во влагообороте насаждений. В лага, поступаю щ ая в леса в результате
конденсации, в какой-то мере способствует улучшению влагообеспеченности растений, особенно в периоды засух. Конденсацион­
ные осадки зимнего периода могут вклю чаться и в ф ор м и рова­
ние стока, однако по абсолютному значению это влияние крайне
незначительно и, вряд ли, существенно сказы вается на ги дроло­
гической роли экосистем.
Следует при этом иметь в виду, что при гидрологических ис­
следованиях, несмотря на отсутствие данны х прямого определе­
ния конденсационной влаги, она обычно учитывается косвенным
путем через транспирацию , запасы в почве, физическое испарение
и находит отраж ение в воднобалансовы х расчетах. Это, в частно­
сти, имело место и в наших исследованиях.
3.3- Задерж ание осадков пологом леса
З а д е р ж а н и е осадков растительным покровом в зависимости от
конкретных условий и реш аем ых задач мож ет иметь взаим оис­
ключаю щие оценки. В условиях избыточного у влаж н ен и я это я в ­
ление р ассм атривается ка к положительный фактор, ум еньш аю ­
щий возможность заб о л ач ив ан и я почв. П олож ительно перехват
о садков можно оценивать и в горных районах, где велика о п ас­
ность водной эрозии почв. В большинстве ж е случаев факторы и
мероприятия, способствующие повышенному зад ерж ан и ю осад­
ков, рассм атриваю тся в числе отрицательны х ка к д ля оценки
гидрологической роли фитоценозов, т а к и д ля влагообеспеченности растений.
Из трех видов испарения в лесных фитоценозах — тр ан сп и р а­
ции, подпологового и с поверхности увлаж ненных частей р асте­
н и й — последнее (задерж ан и е осадков пологом) имеет в ряде
случаев м аксимальны е или близкие к ним значения. В большом
перехвате осадков пологом л еса иногда видят причину высокого
суммарного испарения этим типом растительного покрова, считая,
что транспирация древесными и травянисты ми фитоценозами
разли чается в меньшей степени. В этой связи уменьшение стокр
при замене травянисты х фитоценозов лесными связы ваю т именно
с этим элементом влагооборота [196, 197]. Поскольку з ад ер ж ан и е
прямо не сказы вается на физиологических процессах, с воздей­
ствием на него связы ваю т один из реальных путей ц ел ен ап р ав ­
ленного регулирования влагооборота фитоценозов. По этой ж е
причине данном у элементу водного бал ан са посвящено н аи боль­
шее количество исследований в лесах.
52
3.3.1. О методике учета осадков
Существенные погрешности в воднобалансовы х расчетах св я­
заны с недостаточной точностью учета осадков. Так, Субботин;
[163] отмечает, что недоучет жидких осадков на открытых местах
составляет 20— 25 %, а твердых достигает 5 0 % и более. Д л я по­
вышения точности рекомендуются различные меры защ иты осадкомеров от воздействия ветра.
Согласно Федорову [176], наиболее полно жидкие осадки у л а в ­
ливаю тся на полянах с углом закрытости горизонта у осадкомера.
30— 45°. Угол закрытости горизонта будет зависеть ка к от р а с ­
стояния до стены леса (р азм ера п оляны ), так и от высоты окру­
ж аю щ его древостоя. Среди взрослого леса названны м выше т р е ­
бованиям закрытости горизонта наиболее полно отвечают поляны
с разм ером сторон 40— 50 м. Н а таких п олянах осадки у л а в л и ­
ваю тся с погрешностью не более 3 %.
Д л я учета твердых осадков Федоров [176] рекомендует исполь­
зовать поляны такого ж е разм ера, ка к и д ля учета жидких о сад ­
ков. Вместе с тем в качестве эталонных, или индикаторных,,
участков д ля учета твердых осадков можно использовать л и с т­
венные насаж дения, зад ер ж и в аю щ и е на кронах только 2— 3 %
снега [25, 71, 75, 159]. В отдельные годы зап асы воды в снеге под
лиственным лесом были д а ж е несколько выше, чем на полянах,,
что мы связы ваем с конденсационными явлениями [18]. Сведения
о том, что лиственные леса п ерехваты ваю т до 15— 20 % твердых
осадков [151], нам представляю тся явно ошибочными.
Н а р я д у с осадкомерами, разм ещ аю щ и м ися на лесных п о ля­
нах, близкие к истинным количества осадков ул авл иваю т при­
боры с двойной заборной защитой, у станавли ваем ы е на открытых
п лощ адях [163]. Такие приборы рекомендуется разм ещ а ть на вы ­
соте 3,5 м при ограж дении двум я продуваемыми концентриче­
скими о гр ад ам и диаметром 2 и 6 м. В среднем за год осадкомер
с указанной защ итой ул ав л и в ал на 17 % осадков больше, чем
стандартны й осадкомер с защ итой Третьякова. Осадкомеры, у с т а ­
новленные на полянах, д ал и прибавку осадков за это ж е время
18 и 21 % соответственно [163].
Существенные недостатки присущи и снегомерной съемке.
Е. С. Зм и ева и А. И. Субботин [52, 163] показали, что недоучет
запасов воды в снежном покрове с помощью применяемого д ля
этой цели снегомера мож ет достигать 30 % и более. Основной
причиной таких погрешностей является недобор снега цилиндром
прибора. Погрешности зави сят т а к ж е от погодных условий,
структуры снежного покрова, степени шероховатости рабочей по­
верхности цилиндра снегомера и других факторов.
Имеются мнения, что при учете зимних осадков методом сне­
госъемок в лесу получаются завы ш енные значения, поскольку не
вводится поправка на площ адь, занятую стволами деревьев [65].
53
Т а б ли ц а 3.3
Суммы площ ад ей сечения стволов деревьев в лесны х насаж ден и ях I класса
бон итета, м2/г а [169]
Возраст н асаж ден ий , лет
П орода
Сосна
Ель
Береза
Осина
Д уб
Бук
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
22
17
17
20
16
30
27
21
24
20
21
35
36
25
28
24
28
39
43
27
32
26
32
42
49
29
34
29
34
43
53
30
36
31
35
45
55
31
38
32
36
46
58
32
39
33
37
47
59
32
39
34
37
47
61
48
62
48
35
37
36
38
37
38
Такие явления, действительно, имеют место, однако погрешности,
обусловливаем ые «стволовым эффектом», незначительны. Из д а н ­
ных табл. 3.3 видно, что д а ж е в самых высокопродуктивных н а ­
саж ден иях площ адь сечения стволов на высоте 1,3 м не превы ­
ш ает 60— 61 м2 на 1 га. В насаж дениях, менее продуктивных,
представленных I I —V классам и бонитета, площ ади сечения
уменьш аются в среднем на 10 % при снижении на один класс бо­
нитета.
Из справочника [169] следует, что у поверхности почвы п ло­
щ ади сечений примерно на 20 % больше при среднем диаметре
стволов в н асаж д ен иях около 20 см и на 30— 35 % ПРИ среднем
д иам етре более 20 см. В среднем с учетрм указанны х поправок
стволы наиболее продуктивных насаж дений (I класс бонитета
в возрасте 80— 120 лет) заним аю т не более 1 % площ ади н а с а ж ­
дения, в более молодых насаж дениях, ка к и в древостоях более
низкой продуктивности, эта площ адь близка к 0 ,5 % .
3.3.2. Общие закономерности задержания осадков
Важ нейш ие закономерности перераспределения осадков в по­
логе леса были выявлены к началу XX столетия исследованиями
Э берм ай ера, Гоппе, Н. С. Нестерова, С. Д. Охлябинина и др. О с­
новные результаты их обобщены в классическом труде Г. Ф. М о ­
розова «Учение о лесе» [109]. В многочисленных более поздних
раб о тах эти выводы дополнялись и конкретизировались примени­
тельно к региональным условиям или особенностям с т р о е н и я .н а ­
саждений, предпринимались неоднократные попытки м одели рова­
ния процессов за д е р ж а н и я осадков насаж д ен иям и в зависимости
от отдельных п арам етров древостоев. Интересные данные п олу­
чены т а к ж е по перехвату осадков пологом в районах с конденса­
ционными явлениями, выявлены основные закономерности стока
зад ер ж ан н ы х кронами осадков по стволам отдельных древесных
54
пород. Все эти вопросы довольно подробно рассмотрены в свод­
ных работах М олчанова [103— 105], Р ах м а н о в а [140, 141] и др.
В этой связи остановимся лиш ь на некоторых положениях, имею­
щих существенное значение д ля учета различных видов осадков
и дифференцированной оценки гидрологической роли фитоце­
нозов.
З а д е р ж а н и е осадков растительным покровом и последующееих испарение находятся в прямой зависимости от размеров и
свойств поверхности смачивания. Интересны в этом отношении
д анны е получил Субботин [160] при искусственном дож девании
отдельных видов растений или их частей. О казалось, что листья
морщинистые или покрытые волосками перехваты ваю т сущ ест­
венно больше влаги, чем листья, имеющие гладкую поверхность
либо покрытые восковым налетом. Так, 1 кг листьев черемухи,
березы и осины зад ер ж и в ае т 0,70— 0,98 г воды, листья (хвоя) ели„
сосны, бузины 0,4— 0,5 г, а листья травянисты х растений — не бо­
лее 0,3— 0,4 г воды на 1 кг массы.
М аксим альное количество влаги расходуется на удельное
смачивание одревесневших частей растений (сучья, стволы ). По'
данны м В. И. Л охова [85], единица поверхности ствола з а д е р ж и ­
в ает в 3— 5 р аз больш е влаги, чем равн овел икая поверхность
листьев или хвои. При прочих равных условиях зад ер ж ан и е не­
сколько выше при прохладной погоде в силу более значительной
вязкости воды и образуемой ею пленки смачивания, но при про­
долж ительны х д ож д ях зад е р ж а н и е выше при теплой погоде
вследствие более интенсивного расходования влаги на испарение..
Основная часть полога лесных фитоценозов п редставлена ас­
симиляционным ап п аратом (листья, хв оя), поверхность которого
в 10— 15 раз и более превыш ает площ адь, занимаемую самим фи. тоценозом. Одревесневшие органы составляют небольшую долю
поверхности деревьев. Согласно данным, приводимым Р ахм ано■ вым [140], у 76-летней пихты на ствол и ветви, составляю щ ие
• 84,8 % массы дерева, приходится лиш ь 4,3 % поверхности, тогда
; к а к доля поверхности хвои достигает 83,1 %. У лиственных пород
[ на одревесневшие части приходится несколько больший процент
• поверхности, однако и здесь они играют подчиненную роль в пеj ре'хвате осадков.
Р асход осадков на разовое увлаж н ен и е полога назы ваю т ем ­
костью зад ерж ан и я. Эта константа для хвойных насаждений (ель,
пихта) чаще всего л еж и т в пределах 2— 4 мм, д ля лиственных
| пород (бук, береза, осина) ее значения равны 1— 3 мм. Только
г в отдельных случаях емкость за д е р ж а н и я может, по-видимому,
достигать 6— 8 мм в хвойных и 4— 5 мм в лиственных насаж де| ниях [18, 123, 176, 191, 192, 202].
Травянисты е фитоценозы характеризую тся заметно м еньш ей
. емкостью зад ер ж ан и я . Согласно Субботину [160], на разовое с м а ­
х и в а н и е травянистой массы высокопродуктивного луга, поверх55
.ность листьев которого в 22 р а за пр евы ш ал а занимаемую им пло­
щадь, расходовалось только 0,68 мм влаги.
Существенно отличаю щ иеся от приведенных выше значения
емкости з а д е р ж а н и я приводит А. Ф. П оляков [130]. Ссылаясь на
О. В. Чубатого [180], он отмечает, что в условиях К ар п ат еловые
леса за д е р ж и в а ю т до 10 мм осадков, а слож ны е елово-пихтово­
буковые н аса ж д ен и я — и до 12 мм. Н ам п редставляю тся эти
значения завышенными. Они, по-видимому, взяты без поправок
на сток по стволам, который, по данны м Чубатого [180], дости­
г а е т 10— 12 % осадков большой силы, что составляет 4— 6 мм на
один дождь.
Кроме разм еров поверхности см ачивания важ н ы м фактором
за д е р ж а н и я осадков является периодичность увлаж н ен и я, обус­
л о в л и в аем ая частотой выпадения осадков. П ри выпадении оса д ­
ков на поверхность, увлаж ненную предыдущими осадками, этот
ф актор мож ет заметно сказы ваться на конечных результатах.
При п родолж ительных дож дях, особенно вы п адаю щ их с пере­
рывами, з ад ер ж ан и е в какой-то мере превы ш ает разовы е пре­
дельные значения. Отмечается, что эвкалиптовые н асаж дения
в условиях Австралии при перем еж аю щ ихся кратковременных
д о ж д я х зад ер ж и в ал и пологом на 5— 1 0 % осадков больше, чем
при осадках, которые не имели перерывов в выпадении [220]. При
м алы х о садках смачивается только часть полога и перехват их не
достигает емкости зад ер ж ан и я . Если осадки существенно превы ­
ш аю т емкость з а д е р ж а н и я и обеспечивают полное увлаж н ен и е
полога, константа в л аг о зад ер ж а н и я мож ет использоваться без
существенных поправок.
Р азл и ч и я п ерехвата влаги растениями в большой мере зависят
т а к ж е от силы, продолжительности и интенсивности осадков, их
распределения по г рад ац и ям значений.
П оскольку все перечисленные факторы отличаю тся большой
динамичностью, сравнение материалов, полученных на разо б щ е н ­
ных по территории либо по времени объектах, не всегда возможно,
а в ряде случаев теряет смысл. По этой ж е причине уравнения,
описываю щ ие этот процесс, удовлетворительно воспроизводят
только те значения, которые явились исходными д ля их состав­
ления.
Более интересны и о б надеж и ваю щ и в этом отношении расчет­
ные методы, в которых учиты ваю тся емкость за д е р ж а н и я осадков,
г рад ац и и их значений, а т а к ж е таксационны е пар ам етры н а с а ж ­
дений (породный состав, возраст, продуктивность, густота и т. п.).
Такой комплексный подход к определению п ерехвата осадков по­
логом леса, на наш взгляд, удачно использовал в своих исследо­
ваниях Б ел е [190] применительно к еловым н асаж д ен иям Ч ех о­
словакии. Изучив в 1964— 1972 гг. з ад ер ж ан и е летних осадков 90летним еловым насаж дением IV класса бонитета, автор осреднил
эти данны е графически (рис. 3.1) и выявил перехват осадков при56
Рис.- 3.1. З а в и си м о сть з а д е р ж а н и я
д о ж д е в ы х о с ад к о в сом кн уты м п о л о ­
гом 90-летнего елового л еса от их
кол и чества [190].
О садки
менительно к конкретным град ац и ям осадков (табл. 3.4). Принявза основной ф актор за д е р ж а н и я осадков зап асы зеленой массы и
мелких ветвей, автор д ал ее ввел поправки (коэффициенты) на д а н ­
ный показатель, исходя из таксационны х таблиц, составленных по
кл ассам бонитетов и возр астам насаждений. Эти коэффициенты
Таблица 3.4
П ерехват ж идких осадков кронами сомкнутого 90-летнего елового насаж дения
IV класса бон итета в условиях Чехословакии (осредненны е данны е) [190]
Градация
разового
сл о я осадков,
мм
0— 0,5
1,1— 2,0
3 ,1 — 4,0
4,1— 5,0
7.,1— 7,0
9 ,1 — 11,0
П ерехват осадков кронами
мм
к
0,25
1,10
1,85
2,07
2,30
2,60
100
73
53
46
38
26
Г радация
разового
слоя осадков,
мм
13,1— 15,0
20,1— 25,0
3 0 ,1 — 40,0
50,1— 70,0
7 0,1—90,0
П ерехват осадков кронами
мм
%
2,68
2,70
2,70
2,70
2,70
19
12
8
5
3
Т аблица 3.5
П оправочны е коэф ф ициенты к базовом у (90 лет, IV класс б о н и тета) насаждению*
для расч ета п ерехвата осадков кронами еловы х насаж дений в зависим ости
от их в озраста и кл асса бон и тета [190]
К ласс бонитета
В озраст,
лет
10
20
40
60
80
90
100
120
57
I
II
0,52
1,19
1,54
1,31
1,19
1,21
1,25
1,31
0,37
0,89
1,45
1,27
1,13
1,13
1,13
1,14
I II
0,30
0,72
1,33
1,22
1,09
1,06
1,06
1,07
IV
V
0,27
0,60
1,16
1,18
1,03
0,22
0,48
1,00
1,13
0,98
0,94
0,92
0 ,8 8
1 ,0 0
1,00
0,98
в пределах всех н асаж дений от I до V классов бонитета и от 10до 120-летнего возраста имеют значения от 0,22 до 1,55 (табл.
3.5). Используя д ал ее результаты учета осадков на полевых метео­
станциях (по г р ад ац и ям значений), автор рассчитал зад ер ж ан и е
их пологом как базового (IV класс бонитета, возраст 90— 100 л е т),
т ак и других еловых насаждений, произрастаю щ их на различных
высотных отметках. П ри наличии исходных данны х такие расчеты
могут быть выполнены подобным методом и д ля других древес­
ных пород. Ц елесообразно вводить т а к ж е поправки на прочие т а к ­
сационные п арам етры н асаж дений (сомкнутость крон, ярусное
строение) применительно к реш аемым зад ач ам и конкретным у с ­
л овиям .
3.4. Влияние структуры насаждений
на задерж ание осадков
3.4.1. Породный состав насаждений
Породный состав является одним из важ н ей ш и х элементов
стру кту ры насаждений, обусловливаю щ их разли чи я проникнове­
ния осадков под их полог. С регулированием породного состава
лесов нередко связы ваю т основные возможности увеличения в ы ­
хода воды с лесных водосборов.
А. А. М олчанов [104], обобщив литературны е данны е и м а т е ­
риалы собственных исследований, пришел к выводу, что еловые
л е с а зад ер ж и в аю т 37— 46 %, сосновые 24— 27 %,, березовые 2 4 %
и дубовые 22 % общей суммы годовых осадков. По Л а р х е р у [79],
полог хвойных лесов в среднем з ад ер ж и в ае т около 30 %, осадков,
лиственны е леса умеренной зоны — 2 0 % , а густые тропические
леса — до 35— 70 % вы п ад аю щ их осадков. Сельскохозяйственные
угодья, согласно Л ар хер у, зад ер ж и в аю т около 10 % осадков.
В. В. Р ах м а н о в [140] приводит средние значения зад е р ж а н и я для
всех лесов, полученные Стевартом. Эта величина составляет около
7з годовой суммы осадков. При этом в хвойных лесах полог пе­
рехваты вает 25— 40 %, а в лиственных 15—25% , вы п адаю щ их
■осадков. С меш анные н асаж д ен и я зан и м аю т промежуточное поло­
жение.
Интересны данные О. И. Крестовского [71], обобщившего ка к
результаты собственных наблюдений, так и многочисленные л и т е ­
ратурны е материалы. Н а этой основе им сделан а попытка см оде­
л и р о в а ть зад е р ж а н и е осадков пологом насаждений, форм ирую ­
щихся на вы рубках во всем возрастном спектре (до возраста
рубки). Расчеты произведены применительно к южной и средней
тайге. Воспроизведем часть этих данны х для случаев, когда возоб­
новление идет с п реобладанием в составе хвойных пород (ель,
сосна) на всех возрастных стадиях (табл. 3.6). М аксимум задер58
Таблица 3.6
З адерж ание осадков пологом насаж дений в зависим ости от их возраста
и состав а при полноте древостоя 0 ,7 [71]
В озраст леса, число л ет после рубки
П о казател ь
5
Д оля
участия
хвойных
пород
в составе, %
Задерж ание
осадков:
мм
40
%
6
10
20
30
40
50
60
80
100
120
но
80
70
70
75
75
75
75
70
70
70
50
7
100
150
200
14
20
28
225
30
190
27
165
23
140
19
125
17
125'
17'
ж а н и я осадков в этих случ аях приходится на 40— 60-летний в о з­
раст и достигает 30 % годовой суммы. Д л я н асаж д ен ия среднего
в озраста с примерно равным участием сосны и ели в составе т а ­
кие значения, пожалуй, близки к реальным, но несколько за н и ­
жены д ля спелого возраста и в озраста чащ и (20— 30 лет).
О бобщ аю щ ие значения з а д е р ж а н и я осадков сод ер ж атся и
в других р аб о тах [115, 123, 141], однако такие осредненные д а н ­
ные мало о чем говорят, т а к к а к аккумулирую т в себе результаты
наблюдений из различны х мест произрастания и географических
районов, где различия экологических факторов могут перекрывать
влияние породного состава и других элементов структуры фито­
ценозов.
В этом отношении несравнимо интереснее м атер и ал ы н аб л ю д е­
ний на парных об ъектах в сходных экологических условиях. Н е ­
которые из таких данных, полученные в основном в горных лесах,
приводятся в табл. 3.7. Отмечается, что темнохвойные (еловые)
леса перехваты ваю т в 1,5— 2 р а за [180, 194] и д а ж е в 2,5— 3 р а за
[123, 202] осадков больше, чем лиственные (буковые, березовые,
осиновые, дубовы е). Значительны ми, хотя и заметно меньшими,
являю тся соотношения в перехвате осадков хвойными и листвен­
ными насаж д ен иям и в летний период. Согласно Гоппе (по [109]),
на кронах елового леса зад е р ж и в а л с я 41 % летних осадков,
а в буковом лесу перехват осадков составлял 2 0 % . Значения т а ­
кого ж е порядка приводятся и другими исследователями [95, 180].
К олебания з а д е р ж а н и я осадков однопородными насаж д ен иям и
в горных условиях в значительной мере связаны, вероятно, с р а з ­
ным высотным положением объектов наблюдений и соответствую­
щими им р азличиям и в количестве ка к обычных, так и кон д ен са­
ционных осадков. В равнинных условиях колебания в перехвате
осадков в ы раж ен ы в несколько меньшей степени и обусловлива­
ются в основном погодными условиями отдельных лет либо струк-
"Таблица 3.7
Зад ерж ан и е осадков пологом лесны х насаж дений различного состава
по исследованиям в сходны х условиях
Н асаж дение
Район
.Еловое
Западная
Европа
Буковое
То же
'Сосновое
К иргизия,
Тянь-Ш ань
То же
»
Карпаты
Лиственичное
Березовое
Еловое
Буковое
Елово-пих­
товое
Буковое
Еловое
Буковое
Еловое
Сосновое
Еловое
Буковое
Еловое
Буковое
Елово-буко­
вое
Еловое
Березово­
осиновое
Еловое
Березовое
Еловое
Сосновое
Березово­
осиновое
Еловое
Березовоосиновое
Еловое
Франция
»
Ч ехослова­
кия
То же
Болгария
»
Западная
Европа
То же
Карпаты
»
»
Вид осадков
Зимние
Летние
Г одовые
Зимние
Летние
Г одовые
Летние
»
»
»
Автор
1951 — 1955
Эйдман
(по
Пенману [123]
1951 — 1955
То ж е
1962— 1964
»
»
»
31
21
36,5
1962— 1964
1962— 1964
1962— 1967
»
»
22,5
50,2—60,2
1962— 1967
1973— 1975
»
Г одовые
18,2—35,4
15,6
1976— 1977
1977— 1979
П. Н . М ат­
веев, [95]
То же
»
О. В. Ч у ба­
тый [180]
То же
Форгерд (по
В. В. Рахм а­
нову [140])
То же
Кантор [202]
»
Г одовые
»
»
5,2
39,7
29,8
28
1977— 1979
1980— 1981
1980— 1981
1969
»
»
19
45,2
1969
1968— 1972
»
16,5
24,8
1968— 1972
1968— 1972
24—27
30
18
27
1956— 1969
С. Ф. Федо­
ров [176]
1969— 1971
То же
1963— 1967
В. В. Оси­
пов [119]
»
26
»
»
1 3 -1 5
45—57
»
»
25—37
22—31
Зимние
»
Летние
Вологод­
ская область
Зимние
РСФСР
60
%
Период
наблю де­
ний,
годы
20
31
26
4
И
8
34
»
Новгород­
ская область Летние
Зимние
РСФСР
Летние
То же
Я рослав­
ская область
РСФСР
То же
Белоруссия
Задер жание,
—
2 5 -3 2
То же
Н. И. Костюкевич [70]
То же
»
33
14
27—31
То же
Раев [221]
То же
Бенецке,
Плоег [194]
То же
В. Н. Д ьяков
[47]
То же
»
1955— 1958
В. В. Прото­
попов [131]
Таблица 3.8
З адерж ание годовы х атм осф ерны х осадков кронами лесны х насаж дений
р а зл и ч н о го породного состава
И стринский опорны й пункт, Э П -1 —Э П -3 (см. табл: 2.1, 2.2)
Зад ерж ан о осадков кронам и леса
Год
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1962— 1975
Выпало
осад­
ков ,
мм
740
527
441
665
757
498
596
601
691
693
449
788
602
575
616
лиственного
смешанного
мм
%
мм
107
70
52
79
107
42
75
78
73
95
80
105
94
46
79
14
13
184
108
92
114
124
59
98
77
127
103
92
119
142
79
109
12
12
14
8
13
13
И
14
18
13
16
8
13
превыш ение (мм
в еловом лесу
относительно
елового
%
мм
%
сме­
ш ан­
ного
л и ст­
вен­
ного
25
275
199
205
254
254
174
234
233
246
267
169
304
249
228
235
37
43
46
34
34
35
39
39
36
39
38
39
41
40
39
91
91
113
140
130
115
136
156
119
164
77
185
107
149
126
168
129
153
175
147
132
159
155
173
172
89
199
155
182
156
20
21
17
16
12
16
13
18
15
20
15
24
14
18
турой самих н асаж дений и прежде всего степенью сомкнутости
крон и продуктивностью леса, сведения по которым не всегда со­
общались.
К сожалению , при общем большом количестве исследований по
зад е р ж а н и ю ж и д ки х осадков на парных объектах районов евро­
пейской части С С С Р такие наблю дения крайне ограничены. Ш и­
роко вошедшие в л итературу м атери алы А. А. Л учш ева получены
в р азны х географических рай о н ах (сравниваю тся хвойные н а с а ж ­
дения Московской области и лиственные (дубовые) Воронежской
об л а сти ). В исследованиях Эбермейера использовался лишь один
осадком ер на насаждение. А. А. М олчанов [104] зад ер ж ан и е о са д ­
ков хвойными породами изучал в Московской области, а л иствен­
ными (дуб, ясень) в Воронежской. С. Ф. Федоров [176] х ар а к т е р и ­
зует годовые за д е р ж а н и я только по еловому лесу полнотой 0,7
в возрасте 80 лет. По одному из лиственных лесов (береза, осина)
20-летнего возраста полнотой 1,0 данны е у него имеются лишь для
теплого периода года ( 2 7 % ) . Если, однако, зад ер ж ан и е зимних
осадков этим древостоем принять равным нулю, то годовой пере­
хват составит примерно 15— 17 %.
Таким образом, к тому моменту, когда автор об общ ал м а те­
р и ал ы наблюдений Истринского опорного пункта [24], в л и т е р а ­
туре практически отсутствовали данны е п ар ал л ел ь н ы х наблюде61
Таблица 3.9
Задерж ание ж идких атм осф ерны х осадков кронам и лесны х насаж дений
различн ого породного состава
И стринский опорны й пункт, Э П -1—ЭП-3 (см. табл. 2.1, 2.2)
Зад ерж ано осадков кронам и леса
Год
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1962— 1975
Выпало
осад­
ков,
мм
. лиственного
497
333
268
447
482
297
346
348
361
490
266
500
399
391
387
смеш анного
превыш ение (мм>
в еловом лесу
относительно
елового
мм
%
мм
%
мм
%
сме­
ш ан­
ного
ли ст­
вен­
ного
103
55
53
56
118
38
59
62
63
97
71
62
85
38
69
21
17
20
13
25
13
17
18
17
20
27
12
21
10
18
147
90
70
65
86
46
66
28
57
78
44
57
103
46
70
30
27
26
15
18
16
19
8
18
16
17
11
26
12
18
222
163
159
164
181
127
144
155
146
193
95
196
163
164
155
45
49
59
37
38
43
42
45
40
39
37
39
41
42
43
75
73
89
99
95
81
78
127
89
115
51
139
60
118
85
119
108
106
108
63
86
85
93
83
96
24
134
78
126
86
.
ний по зад ер ж ан и ю осадков хвойными и лиственными н а с а ж д е ­
ниями. М атериалы по указан ном у пункту [25] показали, что в ср е д ­
нем за 13 лет в еловом лесу (возраст 90 лет, класс бонитета I,
полнота 0,8) годовой перехват составил 38 %, в лиственном в т а ­
ких ж е у с л о в и я х — 13% и в с м е ш а н н о м — 18%, (для обоих в о з­
раст 50— 60 лет, бонитет I, полнота 0,7— 0,8). Эти результаты п р а к ­
тически повторяются и по 14-летним парал л ел ьны м наблю дениям
(табл. 3.8). В абсолютном вы раж ении (по 14-летним н аб лю д е­
ниям) при средней годовой сумме осадков 616 мм на за д е р ж а н и е
их кронами расходовалось 79 мм в год в лиственном, 109 мм
в смешанном и 235 мм в еловом насаждении. По отдельным годам
различия в зад ер ж ан и и годовых осадков составляли 8— 18 % (42—
107 мм) в лиственном насаждении, 14— 25 %, (59— 184 мм) в см е­
шанном и 34— 46 % (169— 304 мм) в еловом.
З а д е р ж а н и е ж идких осадков за тот ж е 14-летний период со­
ставило: в лиственном н асаж дении 18 % (колебания по годам 10—
27 %,), в смешанном — т а к ж е 18 % (колебания по годам несколько
иные — 8— 30 %) и в еловом 43 % (колебания по годам 37— 59 %,)
(табл. 3.9). В абсолютном в ы раж ении кроны лиственного и см е­
шанного лесов з а д е р ж а л и и испарили в среднем 70 мм ж идких
осадков (колебания по годам от 28 до 147 м м ), в еловом лесу ис­
парение составило 155 мм (колебания по годам от 95 до 222 м м ).
62
3.4.2. Возраст насаждений
З а д е р ж а н и е осадков в зависимости от возраста насаж дений
изучено в основном на примере ж идких осадков. С огласно М о л ч а ­
нову [103, 104], проникновение осадков сквозь полог хвойных древостоев различного возраста описывается вогнутой кривой, н аи ­
более низкие точки которой смещены влево — в сторону более
молодого возраста. Эта кри вая применительно к сосновым н а с а ж ­
дениям имеет вид, представленный на рис. 3.2. Следует, однако,
отметить, что в отношении отдельных насаж дений наблю даю тся
существенные отклонения от отмеченной выше закономерности.
О. И. Крестовский [71] получил тесную зависимость з а д е р ж а ­
ния осадков пологом леса от его фитомассы (рис. 3.3). П о к а з а ­
тельно, что на единицу массы листвы (хвои) зад ер ж ан и е хвой­
ными и лиственными н асаж ден иям и р азли чается несущественно.
А.
П. Андрущенко [5], проводивший исследования в лесостеп
ных р айонах Харьковской области, пришел, однако, к выводу, что
в сосняках 25, 49, 79- и 99-летнего в озраста не отмечается р а з л и ­
чий в зад ер ж ан и и осадков пологом. Такое явление он объясняет
тем, что по мере роста н асаж дений у них н ар яд у с процессом
им
Возраст насаждений
Рис. 3.2. Зависимость проникновения дож девых
осадков под полог сомкнутых сосновых н асаж д е­
ний от их возраста [103].
63
Рис, 3.4. Зависимость задерж ан ия дож девых
осадков (% годовой суммы) пологом ело­
вого леса от возраста насаждений [205].
Возраст насаждений
уменьшения ассимиляционной массы идет увеличение общей н ад ­
земной массы, что в конечном счете балан си рует процессы з а ­
д ер ж а н и я осадков.
И сследованиями, выполненными в Ф Р Г [196], показано, что м а к ­
симум ( 3 6 % ) зад е р ж а н и я осадков еловыми насаж д ен иям и отме­
чается в спелом возрасте, ж е р д н як и п ерехваты ваю т 2 8 % , а молодняки естественного происхождения — только 11 % вы падаю щ их
осадков.
В н асаж д ен иях дугласии (Ф ранция) зад ер ж ан и е осадков поло­
гом интенсивно увеличивалось до в озраста 15 лет и медленно по­
в ыш алось в последующем (до 50 л ет). В буковых лесах з а д е р ж а ­
ние возрастал о более медленно, составляя в 30 лет 15 % и в 100
лет 20— 25 % [188]. Темнохвойные насаж д ен ия (еловые, кедровые,
пихтовые) характери зую тся в молодом возрасте зам едленны м ро­
стом. Кроме того, в силу теневыносливости, у них н ар яд у с ув ел и ­
чением сомкнутости полога с возрастом наблю дается и постепен­
ное увеличение глубины полога. П о этой причине способность н а ­
саж дений к максим альном у зад ер ж ан и ю осадков кронами этих
н асаж дений проявляется к 40— 60 годам [190, 204]. В то ж е время
Кречмер и Фойт [207], проводившие исследования в горных лесах
Чехословакии, отмечают, что только н асаж д ен ия, вы ращ и ваем ы е
без ухода, зад ер ж и в аю т максимум осадков (до 4 4 ,2 % ) в 20— 60летнем возрасте. П ри периодическом изреж ивании н асаж дений
рубкам и ухода пик максимального з а д е р ж а н и я осадков с н и ж а ­
ется и перемещ ается на более поздний (100— 110-летний) возраст
(рис. 3.4).
И з данны х табл. 3.10 видно, что на кронах 20-летних сосновых
н асаж дений зад ер ж и в ал о с ь 41— 43 % осадков, а на кронах еловых
насаж дений 35— 38 % осадков теплого периода года. Причины т а ­
кого явления связаны с особенностью роста сравн и ваем ы х пород
в молодом возрасте. Д еревья сосны ка к быстрорастущ ей породы
имели к моменту исследований в 1,5— 2 р а за большие разм еры ,
чем ели (средний диаметр деревьев в сосняках р ав н ял ся 10—
11 см, средняя высота 9— 10 м при зап асе стволовой древесины
140— 150 м3 на 1 га; в еловых н асаж д ен и я х эти показатели соот­
ветственно равнялись 4— 5 см, 7— 8 м и 60— 80 м3/г а ).
64
Таблица 3.10
З а д е р ж а н и е ж идких осадков кронами м олоды х насаж дений различн ого состава
З аго р с к и й лесхоз
ГП
Н асаж дение
П роисхож дение
лет
Осадки
£
о
Ь'
X
*
s
о
и
X
о
а
*
н
я
о.
л
о
Я
задерж ан о
кронам и
е;
п
3 S
со £
«с
О ef
CCS
мм
%
20
20
20
20
20
532
532
532
532
532
331
348
304
315
415
201
184
228
217
117
38
35
43
41
22
21
21
60
21
30
245
245
245
245
245
138
147
149
189
182
107
98
96
56
63
44
40
39
23
26
1978 г.
6к
4
5
7к
Зк
ЕЛовое
»
Сосновое
»
Березовое
Культурное
»
»
Естественное
1,0
0,9
0,9
0,9
0,9
1979
6к
4
1
Зк
2
Еловое
»
»
Березовое
■ Березовое
с осиной
Культурное
»
Естественное
»
1,0
0,9
0,9
0,9
0,9
Н а с а ж д е н и я из лиственных пород отличаются специфическими
особенностями возрастной динамики зад е р ж а н и я осадков пологом.
К таким особенностям относится более раннее смыкание крон и
менее вы р а ж ен н ая динамичность з а д е р ж а н и я осадков во всем
возрастном спектре. В среднем за счет различий в зад ер ж ан и и
осадков кронам и под полог сосновых молодняков за вегетацион­
ный период поступило на 25— 30 мм осадков меньше, чем под по­
лог еловых молодняков т а к о г о 'ж е возраста. Превышение в поступ­
лении осадков под полог лиственных насаж дений молодого в о з р а ­
ста по сравнению с хвойными (сосновыми) составило 50 мм за тот
ж е период наблюдений.
3.4.3. Густота насаждений
Обычно н аблю дается б л и зк ая к прямо пропорциональной з а ­
висимость между зад ер ж ан и е м осадков и густотой насаждений.
Т а к а я зависимость отмечена в исследованиях М олчанова [104]. По
его данны м, в сформ ировавш ихся сосновых н асаж д ен и ях при у в е­
личении полноты на 0,1 зад ер ж ан и е осадков кронами увели чи ва­
ется примерно на 3 %. В этой связи в интервале сомкнутости крон
от 0,1 до 1,0 зад ер ж ан и е ж идких осадков сосняками возрастает
примерно с 3 до 30 %.
5
Заказ Ш
827
65
%
Рис. 3.5. Зависимость задерж ания до ж де­
вых осадков от полноты спелых еловых
насаждений [205].
но
о
О
0 ,5
1 ,0
Полнота насаждений
В еловых н асаж д ен иях зад ер ж ан и е осадков на единицу пол­
ноты н асаж дений несколько выше. В горных лесах Чехословакии
оно составило 3,5— 4 % на к а ж д ы е 0,1 полноты насаж дений [207]
(рис. 3.5). С. Ф. Федоров [176] вместе с тем не нашел сущ ествен­
ных различий за д е р ж а н и я осадков 80— 90-летними еловыми н а ­
саж д ен иям и с сомкнутостью крон 0,7 и 0,4. В первом случае полог
перехваты вал 32 % осадков, во втором — 28 %,.
В наших опытах при изреживании 20-летних культур ели (гу­
стота в период создания 10 тыс. растений на 1 га) вырубкой к а ж ­
дого второго ряд а зад ер ж ан и е ж идких осадков уменьшилось
с 37,7 до 12% (табл. 3.11). Это обусловило дополнительное по­
ступление под полог за вегетационный период 79 мм осадков.
В культурах сосны при таком ж е изреж ивании зад ер ж ан и е о с а д ­
ков за вегетационный период уменьшилось с 37,4 до 2 5 % , а по­
ступление влаги под полог изреженны х н асаж ден ий увеличилось
на 38 мм.
Равном ерное (25 %) и зреж ивание 20-летнего березового н а с а ж ­
дения не привело к зам етному уменьшению за д е р ж а н и я осадков
кронами, оно ограничивалось всего лиш ь долями процента (табл.
3.11).
Менее заметное уменьшение п ерехвата осадков кронам и изреженного соснового н асаж д ен и я по сравнению с ельником, надо
полагать, связано с различиям и разм еров деревьев в этих культу­
рах. Д ер ев ь я сосны, ка к отмечалось выше, существенно превыш али
разм еры деревьев ели практически по всем п арам етрам , несмотря
на сходный возраст.
Некоторые разли чи я в зад ер ж ан и и осадков кронам и зависят
та к ж е от продуктивности насаждений. Высокопродуктивные н а ­
саж д ен ия зад ер ж и в аю т больше влаги к а к в результате более р а н ­
него смыкания крон, так и по причине содерж ан ия больших з а п а ­
сов органической массы. О днако в литературе пока нет данных,
свидетельствующих о закономерностях этих процессов.
66
Таблица 3.11
В лияние и зреж иван ия насаж дений березы , ели и сосны на задерж ание
ж идких осадков кронами
Загорский лесхоз
А
иН
О
Год
Н асаж дение
и
g
Зк
1978
Зр
1979
Среднее
1978
6к
1979
Среднее
1978
6р
1979
Среднее
1978
7к
1979
Среднее
1978
7Р
1979
Среднее
1978
1979
Среднее
Березовое
(контроль)
То же
»
Березовое
(опыт)
То же»
Еловое
(контроль)
То же
»
Еловое
(опыт)
То же
»
Сосновое
(контроль)
То же
»
Сосновое
(опыт)
То же
»
П рои схож де­
ние
н
Н
(5
о о
Ч
ТОО
а
Зад ерж ано
осадков
кронами
Сомкну
крон
С
2
я
а
о S
CQ ц
РЭо
2 g
мм
0,9
20
340
72
21
0,9
0,9
0,7
21
20
20
245
292
340
56
64
71
21
21
21
0,7
0,7
1,0
21
20
20
245
292
340
52
61
107
21
21
32
»
»
»
1,0
1,0
0,5
21
20
20
245
292
340
107
107
20
44
38
8
»
»
»
0,5
0,5
0,9
21
20
21
245
292
340
37
28
140
16
12
41
»
»
»
0,9
0,9
0,4
• 22
21
21
245
292
340
82
111
85
34
38
25
»
»
0,4
0,4
22
21
245
292
62
73
25
25
Естествен­
ное
То же
»
»
»
Культурное
С
%
Существенно разли чается зад ер ж ан и е осадков кронами в от­
дельных географических районах. Н а примере сосновых н а с а ж д е ­
ний показано, что на юге и юго-востоке страны, где насаж д ен ия
характеризую тся ускоренным ростом в молодом возрасте и у ко ­
роченным жизненным циклом, м акси м ал ь н ая плотность полога и
зад ер ж ан и е осадков наб лю д аю тся к 10— 12 годам, а затем д о ­
вольно интенсивно уменьшаются в связи с изреж иванием ф итоце'
нозов в соответствии с недостатком влаги [19]. Вообще ж е для_
южных, ка к и д ля крайних северных районов, характерно мень­
шее за д е р ж а н и е осадков, что связано с редкостойностью этих
фитоценозов.
В целом густоту (сомкнутость крон) можно рассм атривать к а к
в аж н ы й фактор гидрологической роли насаждений. Кроме влияния
на перераспределение осадков она существенно ск азы вается на их
дальнейш ей судьбе, связанной с испарением. Эти вопросы будут
рассмотрены ниже.
5*
67
3.5. Сток осадков по стволам деревьев
Н екоторая часть осадков, зад ер ж и в ае м ы х кронами, в д ал ь н ей ­
шем стекает по стволам деревьев и включается в почвенное звено
влагооборота. П ри гидрологических исследованиях данный эл е­
мент влагооборота обычно не учитывается и поэтому относится на
зад ер ж ан и е осадков кронами. Это в какой-то мере ск азы вается на
точности воднобалансовы х расчетов, что и обусловливает необхо­
димость рассмотрения имеющихся данны х по стоку по стволам.
Сток по стволам наиболее существенно зависит от породного
состава насаждений. Кроме этого, он различается в зависимости
от погодных условий, силы и интенсивности дождей, возраста и гу­
стоты насаждений, а т а к ж е других факторов. В районах с б оль­
шим количеством конденсационных осадков сток по стволам су­
щественно выше, чем в условиях, где такие осадки не играю т з а ­
метной роли в водном б алан се фитоценозов.
К настоящ ем у времени выполнено значительное количество н а ­
блюдений за стоком по стволам основных лесообразую щ их пород
в горных и равнинных районах [29, 104, 115, 120, 131, 176, 190,
193, 203, 206, 209, 213]. Эти м атери алы показы ваю т, что сток по
стволам хвойных пород незначителен и не выходит, ка к правило,
за пределы 1 %. Среди лиственных пород сток по стволам н а и ­
больший у бука. Значения его порядка 12— 15 % выпавших о с а д ­
ков являю тся довольно обычными. Сток по стволам других лист­
венных пород (береза, осина, дуб) находится в пределах 3— 5 % .
Отклонения стока от приведенных выше наиболее типичных з н а ­
чений связаны, ка к правило, либо с погрешностями методического
порядка, либо с выполнением исследований в специфических ус­
ловиях. Так, высокие значения стока, приводимые М олчановым
[104], надо рассм атривать к а к экстремальные, поскольку они соот­
несены только с д о ж д ям и максимальной силы (от 20 до 60 мм).
Осредненные значения стока по стволам приводят С. Н едялков
и И. Р а е в [115] (табл. 3.12). Эти данные, на наш взгляд, о т р а ­
ж а ю т общий порядок значений, характерны й для этого п оказателя
применительно к отдельным древесным породам. Применительно
к равнинным условиям несколько завы ш ены значения стока для
хвойных пород (они обычно не превыш ают 1 %) и д ля осины,
у которой, судя по имеющимся данным, он не долж ен превыш ать
значений, характерн ы х для дуба и березы (2— 4 %)•
Измеренные нами значения стока по стволам [29] оказали сь
близки к приводимым в литературе. По отношению к сумме о са д ­
ков, выпавш их за период наблюдений, вклю чая и осадки, не в ы ­
зы вавш ие стока, он составил 3,5 % для березы, 1,3 % д л я осины и
0,07 %, для ели. Д ополнительное поступление влаги за счет стока
по стволам в отдельные годы составляло д л я березовых н а с а ж д е ­
ний 6,3— 14,8 мм, для осиновых 0,8— 5,2 мм и для еловых — только
0,3— 0,7 мм. Следует, однако, отметить, что такой мизерный объем
68
Таблица 3.12
Осредненны е значения стока осадков по стволам деревьев различны х
древесны х пород [115]
Сток. % осадков
минимум
максимум
среднее
Число
использованны х
литературны х
источников
0,02
0,05
4,5
0,2
3,0
4,7
3,0
3,5
15,0
5,7
4,2
12,0
1,1
1,3
10,7
2,3
3,6
8,3
14
8
5
5
2
2
П орода
Ель
Сосна
Б ук
Дуб
Береза
Осина
влаги в приемниках стока еловых н асаж дений может регистриро­
ваться и при отсутствии ее стенания по стволам за счет попадания
осадков непосредственно в улавливаю щ ие воронки. Этим, в част­
ности, мы объясняем случаи регистрации «стока по стволам» при
осадках 2— 3 мм [104].
Учитывая, что стекаю щ ая по стволам влага концентрируется
в основном на локальн ы х приствольных участках, есть основание
считать, что она может о казы вать ощутимое влияние на влагообеспеченность растений. Это свидетельствует о необходимости учета
стволового стока не только в период'поступления, но и в почвен­
ном звене влагооборота.
В целом имеющиеся данные свидетельствуют, что при в одн об а­
лансовы х расчетах целесообразно вводить поправку только на сток
по стволам в н асаж д ен иях из лиственных пород. Д л я этой цели
с определенной долей условности можно пользоваться приводи­
мыми выше данны ми для отдельных пород.
3.6. Особенности задерж ания осадков
в переходные периоды года
К числу переходных обычно относят весенний и осенний пе­
риоды года. Осадки этих периодов нами с некоторой условностью
выделены в категорию смешанных, поскольку они могут выпадать
как в виде д ож дя, так и в виде снега. Смеш анные осадки н аряду
с твердыми являю тся определяю щ ими Для формирования стока.
Вместе с тем эти осадки обычно не учитываю тся при лесогидроло­
гических наблюдениях, поскольку учет ж идких осадков начинается
в мае, а зимних закан чи вается при максимальном снегонакоп­
лении.
69
Таблица 3.13
Задерж ание см еш анн ы х (тверды х и ж идких) осадков в переходны е периоды года
кронами лесны х насаж дений различного породного состава
И стринский опорны й пункт, Э П -1 — ЭП -3 (см. табл. 2.1, 2.2)
на поляне,
Зад ерж ано осадков кронами леса
Осадки
мм
Год
лиственного
%
мм
%
20
16
17
24
28
превышение
в еловом лесу
(мм) относи­
те/ ьно
елового
мм
%
22
21
5
24
40
48
44
46
53
41
54
44
52
71
45
47
45
23
28
46
57
40
51
51
27
33
36
43
37
58
52
42
смеш ан-ь
ного *
лист­
вен­
ного
!
мм
смешанного
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1962— 1975
93
87
87
85
11
—1
12
—1
4
111
16
9
8
14
6
14
14
12
91
104
152
164
11
5
7
33
18
121
121
192
78
90
113
11
11
10
8
9
7
4
6
17
10
12
9
21
21
25
34
19
32
39
14
20
24
20
28
25
23
20
16
21
16
26
20
18
22
20
1
10
8
23
24
16
25
32
16
25
36
36
28
37
45
27
43
39
45
38
27
36
36
20
15
20
32
31
27
21
П р и м е ч а н и е . З н ак «минус» означает, что под пологом леса осадков из­
мерено больше, чем на поляне.
Специфичны условия перехвата смешанных осадков кронами.
Они определяю тся к а к состоянием полога (кроны лиственных по­
род оголены либо находятся в процессе сб расы вания листвы или
ее появлен ия), так и свойствами самих осадков. К последним о т­
носится увеличенная вязкость воды при пониженной температуре,
что обусловливает повышенный расход влаги на смачивание еди­
ницы поверхности полога насаждений. В эти периоды, кроме того,
значительна вероятность конденсационных процессов, что может
в какой-то м-ере компенсировать зад ер ж ан и е осадков пологом.
В категорию смешанных при наших наблю дениях попадали
осадки, измеряемы е в несколько различаю щ иеся сроки. В осенний
период эти сроки ограничивались промежутком от осеннего оп­
ределения влаж ности почвы до установления устойчивого с н еж ­
ного покрова, в весенний — от последней снегосъемки до н ачала
вегетации растений, которую обычно связы вали с распусканием
листьев. При этом, однако, в любом случае соблю далось основное
требование — сроки н ач ал а и конца учета см еш анны х осадков на
70
всех объектах совпадали. Этим обусловливалась возможность по­
лучения методически сравнимы х данны х по объектам.
Д о л я смешанных осадков в составе годовых составл ял а 18 %'
(113 мм). И х зад е р ж а н и е в еловом и смешанном н асаж д ен и я х
м ало отличалось от за д е р ж а н и я ж идких осадков этими ж е н а с а ж ­
дениями. В лиственном насаж дении зад е р ж а н и е смешанных о са д ­
ков, ка к и следовало ожидать, имеет промежуточное значение
меж ду твердыми и ж идкими осадкам и (табл. 3.13).
Эти данны е свидетельствуют еще раз, что температурные у сло­
вия, являю щ иеся определяю щими для испарения с поверхности
почвы и транспирации, практически не о казы в аю т влияние на по­
следующее расходование ж и д ки х и смешанных осадков. З а м е д л е н ­
ное испарение в этом случае, надо полагать, компенсируется боль­
шой продолжительностью данного процесса и повышенной в я зк о ­
стью воды при пониженной температуре.
Гидрологические процессы
под пологом леса и факторы,
их обусловливающие
4.1. Некоторые особенности баланса
твердых осадков
В лесах твердые осадки до того, ка к попасть
в почву, зан и м аю т ка к бы две «ниши» гидрологической системы.
Они, к а к и жидкие осадки, частично перехваты ваю тся кронами и
затем испаряю тся с их поверхности. Кроме того, некоторая часть
влаги испаряется непосредственно со снежного покрова под поло­
гом леса. Н а открытых местах т а к ж е можно выделить две «ниши»
испарения: с поверхности снега и с о 'сн ег а во взвешенном состоя­
нии при его перемещении ветровыми потоками (при метелях).
Специфична роль твердых осадков в водном б алан се экосистем.
Они являю тся определяю щими для той части круговорота воды,
которая выходит за пределы водосборов в виде подземного и по­
верхностного стока, т. е. обусловливаю т основные особенности
гидрологической (водоохранной) роли лесов.
Мы не разд ел яем точку зрения тех исследователей [41, 125],
которые повышенное снегонакопление в лесах рассм атриваю т ка к
отрицательный фактор их водоохранно-защитной роли, поскольку
при этом якобы в озрастает вероятность поверхностного стока и
связанны х с ним отрицательны х явлений. Такой подход нельзя
принять ка к исходный д л я оценки водоохранной роли лесов, т ак
как он практически исключает возможности поисков путей увели ­
чения выхода воды (стока) с водосборов.
Имею щ иеся материалы свидетельствуют, что на открытых ме­
стах за зиму со снежного покрова испаряется не более 25— 30 мм
влаги. П. П. Кузьмин [75] этот элемент оценил в 25— 28 мм.
М. И. Иверонова [57] считает, что на территории С С С Р вне за в и ­
симости от района испарение со снега можно принимать равным
20— 25 мм, из них на период снеготаяния приходится 8— 10 мм.
С.
В. Федоров [176] в условиях Новгородской области (ВФ
ГГИ ) за д екабр ь — март 1957— 1969 гг. испарение со снега опре­
делил равным 26 мм с колебаниями по годам от 21 до 32 мм.
В условиях Ярославской области испарение со снега принято
в среднем равным 20 мм за зиму [120].
72
По сообщениям А. В. Л еб ед ева [80, 81], в условиях Восточной
Сибири среднее суточное испарение снега за зимний период равно
0,2— 0,3 мм при испарении за 1 ч не более 0,01— 0,02 мм. В период
снеготаяния испарение со снега несколько выше — от 0,01 до
0,1 мм/ч на открытом месте и 0,01— 0,05 мм/ч под пологом леса.
С уммарное испарение твердых осадков в этом регионе оц ен ива­
ется в 6— 15 мм, из которых на зимний период приходится не б о ­
лее 4— 5 мм, а основная масса снега испаряется в период снего­
таяния.
Н аблю ден иям и за испарением со снега, выполненными на П о д ­
московной воднобалансовой станции [159], показано, что здесь оно
составляет 0,1— 0,5 мм/сут зимой и 0,8— 1,0 мм/сут весной. В сред­
нем за 5 лет наблюдений за холодный период испарилось 23,6 мм
снега (колебания от 19 до 30 мм). Отмечается, что основное ис­
парение со снега в поле происходит в период метелей.
И спарение со снежного покрова под пологом леса обычно при­
нимается в 2— 5 раз меньшим, чем на открытых пространствах.
С огласно А. И. Субботину [159], в лесу оно меньше, чем в поле,
в 2 раза и составляет 8— 9 мм за зиму. Н аиболее интенсивно ис­
парение происходит в период снеготаяния, когда в течение суток
испаряется до 0,8— 1,0 мм влаги. С. Ф. Федоров [176] подпологовое
испарение снега определил равным 7 мм (Н овгородская о б ласть),
что примерно в 3 раза меньше, чем на полевых участках. С оот­
ношение меж ду испарением со снега в лесу и в поле (1 : 2 — 1 : 3),
приводимое Субботиным и Федоровым, по-видимому, существенно
завышено. Об этом, в частности, свидетельствует соотношение ис­
паряемости на этих объектах. Д а ж е в теплый период оно состав­
ляет 1 : 5. Таким его принимает А. А. Лучш ев [87]. Д. Г. С м а р а г ­
дов [154] пришел к выводу, что разница в потерях снега на
испарение в лесу и в поле мож ет покрывать недобор снега в лесу,
обусловливаемый зад ер ж ан и е м его на кронах деревьев.
Н а р я д у с испарением со снега в условиях леса довольно велика
вероятность дополнительного поступления влаги за счет конден­
сационных процессов. При этом конденсация имеет место ка к на
растениях (см. п. 3.2) в виде инея и изморози, так и непосредст­
венно на поверхности снега или в его толще. А. И. Субботин [159]
отмечает, что такие условия д л я конденсации наиболее благоприятны__ весной в период снеготаяния, когда воздух, поступающий
с открытых пространств, имеет тем пературу на 1— 1,5°С выше,
чем в лесу. В такие периоды допускается возможность п рео б л а­
дан ия конденсации в лесу над испарением.
Следует, однако, отметить, что поправки на испарение влаги
со снега вследствие н азванны х процессов вводить нет необходи­
мости, поскольку снегосъемкой определяется результирую щ ая всех
процессов поступления и расходования влаги в зимний и ран н ев е­
сенний период.
73
4.2. Структура насаждений как фактор
снегонакопления
4.2.1. Породный состав насаждений
Н аибольш ие р азл и чи я в зап а с а х снеговой воды под пологом
лесных н асаж дений обычно связы ваю т с их породным составом.
Однозначно признается благоприятное влияние на снегонакопле­
ние лиственных древесных пород. О днако степень такого влияния,
по данны м отдельных исследователей, существенно различается.
В.
В. Р ахм ан о в [139, 141], обработав массовые данные по сне
гозап асам , полученные на метеостанциях в бассейне Верхней
Волги, пришел к выводу, что леса н акапл и ваю т в среднем на 20 %
снега больше, чем полевые угодья. П ри этом в хвойных, преиму­
щественно еловых лесах, по его выводам, дополнительное н акоп ­
ление снега составляет 10 %, а в см еш анны х и лиственных л есах
27— 28 %.
С огласно С. В. Б ассу [6], в подзоне смешанных лесов евр о­
пейской части С С С Р запасы снега в лесах выше, чем на полях,
в среднем на 10— 20 %, на вы рубках и полянах выше, чем на по­
лях, на 34 %• В лиственных н асаж д ен и ях снегозапасы несколько
меньше, чем на вы рубках и полянах, а в хвойных, особенно в ел ь ­
никах, снегозапасы близки к их значениям на полях.
По данны м В. И. Рутковского и 3. И. Кузнецовой [150], полу­
ченным в ряде пунктов европейской части С С С Р , снегозапасы под
лиственными насаж д ен иям и были выше, чем под пологом еловых
и сосновых лесов, на 30— 50 %. Такого ж е порядка р азл и чи я п олу­
чены М олчановым [104] по результатам 4-летних исследований
в Московской области. П риняв снегонакопление на поляне за
100 %, он отмечает, что в высокополнотных н асаж д ен иях березы
и осины снегозапасы составляю т 98 %, в густых средневозрастны х
и приспевающих сосновых н асаж д ен и ях 80— 90 %, на б ли ж айш их
полях 73—82 %; а в высокополнотном средневозрастном ельнике —
только 50 %.
По многолетним наблю дениям Подмосковной воднобалансовой
станции, снегозапасы под пологом березового леса были на 20 %,
больше, чем на открытых полевых участках, а под пологом елового
леса они были меньше [159].
В целом довольно многочисленные литературны е данны е сви­
детельствуют, что в сомкнутых еловых лесах, к а к правило, бывает
меньше снега, чем на открытых местах. В лесах со значительной
долей лиственных пород снега н акапл и вается больше, чем в поле
[25, 105, 150].
Вместе с тем снегозапасы в н асаж д ен и я х существенно р а з л и ­
чаются в зависимости от региональных условий и связанны х
с ними погодных явлений. Так, на севере снегозапасы в лесах
74
больше, чем в поле, не только в лиственных, но и в хвойных н а ­
саждениях. Это, надо полагать, связано с меньшей густотой про­
израстаю щ их здесь древостоев. Т а к а я ж е закономерность просле­
ж и в ается и по мере продвижения в крайние южные районы.
И в том и другом случае снижение густоты является реакцией
фитоценозов на неблагоприятны е условия среды: на севере — ка к
приспособление к лучш ему прогреванию почв вследствие боль­
шего доступа солнечной радиации и использования теп лои золи ­
рующих свойств снежного покрова, на юге — к увеличению пло­
щ ади питания и улучшению влагообеспеченности.
Имею тся данные, что н асаж д ен ия из лиственных пород, а в мо­
лодом возрасте и со значительным участием хвойных деревьев, х а ­
рактеризую тся таким ж е накоплением снега, к а к и небольшие л е с ­
ные поляны и вырубки среди леса. Т а к а я особенность подчерки­
вается в работе Н. А. Л уганского и Г. П. М ак арен ко [86], р а б о ­
тавш и х на Среднем Урале. Отмечается, что в смешанных сосново­
березовых м олод няках зап асы снега не отличались от таковы х
в чисто лиственных (березовых) насаж дениях. С огласно В. Н. Д а нилику [41], на лесных вы рубках на У рале накапл и вается на 25 %
снега больше, чем под пологом темнохвойных насаждений. В то
ж е время снегозапасы в елово-березовых и елово-осиновых м олод­
няках существенно не отличаются от их значений на вырубках.
Б олёе высокие снегозапасы в молодняках, чем во взрослых н а ­
саж дениях, указан ны й автор оценивает ка к неблагоприятны й ф а к ­
тор, поскольку в этом, в соответствии с его взглядами, п р о я в л я ­
ется резкое нарушение водоохранно-защитных свойств лесных пло­
щадей, не обеспеченных своевременным возобновлением хвойными
породами. Автор не касается вопросов увеличения выхода воды
как положительного следствия повышенного снегонакопления. Т а ­
ка я позиция особенно непонятна на фоне приводимых этим же
исследователем данных, которые не свидетельствуют о сколько-ни­
будь ощутимом увеличении поверхностного стока на об ъектах по­
вышенного снегонакопления.
Специфические закономерности накопления снега отмечает
П. Н. М атвеев [95, 96] д ля горных лесов Киргизии. Здесь, по его
данным, не только вечнозеленые, но и листопадные леса н а к а п ­
ливаю т заметно меньше снега, чем лесные поляны. По зап ас ам
воды в снеге отдельные объекты здесь располагались в следую ­
щей последовательности: лесная п о л я н а — 116 мм, лиственничный
лес — 83 мм, березняк — 70 мм, сосновый лес — 34 мм и еловый
лес — 22 мм. Такие особенности снегонакопления связаны, надо по­
л агать, с повышенным испарением, обусловленным большим ко л и ­
чеством солнечной радиации и зависанием в лаж н ого снега на кр о ­
нах д а ж е лиственных насаждений.
Р азл и чи я снегозапасов в лесу и поле в большой мере зав и ся т
так ж е от снежности зимы, сроков установления снежного покрова,
наличия оттепелей, погодных явлений и других факторов [25, 74].
75
В годы с большими снегозаиасам и последние в хвойных и см еш ан ­
ных лесах были меньше, чем в поле, на 19— 44 мм; в м алоснежные
зимы эти различия уменьш ались до 2— 12 мм. В отдельные годы
снегозапасы были д а ж е несколько большими в хвойном лесу — на
2— 9 мм. В такие годы имело место либо более раннее установле­
ние устойчивого снежного покрова в лесу (в поле снег от первых
снегопадов с т а и в а л ), либо повышенное испарение снега в поле
вследствие наличия большого количества дней с радиационным т и ­
пом погоды. Оттепели и метеорологические условия, способствую­
щие конденсационным явлениям, т а к ж е способствовали накоп л е­
нию более высоких снегозапасов в хв о й н ь р и смешанных лесах по
сравнению с открытыми пространствами.
З а 14-летний период сравнительных наблюдений (табл. 4.1)
в н асаж д ен и ях различного состава снегозапасы под пологом л и ­
ственных н асаж дений и на лесных п олянах были одинаковыми
(116 мм). В отдельные годы снегозапасы в лиственных лесах были
меньше чем на полянах, до 10— 16 мм, в другие же — больше на
7— 8 мм. Под пологом елового леса снегозапасы за этот ж е период
наблюдений были на 28 мм, или на 2 4 % , меньше, чем под поло­
гом лиственного леса и на лесной поляне. П о отдельным годам
Таблица 4.1
Р а зн и ц а меж ду м аксим альны м и снегозапасам и на поляне и в лесу
И стринский опорный пункт, Э П -1 —Э П -3 (см. табл. 2.1, 2.2)
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1962— 1975
Снегозапасы
на поляне, мм
Год
150
107
86
133
164
110
146
101
166
82
62
96
125
94
116
Н едобор снего­
запасов в еловом
лесу (мм)
относительно
Р азн и ц а м ежду снегозапасами на поляне
и в лесу
лиственном
мм
%
—8
16
-5
И
—27
—5
8
2
—1
—7
2
10
1
7
0
—5
15
—6
8
— 15
—5
5
2
—1
—9
3
10
1
7
0
смешанном
мм
17
2
5
25
10
—8
11
24
36
6
16
23
25
13
15
еловом
%
мм
11
2
6
19
6
—7
8
24
22
7
26
24
20
14
13
32
12
6
42
29
1
37
37
46
30
22
37
41
17
28
%
22
11
7 ■
32
18
1
25
37
28
37
35
38
32
18
24
сме­
ш ан­
ного
ли ст­
вен­
ного
15
10
1
17
19
9
26
13
10
24
6
14
16
4
13
40
—4
11
31
56
6
. 29
35
47
37
20
27
40
10
28
]
П р и м е ч а н и е . Зн ак «минус» означает превышение снегозапасов в лесу
по^сравнению со снегозапасами на поляне. Погрешность снегомерных съемок около
76
Таблица 4.2
П огодичное колебание зн ачени й задерж ан и я осадков пологом насаж дений
И стринский опорны й пункт, 1962— 1975 гг.
Ч исло случаев (лет) по видам осадков в насаж дениях
Зад ер ж ан и е
осадков, %
суммы
за период
<8
8,1 — 10
10,1— 12
12,1 — 14
14,1 — 16
16,1 — 18
18,1— 20
20,1— 22
22,1— 24
24,1— 26
26,1— 28
28,1— 30
30,1— 32
32,1— 34
34,1— 36
36,1— 38
38,1— 40
40,1— 42
42,1— 44
44,1— 46
46,1— 48
48,1— 50
>50
еловом
Г
Ж
смешанном
с
т
г
Ж
2
1
2
1
1
2
1
1
1
2
4
2
2
1
1
1
С
т
1
5
1
1
1
1
2
3
3
1
1
2
1
1
лиственном
2
1
3
2
1
2
1
г
Ж
2
3
7
1
1
1
1
2
2
1
2
1
4
2
2
С
т
4
2
4
1
1
1
11
2
1
1
1
2
4
2
5
1
1
3
3
3
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3
1
1
5
П р и м е ч а н и е . Обозначения видов осадков: Ж — жидкие, С — смешанные,
Т — твердые, Г — за годовой период.
этот недобор снегозапасов кол еб ал ся в пределах 1— 46 мм. В отно­
сительном вы раж ен и и эти значения разл и чал ись на 1— 38 %.
В смешанном лесу снегозапасы были меньше, чем на поляне, на
13 % и только за один год они были выше на 7 мм, или 8 %.
С ледует отметить, что в ари ац и я соотношений снегозапасов
в пределах 1— 7 мм мож ет обусловливаться погрешностью снего­
мерных работ.
Д ан н ы е табл. 4.2 даю т представление об изменении относитель­
ных значений за д е р ж а н и я осадков пологом н асаж дений ка к в ср е д ­
нем за год, так и применительно к отдельным видам сезонных
осадков. В еловом н асаж дении наиболее сильно разли чается з а ­
д ер ж а н и е смешанных и твердых осадков, а в смешанном и лист­
венном н асаж д ен и я х максимальное изменение за д е р ж а н и я х а р а к ­
терно д ля ж и д ки х осадков. Эти ж е данны е свидетельствуют, н а ­
сколько рискованно пользоваться короткими р яд ам и наблюдений
при изучении данного элемента водного б алан са.
77
о
Елевое
Смешанное
Н асаж дения
Лиственное
Рис. 4.1. Задерж ание осадков пологом различных
насаждений I класса бонитета, полнотой 0,8—0,9.
Истринский опорный пункт, 1962— 1975 гг.
Осадки: 1 — ж идкие;
4 — твердые.
2 — годовая
сумма;
3 — смешанные;
Рис. 4.2. Задерж ание осадков пологом ело­
вого (/), смешанного (II) и лиственного
[III) насаждений I класса бонитета, пол­
нотой 0,8—0,9. Истринский опорный пункт,
1962— 1975 гг.
Осадки;
дые.
ж — жидкие,
с — смешанные,
т — твер­
В то ж е время многолетние наблю дения позволяют выявить
определенные зависимости в зад ер ж ан и и осадков н асаж ден иям и
различного состава в среднем за год и применительно к отдельным
их видам (категори ям ). П ол ьзу ясь гр аф и кам и (рис. 4.1 и 4.2),
можно, определив зад е р ж а н и е в одном из н асаж дений и д а ж е од ­
ного из видов осадков (годовые, жидкие, твердые, см еш анны е),
прогнозировать зад ер ж ан и е других видов осадков по всему спектру
изученных фитоценозов.
78
4.2.2. Возраст и густота насаждений
П ерехват твердых осадков кронам и хвойных н асаж дений р а з ­
личного возраста подчиняется в общем тем ж е закономерностям,
которые отмечались д ля ж и д ки х осадков.
Беле [191] изучал снегонакопление в Чехословакии в зав и си ­
мости от двух факторов: высоты над уровнем моря (620— 650 и
900— 910 м) и возраста н асаж дений (5— 100 лет). В обоих случаях
зависимость снегозапасов от возраста н асаж дений в ы р а ж а л а с ь
вогнутой кривой, самы е низкие точки которой р асполагались в ин­
тервале 50— 70 лет. О днако в насаж дениях, которые п роизрастаю т
в более низком поясе, р а з м а х колебаний снегозапасов по в о з р а ­
стам был несколько выше, чем в насаж дениях, п роизрастаю щ их
на более высоких отметках. В среднем д л я всех насаж дений на
кронах зад ер ж и в ал о с ь от 28 % (на высотах 620— 650 м) до 21 %
(на высотах 900—910 м) снега. П о возр астам н асаж ден ий эти в е ­
личины изменялись от прибавки осадков (конденсационные я в л е ­
ния в самом молодом возрасте) до за д е р ж а н и я в пределах 47—
52 % в период максимального снегонакопления. Отмечается, что
при выпадении сухого снега зад ер ж ан и е его на крон ах не превы ­
ш ает 15— 1 6 % , в то время ка к мокрый снег зад ер ж и в ае тся в су ­
щественно большем количестве.
Вместе с тем П. Н. М атвеев [94], по результатам исследований
в 80— 120- и 160-летних н асаж д ен иях тянь-шаньской ели в районе
оз. И ссык-Куль, пришел к выводу, что зад ер ж ан и е снега кронами
увеличивается вплоть до 160-летнего возраста. Н е исключено, что
это связано с более медленным ростом указанной ели и более с л а ­
бой ее очищаемостью от сучьев.
Приведенные выше закономерности снегонакопления в зав и си ­
мости от возраста, густоты и продуктивности насаж дений отно­
сятся исключительно к хвойным лесам. С негонакопительная роль
лиственных н асаж ден ий изменяется крайне несущественно в з а ­
висимости от их возраста, густоты и продуктивности [7, 104,
120, 151].
Закономерности снегонакопления в лиственных н асаж д ен иях
в значительной мере характерн ы и для лесов, образован ны х л и с т­
венницей (листопадной породой). Имеются данные [95], что
н аряду с высоким снегонакоплением лиственничники имеют некото­
рые преимущества, в том числе и перед лиственными н аса ж д ен и ­
ями, по увеличению продолжительности снеготаяния и благопри­
ятному влиянию на повышение водопроницаемости почв.
Р азл и ч и я снегонакопления под пологом насаж дений в зав и си ­
мости от их возраста в конечном счете обусловливаю тся сомкну­
тостью крон и глубиной кронового пространства. Аналогичным об ­
разом на снегонакоплении ск азы вается и густота насаждений,
относящихся к сходному возрасту. Имею щиеся данны е свидетель­
ствуют, что д л я хвойных лесов существует довольно тесная,
79
Рис. 4.3. Зависимость задерж ан ия твердых
осадков пологом елового леса от сомкну­
тости крон [94].
Задержание осадков
б ли зк ая к обратно пропорциональной зависимость накопления
снега под пологом н асаж дений от сомкнутости крон. Т а к а я з а в и ­
симость отм ечалась П. Н. М атвеевы м [94] д ля условий Тянь-Ш аня
(рис. 4.3), Н. А. Л уган ски м и Г. П. М ак ар ен ко [86] д л я Среднего
У рала, А. А. М олчановым [104] д ля Московской области и д р у ­
гими исследователями. В аж но отметить, что лес, д а ж е с неболь­
шой сомкнутостью крон, способен п редотвращ ать сколько-нибудь
значительные потери на испарение со снежного покрова, и по­
этому снегонакопительная роль сильно изреженны х насаж дений
п рибли ж ается к максимальной, характерной д л я небольших в ы ­
рубок или лесных полян.
Р азл и ч и я снегонакопления в хвойных лесах, надо полагать, з а ­
висят от продуктивности насаждений. Чем выше продуктивность,
тем больше снега долж но зад ер ж и в ать ся в пологе. О днако в л и я ­
ние данного фактора, по-видимому, менее значительно, чем в о зр а ­
ста и особенно густоты насаждений.
В целом листопадные леса вне зависимости от их структуры
мож но рассм атривать к а к наиболее благоприятны е в отношении
снегонакопления, и поэтому их обоснованно принимают за эталон
снегонакопления [32, 71, 75, 159].
Выш еизложенное позволяет сделать заключение о том, что за
холодный период года в разны х по породному составу лесных н а ­
саж дениях достигает поверхности почвы разное количество тв ер ­
дых и смешанных осадков. Д л я условий Московской области
в лиственных лесах на почву вы падает осадков больше, чем в ело­
вых лесах, в среднем на 64 мм (в отдельные годы на 20—90 м м ),
а в смешанных древостоях — больше на 30 мм (15— 60 мм). С л е ­
дует отметить, что осадки холодного периода года являю тся н а и ­
более в аж н ы м и д ля формирования стока с лесных площадей.
80
4.3. Испаряемость и испарение
4.3.1. Испаряемость
Д л я характеристики отдельных гидрологических процессов под
пологом и в пологе леса и д ля объяснения механизмов их п рояв­
ления важ н ое значение имеет испаряемость ка к комплексный по­
казател ь метеорологических условий — солнечной радиации, тем ­
пературы, влаж ности и циркуляции воздуха. После работ
А. П. Тольского [168] и А. А. Л учш ева [87] реж имны е н аб лю д е­
ния за испаряемостью в лесах почти не проводились. Имеются
лишь отдельные эпизодические наблю дения, относящиеся в основ­
ном к экстремальны м условиям аридной зоны. Такое положение
во многом связано с отсутствием необходимых приборов. С тан ­
дартн ы е приборы мало пригодны Для измерения испаряемости под
пологом леса ка к вследствие низкой точности измерения при не­
значительной испаряемости, так и по причине неизбежного п опа­
дан ия в них листьев, веток и других фракций опада. Н аиболее
удобны для этой цели микроиспарители, но они, к сож алению , не
изготавливаю тся серийно и поэтому применяются в различны х мо­
дификациях.
Н ам и д л я этой цели использовались сосуды в виде стаканов,
заполненны х водой, исп аряю щ ая поверхность которых (20 см2) вы ­
полнена из картона, увлаж н яем ого за счет капи л л ярн ы х сил. Вода
по мере ее испарения п одавалась с помощью компенсационной
трубочки. Отсчеты производились по ш кале с погрешностью до
0,1 мм. П о к азан и я таких микроиспарителей (см. п. 2.2) могут су­
щественно отличаться от показаний стандартны х приборов и от
значений испаряемости с открытых водных пространств. В то же
время они д а в а л и вполне удовлетворительные результаты при про­
водимых нами сравнительны х наблюдениях, хар актери зуя отно­
сительную испаряемость. Н аблю дения проводились либо в о тдель­
ные периоды, либо непрерывно в течение всего вегетационного се­
зона на экспериментальных п лощ ад ках Истринского опорного
пункта в н асаж д ен и ях различного породного состава. Н а р яд у
с изучением испаряемости у поверхности почвы или на высоте
1,5 м выполнены градиентные наблю дения на различны х уровнях
полога елового леса. С дел ан а та к ж е попытка применить д л я и зу­
чения испаряемости компенсационные почвенные и водные и сп а­
рители с площ адью испаряю щ ей поверхности 1 м2 [22].
Установлено, что испаряемость под пологом леса составляет
только 15— 30 % ее значений на полевой площ адке [22, 24, 27] и
мало разли чается в н асаж д ен и ях различного состава, но сущ е­
ственно зависит от погодных условий (табл. 4.3). В 1969 г. пре­
о б л а д а л а прохладная пасм урная погода и средняя за лето и сп а­
ряемость п.од пологом насаж дений составила 23— 28 % измеренЗаказ N°
827
81
Таблица 4.3
И сп аряем ость в н асаж д ен и ях р азл и чн ого породного со став а, %
И стри нски й опорн ы й пункт, Э П -1 — Э П -3 (см. табл . 2.1, 2.2)
и сп ар яем о сти для о ткр ы то й местности
Н асаж ден ие
Л и ствен ное
Смеш анное
1977 г.
С ред­
нее
1968 г.
1969 г.
1976 г.
1977 г.
Сред­
нее
21,8*
26,0
26,1
37,3
20,2
21,8
26,0**
26,3
28,1
41,1
22,1
25,0
30,0
30,5
41,5
22,1
25,0
29,8
31,8
27,2
28,5
7,4
10,4
18,3
27,2
27,5
7,4
10,4
18,1
19,0
16,5-
14,2
28,4
6,6
7,3
14,1
17,5
28,2
6,6
7,3
14,9
15,2
14,2
12,4
19,3
21,5
6,5
10,7
14,5
15,8
21,2
6,5
10,7
13,6
13,5
15,9
19,3
16,3
—
20,7
14,4
16,5
17,2
-
22,2
14,4
16,5
17,7
17,0
23,7
-
—
23,7
—
33,0
—
—
33,0
—
39,2
—
—
39,2
32,0
23,4
18,0
24,4
21,9
24,4
28,2
14,0
16,1
20,7
24,4
28,2
14,0
16,1
20,7
21,1
1968 г.
1969 г.
1976 г.
1977 г.
Среднее
1968 г.
1969 г.
Апрель
45.3
24,7
28,3
30,0
32,1
36,0
20,9
Май
31,7
41,1
33,4
36,0
35,6
31,7
Июнь
17,5
22,7
10,2
31,7
20,5
Июль
9,5
21,0
8,5
27,2
12,3
15,0
8,1
Сентябрь
—
13,8
О ктябрь
—
21,9
Август
Среднее
Е ловое
Средняя
М есяц
* П ринята равной испаряемости в еловом лесу.
** П рин ята равной испаряемости в смешанном лесу.
1976 г.
ной в поле. 1977 год х а р а к т е ­
ризовался радиационным ти ­
пом погоды, и испаряемость не
превы ш ала 15— 16 % ее з н а ­
чений в поле; при этом весной
и осенью в период безлист­
ного состояния полога и сп а­
ряемость имела повышенные
значения.
Ночью испаряемость за пе­
риод с 19 до 7 ч составл ял а не
более 15— 20 % дневных з н а ­
чений. В абсолютном в ы р а ­
жении
весной испаряемость
на открытых местах достигала
2,5— 3 мм/сут, в лесу не пре­
в ы ш ал а
1,2 мм/сут.
Если
учесть, что осенью и весной
Рис. 4.4. Вертикальные профили ис­
паряемости в пологе елового леса.
Истринский опорный пункт.
Периоды: / — за сутки; 2 — с 12 до 18 ч;
3 — с 8 до 12 ч; 4 — с 18 до 8 ч.
ла
1
3
5
7 мм
Испаряемость
в безлистном состоянии н асаж д ен ия почти не перехваты ваю т а т ­
мосферные осадки, то полож ительная гидрологическая роль листо­
падных фитоценозов в этот период становится особенно явной.
Н а р я д у с испаряемостью под пологом леса большой интерес
д ля познания закономерностей отдельных процессов влагооборота
(испарение перехваченных кронами осадков, биофизическая а к ­
тивность различны х частей кронового пространства, потенциаль­
ные возможности для расходования влаги на транспирацию и т. п.)
представляет изменение испаряемости на разны х уровнях полога
насаждений. И сследования такого плана были выполнены в ел о­
вом н асаж дении с помощью микроиспарителей на Истринском
опорном пункте [27]. П риборы располагались в ги рлянд ах на в ы ­
сотах 1,5; 3,0; 6,0; 9,0; 12,0; 15,0; 18,0 и 21,0 м от поверхности
земли. И спаряем ость на верхней границе крон (высота около 25—
27 м) бы ла условно принята близкой к испаряемости на высоте
1,5. м открытой площадки.
И сследования показали, что меж ду сомкнутостью крон по в ер­
тикали и испаряемостью существует довольно тесная зависимость
(рис. 4.4). Полог по высоте возможно разделить на три части по
хар актеру влияния на испаряемость. Н а и б о л ьш ая из частей п ри ­
ходится на подпологовое пространство и нижнюю часть крон
(в нашем случае от поверхности почвы до высоты 17— 18 м). Здесь
испаряемость имеет минимальные значения, постепенно увеличи­
6
83
вающиеся снизу вверх. В среднем д ля всего участка увеличение
испаряемости на 1 м по высоте полога составляет 1,5% . По от­
ношению к открытому месту испаряемость здесь составляет 20—
3 0 %.
Н аиболее высокий градиент испаряемости характерен д л я ср е д ­
ней части полога (отрезок около 3 м). Этот отрезок является пе­
реходным от сомкнутой кроны к более рассредоточенной части
полога. В озрастание испаряемости на 1 м кронового пространства
здесь составляет около 9 % , что примерно в 6 р аз больше, чем
в нижней, и в 3 раза больше, чем в вы ш ел еж ащ и х частях полога.
В верхней трети полога, где сомкнутость крон закономерно
сниж ается до нулевой, аналогичным образом изменяется и испа­
ряемость: на нижней границе она составляет около 70 % и сп а­
ряемости на открытом месте, а на верхней — х арактери зует по­
тенциально возможное испарение на открытых местах.
Распространено мнение, что малое испарение под пологом леса
является п оказателем защ итной роли полога и д оказательством
экономного расходования влаги лесными фитоценозами. П ри вед ен ­
ные материалы свидетельствуют, насколько д алеки от истины т а ­
кие умозаклю чения. М алое испарение в нижней части полога ка к
раз и есть результат больших его значений в верхней части по­
лога. Здесь происходит наиболее интенсивная тран сф орм ац ия ме­
теорологических элементов, обусловливаю щ их испарение. П о след ­
нему способствуют больш ая поверхность крон, хорош ая освещен­
ность, интенсивная циркуляция воздуха, сочетающиеся с большой
вертикальной протяженностью кронового пространства. Именно
эту часть полога можно и необходимо использовать как п о к а з а ­
тель возможного испарения. Н и ж н яя часть полога не х ар а к т е р и ­
зует процессов испарения, как и других средообразую щ их ф у н к­
ций насаждений. Поэтому использование получаемых здесь з н а ­
чений испарения недопустимо распространять на фитоценоз
в целом.
С удя по близким значениям испаряемости под пологом н а с а ж ­
дений различного состава, есть основания считать, что в облист­
венном состоянии закономерности испарения та к ж е существенно
не различаю тся и в кроновом пространстве этих насаждений.
4.3.2. Испарение
В подпологовое испарение обычно вклю чаю т потери влаги,
обусловливаемые физическим испарением и транспирацией ж и ­
вого напочвенного покрова. Д л я лесных фитоценозов подполого­
вое испарение составляет лиш ь часть, к а к правило, меньшую,
суммарного испарения.
Подпологовое испарение стабильнее, чем зад ер ж ан и е осадков
кронами, которое практически всегда, в том числе и в холодный
период года, в озрастает пропорционально количеству осадков.
84
Подпологовое испарение является функцией трех основных
факторов: метеорологического (микроклиматического) реж има,
влаж ности и физических свойств почв, х ар а к тер а живого или мерт­
вого напочвенного покрова. Оно в озрастает пропорционально к о ­
личеству осадков лишь в определенных границах. Больш ое коли­
чество осадков, ка к и дефицит влаги, обычно ведет к уменьшению
подпологового испарения. Эти ж е факторы ограничиваю т в о зм о ж ­
ности моделирования данного процесса и обусловливаю т трудно­
сти его изучения.
Впервые испарение под пологом леса обстоятельно изучено
Н. Ф. Созыкиным [156] и А. А. Лучш евым [87]. И х работы пред­
ставляю т особый интерес, поскольку они выполнены с большой
повторностью (до 25-кратной на каж д ы й опыт) и характерной
д л я названны х исследователей тщательностью эксперимента и глу­
биной ан ал и за полученных данных.
По наблю дениям в сосновых лесах Московской области (Серпуховский опорный пункт Всесоюзного научно-исследовательского
института лесного хозяйства) Созыкиным [156] п о казана п оло ж и ­
тельная гидрологическая роль лесной подстилки. С ее поверхно­
сти испарилось меньше влаги, чем с обнаженной почвы. В первом
случае за период с 18 июня по 31 октября испарилось 43,8 мм,
во втором — 51,3 мм. Сходные результаты получил Л у чш ее [87]
в еловых лесах на суглинистых почвах (Истринский опорный
пункт). Здесь за период с мая по октябрь испарение с подстилки
составило 55,4 мм, а за этот ж е период в поле (залеж ь ) равнялось
208 мм.
По наблю дениям П. П. Рогового [143] в Белоруссии, испарение
под пологом еловых и елово-грабовых лесов, произрастаю щ их на
супесчаных и суглинистых почвах, составило только 33,2 мм.
В условиях северной тайги (Архангельская область), согласно
А. А. М олчанову [103], под пологом сомкнутого сосново-березового
насаж д ен ия испарение с подстилки за май — сентябрь было равно
46,8 мм. В зоне смешанных лесов (М осковская область) и спаре­
ние с мертвой подстилки за эти ж е месяцы изменялось в п реде­
л ах 53,5— 70,0 мм (в среднем 62,7 мм). Относительно небольшое
испарение было характерн о так ж е для покрова из зеленых мхов.
В условиях севера оно составляло 47,3— 46,0 мм, а в зоне см е­
шанных лесов 83,8 мм. Близкими значениями испарения в зоне
см еш анны х лесов х арактери зов ал ся лиш айниковы й покров —
79,1 мм.
При наличии травяного покрова испарение под пологом сос­
новых лесов на песчаных почвах колеблется от 116 мм в соснякахчерничниках до 143— 205 мм в сосняках со злаковы м покровом
(вейник, перловник).
Согласно С. Ф. Федорову [176], в условиях Новгородской об ­
ласти ( В Ф Г Г И ) в среднем за 8— 18-летний период наблюдений
в мае — сентябре под пологом елового леса со злаково-осокового
85
покрова испарилось 185 мм влаги, с п а п о р о т н и к а — 182 мм, с з а ­
рослей м а л и н ы — 167 мм, с черники — 95 мм.
Значения такого ж е порядка приводит О. В. Ш ахова [182] для
Я рославской области. Здесь за май — сентябрь испарение под по­
логом березовых и смешанных лесов изменялось от 122 мм при
злаково-разнотравном покрове до 164— 172 мм при таволговом,
таволгово-долгомошном и долгомошном покровах.
Заметно отличающ иеся значения испарения под пологом леса
приводит В. В. Протопопов [131], который, к а к и О. В. Ш ахова,
работал в северных л еса х (В ологодская область). Н аблю дения
выполнены в довольно в лаж н ом типе леса — ельнике травяно-зеленомошном в течение четырех вегетационных сезонов. По его
данны м за июнь — сентябрь испарение с площадок, зан яты х т р а ­
вами или зелеными мхами, менялось в п ределах 42,0— 74,3 мм.
И спарение с подстилки за этот ж е период составило только
27,8 мм. Невелики были колебания испарения и по отдельным го­
дам. Эти значения испарения более чем в 2 р а за меньше, чем
у Ш аховой [183]. Введение поправки на испарение в мае, д аж е
равной испарению за июнь (около 10— 15 м м ), существенно не и з­
меняет отмеченных выше соотношений. Причины таких различий
в р езу л ьтатах исследований объяснить трудно.
Сравнительно небольшие значения испарения получены П р о то ­
поповым [131] и в кедровых лесах Сибири (щитовниково-зеленомошный тип л е с а ). В зависимости от вида травяного покрова
здесь оно колебалось от 86,8 до 131 мм за июнь — сентябрь. И с ­
парение с мертвой подстилки составило 48,8 мм.
Таким образом, данны е по подпологовому испарению довольно
разноречивы. Н ам представляется, что значения испарения за в е ­
гетационный период более 100— 120 мм являю тся завышенными.
Об этом, кроме приведенных выше данны х многих и сследовате­
лей, свидетельствуют результаты изучения испаряемости в н а с а ж ­
дениях. Н аш и 2-летние непрерывные наб лю д ен и я на Истринском
опорном пункте показали, что испаряемость за 6 месяцев (а п ­
р е л ь — сентябрь) не п ревы ш ала 72,8— 93,5 мм (табл. 4.4). Только
в л изим етрах с неограниченным увлаж н ен и ем испаряемость д о ­
стигла за полгода 130,2 мм.
Трудно объяснить т а к ж е большие различия доли подпологового испарения в суммарном. Так, по Федорову [176], в условиях
средней тайги (Н овгородская область) подпологовое испарение
составило 31 % суммарного, что превыш ало зад ер ж ан и е осадков
кронами елового древостоя ( 2 6 % ) . По отдельным годам (1955—
1973) подпологовое испарение составляло 23— 40 %. Такого же
порядка значения приводит В. В. Осипов [120]'для Я рославской
области. Согласно М олчанову [103, 104], подпологовое испарение
изменяется от 12 до 53 % суммарного. Более высокий процент ис­
парения обычно относится к в л аж н ы м типам леса (сфагновые,
долгомошные).
80
Таблица 4.4
И спаряем ость с почвенного покрова и водной поверхности
по м икроиспарителям , мм
И стринский опорны й пункт
Открытый участок (луг)
Период
наблюдений
луговой
тр аво ­
стой
пар
м икроиспариТел и
Смешанный лес
почва
с травой
м икрои спари­
тели
Л иствен­
ный лес
(микроиспари­
тели)
Еловый
лес
(микрои сп ари ­
тели)
1977 Г.
8 IV—30. IV
Май
Июнь
Июль
Август
1/IX — 25 IX
Всего
%
34,1
81,6
93,6
98,5
52,8
29,6*
390,2
36,1
88,4
65,7
73,0
56,6
27,7*
347,5
58,0
116,6
85,5
77,6
37,5
9,6*
25,0*
• 32,9
34,9
19.4
8,4*
15,5
30,5
11,5
6,3
8,3
6 ,2
17,1
32,9
14,8
9,1
8,2
5,7
485,8
100
130.2
26,8
78,3
16,1
87,8
18,1
110,6
1976 г.
8/IV —30 IV
Май
Июнь
Июль
Август
1 IX —25 IX
95,3
97,8
93,3
82,2
48,4
27,0
34,1
10,0
8,0
6,7
7,7
20,8
26,2
7,2
519,2
100
93,5
18,0
72.8
14,0
102,2
Всего
%
6 ,2
5,4
7,0
* Значение получено интерполированием.
По нашим данны м, подиологовое испарение в насаж д ен иях
с сомкнутостью крон 0,7— 0,8 составляет в среднем около 20 %,
суммарного испарения, достигая лишь в отдельные годы 25— 30 %.
В среднем оно всегда меньше, чем зад ер ж ан и е осадков кронами
еловых лесов. Только в лиственных лесах подпологовое и сп аре­
ние может превыш ать зад ер ж ан и е осадков кронами. В районах
недостаточного увл аж н ен и я д оля подпологового испарения з а ­
метно уменьшается. В Бузулукском бору (сомкнутость крон 0,5—
0,6) оно составило в среднем за 22 года только 12 % ( з а д е р ж а ­
ние осадков кронами 30 % ).
В делом, однако, имеющиеся данные показываю т, что живой
напочвенный покров (видовой состав, разнообразие, мощность
и др.) оказы вает существенное влияние на подпологовое и сп аре­
ние и степень колебания его значений. Вместе с тем было бы не­
п равильным связы вать различия испарения с отдельных видов по­
крова только с данны ми факторами, поскольку сам покров явля87
ется результатом различий увлажненности, почв, освещенности и
других условий, которые могут изменять испарение не в меньшей,
а, скорее, в большей степени, чем растения различной видовой
принадлежности. Влияние покрова на испарение мож ет быть п р а ­
вильно оценено только при постановке экспериментов с соблю де­
нием принципа единственного различия. Опыты такого порядка
были выполнены Созыкиным [156]. Испарение с различны х поверх­
ностей он изучал в сходных условиях неограниченного у в л а ж н е ­
ния при одинаковых значениях факторов среды (на открытых ме­
с та х ). Этими опытами показано, что по сравнению с обнаженной
почвой подстилка сниж ает испарение на 1 3 % , моховой покров —
на 39— 69 %; злаковы й покров испаряет на 13— 3 4 % больше, чем
поверхность почвы.
В какой-то мере методически оправданно сравнение испарения
в естественных условиях с испарением с покрова сфагновых мхов,
поскольку последние всегда приурочены к местам с практически
неограниченным увлаж нением,
характеризую тся
равномерной
(сплошной) сомкнутостью растений, произрастаю щ их под поло­
гом сходных по структуре низкопродуктивных насаждений. О д ­
нако и применительно к этому типу покрова данны е по и сп аре­
нию довольно разноречивы.
И сследования Федорова [176] д аю т основание заключить, что
покров сфагнум а характери зуется экономным расходованием
влаги; это согласуется с приведенными выше данны ми «чистых»
опытов Созыкина. Испарение здесь ниже (115 м м ), чем с покрова,
представленного зл акам и , осоками или папоротниками (180—
185 мм). Такое соотношение н аблю далось Федоровым в течение
9 лет парал л ел ьны х наблюдений. В то ж е время, по Ш аховой [182],
испарение со сфагнум а имело м аксимальные (176,1 мм) значения
и существенно превыш ало испарение со злаково-разнотравного
покрова (122,5 мм). Б л и ж е всего испарение со сфагнум а, по ис­
следованиям Ш аховой, было к испарению с покрова из кукуш ­
кина льна.
М аксим альное испарение с покрова, представленного сф агно­
выми мхами, зарегистрировал М олчанов [103]. В условиях зоны
смешанных лесов под пологом сосняков IV класса бонитета п о л ­
нотой 1,0 испарение составило 205,5— 249,5 мм (в среднем
227,5 мм).
Не исключено, что отмеченные различия в испарении в зн ач и ­
тельной мере связаны с методическими погрешностями измерений.
В аж н ей ш ая из них, к а к отмечалось в п. 2.2,— б ольш ая п ростран ­
ственная изменчивость проникновения осадков сквозь полог и не­
возможность измерения количества их, попадаю щ его в отдельные
испарители. К сож алению , эта особенность обычно не отмечается
исследователями. М еж ду тем осадкомеры, устанавливаем ы е
д а ж е в непосредственной близости от испарителей, х а р а к т е р и зу ­
ются «своими» показаниями. Существенны т а к ж е другие погреш­
88
ности измерений. Н о если последние можно снимать увеличением
тщ ательности и повторности наблюдений, то первую уменьшить
практически невозможно.
Учитывая отмеченные трудности и недостатки, в своих иссле­
д ованиях мы ограничивались в основном выяснением отдельных
закономерностей процессов, важ н ы х д ля оценки гидрологической
роли насаждений. При балансовы х расчетах подпологовое и сп аре­
ние р ассм атривалось в сумме с транспирацией. Только д ля н а и ­
более важ н ы х в гидрологическом отношении переходных периодов
года, когда транспирация отсутствует или незначительна, исполь­
зовались различны е методические подходы д ля вычленения доли
подпологового испарения. З а д а ч а в это время облегчалась тем,
что испарение было близко к испаряемости.
Выше отмечено, что испарение имеет минимальные значения
в насаж дениях, где поверхность земли представлена мертвой под­
стилкой, а т а к ж е покровом из лиш айников и зеленых мхов. О п ти ­
мальной, по-видимому, будет т а к а я подстилка, при которой
заметно проявляется ее и золирую щ ая роль, но в то ж е время по­
глощение осадков яв л яется минимальным. Д л я выяснения п а р а ­
метров такой подстилки мы провели изучение испарения с подсти­
лок различного состава и мощности при одинаковы х значениях
метеорологических элементов.
Подстилки, взятые без нарушения сложения, помещ ались на
поверхность почвы на открытом пространстве. З а тем производи­
лось увлаж нение подстилки и почвы до НВ. Н аблю дения за ис­
парением, выполненные в период с 22 по 27 августа, показали
. (табл. 4.5), что состав подстилок не оказы в ает существенного
влияния на его значения и интенсивность и что уменьшение т о л ­
щины подстилки до 1 и д а ж е 0,5 см не влияет заметно на и спаре­
ние; при такой толщине подстилка уменьш ает испарение с почвы
на 65— 70 %, а при толщине более 2 см — до 70— 78 % (.
Существенно р азл и чается испарение с поверхности почв р а з ­
личного механического состава. Д а ж е в условиях у вл аж н ен и я,
Таблица 4.5
И спарение с оголенной почвы и с поверхности п ;дстилок различн ого состава
и м ощ ности
Загорский лесхоз
П одстилка
В зры хленная
почва
Х арактери сти ка
Толщина
ки, см
Испарение
подстил­
г
0,5
*
90,6
100
%
89
еловая
30,3
33,4
2,0
20,0
22,1
сосновая
березовая
3,5
. 1, 0
1,5
28,6
31,5
28,6
31,5
26,3
29,0
близкого к неограниченному, при высоких значениях метеорологи­
ческих элементов испарение с песчаной почвы было заметно
меньше его значений с суглинистой почвы. З а три месяца (июль —
сентябрь) п ар ал л ел ьны х наблюдений с горизонта А песчаной
почвы, содерж ащ ей около 1 % гумуса и 6— 7 % физической глины,
испарилось на 13 % влаги меньше, чем с поверхности суглинистой
почвы. С горизонта С песчаных почвогрунтов, где ф ракци я ф изи­
ческой глины составляла 3— 4 %, испарение было меньше, чем
с суглинистых, на 34 % [22]. Подобные явления вы раж ен ы в не­
сравненно большей степени при отсутствии капиллярного подтока
влаги в зону испарения. В таких условиях испарение с поверхно­
сти песков бывает близко к испаряемости только в течение корот­
кого промеж утка времени после обильного увлаж н ен и я, например
атмосферными осадкам и [19]. По мере подсыхания песка испарение
быстро уменьшается и в первые сутки после увлаж н ен и я обычно
не превыш ает 35— 40 % испаряемости, во вторые сутки 8— 10% ,
в пятые-шестые сутки — 2— 3 % и в дальнейш ем изменяется несу­
щественно. Эта закономерность неоднократно использовалась для
расчета испарения в районах недостаточного у вл аж н ен и я [19, 76]
и имеет важ н о е значение для объяснения причин экономного р а с ­
ходования Елаги фитоценозами, произрастаю щ им и на песках.
Имею щиеся данны е свидетельствуют, что отдельные элементы
структуры н асаж ден ий (состав, возраст, густота в определенных
границах) изменяют подпологовое испарение в сравнительно не­
больших пределах, конечно, при условии относительного сходства
напочвенного покрова.
По исследованиям в Чехословакии, при годовых осадках
1200 мм испарение под пологом мертвопокровных высокополнотных насаж дений ели и бука составляло за вегетационный период
85,6 и 82,1 мм соответственно [203]. Н а территории Г Д Р испарение
под пологом 23- и 83-летних сосновых насаж дений на песчаных
почвах равнялось 99 и 119 мм [213]. Существенно большее влияние
состава н асаж дений на испарение отмечено болгарскими исследо­
вател ям и [115] в лесах горных районов. П од пологом средневоз­
растного соснового насаж д ен ия оно достигало 112,9 мм при
55,5 мм в еловом насаж дении такого ж е возраста.
Небольшие значения испарения получены нами в степных сос­
новых лесах, где оно лимитируется дефицитом влаги, мертвой под­
стилкой и песчаным субстратом. В среднем за 22-летний период
в условиях Бузулукского бора испарение составило 54 мм при 30—
40 мм в засуш ливы е годы. Л и ш ь в экстремально вл аж н ы е годы
оно достигало 95 мм [19].
Отсутствие существенных различий испарения в зависимости от
состава и густоты насаж дений связано с их сходной способностью
изменять метеорологический реж им в определенных гран и цах г л у ­
бины и сомкнутости полога. Поэтому уменьшение густоты н а с а ж ­
дений благоприятно в гидрологическом плане, так ка к обычно не
90
2 1 ,0
0,5
44
40
—4
12,5 .
12,7
0 ,2
18
25
ветра,
Скорость
м/с
5,5
9,0
3,5
И сп аряем ость,
% испаряем ости
на открытом месте
470
1320
850
Температура почвы
в слое 0—20 см»
°С
%
Солнечная р ади а­
ция, % радиации
на открытом месте
20,5
Освещ енность, лк
Контрольное
Изреженное
Отклонение
О тносительная
влажность воздуха,
Н асаж дение
Т ем пература
воздуха, иС
Таблица 4.6.
Изменение основны х метеорологических элем ентов под пологом
см еш анн ы х средн евозрастны х насаж дений в резу л ьтате 3 0 % -н о го
изреж иван ия
И стринский опорны й пункт, 1967 г.
<1
<1
6
влечет за собой адекватного повышения испарения, поскольку т а ­
кие элементы микроклимата, к а к скорость ветра, влаж н ость воз­
духа, тем пература, практически не изменяются (табл. 4.6). Н е ­
смотря на увеличение освещенности в разреж ен н ы х древостоях,
проникновение прямой солнечной радиации т а к ж е существенно не
возрастает, поскольку в течение большей части дня просветы в по­
логе притеняются остающимися деревьями.
Иные закономерности имеют место, когда парал л ел ьно с изме­
нением структуры н асаж дений происходят изменения в напочвен­
ном покрове. Об этом, в частности, свидетельствуют наши опыты
с изреж иванием молодых насаж дений в Загорском лесхозе
в 1979 г. И зучалось влияние на подпологовое испарение густоты
молодых' (20-летних) хвойных (еловые, сосновые) и лиственных
(березовые) насаж дений (табл. 4.7). Хвойные н аса ж д ен и я были
представлены культурами с первоначальной густотой 10 тыс. с а ­
женцев на 1 га, березовые имели естественное происхождение.
Н а с а ж д е н и я произрастали в одном и том ж е типе леса (ельник
слож н ы й). Почвы суглинистые, среднеподзолистые, грунтовые
воды зал егал и гл убж е 10 м. Хвойные насаж д ен ия созданы по в ы ­
равненному фону почв на площ адях, ранее зан яты х сельскохозяй­
ственными угодьями, а березняк возник в р езультате самосева.
В к аж д ом насаж дении выделялось две секции. Н а одной из
них древостой имел сомкнутость крон, близкую к полной (1,0),
на второй изр еж и вал ся рубкам и ухода (в культурах сосны и ели
вырубкой каж дого второго ряда, в березняке — равномерной в ы ­
боркой) до сомкнутости крон 0,4 в сосняке, 0,5 в ельнике и 0,7
в березняке. После изреж и ван ия существенно увеличивалось' р а з ­
растание травянисты х растений под пологом березняка и особенно
в сосновых культурах, где после интенсивных прочисток имели
место явления в етровала и снеголома.
91
Таблица 4.7.
Испарение с поверхности почвы и тр ав ян о го покрова под пологом
20-летних насаж дений в зависим ости от их состав а и густоты
З а го р :к и й лесхоз, 1979 г.
И спарение за период, мм
Н асаж дение
Сомкнутость
Березовое
0,9
0,7
Превышение, мм
°/о
Еловое
1.0
0,5
Превышение, мм
%
Сосновое
Превышение,
1,0
0,4
мм
%
30/V — 26/VI,
3I/V II _ 2I/V11I
(измеренное)
27/VI — 30/VII,
22/V III — 30/TX
(рассчитанное)
всего
49.2
62,7
13,5
' 27,4
13,4
28,1
15,0
109,7
23.0
68,1
45,1
196,0
41,9
53,7
11,8
28,1
17,5
28,3
10,8
61,7
18,3
74,8
49,2
308,7
91,1
116.4
25 3
27.8
30,9
56,4
25,5
82,5
41,3
135,9
94,6
229,0
В связи с отмечавшейся выше большой пространственной и з­
менчивостью осадков, проникающих сквозь полог, и невозмож но­
стью их учета непосредственно в местах установки испарителей
испарение под пологом было определено только для периодов без
осадков или с небольшим их количеством. Такие условия имели ме­
сто с 30 м ая по 26 июня и с 31 июля по 21 августа (всего 5 0 су т).
Испарение за периоды с осадками рассчитано исходя из соотно­
шения его с испарением в условиях поля. Здесь пространственная
изменчивость осадков не имела места, и наблюдения были непре­
рывными.
И з данны х табл. 4.7 видно, что до и зреж и ван ия в сомкнутых
н асаж д ен иях испарение было наибольшим в березняке (91,1 мм),
где и сп аряю щ ая поверхность представлена почвой и травян ы м по­
кровом, и минимальным в мертвопокровном ельнике (30,9 мм).
В сосняке с редким травян ы м покровом (покрытие почвы около
1 0 % ) испарение составило 41,3 мм.
После изреж и ван ия в сосняке, когда мертвый покров сменился
злаковы м, испарение увеличилось до 135,9 мм, или на 94,6 мм.
В березовом и еловом н асаж д ен и ях превышение было примерно
одинаковым (25,3 и 25,5 м м ), но в первом из них покров до и
после изреж и ван ия о ставал ся травяны м, поэтому оно достигло
116,4 мм, а во втором на фоне мертвого покрова появилось разнотравие и испарение составило 56,4 мм.
Степень изменения испарения в зависимости от напочвенного
покрова при сходной густоте насаждений, ка к и при сходстве по­
крова, но при различной густоте, иллюстрируют данные табл. 4.8.
В целом, несмотря на существенные, часто необъясняемые р а з ­
92
личия в значениях испарения, полученные отдельными исследова­
телями, в настоящее время в отношении подпологового испарения
мож но сделать следующие выводы:
1) кроме метеорологических факторов испарение в сильной сте­
пени зависит от наличия травяного или мохового покрова и состоя­
ния испаряю щ ей поверхности. М инимальные значения испарения
регистрируются с покрова, представленного лесной подстилкой.
При наличии травяного покрова испарение увеличивается в 2— 3
р аза. Экономному расходованию влаги способствует т а к ж е покров
из зеленых мхов. Однако долгомошный и сфагновый покров обус­
л о в л и в ает более высокое испарение, чем покров из зеленых мхов;
2) при сходном напочвенном покрове испарение под пологом
хвойных и лиственных насаждений, по имеющимся (пока о г р а ­
ниченным) данным, заметно не различается. Хвойная и листвен­
н ая подстилка оказы в ает одинаковое влияние на испарение. П о д ­
ст и л к а д а ж е небольшой мощности уменьш ает испарение;
3) изреж ивание насаж дений до сомкнутости крон 0,5— 0,6 не
в ызы вает существенного увеличения испарения, если не происходит
заметного изменения напочвенного покрова. При разрастан и и т р а ­
вянистых растений в изреженны х насаж д ен иях подпологовое ис­
парение заметно увеличивается. Поэтому уменьшение густоты н а ­
саж д ен ий примерно до 50 % сомкнутости полога с гидрологической
точки зрения можно считать оправданны м, если при этом не н а ­
блю дается других отрицательных явлений.
Таблица 4.8.
И спарение с различн ы х поверхностей под пологом 20-летних насаж дений
Загорск и й лесхоз, 30 м ая — 26 ию ня, 31 ию ля — 21 авгу ста 1979 г.
Н асаж д ен и е
Сосновое
Сом кну­
тость
крон
И спаряю щ ая
поверхность
1,0
Подстилка
Разнотравие со зл а ­
ками
Подстилка со зл а ­
ками
Злаки
Подстилка
Подстилка
Зеленые мхи
Подстилка с разнотравием
Подстилка
Злаки
Подстилка
Разнотравие со зл а­
ками
0,4
Еловое
Березовое
1.0
0,5
0,9
0,7
93
Масса
воздуш ­
но-сухих
трав
в при­
боре, г
И спаре­
ние,
мм
2,7
28,7
56,9
3,7
65,5
10,5
95,2
13,4
23,4
20.1
38,6
—
—
—
0,9
—
4.5
—
7,9
21,0
68,0
23,2
79,6
Превыш ение
и спарения отно­
сительно
испарения
с подстилки,
мм
28,2
29,7
—3.3
15,2
47,0
56,4
Гидрологические процессы
и влагооборот в почвогрунтах
Основным показателем гидрологической роли почвогрунтов является их способность поглощ ать влагу и затем ак к у ­
мулировать ее в поровом пространстве или переводить в почвен­
ный либо грунтовый сток. Эти свойства в свою очередь зави сят от
ряд а факторов. В аж нейш им и из них являю тся зап асы и мощность
подстилки, водно-физические свойства почвогрунтов, криогенные
процессы, степень и глубина освоения субстрата корневыми систе­
мами растений и др.
5-1. Гидрологическая роль
лесной подстилки
Выше отмечалось, что наиболее полно положительные гидро­
логические свойства подстилки реализую тся при ее определенной
(оптимальной) мощности. В этой связи, воздействуя на н а с а ж д е ­
ния посредством соответствующих лесоводственных и агротехни­
ческих мероприятий, мож но в какой-то мере ц еленаправленно
изменять гидрологическую роль подстилки и фитоценозов в це­
лом. Рассмотрим данны е о зап ас ах подстилки ка к основном ф а к ­
торе, влияю щем на ее водоудерж иваю щ ую способность.
З а п а с ы подстилки всегда выше в хвойных лесах, чем в лист­
венных. При одинаковом породном составе зап асы подстилки
обычно увеличиваю тся в местах, д ля которых х арактерн о избыточ­
ное увл аж н ен и е или крайне острый' дефицит влаги. Оптимальное
увлажнение, сочетающееся с хорошим прогреванием почв, способ­
ствует более интенсивной минерализации опада и меньшему н а ­
коплению подстилок. В зависимости от названны х и р яд а других
ф акторов (продуктивность насаждений, их возраст, густота, н ал и ­
чие подлеска и т. п.) зап асы подстилки разли чаю тся в не­
сколько раз.
В хвойных лесах зап асы подстилки наиболее часто л е ж а т
в пределах 8— 30 т/га (абсолю тно сухое вещество). В лиственных
н асаж д ен иях они в несколько раз меньше (5— 7 т /г а ), а в см еш ан ­
ных лесах зави сят от доли участия в составе н асаж д ен ия хвойных
и лиственных пород.
94
Согласно Н. Ф. Созыкину [156], зап асы подстилки под пологом
еловрго леса (Истринский опорный пункт) колебались от 16,5 до
66,5 т/га. Высокие зап асы подстилки были зарегистрированы
А. А. М олчановым [104] в Архангельской области. В сосняках долгомошных они составили 45,7 т/га, а в сосняках сфагновых дости­
гали д а ж е 150 т/га. В других типах леса (лишайниково-мшистый,
брусничный, черничный) зап асы подстилки равнялись соответ­
ственно 16,6, 21,4 и 35,7 т/га. В аналогичных типах леса в М осков­
ской области зап асы подстилки оказали сь на 10— 15% меньше.
Д овольно высокие зап асы подстилки М олчанов [104] приводит
и д ля лиственных насаждений, произрастаю щ их в лесостепной
зоне. В Телермановском лесничестве (В оронеж ская область) под
н асаж ден иям и ясеня они составляли 4,9— 6,3 т/га, под осинниками
2,9— 7,4 т/га и под н асаж ден иям и д уба 7,9— 10,9 т/га.
Большие зап асы подстилки отмечаются в Костромской области
[124]. В средневозрастных насаж д ен иях кисличных типов леса они
равнялись: в березовом насаж дении 13,9 т/га, в сосновом —
32,8 т/га, в еловом — 45,9 т/га.
Н а объектах Истринского опорного пункта зап асы подстилки
в еловых и елово-лиственных н асаж ден иях т а к ж е нередко превы­
ш а ли 40 т/га, в лиственных н асаж д ен иях они не выходили за пре­
дел ы 10— 11 т/га (табл. 5.1).
П редставленны е выше значения запасов подстилки определены
в н асаж дениях, хотя и произрастаю щ их в сходных условиях, но
различаю щ ихся по возрасту, сомкнутости крон, пространствен­
ному положению. В этой связи существенный интерес пред став­
л я ю т.р езу л ь т аты учета в 1977 г. подстилки в одновозрастных (40Т аблица 5.1
З ап асы подстилки в насаж дениях различного состава, прои зрастаю щ их
на суглинисты х почвогрунтах в кисличны х типах леса
И стринский опорны й пункт
П одстилка
Н асаж д ен и е
Еловое
Еловое с учас­
тием березы, оси­
ны до 20 %
Елово-лиственное
Лиственное с учас­
тием ели до 20 %
Лиственное
В озраст,
лет
С ом кну­
тость
крон
Ч исло
объектов
запас, т/га (абсолютно
сухое вещ ество)
средний
минимум—
максимум
мощность,
см
30—90
35—70
0,7— 1,0
0,7—0,8
4
2
43,1
37,8
37,2— 46,8
30,4— 45,3
2,5—3,3
2,8—3,0
60—70
50—60
0,7
0,7
3
2
36,8
20,6
44,6— 48,3
13,2— 28,0
2,4—2,9
1,0— 1,4
30—60
0,7—0,8
3
9,1
7 ,3 — 11,1
1,0— 1,1
95
Таблица 5.2
Зап асы подстилки в одн овозрастн ы х кул ьту р ах хвойны х пород и в естественном
насаж дении березы
М осковская область, П уш кинское лесничество
В озраст, лет
Н асаж ден ие
40
40
40
50
Еловое
Сосновое
Лиственничное
Березовое
Сомкнутость крон
1,0
0,9
0,9
0,8
Масса подстилки,
т/га (абсолютно
сухое вещество)
34,3
26,6
14,4
3,1
летних) лесных культурах I класса бонитета одинаковой густоты,
созданных по выровненному почвенному фону (после сельскохо­
зяйственного использования) (табл. 5.2).
М ощ ная подстилка, о б л а д а я высокой влагоемкостью, способна
поглощ ать и уд ерж и вать большое количество влаги. По данным
Созыкина [156], при полном насыщении влагой подстилка еловых
лесов может перехватить 10— 15 и д а ж е 20 мм влаги. З а д е р ж а н и е
влаги моховым покровом еще больше — до 20— 25 мм. Такого же
порядка данны е приводит А. В. Письмеров и др. [124]. В ельникекисличнике подстилка с запасом 50,5 т/га з а д е р ж а л а 28,8 мм
влаги, подстилка соснового леса (запас 32,8 т / г а ) — 23,7 мм, под­
стилка березового леса (запас 13,9 т/га) — 15,6 мм. Ещ е более
высокая влагоемкость подстилок, по данны м А. Ф. П ол як ова [130],
характерн а д ля смешанных горных лесов Крыма. Он считает, что
она способна поглощать до 28 мм осадков. Этот п оказатель вво­
дится затем в формулу водорегулирующей емкости лесных н а ­
саждений.
Влагоемкость подстилки обычно определяется путем помещ е­
ния ее образцов в воду [104, 124, 156]. При этом подстилка набу­
хает очень медленно и постепенно увеличивает массу д а ж е после
20-часоЕого н ам ачивания [156]. Подобные методы нашли широкое
применение в исследованиях.
Н аш и наблю дения показали, что в природных условиях р а з о ­
вое поглощение влаги подстилкой никогда не достигает приведен­
ных выше значений (до 20— 30 м м ). Это связано с двум я причи­
нами. Во-первых, подстилка всегда содерж ит какой-то исходный
зап ас влаги, д а ж е в крайне сухие периоды она не иссушается
ниже воздушно-сухого состояния. В исследованиях ж е расчет
обычно производится по отношению к ее абсолютно сухому со­
стоянию. Во-вторых, при искусственном смачивании в подстилке
остается больше влаги, чем в полевых условиях. Это связано с з а ­
висанием влаги на границе р азд ел а подстилка — воздух в силу
действия капи ллярн ы х сил и менисковых давлений. Такие про­
цессы подробно рассмотрены А. А. Роде [144] на примере мине­
ральны х горизонтов почв.
96
В естественных условиях подстилка в. большей степени обезво­
ж и в ается так ж е в силу градиента увлаж нения, обусловленного
меньшим содерж анием влаги в почве, чем в подстилке, после в ы ­
падения осадков.
П ринимается обычно, что максимальное количество влаги з а ­
д ер ж и в ает сухая подстилка. О днако и это положение требует су­
щественных уточнений. С ухая подстилка очень медленно набухает*
поэтому при д ож дях, д а ж е продолжительных, дефицит влаги в ней
восполняется только частично. Кроме этого, сухость нередко вы ­
ступает ка к фактор меньшего з а д е р ж а н и я влаги вследствие гидрофобности подстилки. В л ага осадков при этом нередко концентри­
руется в отрицательных ф ормах микрорельефа и обусловливает
л окальное увлаж н ен и е субстрата. Такие явления особенно ти ­
пичны для районов недостаточного увл аж н ен и я [19]. В этих у сло­
виях з ад ер ж ан и е влаги подстилкой мы определяли ка к погруж е­
нием в воду, т ак и после интенсивного у вл аж н ен и я осадкам и,
в том числе ср азу ж е после схода снежного покрова. Поглощ ение
воды
рассчитывалось
на
1 кг воздушно-сухой
подстилки
(табл. 5.3).
Видно, что влагоемкость подстилки, определенная путем ис­
кусственного насыщения ее влагой, близка к тем значениям, ко ­
торые приводятся в литературе: 0,2— 0,3 мм/т, что в пересчете на
40— 50 т подстилки составляет 12— 15 мм влаги. Однако при н а ­
блюдении в натурных условиях предельное содерж ание влаги
в подстилке после весеннего влагонакопления не превыш ало 5—■
6 мм (табл. 5.4). Такое з ад ер ж ан и е мож но рассм атривать к а к ре­
альное д ля воднобалансовы х расчетов.
В степных борах (Средний Д он) в сильно пересохшей гидро­
фобной подстилке оставались сухие участки после неоднократных
Таблица 5.3
Задерж ание влаги подстилкой (по отнош ению к воздуш но-сухом у вещ еству),
определенное путем 10-часового насы щ ен ия образцов водой
Загорский лесхоз
П одстилка
Н асаж дение
Возраст,
лет
Еловое
50
20
20
20
20
20
50
Сосновое
Березовое
Березово-осиновое
7
Заказ № 827
97
Число
пробных
площ а­
дей
запас,
т/га
масса,
кг/м !
1
Г
1
1
1
1
1
25,0
13,5
8,3
14,3
13.1
5,6
12,3
2,50
1,35
0,83
1,43
1,31
0,56
1,23
зад ерж ан и е влаги
л /к г
M'Vra
3,14
1,90
1,31
1,37
3,18
1,82
2,77
78,5
25,6
20,3
19,6
41,6
10,2
34,1
MU
7,8
2,6
2,0
2,0
4,2
1,0
3,4
Таблица 5.4
Влагоемкость лесной подстилки, определенная в натурн ы х условиях после схода
снега
Истринский опорны й пункт
П одстилка
Н асаж дение
Еловое
Смешанное:
8Е2Б
4Е2Б2Д
40с4Б2Е
40с4Е2Б
9Б1Е
7Б2Е10с
Лиственное
В озраст,
л ет
мощность,
см
запас, т/га
влагоем кость,
мм
90
80
50
35
30
2,0
3,3
2,5
2,5
2,6
20,7
37,2
46,8
40,7
46,9
3,7
4,9
5,4
5,3
3,0
70
70
70
60
60
50
60
30
20
2,8
2,6
2,4
2,9
1,4
1,0
1,0
1,1
0,7
30,4
48,3
44,6
47,4
28,0
13,2
11,1
7,3
8,8
5,2
4,4
5,6
5,8
3,2
1,9
1,2
1,0
1,1
д ож д ей с суммой осадков 20— 30 мм. Д а ж е после 30-часового н а ­
мачивания подстилки путем погружения ее в воду в л аг а иногда не
п рони кала внутрь образцов. В натурных условиях зад ер ж ан и е
влаги подстилкой тем значительнее, чем больше осадков и про­
д олж ительн ее их выпадение. В зависимости от этих факторов
одни и те ж е о бразцы подстилки зад ер ж и в ал и от 3,7 до 7,1 мм
влаги [19].
Таким образом, натурные исследования позволяют заключить,
что подстилка сформ ировавш ихся хвойных н асаж дений с з а п а ­
сами до 40— 50 т/га способна поглощать не более 5— 8 мм влаги
атмосферны х осадков. Под лиственными насаж д ен иям и НВ под­
стилки не выходит за пределы 3— 4 мм.
Имею щ иеся в литературе данные о поглощении подстилкой до
15— 20 мм и более влаги получены в условиях, сильно отличаю ­
щихся от естественных, и, кроме того, рассчитаны по отношению
к массе абсолютно сухого вещества, что не о т р а ж а е т реальной
способности подстилки удер ж и вать влагу. К сож алению, подобные
м атери ал ы обычно используются д л я характеристики отдельных
гидрологических свойств насаждений. В частности, утверж дается,
что подстилка мож ет перехваты вать осадки в количестве, равном
ее влагоемкости, определенной в л абораторны х условиях. Д л я гид­
рологических расчетов эти м атер и ал ы нуж даю тся в существенной
корректировке применительно к реальным условиям.
В лиственных и смешанных л есах в силу меньших запасов под­
стилки создаю тся условия д ля большего проникновения влаги
в глубинные горизонты почвогрунтов и ухода ее за пределы био­
логического звена круговорота.
Р оль подстилки в испарении влаги с почвы р ассм атр и в ал ась
в п. 4.3.2.
5.2. Гидрологическая роль почвогрунтов
5.2.1. Водно-физические свойства почвогрунтов
Влияние леса на гидрологические свойства суглинистых, в р а з ­
ной степени оподзоленных почв лесной з о н ы ограничивается
в основном их верхним 0,5-метровым слоем [157, 159]. П ри этом
наиболее существенно оно ск азы вается в верхних, «надыллювиальных» горизонтах. Здесь больше скважность, значительнее водо­
проницаемость и заметно ниже плотность почв. Именно с этим
слоем связан а основная водорегулирую щ ая их роль.
П о данным Созыкина [157], суглинистые дерново-подзолистые
почвы под еловым лесом (Истринский опорный пункт) имели при­
мерно в 3 р а за большую действующую скважность, чем такие ж е
почвы на полях с севооборотом, и поэтому об л а д а л и дополнитель­
ной водорегулирую щей емкостью п орядка 30— 40 мм. Только при
полном насыщении влагой и образовании верховодки на иллю ви­
альном горизонте водорегулирую щ ая емкость почв заметно сни­
ж ается. После этого, к а к п оказал А. И. Субботин [159], влага, по­
ступ аю щ ая на почву, расходуется в основном на о бразование по­
верхностного стока. Такие условия в лесных почвах создаю тся не
часто и имеют место, ка к правило, либо в период весеннего поло­
водья, либо при д о ж д я х высокой интенсивности и большой про­
должительности.
С продвижением на север, по мере уменьшения мощности к о р­
необитаемой зоны, сок р ащ ается и мощность слоя почвы, о б л а д а ю ­
щего дополнительной водорегулирующей емкостью. В ю жных р ай ­
онах (особенно в лесостепной и степной зо н ах), а т а к ж е на пес­
чаных почвах влияние леса прослеж ивается на большую глубину,
за х в а т ы в а я и грунты, хотя степень такого воздействия по всему
профилю менее значительна. П олучаемы е в подобных условиях
результаты исследований иногда необоснованно переносятся на
более северные районы с их специфическим термическим и водным
режимом. Это, ка к будет показано ниже, приводит к сущ ествен­
ным ош ибкам в оценке гидрологической роли лесов.
В целом лесные почвы характери зую тся значительной водопог­
лощ аю щ ей способностью. Согласно Созыкину [157] и Субботину
[159], в условиях П одмосковья водопроницаемость лесных сугли­
нистых почв, в 2— 3 р а з а п ревы ш ала водопроницаемость аналогич­
7*
99
ных почв в поле. Сходные результаты получены индийскими ис­
след ователям и [215], работавш ими на иловатых суглинках в п ред­
горьях Г ималаев. Здесь почвы, зан яты е хвойными лесами, имели
примерно в 2 р а за большую водопроницаемость, чем почвы, нахо­
д ящ и еся под полевыми культурами.
Соотнесение водопроницаемости лесных почв с интенсивностью
вы п ад аю щ их осадков либо с водоотдачей из снега свидетель­
ствует, что практически всегда имеются условия для поглощения
влаги, поступающей на поверхность [157, 159]. Д а ж е в промерз­
шем состоянии впи ты ваю щ ая способность суглинистых дерновоподзолистых почв под лесом оказы вается соизмеримой с интен­
сивностью водоотдачи из снега в периоды весеннего половодья.
Такой вывод, в частности, был сделан С. Ф. Федоровым [176] по
резул ьтатам многолетних исследований в Новгородской области.
Водно-физические свойства почв существенно различаю тся
т а к ж е в зависимости от произрастаю щ их на них насаждений.
Л иственны е породы оказы ваю т, к а к правило, положительное в л и я ­
ние на гидрологические свойства почв. Такое воздействие обуслов­
ливается как спецификой биологических и химических процессов,
так и чисто физическим влиянием. Здесь почвы полнее о св аи в а­
ются корневыми системами [114, 142], в них н акап л и в ается больше
гумуса, больше землеройных животных и продуктов их ж и зн ед ея ­
тельности, в частности в десятки раз больше численность д о ж д е ­
вых червей [64, 142, 187].
Н а объектах наших исследований наиболее существенное в о з­
действие на почву зарегистрировано под смешанными елово-лист­
венными насаж д ен иям и (табл. 5.5). П рактически на всех объектах
почвы под их пологом имеют более низкую плотность, чем под од ­
нопородными ка к лиственными, так и хвойными (еловыми) л е ­
сами. При этом не замечено существенного изменения этого поТ аблица 5.5
П лотность верхнего 10-сантим етрового слоя дерново-среднеподзолисты х
сугл и н и сты х почв в насаж ден и ях различного состав а
М осковская область
Н асаж д ен и е, объект
Еловое
Еловое с примесью березы
до 20 %
Елово-лиственное
Лиственное
Вырубка со злаково-осо­
ковым травостоем
Вырубка с подростом ели
100
П лотность, г/см 3
Число
объектов
Возраст
д р ево ­
стоя,
лет
С ом кну­
тость
крон
средняя
крайние
значения
4
4
30—50
35—80
0,8— 1.0
0,6—0,8
1,00
1,04
0,94— 1,04
1,00— 1,09
3
4
2
50— 70
30—60
0,7
0,6—0,7
0,90
1,04
1,25
0,84—0,98
1,00— 1,08
1,18— 1,31
1
.
0,98
Таблица 5.6
П лотность почв в 20-летних насаж дениях различн ого состава, созданны х
« а староп ахотн ы х зем лях
З аго р ск и й лесхоз, почва дерново-среднеподзолистая среднесуглинистая
Н асаж дение
Б ер езовое
Еловое
С основое
Генетический
горизонт .
Глубина, см
П лотность почвы,
г/см 3
А гА 2
В
А i/4 2
В
A iA 2
5 — 10
40— 45
5— 10
40— 45
5— 10
1,14
1,54
1,31
1,58
1,21
к а з а т е л я при снижении сомкнутости крон от полной до 0,6— 0,7.
Н а участках, где было сохранено естественное возобновление ели,
плотность почв та к ж е имеет значения, характерн ы е д ля взрослых
насаждений. В то ж е время на вырубках, в травяном покрове ко­
торых п реобладаю т зл ак и и осоки, наблю дается существенное уп­
лотнение почв.
В лесных культурах 20-летнего возраста, созданных на п л о щ а­
дях, вышедших из-под сельскохозяйственного пользования, плот­
ность верхнего 15-сантиметрового слоя почв (1,02— 1,12 г/см 3)
бы л а близка к ее значениям под сформ ировавш имися взрослыми
н асаж ден иям и естественного происхождения (1,14 г/см 3).
Наблю дения подтвердили имеющиеся в литературе данные
о том, что под различными н асаж ден иям и и видами угодий водно­
физические свойства почв различаю тся только в верхнем гуму­
сово-аккумулятивном и гумусово-элювиальном горизонтах. И л л ю ­
виальны е ж е горизонты имеют сходные свойства в разны х н а с а ж ­
дениях (табл. 5.6). Это показы вает, что гидрологические свойства
почв определяю тся в основном влагоемкостью лесной подстилки
и горизонтов А \ и Аг- В этой связи возникает вопрос об интерпре­
тации имеющихся в литературе многочисленных данных о высо­
ких значениях фильтрации и инфильтрации в почвах — порядка
десятков и д а ж е сотен миллиметров в 1 ч. Это в большинстве
своем не что иное, ка к растекание влаги в пределах гумусовых го­
ризонтов, связанное с заполнением всех пор водой вплоть до о б р а ­
зо в ан и я верховодки. В значительной мере она обусловлена т а к ж е
наличием зам кнутых микрозападин, являю щ ихся аккумуляторами
влаги [155].
Особенно выделяю тся повышенной водопроницаемостью почвы
под лиственными и смешанными н асаж ден иям и в наиболее в а ж ­
ный в гидрологическом отношении весенний период. Это связано
с меньшим их промерзанием. Нередки годы (см. п. 5.2.2.), когда
почва под лиственными н асаж ден иям и остается талой, а под хвой­
ными промерзает на значительную глубину. Водопроницаемость
почв в промерзшем состоянии уменьшается в несколько раз. Н а
101
фоне меньшего промерзания почв в лиственных и смешанных н а­
саж д ен иях условия д л я поглощения почвой влаги и последующей
ее фильтрации благоприятнее, чем в хвойных лесах, особенно в ве­
сенний период.
У читывая большую гидрологическую роль почв, их иногда р ас­
см атри ваю т ка к в аж н ей ш ее и определяю щ ее звено влагооборота
водосборов. Именно здесь, согласно М. И. Львовичу [92] и Г. В. Н а ­
зарову [113], формируются основные различия стока, свойствен­
ные лесным и полевым фитоценозам. Н ам представляется, однако,
что при таком подходе применительно к лесным водосборам недо­
оцениваются гидрологические воздействия самого лесного полога,
которые, хотя прямо и не связан ы с почвами, оказы ваю т большое,
а в ряде случаев и реш аю щ ее влияние на их гидрологическую
роль. К таким воздействиям относится снижение интенсивности
поступления влаги, уменьшение промерзания, гаш ение ударной
силы капель д о ж д я, защ и тн ая роль подстилки и т. п. Именно по
этой причине, будучи лишенными лесного полога, почвы быстро
теряю т свои водорегулирующие свойства, что, в частности, имеет
место на гар я х и вырубках, где усиленное питание подземных вод
сменяется заболачиванием , возрастает поверхностная составляю ­
щ а я стока.
Вместе с тем почвы открытых (полевых) водосборов, находясь
в непосредственном контакте с атмосферными ф акторам и , о к а зы ­
вают, надо полагать, несколько большее прямое воздействие на
гидрологические процессы. В этой связи различны и пути регули­
рования влагооборота (составляющих стока) полевых и лесных
водосборов: в п о л я х — в основном через почву (вспаш ка, щ елевание, р ы хлен и е и т. п .), в л ес а х — через сам фитоценоз (и зм ен ен и е
состава, продуктивности, густоты и т. п.).
Специфика влияния отдельных н асаж ден ий на почву обуслов­
ливается т а к ж е различиями м икроклим ата в н асаж ден иях, осо­
бенностями температурного р еж им а почв и протекающими в них
криогенными процессами.
5.2.2. Промерзание почвогрунтов и факторы,
его обусловливающие
П ром ерзание почвогрунтов в л ес а х в значительной мере обус­
л овливается метеорологическим режимом в подпологовом прост­
ранстве. Общие закономерности влияния лесов на микрокли­
мат отраж ен ы в ряде сводок по данном у вопросу [70, 105, 131, 165]
и др. В ыявлены особенности метеорологического реж им а н а с а ж д е ­
ний д л я отдельных регионов, в том числе в связи с проведением
различны х лесохозяйственных мероприятий [131, 165]. Вместе
с тем сведения о микроклиматической роли н асаж дений р а зл и ч ­
ной структуры на фоне погодных условий отдельных лет, сезонов
и более коротких периодов пока еще недостаточны д ля о б о бщ аю ­
102
щ и х выводов. Особенно ограничены м атери ал ы по влиянию лесов
на метеорологический реж им в холодный период года. Эти воп­
росы, а т а к ж е некоторые зависимости меж ду отдельными метео­
рологическими элементами на открытых территориях и в н а с а ж ­
д ен иях различного состава кратко рассм атриваю тся ниже.
Основное воздействие леса на элементы ми крокли м ата связано
с поглощением либо трансформ ацией пологом солнечной р а д и а ­
ции, а т а к ж е с зам едлением циркуляции воздуха вблизи земной
поверхности. По нашим данны м [24], весной под полог елового
леса проникает в среднем не более 5— 7 %, смешанного елово­
лиственного л е с а — 14 % и лиственного насаж д ен ия — 32 % сум ­
марной солнечной радиации. Летом в период полного облиствления полога эти показатели еще меньше — соответственно 4,
5 и 6 %.
Тем пература воздуха и почвы, а т а к ж е другие элементы м ик­
рокл и м ата являю тся производными радиационного реж има. В л е т ­
ний период средние и м аксимальны е значения тем пературы в о з­
д ух а под пологом леса обычно ниже (до 1,5— 2 °С), чем на
открытых пространствах. В то ж е время миним альная тем п ера­
т у ра воздуха в лесу на несколько десятых долей градуса ниже,
чем на открытых местах [103, 131, 165].
С ам ы е большие разли чи я тем пературы воздуха в лесу и поле
н аблю даю тся обычно ночью и рано утром. В это время в лесу
(Восточная Сибирь) мож ет быть теплее, чем в поле, на 2— 4 °С
153]. В лесу меньше вертикальный градиент температуры воздуха.
Если на открытых местах (в ы ру бк а), по данны м работы [53], р а з ­
ница значений тем пературы на высоте 5 и 150 см от поверхности
почвы составляла 3 °С, то под пологом леса она равн ял ась только
0,3— 0,5 “С.
Х арактеристику температурного р еж им а насаж дений р а зл и ч ­
ного состава приводим по осредненным данным 11-летнего пе­
риода непрерывных метеорологических наблюдений на И стрин­
ском опорном пункте (табл. 5.7). Из данны х таблицы видно, что
при средней за 1964— 1974 гг. температуре воздуха на открытой
территории 4,3 СС (полевая метеорологическая п л о щ ад к а), в лист­
венном и елово-лиственном лесах она составляет 3,8 °С, а в ел о ­
вом 3,6 С,С. При этом в зимние месяцы отклонения температуры
в лесу в сторону ее понижения не превышают, к а к правило, 0,3—
0,4 СС (в отдельные сроки они полож ительны ). Весной, в связи
с более ранним сходом снега в поле, о хл аж д аю щ ее влияние леса
зам етн о увеличивается (до 0,5— 0,7 °С). Вместе с тем после схода
снега (конец апреля — май) температура воздуха в насаж дениях
и на открытых местах вновь сб л и ж ается
(разница менее
0,2— 0,3 ’С ) .
В летний период средняя за ряд лет температура о к а зал ас ь
ниже, чем в поле, на 1,2 °С под пологом елового леса и 0,9— 1,1 °С
под пологом лиственного и елово-лиственного насаждений. При
103
Таблица 5.7
4,8
15,7
17,7
16,5
— 11,7
—9,1
—3,3
4,3
11,4
15,2
16,7
15,4
10,8
10,2
— 1,0
— 1,1
— 0 ,6
4,3
—34,7
3,8
—32,3
—0,5
—2,4
— 5,9
— 11,7
—8,9
—3,3
4,4
11,3
- 15,2
16,8
15,4
9,9
3,8
—32,6
35,0
32,9
— 2,1
32,0
—8,8
—3,2
4,8
11,6
— 0,1
—0,3
— 0,1
—0,5
— 0 ,2
—0,5
—0,5
—0,3
4,8
— 1,9
— 6,1
— 12,0
— 0,1
— 0,1
— 0,1
— 0,1
2,1
3,6
—32,5
—3,0
32,0
—0,4
—0,3
—0,5
—0,9
— 1,1
—0,9
—0,5
—9,2
—3,7
4,1
10,9
14,9
16,5.
15,3
10,0
Разность
№ - (/)
— 1,9
Еловы й
лес (4)
—0,5
—0,3
—0,3
Разность
(3) - (1)
Смешан­
ный
лес (5)
4,8
— 1,9
— 6,1
Разность
(2)
5,3
— 1,6
— 5,8
— 11,6
(2) - (1)
О ктябрь
Н оябрь
Д екабрь
Я нварь
Февраль
М арт
Апрель
Май
Июнь
И ю ль
Август
Сентябрь
Год
Абсолютный
минимум
Абсолютный
максимум
Л и ствен ­
ный лес
М есяц
О ткры ­
тое
место (/)
Средние м есячны е зн ачени я тем пературы воздуха в лесу
и на откры том м есте, °С
И стринский опорны й пункт, Э П -1—ЭП -3 (см. табл. 2.1, 2.2), 1964— 1974 гг.
—0,5
—0,3
—0,3
—0,4
—0,4
—0,5
— 0,7
—0,7
—0,8
— 1 ,2
— 1,2
— 0 ,8
—0,7 '
2,5
—3.0
прочих равных условиях различия температуры в лесу и поле вы ­
раж ен ы значительнее в дни с солнечной погодой и особенно сильно
при резких сменах погодных явлений, когда под пологом леса
в силу замедленной циркуляции воздуха и экранирую щ ей роли по­
лога н аблю дается четко в ы ра ж ен н ая инерционность хода метеоро­
логических элементов. В такие периоды в отдельные сроки н аб лю ­
дений различия тем пературы воздуха под пологом елового л еса
и в поле достигали 9 °С (июль 1965 г.). П од лиственными и см е­
шанными н асаж д ен и ям и подобные различия не превыш али 7,5 °С.
Относительная влаж ность воздуха летом в лесу выше, чем
в поле, на 10— 17 % [24]. Это обусловлено в основном более низ­
кой температурой в лесу. Абсолю тная влаж н ость в лесу и поле
разли чается на 0,8— 2,6 гПа. Р азл и ч и я возр астаю т по мере увели ­
чения сомкнутости крон и достигают максим ум а в двухъярусном
елово-лиственном н асаж дении с хорошо развитым подлеском. П од
пологом чистого елового леса, где подлесок отсутствует, у си л и ва­
ется циркуляция воздуха и влаж н ость оказы вается несколько
ниже, чем в других древостоях. И меет значение т а к ж е неравно­
мерная сомкнутость крон в данном насаждении.
Имеющиеся м атери ал ы по температурному реж им у лесных
почв ограничиваю тся обычно данны ми кратковременны х н аб лю д е­
ний. Сведения о влиянии структуры н асаж дений на этот п о к а за ­
тель практически отсутствуют. В связи с этим нами п редпринята
104
попытка охарактери зо вать температурный режим почв к а к по осредненным данным за 1967— 1974 гг. (Истринский опорный п у н к т),
та к и применительно к отдельным наиболее контрастным по по­
годным условиям годам [26].
Тем пературный реж им почвогрунтов, кроме непосредственного
воздействия на ж изнедеятельность растений, оказы в ает сущ ествен­
ное влияние на отдельные гидрологические процессы. С ним с в я ­
зан о промерзание, или криогенные явления, термоградиентное пе­
редвиж ение влаги и ее испарение. Б олее низкая тем пература лес­
ных почвогрунтов выступает к а к фактор ох л аж д ен и я почвенных
и грунтовых вод. В этом отношении почвогрунты можно р а с с м а т­
ривать ка к обширную охладительную систему, от воздействия ко­
торой в прямой зависимости находится качество воды — ее хими­
ческий состав и б актериальн ая насыщенность. П ониж енная тем пе­
ратура лесных почвогрунтов сн и ж ает растворимость минеральных
и органических веществ и п р едотвращ ает их вымывание с водо­
сборов.
Анализ температурного реж им а почвогрунтов позволяет так ж е
объяснить некоторые явления, связанны е со сроками установле­
ния снежного покрова, ходом снеготаяния и формированием м ик­
р окл и м ата приземного слоя воздуха. Наконец, тем пература почво­
грунтов является важ нейш им фактором жизнедеятельности и р а с ­
пространения корней, с которыми в свою очередь связаны многие
гидрологические процессы.
Основные особенности температурного р еж и м а почвогрунтов
рассмотрим на примере спелого елового леса (ЭП-3) и луга ( з а ­
л еж ь, ЭП -4). В качестве контрастных взяты 1967 и 1969 гг. П е р ­
вый из них х ар а ктери зов ал ся относительно засуш ливы м летом
(тем пература воздуха за май — сентябрь была выше средней за
1967— 1974 гг. на 1,5 °С, а количество осадков — ниже нормы на
13 % ) . Зимой тем пература воздуха бы ла на 1,1 °С ниже средней.
Б л а г о д а р я хорошему прогреванию почв летом и значительной вы ­
соте снежного покрова (46 см в еловом лесу, 82 см на зал е ж и )
проникновение отрицательны х значений тем пературы в почво­
грунты ка к в лесу, т а к и в поле не наблю далось.
1969 г. х арактер и зов ал ся ка к слабо обеспеченный теплом, но
влажный. Низкие значения тем пературы зимой при относительно
невысоком снежном покрове (48 см на за л е ж и и 37 см в лесу)
обусловили повсеместно сравнительно глубокое промерзание поч­
вогрунтов (79 см на за л е ж и и 139 см в еловом лесу).
В среднем за период наблюдений в верхнем корнеобитаемом
слое (на глубине 20 см) годовая тем пература почвы под еловым
лесом была ниже, чем в поле, на 1,1 °С. С глубиной эти различия
увеличивались и на глубине 320 см составили 2,1 °С. При этом
зимой различия тем пературы сравниваемы х почвогрунтов в вер х ­
нем 1,5— 2-метровом слое не выходили, ка к правило, за пределы
Десятых долей градуса, в то время к а к летом они достигали 8—
105
Рис. 5.1. Превышение средней месячной температуры
грунтов (°С) в поле (залеж ь) над ее значениями в
{а) и лиственном (б), а такж е в лиственном лесу над
чениями в еловом лесу (в). Истринский опорный пункт,
1974 гг.
почвоеловом
ее зн а­
1967—
9 °С в верхнем 5— 10-сантиметровом слое и 3— 4 °С в н и ж е л е ж а ­
щих горизонтах до глубины 2 м (рис. 5.1). Глубж е 2 м различия
температуры в лесу и поле, ка к отмечалось выше, в среднем за
год имеют м аксимальны е значения (1,9—2,1 °С), но по сезонам
года колебания температуры здесь вы раж ен ы слабее, чем в вышерасположенны х горизонтах.
Необходимо отметить, что основные специфические особенно­
сти температурного р еж им а лесных и полевых почв формируются
106
в ранневесенний период. Именно в это время различия тем п ера­
туры меж ду лесом и полем в верхних горизонтах почвы в о зр ас­
таю т с десятых долей градуса до 5— 8 °С. Эти различия с некоторым
опозданием отмечаются затем в более глубоких слоях почвогрун­
тов. Они здесь постепенно уменьшаются, но все ж е сохраняются
значительными до конца вегетационного периода. Ход тем п ера­
туры на сравниваемы х об ъектах тесно связан с глубиной п ромер­
зан и я почв, сроками схода снежного покрова и другими ф ак то ­
рами (табл. 5.8).
В годы с глубоким промерзанием почв, особенно сочетающимся
со значительным зап азд ы вани ем схода снега в лесу (1969 г.), р а з ­
личия температуры почв в лесу и поле достигают максимума (6—
8 °С). В этих условиях полное оттаивание почв под темнохвойным
лесом наблю далось только в начале июня, а устойчивое повыше­
ние температуры почв в лесу наступило на 32 дня позже, чем
в поле. М ак си м ал ь н а я интенсивность прогревания почвы под л е ­
сом при этом не п ревы ш ала 4,3 СС в месяц, в то время к а к в поле
она дости гала 8,3 °С. К концу м ая почва в поле прогрелась на
глубину 320 см, а под лесом — только на 160 см.
При мягкой многоснежной зиме (1967 г.) и незначительных
разли чи ях в сроках схода снежного покрова (3 сут) м а к си м ал ь ­
ные различия тем пературы почв под лесом и зал е ж ью ум е н ь ш а­
лись до 3,5— 5,7 СС. При этом промерзание почв не отмечалось,
а устойчивое повышение тем пературы почвы под лесом н асту­
пило у ж е в апреле и лишь на 15 сут позже, чем в поле. Х а р а к ­
терно, что если весной разли чи я тем пературы сравниваемы х почв
обусловливались в основном зап азд ы вани ем в прогревании лесных
почв, то летом эти различия уменьшались за счет более интенсив­
ного прогревания этих ж е лесных почв.
Температурный реж им лесных почв заметно разли чается в з а ­
висимости от состава н асаж дений (табл. 5.9). В соответствии
с большим проникновением солнечной радиации под полог лист­
венных насаж дений в них практически на всех глубинах почвогрунты имеют повышенную температуру. В верхних горизонтах
разли чи я наиболее значительны в начале лета. В апреле до р а с ­
пускания листьев тем пература поверхности почвы в лиственном
насаж дении о к а зал ас ь выше, чем в еловом лесу, на 1,9 °С. В более
глубоких слоях максимальны е различия тем пературы н а б л ю д а ­
ются позже и в среднем за 12-летний период наблюдений, ка к
правило, не выходили за пределы 1 °С.
Температурный реж им почвогрунтов имеет та к ж е существенное
значение к а к ф актор жизнедеятельности корневых систем р ас те­
ний. По имеющимся данным [118], интенсивный рост корней д р е ­
весных пород н аблю дается при тем пературе выше 9 — 10 °С. Под
лесом продолжительность периодов с такой температурой значи­
тельно уменьшается по сравнению с травянистой растительностью,
как и глубины, до которых регистрируются ее значения. В сред107
Таблица 5.8
Х арактери стика ф акторов тем пературного реж им а почв и грунтов в услови ях елового
л еса и залеж и в поле
И стринский опорны й пункт
Засуш ливы й
1967 г.
Среднее за
1967—1974 гг.
П рохладны й
и влаж ны й
1969 г.
П оказатель
Средняя температура воз­
духа, °С:
год
теплый период
холодный период
Г одовая амплитуда темпе­
ратуры воздуха, °С
Д ата установления снежного
покрова
М аксимальная
высота
снежного покрова, см
Плотность снега, г/см3
Д ата схода снежного покро­
ва
Глубина промерзания поч­
вогрунтов, см
Сроки оттаивания почвы
Осенние запасы влаги в 1,5метровом слое почвогрун­
тов, мм
Н ачало
устойчивого
по­
вышения
температуры
почвогрунтов в весенне-лет­
ний период на глубинах, см:
20
60
120
320
С редняя
интенсивность
прогревания почв в апреле —
июне (°С/мес) на. глубинах,
см:
залеж ь.
лес
зал еж ь
4,3
11,7
3,6
10,3
—6,9
4,8
13,2
— 7,1
36,6
1 X II
26/Х I
53
l'X I I
i7 x .i i
12/Х I
12 X I
41
82.
46
48
37
0,28
7 /IV
0,25
17/IV
0,25
13 IV
0 ,2 2
16/IV
0,23
13/IV
0,23
20. IV
51
72
Почва талая
79
139
15/ IV
416
8 V
378
Почва талая
Нет данных
7 /IV
446
.7./VI
410
21/IV
21/IV
2 5 /IV
16/V
8/V
11 /V
ll 'V
3/VI
2 9 /IV
2/V
3/V
25/V
1 VI
28 V
29 V
19/VI
120
320
Н ачало устойчивого пони­
ж ения температуры почвы
в осенне-зимний
период
на глубинах, см:
7/Х I
2 4 'X
8 /X I
27/X
120
108
2,3
10,6
—9,7
12/IV
14/IV
16/IV
1/V
'
320
2 ,6
11,1
лес
—9,4
37,8
26,6
60
60
4,2
12,2
залеж ь
— 7,2
— 6 ,0
20
20
лес
6 /XI
3 0 'X
8 'X I
21/Х
27 IV
13 IV
1/V
21/V '
6,4
3,4
2,3
0,5
4,7
4,6
3,2
0,8
3,1
2,5
1,8
0,3
3,9
3,5
1,4
24/Х I
3/X I
7/Х I
28/ XI
3/X I
4/Х I
6/Х I
13X1
6/X I
29 X I
3/Х II
З.'ХП
7/Х II
29 XI
5 X II
5/Х II
0 ,6
Среднее за
1967—1974 гг.
Засуш ливы й
1967 г.
Прохладный
и влаж ны й 1969 г.
П оказатель
Превышение средней годо­
вой температуры почвы на
глубине 20 см над темпера­
турой воздуха в поле, °С
То ж е над температурой воз­
духа в лесу, °С
Сумма значений темпера­
туры выше 10 °С на глуби­
нах, см:
20
60
120
Ч исло суток с температурой
выше 10 °С на глубинах, см
20
60
120
Годовая амплитуда коле­
баний температуры почвы (°С)
на глубинах, см:
поверхность
20
320
залеж ь
лес
зал еж ь
лес
залеж ь
лес
2,3
0,7
2,4
0,9
3,4
1,7
2,4
2,0
1,5
1712
1541
1214
1098
1083
200
2000
1950
1582
1172
920
457
1458
1400
106!
1053
427
0
123
122
103
89
66
19
147
148
140
98
95
44
103
107
90
74
56
0
42,5
15,6
5,2
30,0
13,6
4,4
52,5
16,6
5,4
34,3
13,2
4,8
44,8
16,3
4,9
36,7
14,8
4,5
Таблица 5.9
Средние м есячны е зн ачени я тем пературы почвогрунтов в еловом ( / ) и лиственном
(2) насаж ден и ях за период 1967— 1974 гг., °С
И стринский опорный пункт
I
Глубина,
см
0
20
40
60
120
2 40
320
IV
X
VII
1
2
/
2
1
2
1
2
— 9 ,2
— 0,1
0,8
1,2
2 ,4
4 ,5
4 ,8
— 9,0
— 0 ,4
1,0
1,3
2 ,7
4 ,6
5,4
3 ,3
0 ,8
0 ,6
0 ,7
1,2
2 ,7
3 ,0
5 ,2
1,1
1,0
1,1
1,6
2,9
3 ,6
17,9
12,3
11,0
10,3
8 ,4
5,7
4 ,7
17,5
13,3
12,1
11,7
9 ,2
6 ,5
5,5
4,4
5 ,5
6 ,3
6 ,7
7,3
7 ,5
7 ,0
5,2
5 ,8
6 ,6
6,9
7 ,8
7,9
7,6
нем переход температуры через 10 °С под лесом наступает обычно
на 25— 35 сут позже и зак ан чи в ается на 5— 10 сут раньше, чем
под травянистой растительностью. В этой связи п ро долж и тель­
ность периодов активной жизнедеятельности корней зам етно
109
а)
б)
Рис. 5.2. Изолинии активной температуры (выше 10 °С) в почвогрунтах под разными видами растительности. Истринский опорный
пункт.
а — 1967 г. (сухой и теплый), 6 — 1979 г. (влажный и прохладный); I — тр а­
вянистая растительность (залеж ь), 2 — лиственный лес, 3 — еловый лес.
уменьшается: на глубине 20 см — на 35— 40 сут, на глубине
80 см — на 50— 55 сут, а гл убж е 120 см активная для роста корней
тем пература вообще не регистрируется. В то ж е время под т р а ­
вянистой растительностью в поле продолжительность периода с а к ­
тивной температурой на глубине 240 см достигает 70— 75 сут.
В зависимости от состава н асаж ден ий существенно р а зл и ч а ­
ется обеспеченность почвогрунтов активной температурой. Так,
в 1967 г. суммы суточных значений активной тем пературы под ело­
вым лесом на глубинах 20— 60 см достигали 828— 1030 °С, а во
в л аж н ом 1969 г. не превыш али 465— 993 СС. При этом в 1967 г.
они под лесом регистрировались до глубины 120 см, где сумма их
со став л ял а 457 °С при продолжительности 44 дня, а в 1969 г. про­
никновение активной температуры ограничивалось глубиной 80 см
при сумме на этой глубине, равной только 108 °С, и пр одол ж и ­
тельности 9 сут (рис. 5.2). Под травянистой растительностью ( з а ­
л еж ь ) суммы значений активной тем пературы почвогрунтов, ка к
110
Таблица 5.10
Суммы суточны х значени й активной тем пературы почвогрунтов в разл и чн ы х видах
угодий, средние за 1968— 1970 гг., °С
И стринский опорны й пункт
Лес
З ал еж ь
Глубина, см
0
5
10
15
20
40
60
80
120
160
240
320
1170
2622
2212
2121
1596
1454
1435
1415
1233
1060
577
0
лиственный
смешанный
еловый
1020
1475
1314
1269
1159
990
909
776
260
0
0
0
1036
1329
1224
1186
1040
924
841
550
198
0
0
0
891
1153
1071
1027
718
666
512
207
105
0
0
0
и глубины их проникновения, по годам разли чались в меньшей
степени. В еловом лесу этот п оказатель практически на всех глу­
бинах был на 200— 300 °С меньше, чем в лиственном насаж дении
(табл. 5.10).
С меш анные н асаж д ен ия по тем пературному реж им у почвогрун­
тов в общем стоят несколько ближ е к лиственным, чем к чисто
хвойным (еловым) лесам.
В целом приведенные м атери ал ы позволяю т считать, что не­
благоприятный термический реж им почвогрунтов н ар яд у с д р у ­
гими отрицательными условиями (избыточное увлажнение, высо­
кая плотность иллю виальны х горизонтов) в лесной зоне выступает
в качестве фактора, ограничиваю щего мощность корнеобитаемого
слоя. При этом в лиственных и смешанных лесах термические ус­
ловия несколько лучше д ля распространения и роста корней, чем
в темнохвойных насаж дениях.
С температурой почв тесно связано промерзание почвогрун­
тов — один из основных факторов влагооборота на водосборах и
отдельных фитоценозов в холодный и особенно в весенний период
года.
П ром ерзан и е в лесах и на открытых участках имеет неодина­
ковое гидрологическое значение. Так, А. И. Субботин [159] пришел
к выводу, что в лесу (основные наблюдения проводились в л и с т­
венных н асаж ден иях) весной практически всегда наблю дается ин­
ф ильтрация влаги в почву вне зависимости от глубины ее про­
мерзания. В то ж е время в поле инфильтрация имеет место
только при слабом промерзании.
ill
Основные закономерности промерзания лесных почв рассмот­
рены в р аботах М. И. С ах ар о в а [152], А. А. М олчанова [103, 104,
105], А. И. Субботина [159] и др. По их мнению, в лесах почвы
обычно промерзаю т на меньшую глубину, чем на открытых прост­
ранствах. О днако другие исследования показали, что эта зак он о ­
мерность бесспорна только применительно к лиственным, светло­
хвойным и смешанным хвойно-лиственным н асаж ден иям [23]. Что
касается почв еловых лесов, то их промерзание в сравнении с поч­
вами в поле неоднозначно. В ряде случаев либо не наблю дается
зам етны х различий в промерзании почв под еловыми лесами и на
открытых местах, либо под лесами отмечается более сильное про­
мерзание [23, 154]. По данным В. Д. Зели ко в а [50], максимальное
промерзание почв имеет место в молодняках. Н аш и наблю дения
(1979 г.) в Загорском лесхозе подтвердили эту закономерность.
В 60-летнем еловом насаж дении почва п ром ерзала на глубину
37 см, в 20-летних посадках ели — на 46,7— 68,5 см, а в 17-летнем
насаждении естественного происхождения — на 51,5 см. В лист­
венных н асаж д ен иях 20— 30-летнего возраста промерзание просле­
жи вал о сь не гл убж е 8— 14 см, а под 20-летними сосняками состав­
л я л о 37,5— 46,6 см. В посадках хвойных пород промерзание во
всех случаях было заметно большим (на 5— 10 см) под сомкну­
тыми кронами в рядах, чем в меж дурядиях.
Вместе с тем приводятся данные о том, что под всеми лесами,
в том числе и под густыми ельниками, почвы промерзаю т на мень­
шую глубину, чем в поле. При этом различия в промерзании очень
существенны. Так, по данным В. В. Осипова [120], в условиях
Ярославской области в поле промерзание колебалось по годам от
26 до 125 см, в лиственном лесу — от 0 до 20 см, а в еловом — от
9 до 45 см. Согласно Федорову [176], в Новгородской области
в еловом лесу промерзание за ряд лет составило 17 см (к о л е б а­
ния от 2 до 54 с м ) , а на пашне — 42 см (8— 96 с м ) .
Такие различия соотношений глубины промерзания меж ду ело­
выми лесами и полем, на наш взгляд, нельзя объяснить ни регио­
нальными условиями, ни особенностью структуры насаж дений, ни
погодными явлениями. Не исключено, что причины такого явления
связан ы с различиями условий на объектах наблюдений. По-видимому, в ельниках имело место более высокое стояние грунтовых
вод, что типично д ля северных районов, где и зарегистрированы
случаи слабого промерзания почв.
У тепляю щ ая роль грунтовых вод неоднократно отмечалась
в литературе [104, 105, 159]. А. И. Субботин [159] пришел к в ы ­
воду, что глубина промерзания зависит не столько от высоты
снежного покрова и других факторов, сколько от хар а к т ер а рель­
еф а и близости грунтовой воды к поверхности почвы.
По нашим данным (табл. 5.11) в среднем за 1963— 1975 гг. на
экспериментальных пло щ ад ках н аи больш ая глубина промерзания
почвы в конце зимы под еловым лесом состав л ял а 54 см, под
112
Таблица 5.11
Глубина промерзания почв в лесны х насаж дениях различного породного состава
и в поле, см
И стринский опорны й пункт
Г оды
Объект наблюдений
Лиственный лес, ЭП-1
Смешанный лес, ЭП-2
Еловый лес, ЭП-3
Л у г разнотравный (залежь),
ЭП-4
Поле (пашня)
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
38
74
92
45
47
82
85
47
0
22
0
0
11
26
47
14
0
0
0
0
17
28
49
31
63
93
121
59
13
19
29
17
Нет данных
18
П родолж ение
Г оды
Объект наблюдений
Лиственный лес, ЭП-1
Смешанный лес, ЭП-2
Еловый лес, ЭП-3
Л у г разнотравный (залежь),
ЭП-4
Поле (пашня)
1971
1972
1973
1974
1975
19
41
70
51
56
78
111
78
40
54
63
73
13
19
24
42
2
4
8
2
82
72
С р ед н яя
М акси­
м альн ая
24
42
54
35
63
93
121
78
41
Таблица 5.12
М ощ ность мерзлого слоя в почве к мом енту окончания сн его таян и я, см
И стринский опорны й пункт
Г оды
Объект наблюдений
Лиственный лес, ЭП-1
Смешанный лес, ЭП-2
Еловый лес, ЭП-3
Залеж ь, ЭП-4
Пашня
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
-0
26
59
39
71
5
47
83
59
54
14
42
37
49
69
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
37
39
13
7
12
6
1
12
5
0
Нет данных
8
12
10
Сред­
н яя
3
19
28
18
травянистой растительностью (за л е ж ь ) — 35 см, под лиственным
лесом — 24 см и под смешанным лесом — 42 см. З а отдельные
годы м акси м ал ьн ая глубина промерзания равн ял ась соответ­
ственно 121, 78, 63 и 93 см. Глубина промерзания на пашне мало
отличалась от ее значений на залеж и.
Д л я гидрологических процессов особенно важ н ое значение
имеет соотношение сроков оттаивания почв и окончания сн еготая­
ния. И з данны х табл. 5.12 видно, что под лиственным н а с а ж д е ­
8
З а к а з № 827
ИЗ
нием только в три года (1972, 1973, 1979) из девяти к моменту
окончания снеготаяния в почве оставался промерзший слой м ощ ­
ностью от 5 до 14 см, а под еловым лесом только в двух случаях
почва полностью оттаивала. Во все другие годы в ельниках сохра­
нялся промерзший слой мощностью от 12 до 83 см. Н аличие т а ­
кого слоя в эти ж е годы отмечалось и под смешанным н а с а ж д е ­
нием, но мощность его ограничивалась 1— 47 см. Под травянистой
растительностью в годы с небольшим промерзанием (1975, 1976,
1978) почва та к ж е у сп евала практически полностью оттаять к мо­
менту окончания снеготаяния.
М ак си м ал ь н а я глубина промерзания почвы приходится на р а з ­
личные периоды зимы. При глубоком промерзании это, ка к п р а ­
вило, м арт — н ачало апреля, при слабом — уменьшение слоя про­
м ерзания обычно регистрируется значительно раньше, иногда
в ян варе — феврале, и происходит снизу за счет утепляю щего воз­
действия глубинных слоев грунтов (рис. 5.3).
Высота снежного покрова является важ н ы м , но не реш аю щим
фактором промерзания почвы. В отдельные годы промерзание не
отмечается или имеет незначительную глубину и при малой в ы ­
соте снежного покрова. Это н аблю дается либо в теплые зимы,
либо в тех случаях, когда снежный покров значительной высоты
у станавливается до наступления сильных х о л о д о в .. П р о с л е ж и в а ­
ется т а к ж е зависимость глубины промерзания от степени прогре­
вания почвы в теплый период года. Если почва уходит под снег
с большим запасом тепла, отрицательная тем пература проникает
в глубинные горизонты заметно медленнее, что в конечном счете
ск азы вается на м аксимальной глубине прохмерзания.
Существенное влияние на промерзание оказы вает лесная под­
стилка. Согласно С ахарову [153], удаление подстилки в 50-летнем
осиннике привело к тому, что до установления снежного покрова
почва здесь пром ерзала на глубину до 35 см, в то время ка к под
подстилкой только на 5 см.
П р ореж ивани е хвойных н асаж дений ведет к уменьшению глу­
бины промерзания почв. При 50 %-ном изреживании 20-летних молодняков промерзание уменьшилось примерно на 30 % в ельнике
и на 20 % в сосновом насаждении. П ри прореживании листвен­
ного насаж д ен ия промерзание ощутимо не изменилось (табл.
5.13).
Н аиболее существенно сказалось на промерзании почв перио­
дическое удаление снежного покрова (по мере его появления).
Такие опыты были поставлены зимой 1970-71 г. на Истринском
опорном пункте (табл. 5.14). У даление снега увеличило глубину
промерзания почв под з а л е ж ь ю с 51 до 123 см, под еловым лесом
с 71 до 124 см и под лиственным лесом с 20 до 100 см. Более с л а ­
бое промерзание почв в лиственном, чем в хвойном лесу, при от­
сутствии снежного покрова связано, надо полагать, с р азличиям и
в степени летнего прогревания почв.
114
00
1962-63
f o f i t - A у?
1.4A6~/i.S
гсзас с 7 ГлА±,
Температура
Воздуха
Открытое
Еловое
место (луг) насаждение
(полевой
(лесной
бассейн)
бассейн)
ЕлоВолиственное
насаждение
Лиственное
насаждение
*
Рис. 5.3. Ход глубин промерзания и оттаивания почв под лесными насаж дениям и
Истринский опорный пункт.
/ — высота
снежного
покрова,
см;
2 — глубина
промерзания
почвы,
см;
и на
открытом
месте.
3 — гидрограф поверхностного стока, мм,
Остановимся на пространственной изменчивости глубины про­
мерзания почвогрунтов. Этот п оказатель имеет важ н ое значение
д ля оценки точности наблюдений и д ля уточнения имеющихся
представлений о законом ерностях фильтрации влаги в почву в ве­
сенний период. В 1969 г. на стационарных объектах Истринского
опорного пункта наблю дения под еловым лесом проводились по 23
мерзлотомерам, а под лиственным и смешанным н асаж ден иям и —
по 9— 13.
Под еловым лесом при средней глубине промерзания 121 см
колебания значений в отдельных точках составляли 66— 139 см,
в смешанном н асаж дении — соответственно 93 см (среднее) и 52—
_ ,
.
125 см, а в лиственном 63
Т аблица 5.13
и 37— 106 см.
В лияние густоты 20-летних насаж дений на
В заклю чение отметим,
пром ерзание суглинисты х почв
что и по высоте снежного
Загорский лесхоз, 1979 г.
покрова, и по промерзанию
почв лиственные и см еш ан ­
Высота
Г лубина
сн еж ­
ные н асаж д ен ия х ар а к т е р и ­
Сомк­
пром ер­
ного
Н асаж дение
нутость
зан ия ,
зуются к а к наиболее б л а ­
покрова,
крон
см
см
гоприятные в гидрологиче­
ском отношении: В листвен­
Березовое
0,9
14
58
ных лесах наибольшей я в ­
0,6
13
58
ляется
вероятность н ал и ­
Еловое
34
1,0
66
чия участков с талой поч­
0,6
39
45
Сосновое
0,9
37
45
вой, сл уж ащ ей в периоды
0,5
29
52
весеннего половодья оча­
гами фильтрации влаги.
Таблица 5.14
П ром ерзание почв в зависим ости от вы соты снеж ного покрова
И стринский опорны й пункт, 1970-71 г.
Зал еж ь
Л иственны й лес
Еловый лес
П оказатель
Глубина промерзания, см:
30/Х И
29/1
26/11
26/111
30/IV
М аксимальная глубина про­
мерзания, см
Н ачало оттаивания:
сверху
снизу
Конец оттаивания
116
под
снегом
без
снега
под
снегом
без
снега
17
33
43
50
12
51
14
50
97
123
114
123
6
5
19
19
0
20
13
31
82
100
43
100
18
25
60
Нет
55
71
18/Ш
26/111
24/IV
2 /IV
1/IV
17/V
2 6 ,1 1
26/111
2 0 /IV
5/1V
6 /IV
8/V
26 III
26/ III
24/V
под
снегом
без
снега
28
54
101
данных
116
124
6/IV
2/V
4/VI
5.3. Гидрологическая роль корневых систем
Анализ влагооборота растений и растительных сообществ
свидетельствует, что гидрологическая роль их в большей м ере
зависит от глубины проникновения корневых систем и степени н а ­
сыщенности ими почвогрунтов. Если пологом растительности обус­
ловливаю тся потенциальные ■возможности транспирации, то под­
земными органам и определяю тся ее фактические значения, сте­
пень возможного потребления влаги, просочившейся в почву, и
возврата ее в атмосферное звено круговорота. Кроме того, корне­
вым системам прин адлеж и т реш аю щ ая роль в формировании во­
дорегулирующ их свойств н асаж дений через изменение ф и л ьтр а­
ционной способности и влагоемкости почвогрунтов.
Вместе с тем корневые системы остаются слабо изученным эл е­
ментом экосистем. Если по ф акторам наземного звена влагообо­
рота фитоценозов, в частности их роли в зад ер ж ан и и и п ерерас­
пределении осадков, ежегодно появляю тся сотни публикаций, т а
по подземной сфере растений публикации единичны и касаю тся,
ка к правило, водорегулирующего аспекта их гидрологической
роли. Водоохранный аспект гидрологической роли корневых си­
стем (их влияние на испарение и сток влаги) практически не об ­
суж дается, что, на наш взгляд, является пробелом в познании
проблемы гидрологической роли растительного покрова и осо­
бенно механизмов ее проявления.
Н едостаток сведений о корневых системах часто приводит к не­
обоснованным аналогиям и ошибочным выводам. Нередки случаи,
когда представления о корневых системах древесных растений, по­
лученные в специфических условиях, например в степи, без д о с т а ­
точных оснований рассм атриваю т ка к проявление общей зак он о ­
мерности, используют их д ля обоснования основополагающих
выводов и положений. Ш ирокое распространние имеют, в частно­
сти, представления о глубине проникновения корней древесных
растений в почвогрунты, полученные по м атери алам исследований
в южных районах или на азональных (чаще всего песчаных) поч­
вогрунтах. Так, д ан ны е Г. Н. Высоцкого и других исследователей
д ля указан ны х районов, свидетельствующие о глубоком (5— 6 м
и глубж е) укоренении древесных растений, широко используются
в научной и учебной литературе, относящейся к другим регионам.
Например, в учебнике А. А. Роде и В. Н. Смирнова [145] отмеча­
ется, что « . . . иссушающее действие леса на почвенно-грунтовую
толщу распространяется на глубину 16— 17 м» (с. 202). Н и каки х
оговорок применительно к отдельным почвенным разностям либо
географическим условиям не делается. Из этого неизбежен вывод
об однотипности гидрологической роли лесов.
Н а самом ж е деле закономерности распространения корней
в почвогрунтах намного разнообразнее и сложнее. Д а ж е на отно­
сительно однородных песчаных почвогрунтах глубина укоренения
117
'Таблица 5.15
Соотнош ение потенциально и ф актически доступной растен иям влаги
в песчаных почвогрунтах под насаж дениям и сосны
Бузулукский бор
Г лубина слоя
(см), горизонт
0— 50,
5 0 — 10 0 ,
100— 150,
150— 2 0 0 ,
200— 250,
250— 300,
Сумма
АВ
С
С
С
С
С
М асса
ростовых
и сосу­
щих
о кон ча­
ний
корней,
г/м 3
ММ
Н аим ень­
ш ая
влагоем ­
кость
В лаж ­
ность
завядания
П отен­
циально
д оступ ­
ная
р асте­
ниям
влага
Ф актически
доступная
растениям
влага
Разница
м еж ду потен­
циально
и ф актиче­
ски доступ ­
ной расте­
ниям влагой
2 35
160
79
99
76
34
49
41
40
41
41
41
17
14
14
14
14
14
32
27
26
27
27
27
32
24
20
17
9
7
0
3
6
10
18
20
683
253
87
166
109
57
растений существенно разли чается [19, 30, 32] — от нескольких д е ­
сятков сантиметров до 3— 4 м и гл убж е (более-богатые по содер­
ж анию гумуса либо минералогического состава почвы). Н еобхо­
димо учитывать, что потребление влаги из песков лимитируется
т а к ж е неравномерным освоением их корневыми системами, что
в свою очередь ведет к очаговости их иссушения. В этой связи н а ­
ряду с потенциально доступной влагой признано целесообразным
выделять в этих почвогрунтах категорию фактически доступной
растениям влаги [19], зависящ ую не только от водно-физических
свойств почвогрунтов, но и от степени и равномерности освоения
их корнями (табл. 5.15).
Иные закономерности строения корневых систем и потребления
ими влаги характерн ы д ля почв тяж ел ого механического состава,
типичных д ля лесной зоны. Здесь корни древесных растений кон­
центрируются в основном в пределах гумусово-аккумулятивного
горизонта. Ф акторами, ограничиваю щими проникновение корней
вглубь, являю тся уплотненный иллювиальный горизонт и периоди­
чески о б р азу ю щ а яся в нем избыточная в л аг а в виде верховодки,
а т а к ж е слабое прогревание [26].
Согласно Н. А. Качинскому [65], в дерново-подзолистые почвы
г л убж е 2 м проникает не более 1 % корней. По данным А. Я. О р ­
лова с соавторами [118], полученным в различны х типах лесов
ю ж нотаеж ной зоны, основная масса корней (70— 80 %) сосредо­
точивается в пределах верхнего 10— 12-сантиметрового слоя почвы,
а в полуметровой толще содерж ится до 95 % корней. Еще более
близкое к поверхности располож ение корней отмечает А. М. Абр а ж к о [1] д ля еловых лесов южной тайги. Здесь в ельнике-чернич­
118
нике, произрастаю щ ем на сильноподзолистой глееватой пы левато­
суглинистой почве, подстилаемой с глубины 40 см супесью, в слое
0— 20 см учтено 96,6 % сосущих корней, причем 85,5 % из них
приурочено к верхнему 10-сантиметровому слою, в то время ка к
в слое 50— 90 см содерж ится только 0,8 % корней.
Н аш и исследования на среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах (М осковская область) т а к ж е показали, что корни
в них сосредоточиваются в верхнем 0— 50-сантиметровом слое
(табл. 5.16). Единичные корни, проникающие в почву гл убж е
50 см, вследствие периодического затопления верховодкой недол­
говечны. Их, как правило, удается о бнаруж ить только в отмершем
состоянии. Они не оказы в аю т существенного влияния ни на по­
требление влаги, ни на водно-физические свойства почв. Иссуш е­
ние таких почв, ка к будет показано ниже, ограничивается в основ­
ном метровой глубиной и лишь в крайне засуш ливы е годы просле­
ж и вается до 1,5 м и д а ж е несколько глубже. В данном случае
влага, надо полагать, подтягивается в зону потребления и и спаре­
ния в основном за счет капи ллярн ы х сил или в результате пере­
мещения водяных паров.
И мею тся у к а зан и я на более глубокое укоренение пород, потен­
циально способных разви вать мощную корневую систему. Д л я
д уба такие явления регистрировались Н. Ф. Созыкиным [157].
Выше уж е отмечалось, что лиственные породы способствуют более
глубокому проникновению в почву корней хвойных деревьев [114,
142]. П рослеж и вается тенденция несколько большей корненасыщенности верхних горизонтов почв под лиственными н а с а ж д е ­
ниями.
Т а б ли ц а 5.16
Н а с ы щ е н н о с т ь ко р н ям и п о ч в о гр у н т о в под 20— 30-л етн и м и
н а с а ж д е н и я м и , т /г а (в о зд у ш н о -с у х о е в ещ ес т в о )
Н асаж ден ия сосны
почва связнопесчаная
Слой почво­
грунтов, см
0— 10
10—20
20—50
50— 100
100— 150
150—200
200—250
250—300
300—359
почва суглини­
стая средне­
подзолистая,
М осковская
область
Н асаж дение ели_
почва су гл и н и ­
стая среднепод­
зол и стая ,
М осковская
область
Средний Дон
Б узул укски й
бор
0,23
3,01
1,75
1,42
0,67
0,99
0,15
0,06
4,01
2,02
8,58
1,70
1,27
1,12
0,25
0,19
0,10
13,1
5,13
0,80
9,92
2,90
0,19
8,28
19,24
19,02
13,01
'
Всего
119
Недоучет роли почвенных условий в формировании корневых
•систем иногда приводит к парадоксальны м выводам. Например,
A. В. Л ебедев [80] по р езультатам исследований в лесах Сибири
д е л а е т заклю чение о том, что наибольшее водорегулирую щее
влияние оказы ваю т лесные н аса ж д ен и я на песчаных почвах
(сосна, л иственница), поскольку они р азви ваю т здесь глубокую
корневую систему. Фактически ж е водорегулирую щ ая роль лесов
на песчаных почвах минимальна ', т а к ка к эти почвы и без того
отличаю тся благоприятны ми водно-физическими свойствами. Что
касается водоохранной роли (воздействие на объем сто к а), то глу­
бокая корневая система при прочих равных условиях является
фактором, его у м е н ь ш а ю щ и м ', так к а к обусловливает возврат
просочившейся в глубинные горизонты почвогрунтов влаги в био­
логическое звено влагооборота и изъятие ее из процессов форми­
рования стока.
Существенные ошибки допускаю тся т а к ж е в тех случаях, когда
упускается из виду биологическая (водопотребляю щ ая) функция
корней и гипертрофируется их чисто физическая роль. Такие
о ш и б к и 1, ка к отмечалось в главе 1, свойственны работам
B. В. Р ах м а н о в а [137, 141], в которых он пытается показать, что
корневые системы действуют ка к дрены, по которым в л ага устрем­
л я е т с я на питание грунтовых вод и пополнение водных источни­
ков. Зд есь допускается ка к минимум две неточности. Во-первых,
древесным породам во всех случаях приписывается глубокое (5—
6 м и более) укоренение. Во-вторых, совершенно упускается из
виду биологическая сущность корневых систем, закл ю ч аю щ аяс я
не в проведении, а в извлечении влаги из почвы и включении ее
в процессы испарения, что и п одтверж дается наличием прямо про­
порциональной зависимости меж ду насыщенностью почв корнями
и их иссушением.
А.
И. Субботин [159, 161], касаясь роли корневых систем в
влагообороте фитоценозов, правильно подчеркивал их иссуш аю ­
щее влияние, но не и збеж ал отмечавшейся выше ош ибки о повсе­
местном глубоком укоренении древесных растений. В результате,
проводя исследования на дерново-подзолистых почвах Московской
области, где, ка к показано выше, корни не проникают глубж е
0,5— 1 м, автор сделал вывод, что осадки, у в л аж н яю щ и е под лесом
многометровую толщ у почвогрунтов, в течение вегетационного пе­
риода включаю тся в транспирационный процесс и возвращ аю тся
в атмосферное звено влагооборота.
Если бы автор распо л агал данны ми по корневым системам, он
неизбежно д олж ен был бы прийти к выводу о том, что влага, про­
н икаю щ ая за пределы 1— 1,5 м, в д ан ны х условиях необратимо ис­
клю чается из биологического звена влагооборота и поступает на
питание грунтовых вод. Соответствующим образом долж ен быть
1 Редактор не разделяет мнение автора.— Прим. ред.
120
основательно уточнен и обобщ аю щий вывод об иссушающей ролилесов.
Существенное значение имеет учет корневых систем при оценкехозяйственных воздействий на фитоценозы либо при м одели рова­
нии каких-либо гидрологических процессов. Н апример, повышение
продуктивности растительных сообществ при внесении удобрений,
применении сортов повышенной урожайности или более глубокой
обработки почвы будет иметь разны е последствия д ля водного ре­
ж и м а почв и влагооборота водосборов. Увеличение глубины
вспашки, применение различны х видов доуглубления пахотного
слоя, щ елевание неизбежно сопровож дается большим потребле­
нием влаги растениями и увеличением суммарного испарения.
А.
И. Воейков еще в 1888 г., по-видимому, впервые обратил
внимание на связь мощности корневых систем и транспирации. Он
отмечал, что рост урожайности будет сопровож даться уменьш е­
нием водности рек. Это, по его мнению, обусловливается преж де
всего углублением пахотного слоя [16]. В то ж е время повышение
урожайности за счет улучшения питательного р еж и м а в пахотном
слое (без его доуглубления) вызовет несравнимо меньшие сдвиги
во влагообороте почв. К сож алению, эти особенности и сейчас
обычно недоучитываются при оценке гидрологической роли агр о ­
технических мероприятий.
Воздействие человека на лесные сообщества, в том числе и для
целей повышения их продуктивности (внесение удобрений, рубки
ухо д а), обычно не связано с увеличением корнеобитаемой зоны.
П оэтому невелики и изменения влагооборота под влиянием этих
мероприятий. С казанн ое не распространяется, однако, на районы
недостаточного увлаж н ен и я, где нередко д ля более полного ис­
пользования почвенной влаги применяются различные приемы
увеличения корнеобитаемой зоны. Так, песчаные почвы при их о б ­
лесении ры хлятся безотвальными орудиями на глубину до 80—
100 см. И спы ты ваю тся методы доуглубления почвенного слоя на
5— 6 м посредством создания скважин-дрен, глубинных взрывов,
и др. [77]. Такие мероприятия могут иметь существенные гидроло­
гические последствия и д олж н ы учитываться при облесительных
работах. Они могут привести к прогрессирующему иссушению тер­
риторий и истощению запасов грунтовых вод, что в перспективе
неблагоприятно ск аж ется на с у д ь б е -со зд ав ае м ы х н асаж дений и
питании водных источников.
В целом корневые системы являю тся одним из важ нейш их
факторов влагооборота фитоценозов и водосборов, недоучет ко­
торого ведет к существенным ошибкам при оценке их гидрологи­
ческой роли. И мею щ иеся в настоящее время м атер и ал ы позво­
л яю т свести в определенные комплексы (группы) наиболее типич­
ные закономерности строения корневых систем применительнок условиям у в л аж н ен и я и почвенно-грунтовым ф акторам , что нам
представляется крайне важ ны м в гидрологическом отношении..
121
У к а з а н н а я классиф икация приводится после рассмотрения особен­
ностей влагооборота, свойственных почвенно-грунтовой толще
(см. с. 130).
5.4. Влагооборот в почвенно-грунтовой
толще
Почвенную влагу рассм атр иваю т к а к «буфер», смягчающий не­
равномерность атмосферного увлажнения. Б уф ер н ая роль почвен­
ных влагозап асов проявляется ка к в сроки меж ду смежными в ы ­
падениями осадков, т а к и в сезонных и более длительных циклах
(рис. 5.4).
Н аш и исследования показали, что на буферные зап асы влаги
в почвах легкого механического состава (Бузулукский бор) в от­
дельные годы приходится до 10— 12 % суммарного испарения, что
составл яет 60— 70 мм [19].
В суглинистых почвах лесной зоны, несмотря на более б лаго ­
приятное атмосферное увлаж н ен и е и меньшую мощность корне­
обитаемой зоны, доля буферных запасов влаги во влагообороте
фитоценозов та к ж е значительна и д о л ж н а учитываться при водно­
б алан совы х расчетах.
Степень использования почвенной влаги можно рассм атривать
к а к важ нейш ий фактор, с которым связано основное проявление
Рис. 5.4. Ход рассчитанных значений суммар­
ного испарения (а) и транспирации для сос­
новых насаждений (б), обусловливаемых о сад­
ками, выпадающими в год наблюдений ( / ) ,
и скорректированных по изменению запасов
влаги в почве (2). Бузулукский бор.
122
Таблица 5.17
М еханический состав, гидрологические
константы
и содерж ание гумуса в связн оп есч ан ы х почвогрунтах
С одерж ание ф ракций (%)
при диаметре частиц, мм
Г оризонт
массы сухого вещества
Глубина
взяти я
образц а, см
и
и
%
сп^
И
X
S
Дерново-степная многоярусная связнопесчаная. Средний Дон
Эоловый
нанос
^эол
^'эол
^п огр
в погр
г
°п о г р
10— 20
6,1
7 0 ,2
0 ,0
2 ,0
0 ,4 4
• 0 ,6 6
4 ,4
0,21
2 5 — 35
100— 110
190— 200
2 1 0 — 220
2 7 0 — 275
8 ,7
12,6
7 ,0
7 ,5
15,0
8 8 ,5
8 5 ,2
8 9 ,5
88,7
83,1
0 ,2
0 ,3
0 ,4
0 ,2
0 ,0
2 ,4
1,7
3 ,0
3 ,4
1,8
0 ,4 5
0,41
0 ,5 9
0 ,6 8
0 ,4 3
0 ,6 7
0,61
0 ,8 8
1,02
0 ,6 4
4 ,4
3 ,8
2 ,5
5 ,2
5 ,3
0 ,1 7
0 ,0
0 ,1 »
0 ,1 7
0,0.
2 ,4
2,1
1,8
1,8
1,9
1,9
7 ,7
5,3
5 ,0
5,1
5,1
5,1
0 ,3
0 ,0
0 ,0
0 ,0
0 ,0
Дерново-боровая связнопесчаная
А
В
С
С
С
С
5 — 12
3 0 — 40
140— 150
165— 175
2 1 5 — 2 25
2 6 5 — 2 75
2 3 ,7
18,8
2 1 ,8
2 5 ,6
11,4
14,2
70 ,3
7 2 ,2
7 5 ,8
7 1 ,9
8 4 ,9
8 2 ,5
Б узулукский бор
0 ,9
5 ,7
0 ,6
0 ,0
0 ,4
0 ,0
4,4
2 ,5
0 ,9
1,2
2 ,0
1,9
1,62
1,38
1,18
1,21
1,25
1,29
П р и м е ч а н и е . МГ — максимальная гигроскопичность; Л Э1
ризонты, образовавшиеся на эоловом песке; Л ПОгр, Впогр> Спогр
первоначальная почва.
'- ‘ Э О Л
1,2
г о ~
погребенная
гидрологической роли лесов — их влияние на объем стока с водо­
сборов. Чем меньше мощность слоя почвы, из которого в л аг а в о з­
вращ а ется в атмосферу, тем вероятнее при прочих равных усло­
виях возможность ее ухода за пределы биологического звена влагооборота и включения в процессы стока.
Характеристику почвенного звена влагооборота приведем на
примере песчаных (Бузулукский бор, Средний Д он ) и суглини­
стых (М осковская область) почвогрунтов, типичных д ля лесной
зоны. Н аим еньш ая влагоемкость песчаных почв только в верхнем
5— 10-сантиметровом слое достигает 6— 7 %, в более глубоких
слоях, представленных средне-мелкозернистыми песками, она ко­
леблется в интервале 4— 5 % (табл. 5.17). При средней плотности
песчаных почв 1,5— 1,6 г/см 3 метровый слой их у д ер ж и в ает 70—
80 мм капиллярно-подвеш енной влаги, из них 50— 60 мм доступно
растениям (в интервале меж ду НВ и В З ) . В глубинных горизон­
тах влагоемкость несколько уменьшается. В целом 3-метровый
слой, в котором зак ан чи в ается основная м асса корней, способен
Удерживать при НВ 190— 210 мм по общей и 140— 150 мм по д о­
ступной растениям влаге.
123
Рис. 5.5. Изменение влаж ности песчаных почв, под сосновыми н асаж д е­
ниями в зависимости от условий увлаж нения и мощности корневых си­
стем (схематизированные данные).
а — ленточные боры Прииртышья, годовая сумма осадков 250—300 мм, глубина
проникновения корней сосны 150 см; б — сосняки Арчединско-Донского песчаного
массива, осадкн. 350—400 мм, глубина проникновения корней до 300 см; в — Бузу­
лукский бор, осадки 450—500 мм, глубина проникновения корней до 400 см; г —
Бузулукский бор, высокое стояние грунтовых вод,
НВ — наименьш ая влагоемкость, ВЗ — влажность завядания; ГВ — уровень грунто­
вых вод; КК — капиллярная кайма грунтовых вод.
Иссушение почв, сформ ировавш ихся на относительно богатых
полиминеральных песках (Бузулукский бор), прослеж ивается до
глубины 3— 4 м. В то ж е время почвы, сформированные на бедных
кварцевы х песках (Средний Дон, степное П риирты ш ье), иссуш а­
ются на меньшую глубину (2,5— 3 м). При этом д а ж е в крайне
засуш ливы е годы доступная растениям в лага используется пол­
ностью только из верхнего 40— 60-сантиметрового слоя. Ф ак то ­
рами, ограничиваю щ ими более полное потребление влаги из глу­
бинных слоев почв, являю тся неравномерная насыщенность кор­
нями и свойственная пескам м а л а я подвижность подвешенной
влаги [19]. В зависимости от конкретного сочетания этих факторов
песчаные почвы в более засуш ливы х условиях могут иссушаться
в меньшей степени, чем в условиях более благоприятного у в л а ж ­
нения. Н а участках с высокостоящими грунтовыми водами (они
зан и м аю т в среднем около 10 % террасовых песков) иссушение
почв менее вы раж ено. В данном случае растения основное количе­
с тв о влаги потребляю т из грунтовых вод, п они ж ая их уровень
^рис. 5.5).
Таблица 5.18
М еханический состав суглинистой дерново-подзолистой почвы под еловым лесом
(157]
И стринский опорный пункт
Содержание фракций(%) при диаметре частиц, мм
0,05—0,01
: 0,01—0,005
б х; 35—43
В2; 55—63
ВС; 100— 108
0,25—0,05
А
2—5
А гА 2\ 20—28
О
О
1,0—0,25
Генетический
горизонт;
глубина
взя ти я о бр азц а,
см
1
ю
оо
о
3,35
0,33
0,18
14,70
31,65
29,68
39,13
49,76
47,95
38,19
35,05
22,50
14,34
6,58
16,00
6,65
5,38
6,02
8,52
8,93
3,78
1,38
9,14
0,11
0,52
О
О
О
О
V
о
о
V
16,70
9,74
23,76
31,25
28,99
31,80
34,67
34.19
38,02
14,15
Д еф ицит влаги в песчаных почвах (разность м еж д у НВ и ф а к ­
тическими значениями в лагозап асов) к концу вегетационного пе­
ри ода составляет 50— 120 мм. Осенью около 20— 30 % такого д е ­
ф и ци та обычно восполняется. Основное ж е пополнение почв в л а ­
гой осущ ествляется весной. В это время часть влаги поступает на
питание грунтовых вод.
Иные закономерности влагооборота в условиях лесной зоны
свойственны суглинистым почвам. Эти почвы со д ерж ат 30— 40 %
и более физической глины (табл. 5.18). При НВ по отдельным го­
ризонтам в пределах 25— 37 % (табл. 5.19) такие почвы в верх ­
нем метровом слое у д ерж и в аю т около 405 мм влаги, из них 220—
250 мм доступно растениям.
Х а р акте р н а я
особен­ Таблица 5.19
ность суглинистых дерновоГидр^лэгические константы суглинистой
подзолистых
почв — о б р а ­ дерново-подзолистой почвы под лесными
зо ван ие верховодки на ил­ насаж дениям и, использованн ы е при
гидрологических расчетах
л ю виальном горизонте в пе­
И стринский опорны й пункт
риоды интенсивного влагонакопления. Ранней весной
Н аим еньш ая влагоемП лот­
кость
Мощность
верховодка обычно дости­
ность ,
сл о я, см
г/см;*
гает
поверхности
почвы.
мм
%
В
конце апреля — н ачале
м а я она обычно исчезает,
100
37
1,35
0—20
но в отдельные вл аж н ы е
113
25
20—50
1,50
213
1,42
31
0—50
годы
(например, в 1977)
192
1,54
25
50—100
он а появляется и летом
185
1,48
25
100—150
после выпадения обильных
405
1,48
28
0—100
осадков (рис. 5.6). С о б р а ­
590
27
1,48
0—150
зованием
верховодки свя125
CM
Рис. 5.6. Ход уровней верховодки на лесном во­
досборе. Истринский опорный пункт, апрель —
август 1977 г.
зан ы основные закономерности реж и м а влаж ности почв, разви тие
корневых систем и в аж н ей ш и е гидрологические процессы (сток,
фильтрация влаги и т. п.).
Основное расходование влаги из таких почв к а к под древесной,
т а к и под травянистой растительностью в соответствии с их з а г р у ­
женностью корневыми системами происходит из верхнего метро­
вого слоя (рис. 5.7). Зд есь почва в средние по увлаж ненности годы
иссушается до влаж ности разр ы в а ка пи ллярн ы х связей, равной
примерно 2/з НВ. В более глубоких слоях влаж н ость зам етно
уменьшается лиш ь в засуш ли вы е годы, но и в этих случаях глу­
бина иссушения не выходит за пределы 1,5-метрового слоя. К мо­
менту установления снежного покрова (октябрь — ноябрь) почва
у в л аж н яется до НВ (полное восстановление дефицита влаги)
лишь в отдельные годы. Окончательное восстановление этого д е ­
фицита приходится на весенний период.
Сходные закономерности р еж и м а в л аж н ости суглинистых д е р ­
ново-подзолистых почв отмечены в ряде работ О. И. Крестовского
с соавторами. Констатируется, что на преобладаю щ ей территории
лесной зоны летнее иссушение почв под лесом ограничивается глу­
биной 1 м, а в северной тайге ■
— д а ж е 0,5 м. В ю ж ны х рай он ах
(лесостепь, степь) глубина иссушения зам етно увеличивается [14].
Хотя х ар а ктер растительности (лесная, п о лев ая), к а к и состав
насаждений, не оказы в ает практически влияния на глубину ис­
сушения таких почв, однако сезонный реж им влагозап асов су­
щественно разли чается под отдельными фитоценозами. К а к видно
из рис. 5.8 и 5.9, в весенний и раннелетний периоды потери влаги
из почвы наиболее значительны под травянистой растительностью
вследствие более раннего схода снега и н ач ал а вегетации. М ак си ­
мальны такие различия под еловым лесом и полем. Они регистри­
руются обычно в июне — июле и при малом количестве осадков.
В дальнейшем эти разли чи я зам етно сглаж иваю тся, а поздней
126
осенью и зимной влагозап асы , ка к правило, становятся м акси ­
мальным и под травянистой растительностью.
По нашим данны м, в среднем за 14-летний период наблюдений
дефицит влаги в почвах к концу осени под еловым насаж дением
составил 88 мм, под смешанным — 72 мм и под лиственным —
57 мм, а за 8-летний период соответственно — 71, 51 и 37 мм при
26 мм под полевыми культурами (табл. 5.20). По исследованиям
В. Н. Д ь я к о в а [47], в К а р п атах осенние зап асы влаги в метровом
слое почвы равнялись 208 мм под буковыми насаж дениями, 172 мм
под еловыми и 161 мм под смешанными. Таким образом, влагооборот в почвенном звене, к а к и в пологе леса, наиболее интенси­
вен в еловом лесу и свидетельствует об его иссушающей роли.
Т аблица 5.20
О сенний за п а с влаги в м етровом слое почвы, мм
И стри нски й опорны й пункт
Лес
Год
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1968— 1975
1962— 1975
Запас при НВ
Средний дефи­
цит влаги:
1968— 1975
1962— 1975
Д ата
9/X I
22/Х
19/IX
9/Х
20/Х
20/X I
28/X
30/Х
24(Х1
4/X I
14/XI
21/Х1
3/Х
3/X I
4/Х I
3/X I
—
--
Поле
лиственный
смешанный
еловый
352
324
249
315
332
362
330
364
398
428
359
444
304
315
368
348
405
369
287
252
299
334
299
343
328
391
410
368
432
288
269
354
333
405
331
280
230
300
304
290
325
287
390
409
326
359
268
306
334
317
405
37
57
51
72
71
88
_
368
376
431
405
382
444
269
317
374
400
62
Н а эти специфические особенности реж им а влаж ности дерновоподзолистых почв следует обратить серьезное внимание. Известно,
что в л и тературу прочно вошли представления, сформированные
в конце XIX столетия А. В. В ермишевым, А. А. И змаильским,
Г. Я. Близниным, Г. Ф. М орозовым, Г. Н. Высоцким, о том, что
под лесом почва влаж н ее, а подпочва (грунт) суше, чем в поле.
Здесь мы встречаемся с еще одним случаем придания всеобщно­
сти закономерностям, установленным в неспецифических д ля л ес­
ной растительности условиях произрастания.
127
Заказ
№ 827 .
Рис. 5.7. Хрононзоплеты влаж ности почвогрунтов
1974 гг.
(по категориям влаж н ости). Истринский опорный пункт, 1968—
а — еловое н асаж дение, б — луговой участок (зал еж ь); ВЗ — влаж ность завядани я, В Р К —
(2/а НВ)» НВ — наим еньш ая влагоемкость, Т — тем пература воздуха, N — осадки.
влаж ность разры ва капиллярных связей
мм
50 0 г а)
400
300
200
_i________1________I_______ 1_______ 1________|_
200
500
400
г)
300
200
Н
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
Рис. 5.8. Изменение влагозапасов в метровом слое
почвы под лиственным насаждением (1) и на пашне
(2). П одмосковная- воднобалансовая станция [164].
а, б — сухие (1971, 1972) годы; в, г — влаж ны е (1956, 1962)
годы.
Н а типичных д ля лесной зоны суглинистых или глинистых поч­
вах такие закономерности не имеют места или п роявляю тся лишь
в незначительной степени. Н а эту особенность в свое время о б р а ­
щ а л внимание Созыкин [156], проводивший исследования на И ст­
ринском опорном пункте. О днако эта работа, к сож алению , оста­
л а с ь незамеченной. М еж ду тем она крайне интересна к а к получен­
ными выводами, т а к и примененными оригинальными методами
обработки и ан ал и за данных. З а основу оценки реж им а в л а ж н о ­
сти почв Созыкин принял интенсивность влагооборота, оп ред ел яе­
мую соотношением всех элементов прихода и расхода влаги в оп­
ределенном слое почвы. Б ы ло показано, что в верхних слоях почвы
реж им влаж ности характери зуется максимальной динамичностью,
интенсивность влагооборота наиболее высока и иссушение почвы
п роявляется наиболее заметно. Этого нельзя ск азать о глубинных
слоях, влаж ность которых у ж е с 1,5 м держ и тся на уровне, б л и з­
ком к НВ. Из этого Созыкин д ел ает обоснованный вывод о том,
что лес мало затр а ги в ае т грунтовые зап асы влаги и к а к бы у д ов­
летво ряется количеством осадков, уд ерж и ваем ы х верхними гори­
зон там и почвы с весны и от летних дождей. Иссушение грунта к а к
130
wo
Рис. 5.9. Изменение влагозапасов в 1,5-метровом
слое почвы в лиственном лесу (1), на пашне (2)
и в еловом лесу (3). Истринский опорный пункт,
а — сухой (1975) год, б — средневлажный
в — влажный (1978) год.
(1976)
год,
подтверж дение иссушающей роли леса не имеет места, и поэтому
автор считает, что водоохранную роль лесов непременно необхо­
димо рассм атривать в зональном р азрезе с учетом всех особенно­
стей водного режима.
Такие особенности реж и м а влаж ности лесных и полевых почв
обусловливаю тся прежде всего тем, что в этих условиях д ревесная
растительность не имеет возможности реали зовать свои потенци­
альные потребности в росте и развитии корневых систем. С к а з а н ­
ное, однако, не д ает оснований д ля вывода о сходстве гидрологи­
ческой роли этих фитоценозов. Р азл и ч и я существенны и обуслов­
л иваю тся несходством других элементов влагооборота и преж де
всего испарения в холодный и переходные периоды года.
В целом результаты сопряж енны х эколого-гидрологических ис­
следований позволяют выделить следующие типы влагообеспеченности и глубины укоренения растений в зависимости от условий
атмосферного и грунтового увлаж нения:
1
— почвы и грунты с неограниченной мощностью корнеобитае­
мой зоны. Ч а щ е всего они х арактерн ы д л я районов недостаточного
ув л аж н ен и я с глубокими (глубж е 5— 6 м) грунтовыми водами, не
со д ер ж ат вредных солей и уплотненных прослоек. Н а таких почво9*
131
грунтах наиболее полно реализую тся потенциальные биологиче­
ские свойства растений по глубине и мощности разви тия корне­
вых систем. Судя по литературны м данны м, укоренение глубо­
к о е — до 5— 6 м и более. П ри прочих равных условиях наиболее
благоприятны д ля роста корневых систем почвогрунты облегчен­
ного механического состава (лёссовидные, супесчаные, легкосугли­
нистые), но не песчаные. Влагообеспеченность — от оптимальной
(условия или периоды благоприятного ув л аж н ен и я) до острого
д ефицита влаги (при засухах в районах недостаточного у в л а ж ­
нения);
2 — почвы и грунты с ограниченной мощностью корнеобитае­
мой зоны;
2а — территории с высокостоящими грунтовыми водами. Г лу­
бина проникновения корней определяется уровнем грунтовых вод
и мощностью капиллярной каймы над ними (зависит от м ехани­
ческого состава и слож ения почвогрунтов). Часто имеет место
двухъярусное расположение корней с максимумами в гумусовых
горизонтах и в пределах капиллярной каймы. Н аиболее х а р а к ­
терна оп тим альн ая влагообеспеченность (неограниченное у в л а ж ­
нение) . П ро и зр астаю щ и е здесь фитоценозы могут использоваться
д ля изучения потенциальной транспирационной способности.
Вместе с тем при длительных засухах, сопровож даю щ ихся резким
снижением уровней грунтовых вод, возможен крайне острый д е­
фицит влаги и гибель растений; в периоды экстремально вл аж н ы х
л ет растения страдаю т от избыточного увлаж н ен и я (затопление
корней);
26 — территории с глубокими грунтовыми водами. Мощность
корнеобитаемой зоны м а ла и ограничивается физическими либо
химическими свойствами почвообразующих пород (подстилание
уплотненной породой, наличие новообразований типа железистых,
со д ерж ан ие вредных солей и т. п.). В северных районах (лесная
зона) таким фактором часто является плотный иллю виальны й го­
ризонт и периодически об р азу ю щ аяся на нем избыточная в лага
в виде верховодки. В ерхняя граница таких горизонтов (слоев),
к а к правило, обусловливает предельное укоренение растений. В л а ­
гообеспеченность растений наиболее сильно зависит от условий
атмосферного увлаж нения. В ю жных аридны х районах такие усло­
вия обычно непригодны д л я произрастания древесной растител ь­
ности. В северных (гумидных) районах — это территория с наи­
большей изменчивостью влагообеспеченности растений: по сезонам
года и в зависимости от атмосферного у вл аж н ен и я влагообеспе­
ченность меняется от оптимальной (часто избыточной з а счет вер­
ховодки) до дефицита влаги д а ж е в северных районах лесной
зоны.
Существенные оговорки требуются д ля песчаных почв. При ог­
раниченной мощности корнеобитаемой зоны (высокостоящие грун­
товые воды, подстилание плотными породами) влагообеспечен132
ность характери зуется закономерностями, описанными в п. 5.3. Н а
мощных
песчаных
отлож ениях
разм еры
корневых
систем
сильно колеблю тся в зависимости от свойств субстрата (ми­
нералогический состав, содерж ание гумуса, карбонатов и д р ). Н а
более богатых разностях растения р азви ваю т обычно мощную кор­
невую систему — до глубины 3— 4 м (тип 1). Н а бедных кв ар ц е­
вых песках мощность корнеобитаемой зоны уменьшается, иногда
резко, вплоть до ограниченной (тип 26). Основным фактором, пре­
пятствующим росту корней, является однородность строения про­
ф иля и способность к уплотнению слеж авш и хся песков. Д л я
такого вида уплотнения удачно применен термин «жесткость поровой структуры» [201]. Больш е всего уплотнению подверж ены мономинеральные кварцевы е пески. Ф акторами, снижаю щ ими уплот­
нение, является содерж ание пылеватой фракции, присутствие д р у ­
гих минералов или кар бо н ата кальция, длительное произрастание
древесной растительности, обусловливаю щей постепенное нар уш е­
ние моногенности породы, в том числе за счет органических ос­
татков и новообразований в виде тонких железисты х прослоек
типа «псездофибр» [19]. В природе встречается многообразное
сочетание указанны х факторов, что д ел ает порой трудносравни­
мыми в экологическом и гидрологическом отношениях сходные на
первый взгляд песчаные почвы. В целом минералогически более
богаты е пески (массивы, л е ж а щ и е восточнее Волги) б лагопри ят­
нее д ля проникновения корней, чем пески западной минералого­
геологической провинции, состоящие в основном из кварца.
Именно здесь поэтому получили широкое применение методы глу­
бокого рыхления песков как фактора, способствующего укорене­
нию растений.
Соответственно названны м типам у вл аж н ен и я производится
ан а л и з влагооборота фитоценозов.
5.5. Расход влаги из почвы
на транспирацию
Транспирация — наиболее сложный и многофакторный процесс
расходования влаги растительными сообществами. В отличие от
других элементов влагооборота (за д е р ж ан и е и испарение осадков
пологом растительности, испарение с поверхности почвы), интен­
сивность которых зависит в основном от количества осадков и ме­
теорологических условий, транспирация обусловливается, кроме
того, физиологическими и почвенными факторами. С этими осо­
бенностями связаны трудности ее изучения, а т а к ж е большое ко­
леб ан и е значений, часто неадекватное изменению условий внеш­
ней среды. По этой ж е причине рассм атриваем транспирацию
в данном разд еле работы после знаком ства с почвенно-гидрологи­
ческими факторами, ее обусловливающими.
133
Ш ирокое распространение получили д ва метода определения
транспирации. В одном из них она оценивается по потере массы
срезанными ветками или отдельными листьями [56], во втором —
регистрируется к а к неизвестный член формулы водного бал ан са.
Рассмотрим некоторые закономерности процесса транспирации
на примере исследований, выполненных в сосновых лесах, произ­
растаю щ их в районах недостаточного у вл аж н ен и я (Средний Д он,
Бузулукский бор). Н а Среднем Д о н у транспирация и зм ерял ась
методом Л. А. И ван ова — на срезанных ветках. Н аблю ден ия про­
водились еж емесячно в течение 3— 5 сут. В ремя экспонирования
срезанной ветки составляло 3 мин. З а п а с ы транспирационной
массы (хвои) учитывались по модельным деревьям. Более под­
робно методика изл ож ен а в работе [19].
В Бузулукском бору транспирация р ассчиты валась водноба­
лансовым методом по 22-летнему р яду наблюдений. З а потенци­
ально возможную принималась транспирация, которая регистри­
ровалась в наиболее благоприятные по увлаж ненности годы. В ус­
ловиях увлаж н ен и я атмосферными осадкам и расход влаги на
транспирацию этими насаж д ен иям и колебался в пределах 117—
306 мм [19].
Д л я выяснения предельных значений, до которых мож ет сни­
ж аться транспирация сосновыми насаж дениями, были поставлены
опыты с искусственным изменением увлаж нения. С этой целью
в течение р я д а лет исклю чался доступ атмосферных осадков
в почву. В таких условиях н асаж дения, сохраняя ж и зн ед еяте л ь ­
ность, расходовали на транспирацию только 40— 60 мм влаги за
вегетационный период [30].
Следует отметить, что существенное снижение транспирации,
во всяком случае на Уз максимальны х значений, не сказы вается
отрицательно на жизнедеятельности растений и не ведет к сни­
жению их продуктивности. Р егулирование транспирации в опре­
деленных границах является, надо полагать, наследственно обус­
ловленным процессом. Об этом свидетельствует, в частности, боль­
шое колебание значений сопротивления растений транспирации,
рассчитываемого к а к отношение испарения с единицы поверхности
листа к испарению с равновеликой площ ади свободной водной по­
верхности.
5.5.1. Различия транспирации в зависимости
от породного состава и возраста насаждений
Интенсивность транспирации у лиственных пород обычно в не­
сколько раз больше, чем у хвойных деревьев. Так, д невная т р ан с­
пирация 1 г листьев березы составила 8,1 г, бука — 3,9 г, сосны —
2 г и ели — 1,4 г [84].
Н а Среднем Дону, в условиях неограниченного увлаж нения,
среднесуточная интенсивность транспирации д ля березы пушистой
134
Т аблица 5.21
Т ранспи раци я насаж дениям и из различн ы х древесны х пород 40— 50-летнего возраста
[2 1 9 ]
Т ранспи рац и я, мм
Л и стовая м асса,
к г/га (
П орода
Береза
Е ль
Бук
Сосна
4
31
7
12
940
000
900
500
с р ед н я я за сутки
за вегетационный
период (120 сут)
4,0
3,7
3,1
2,1
430—480
390—450
320—370
240—300
р ав н я л ас ь 207— 560 мг/ч на 1 г сырых листьев, а для сосны обык­
новенной она не выходила за пределы 78—200 мг/ч [17].
Из этих данных видно, что интенсивность транспирации изм е­
няется в больших пределах. Соответственно изменяются и транспирационные коэффициенты (расход воды на единицу прироста
органического вещества) или коэффициенты транспирационной а к ­
тивности (расход воды на 1 т листьев или хвои) в различные
часы, дни и месяцы года в зависимости от метеорологических у с­
ловий и особенно влагообеспеченности. Использование этих коэф ­
фициентов д ля оценки транспирации фитоценозами возможно
только применительно к условиям неограниченного увлаж н ен и я и
то лишь в сравнительном плане для одних и тех ж е лет и усло­
вий местопроизрастания. Во всех других случаях велика вероят­
ность крупных погрешностей и д а ж е абсурдных выводов. 1
С недоучетом реальных условий транспирации и переоценкой
ее потенциально возможны х значений св яза н а разноречивость
д ан ны х относительно расхода влаги на транспирацию н а с а ж д е ­
ниями из различны х древесных пород. Так, согласно П ольстеру
[219], минимальное количество влаги на транспирацию расходуют
сосновые насаж д ен ия (240— 300 мм) и максимальное — березо­
вые леса (430— 480 мм). Еловые и буковые насаж д ен ия занимаю т
промежуточное положение (табл. 5.21).
В.
В. Протопопов с соавторами [132] годовую транспирацию для
сосны в условиях Сибири (К расноярская и Ачинская лесостепь)
оп ред еляли равной 175— 253 мм, а для березы 292— 319 мм. В м е­
сте с тем другие материалы свидетельствуют о большей тран сп и ­
рации для хвойных лесов [166].
1 Заключение автора справедливо в случаях расчета сезонных сумм транс­
пирации по часовым значениям коэффициентов транспирационной активности
и не относится к определению сезонных и годовых, в том числе и средних мно­
голетних значений транспирации древостоев, по средним многолетним сезонным
значениям коэффициентов транспирационной активности, как это рекомендуется
в работах А. А. М олчанова, Г. Ф. Хильми и С. Ф. Ф едорова. — Прим. ред.
135
Сосна практически во всех случаях рассм атривается ка к по­
рода, экономно расходую щ ая влагу. Не только транспирация, но
и суммарное испарение в сосновых лесах обычно оценивается как
минимальное. Следует, однако, отметить, что эти полож ения отно­
сятся, надо полагать, к типичным д ля сосны бедным песчаным
местообитаниям, где небольшое расходование влаги является след ­
ствием не только биологических свойств данной породы, но и ус­
ловий местообитания. Н а богатых местообитаниях сосна по т ран с­
пирации и суммарному испарению мож ет не уступать еловым н а ­
саж дениям. Такие случаи нами регистрировались в Загорском
лесхозе, где сосна и ель произрастаю т в культурах, созданных на
суглинистых почвах, находившихся ранее на сельскохозяйственных
угодьях.
В 20-летнем возрасте сосновое н асаж д ен ие в этих условиях
расходовало на транспирацию 231 мм влаги, е л о в о е — 198 мм, бе­
р е з о в о е — 233 мм. Д ерев ь я сосны к а к быстрорастущ ей в молодом
возрасте породы имели примерно в 1,5— 2 р а з а большие разм еры .
С возрастом такие различия, надо полагать, сгладятся или д а ж е
будут иметь противоположную направленность [169].
Изучение водного б ал ан са еловых и буковых лесов выполнено
в Ф Р Г [192, 194]. Еловые н аса ж д ен и я здесь расходовали на т р ан с­
пирацию и испарение с почвы на 34 мм влаги больше, чем буко­
вые леса, произрастаю щ ие в одинаковых с ними условиях. С уче­
том з а д е р ж а н и я осадков кронам и такие разли чи я увеличились д о
135 мм.
По 3-летним наблю дениям К ан то ра [203], транспирация д л я
средневозрастного елового н асаж д ен ия в условиях Ч ехословакии
составила 199,7 мм, а б у ко в о го — 179,5 мм. В условиях Ф Р Г т р ан с­
пирация д л я буковых н асаж д ен ий определена равной 88 %, а д л я
сосновых — 5 6 % транспирации ельников [210]. Сообщ ается также,,
что д ля этого ж е района тр анспирация в хвойных (еловых) лесах
составляет 260— 350 мм, а в лиственных (буковых) — только
250 мм [198].
Таким образом, согласно литературны м м атери ал ам , тран сп и ­
рация более значительна то в хвойных, то в лиственных лесах.
С этим фактом нередко связы ваю т суммарное испарение с фито­
ценозов и в целом их гидрологическую роль.
Р езул ьтаты наших наблюдений (см. гл аву 6 ) свидетельствуют,
что более зн ачительная транспирация при прочих равны х усло­
виях н аблю дается в лиственных лесах, но при меньшем суммарном
испарении в них. Такие явления вполне закономерны и вытекают
из тесной зависимости транспирации от условий почвенного у в ­
лаж н ен и я. Последние ж е всегда благоприятнее в лиственных л е ­
сах в силу большего проникновения под полог атмосферных оса д ­
ков. Это превышение настолько значительно (около 160 м м ), что
за счет его обеспечивается и больш ая транспирация, и дополни­
тельное поступление влаги на сток. Д ругим и словами, и транспи136
Рис. 5.10. Зависимость транспирации
насаждениями сосны от возраста д е­
ревьев [103].
ми/год
Возраст насаждений
рация, и сток обусловливаю тся одним и тем ж е фактором — по­
ступлением влаги и ее содерж анием в почве — и адекватно реаги ­
руют на его значения.
В общих чертах ход транспирации (рис. 5.10) в зависимости
от в озраста н асаж дений рассмотрен М олчановым [103]. Такого ж е
п орядка значения получены Л ю тц ке и Симоном [213] в Г Д Р ; 28летний сосняк транспирировал здесь 310 мм, а 83-летний — только
248 мм.
О днако применительно к отдельным древесным породам, а в их
пределах — к условиям местопроизрастания, ход кривой мож ет
существенно изменяться. В частности, в еловых насаж дениях, х а ­
рактеризую щ ихся медленным ростом в молодом возрасте, м акси ­
мальный расход влаги на транспирацию н аблю дается в более
позднем (40— 60-летнем) возрасте. Т ранспирация кедровыми древостоями (Том ская область) р авн ял ась 86 мм в 28-летнем в о зр а­
сте, 193 мм — в 170-летнем и 169 мм — в 220-летнем. В древостоях
из мягколиственных пород (береза, о си н а),о т л и ч аю щ и х ся быст­
рым ростом и небольшой продолжительностью жизни, тр ан сп и ра­
ция достигает м аксим альны х значений у ж е к 10— 15-летнему воз­
расту. В н асаж д ен и я х низкой продуктивности максимум тран сп и ­
рации наступает позже, а возрастн ая ее д ин ам ик а в ы р а ж ен а ме­
нее [59].
Д ан н ы е о возрастной динамике транспирации в лиственных н а ­
саж д ен и я х практически отсутствуют. Есть основание полагать, что
здесь оно характери зуется более плавны м ходом.
5.5.2. Зонально-географические особенности
транспирации насаждениями
Транспирация существенно разли чается в отдельных географи­
ческих районах. Н есмотря на большую разноречивость м а тер и а­
лов по данном у вопросу (табл. 5.22) ан ал и з их все ж е позволяет
выявить некоторые общие закономерности.
П р е ж д е всего п рослеж и вается изменение транспирации в ш и­
ротном направлении. Д л я сосновых лесов в таеж ной зоне она со­
ставл яет 103— 176 мм, в зоне смешанных лесов увеличивается до
119— 374 мм, а в лесостепной и степной зонах вновь сниж ается до
127— 230 мм. Снижение транспирации в северных районах связано
137
Таблица 5.22
С труктура и спарен ия в лесны х н асаж д ен и ях , % осадков и сумм арного испарен ия
Зад ерж ан и е поло­
гом , %
П р и р о дн ая зона
Сосна
Е ль
Смешанные
Лесостепь
леса
Т р ан сп и р ац и я,
%
Суммарное
испарение,
мм
П орода
среднее
Средняя тайга
И спарение с почвы
и напочвенного
п о к р о ва, %
Сосна
»
Д уб,
ясень
крайн и е
зн ачен ия
среднее
край н ие
значения
среднее
крайн и е
значения
19
16—28
12
11 — 13
29
17—32
35
28— 50
21
19—24
44
31— 54
23
20—26
15
12— 19
30
22—36
40
26— 49
18
14—23
42
31— 56
23
15—31
22
9—34
39
30—51
28
21—38
25
10— 42
47
37— 56
22
18—26
11
10 — 13
40
27— 49
30
22— 35
17
12—24
53
44—61
11
16— 18
15
4— 19
56
33—70
15
7—23
18
15—26
67
54—80
-------
Число
л и тер ату р ­
ных
источников
255
6
400
4
444
11
371
9
414
26
П р и м е ч а н и я : 1. Таблица составлена по данным разных авторов, приведенным в работе [104].
2. В числителе дроби данные указаны по отношению к осадкам, в знаменателе — к суммарному испарению.
с недостатком тепла и малой продолжительностью вегетационного
периода, в ю жных — в основном с недостатком влаги. Д л я еловых
насаж дений в таеж н ой зоне транспирация р ав н а 101— 280 мм,
в зоне смешанных лесов 120— 430 мм.
По мере продвижения с севера на юг увеличивается доля т р ан с­
пирации в суммарном испарении. М аксим ум а она достигает (70—
8 0 % ) в лесостепной и степной зонах (см. табл. 5.22). При прочих
равн ы х условиях доля транспирации в суммарном испарении н аи ­
более велика в лиственных лесах, д алее следуют сосновые н а с а ж ­
дения, за ними еловые леса.
Специфичны закономерности транспирации в крайних южных
и юго-восточных районах страны. В молодом возрасте фитоценозы
здесь х арактеризую тся исключительно интенсивным ростом и со­
ответственно быстрым увеличением транспирации. Н аш и исследо­
вания п оказали [19], что в насаж д ен иях сосны (Средний Дон, Б у ­
зулукский бор) м аксимальны й расход влаги на транспирацию
обычно наблю дается уж е в 10— 12-летнем возрасте. П ри этом он
мож ет существенно превыш ать расход влаги, характерн ы й д ля бо­
л е е северных районов в возрасте кульминации прироста. Однако
такое состояние яв л яется непродолжительным и сменяется д о ­
вольно интенсивным уменьшением транспирации в результате ос­
л аб л ен и я н асаж дений и их последующего изреж ивания. Заметно
ниже здесь и продолжительность сущ ествования самих фитоцено­
зов, что еще более усиливает перепад потребностей во влаге на
протяжении их жизни.
В целом транспирация является основным элементом в л аго ­
оборота насаждений. Только в сформировавш ихся темнохвойных
л еса х перехват осадков кронами нередко превыш ает тр ан сп и р а­
цию н асаж дений (см. п. 7.1).
Метеорологические факторы (количество солнечной радиации,
тем пература и влаж н ость воздуха, ветровой реж им ) имеют опре­
деленные границы оптимального влияния на интенсивность т р ан с­
пирации. К а к при малых, так и при больших значениях названны х
факторов транспирация снижается. П ри прочих равных условиях
наиболее сильное влияние на нее оказы в ает влагообеспеченность.
Н едостаток влаги обычно выступает ка к фактор, нивелирующий
транспирацию фитоценозами при всех значениях метеорологиче­
ских факторов.
Если учесть, что разны е ф акторы обычно действуют в ком п­
л ексе и неоднозначно, становятся понятными причины той разн о ­
речивости данны х по транспирации д л я отдельных фитоценозов,
которые имеются в литературе (см. п. 5.5.1). С равнение этих д а н ­
ных, например, в зависимости от породного состава н асаж дений
в отрыве от условий, в которых они были получены, часто теряет
смысл. Более оправданны м является сравнительный ан али з т р ан с­
пирации в том случае, если объекты отвечают принципу единст­
венного различия.
139
Транспирацию нередко рассм атриваю т как довольно устойчи­
вый элемент б алан са влаги, мало различаю щ ийся в отдельных
фитоценозах. Закономерности такого порядка наиболее полно
проявляю тся, надо полагать, в условиях неограниченного у в л а ж ­
нения. В этих случаях различия интенсивности транспирации от­
дельных пород сгл аж иваю тся в транспирационном расходе н а с а ж ­
дений зап асам и листовой массы. О на закономерно выше у тех по­
род, которые имеют более низкую интенсивность транспирации и,
наоборот, высока у пород с зам едленны м обменом веществ. В об­
щих чертах интенсивность транспирации у ели, сосны и березы
можно выразить соотношением 1: 1, 5 : 4 (150, 220, 600 мг/ч), з а ­
пасы ж е листовой массы в фитоценозах имеют обратную последо­
вательность — 4 : 2 : 1 (30, 16, 8 т / г а ) .
Нивелирующ им ф актором транспирации выступает т а к ж е де­
фицит влаги в почве. При его наличии несколько больш ая т р ан с­
пирация свойственна тем фитоценозам, которые расходуют меньше
влаги на физическое испарение либо поверхностный сток и нахо­
д ятся в связи с этим в лучших условиях влагообеспеченности.
Рассмотрение транспирации в связи с почвенно-грунтовыми и
другими условиями позволяет сделать некоторые выводы относи­
тельно возможны х путей и способов регулирования влагооборота
насаждений. Они свидетельствуют, что любые мероприятия по
уменьшению суммарного испарения (изреж ивание насаждений,
зам ен а их породного состава и т. п.) будут тем результативнее,
чем меньше мощность корнеобитаемого слоя и дефицит влаги
в почве. Такие условия наиболее характерн ы в целом для север­
ных и горных районов.
В то ж е время ограничивается возможность уменьшения испа­
рения с помощью подобных мероприятий в районах недостаточ­
ного увлаж нения, для которых характерен большой дефицит влаги
в почве при мощной корнеобитаемой зоне. В этих условиях д о ­
полнительно поступаю щ ая в почву в л аг а вклю чается в процесс
транспирации, и суммарное испарение практически не изменяется.
Д ругими словами, происходит лиш ь перераспределение значений
влагооборота м еж д у отдельными элементами испарения с н а с а ж ­
дений. З а счет этого реш ается зад а ч а улучшения влагообеспечен­
ности фитоценозов, явл яю щ аяс я первоочередной в данных усло­
виях.
5.6. Поверхностный и почвенный сток
Р азли чн ы е аспекты ф ормирования поверхностного и почвен­
ного стока в разны х лан дш аф тн ы х, географических и почвенно­
грунтовых условиях рассмотрены в ряде обобщ аю щ их работ
[104, 107, 139, 140, 159 и др.]. Т ак ка к поверхностный сток я в л я ­
ется результирую щим показателем практически всех элементов и
140
факторов влагооборота (перехват осадков кронами, водно-физ!^_
ческие свойства, глубина и степень промерзания почв, интенси^.
ность снеготаяния и т. п.), он рассм атривается ка к одно из важ^_
нейших проявлений гидрологической роли лесов. С у м ен ьш ен и е^
поверхностной составляю щ ей стока обычно связы ваю т водорегу,
лирующие, а иногда и в целом водоохранно-защ итны е свойств а
лесов.
В наших расчетах поверхностная составл яю щ ая стока не исполу,
зуется в качестве самостоятельного элемента водного балан су
поскольку мы располагаем только данны ми по водосборам ра^_’
личной лесистости, где интегрируются влияния н асаж дений ра;^_
личной структуры. Влияние структуры лесов на поверхностный и
почвенный сток рассм атривается в основном по литературным д а ! (_
ным. В этой связи коснемся лиш ь основных особенностей этой сс>_
ставляю щ ей стока, важ ной д ля оценки гидрологических свойств
насаждений.
Влияние леса па поверхностный сток неоднозначно и зав и сц т
от почвенно-грунтовых условий, особенностей увлаж нения, стру^_
туры самих н асаж ден ий и других факторов. В ю жных р ай он а^
например в лесостепной и степной зонах, леса способны перевей
дить в почвенное звено влагооборота практически все выпадаК).
щие осадки.
Согласно Субботину [159], в южной части лесной зоны коэ(])_
фициент весеннего поверхностного стока в лесах равен 0,25—0,3()
а на полях 0,60—0,70. В средней части лесной зоны он б л и зо к’
к 0,50 в насаж д ен иях и равен 0,60— 0,70 на полях. В северной т а ш е
и лесотундре коэффициент стока достигает 0,60— 0,70 в лесах и
0,80— 0,90 на полях, в Подмосковье близок к 0,25 и 0,75 соотве>_
ственно.
Появлению стока в лесу обычно предшествует насыщение почв
влагой и образование верховодки. П осле этого водорегулирую щ ая
роль лесных фитоценозов заметно уменьшается. Осадки, выпадай,,
щие на почву, насыщенную влагой, в лесу стекаю т с коэффицие),.
том стока, большим, чем на открытых пространствах (рис. 5.11)
По исследованиям Субботина [159], в таких условиях формируете^
в среднем 20— 25 % поверхностного стока в ю жны х и до 35— 40 (|/0
в северных районах лесной зоны. В отдельные годы сток в лесу
формируется только за счет почвенной составляющей. По этой >не
причине на заболоченных п лощ ад ях поверхностный сток под л^.
сами мало отличается от его значений на открытых пространства^
Так, по данным В. В. Осипова [120], в условиях Я рославской or,,
ласти на водосборах с высокостоящими грунтовыми водами коэс|,_
фициент весеннего стока в лесу равн ялся 0,38— 0,83.
И сследования на Истринском опорном пункте позволяю т ра<._
смотреть поверхностный (вклю чая и почвенный) сток в зависимг,.
стн от лесистости и других факторов в многолетнем п лан е (за
1950— 1975 гг.). Н аблю ден ия проводились на элем ен тарн ы х вод^.
141
Уровень
верховодки
Сток
О садки
ММ
см
Рис. 5.11. Гидрографы дож девого поверхностного стока и ход
уровней верховодки. Истринский опорный пункт, 1977 г.
1 — поле, 2 — лес.
сборах (см. табл. 2.1, 2.2). Л ога имеют неглубокий врез и дрен и ­
руют только поверхностную и почвенную составляю щ ие стока в пе­
риоды половодий. М етеорологические и гидрологические н аб лю д е­
ния, необходимые д ля расчета характер и сти к стока (количество
осадков, влаж ность почв, их промерзание, снеготаяние и д р .), про­
водились в пределах бассейнов применительно к основным типам
н асаж ден ий (большей частью на экспериментальных п л о щ ад к ах ).
К а к и в других районах с дерново-подзолистыми почвами т я ­
желого механического состава, началу стока в лесу предшествует
образование верховодки, водоупором д ля которой является и лл ю ­
виальный горизонт. В поле сток мож ет начинаться и без о б р а зо ­
вания верховодки, обычно при сильном промерзании почв.
Из данны х табл. 5.23 видно, что в среднем за период н аб лю д е­
ний коэффициент весеннего стока в лесном бассейне р ав н ял ся
0,23, в полевом бассейне он был в 2,5 р а за больше (0,59), а в полулесном, к а к и следовало ож идать, имел промежуточные зн ач е­
н и я — 0,39 (за 1962— 1975 гг.). В зависимости от условий отдель­
ных лет и преж де всего от количества осадков и п ромерзания
почв коэффициенты стока в лесном бассейне отклонялись от сред­
него в 2— 4 р а за и изменялись в пределах 0,05—051. В полевом
бассейне такие отклонения от среднего были несколько меньше
(в 2— 3 раза ) и значения коэффициента колебались от 0,20
до 0,91.
В аж н о отметить довольно тесное совпадение значений стока
с бассейна лесистостью 57 % (близка к средней д ля района р а ­
бот) и стока р. Истры. Это свидетельствует, во-первых, о высокой
репрезентативности объектов наблюдений и, во-вторых, о в о зм о ж ­
ности использования наблюдений на малы х логах для прогноза
весеннего стока в речных бассейнах [159].
Специфическими особенностями отличается сток в лесном б ас­
сейне № 1. Здесь он в 2,3 р а за больше, чем в лесном бассейне
№ 2 (табл. 5.24). Это связано преж де всего с меньшей водорегу­
лирующ ей способностью почв, обусловливаемой их пониженной
водовместимостью и близостью иллювиального слоя.
Н а р я д у с метеорологическими и почвенно-грунтовыми ф ак то ­
рами разли чи я поверхностного стока с лесных площ адей в какойто мере обусловливаю тся породным составом и другими элем ен ­
тами структуры самих насаждений. По наблю дениям М олчанова
[108], в подзоне хвойно-широколиственных лесов (М осковская об­
ласть) при прочих равных условиях поверхностный сток имел н а и ­
более высокие значения в еловом лесу. Коэффициент стока здесь
был равен 0,32 на глинистых почвах, 0,26 — на суглинистых и
0,09 — на супесчаных. Зам етн о меньшие коэффициенты стока были
в смешанном н асаж дении (соответственно 0,26, .0,16 и 0,09) и ми­
н и м а л ь н ы е — в сосновом (0,12, 0,07 и 0,01).
В других условиях т а к а я закономерность не п одтверж дается.
Так, исследования, выполненные А. А. М олчановым и В. Н. Серо143
хар ак тер и сти к и весеннего (п оверхн остн ого и почвенн ого) стока
й опорн ы й пун кт
Снегозапасы и осадки
И н ф ильтрац ия влаги
в почву, мм
Слой сто к а, мм
Год
1950
1951
1953
1956
1957
1958
1959
1960
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1950
1975
1962-
Коэффициент стока
модуль стока,
л/(с-га)
Л еси стость, %
13
90
57
13
90
57
13
90
57
13
90
57
13
90
118
143
125
192
200
241
141
180
150
198
134
136
122
137
0,91
0,79
0,90
0,56
0,79
0,65
0,77
0,48
—
168
118
108
142
221
140
203
139
234
133
113
187
125
97
99
95
113
60
37
175
99
79
57
170
59
80
69
46
25
57
80
32
23
141
42
61
42
118
31
46
23
19
22
142
97
116
102
67
164
106
75
0,42
0,65
0,37
0,30
0,20
0,16
0,47
0,14
0,10
0,40
0,48
0,34
0,19
0,27
0,15
0,39
0,10
0,05
0,51
0,32
0,11
0,12
0,45
0,09
0,26
0,07
0,07
0,15
0,30
0,16
0,64
0,51
0,30
0,30
0,50
0,23
0,41
0,18
0,15
0,23
4,90
5,19
13,60
5,52
7,99
4,10
5,97
7,15
5,32
5,42
7,01
5,10
4,88
4,38
4,01
6,50
6,38
7,10
3,30
4,22
0,47
2,46
0,80
0,93
2,03
2,46
1,02
0,67
1,32
0,72
1,36
0,51
0,55
80
80
43
117
94
97
109
56
119
166
108
133
78
122
104
129
65
103
125
106
102
160
116
117
117
79
119
120
79
0,56
0,28
0,34
88
11
30
12
85
42
85
33
92
51
103
21
53
115
43
48
91
109
54
90
—
21
49
20
18
72
99
40
30
40
23
41
11
7
109
48
20
15
98
11
28
9
10
14
27
—
107
113
113
107
158
156
108
152
218
147
170
143
250
139
123
186
140
122
130
105
139
184
180
232
118
152
144
152
106
114
132
215
150
180
131
250
128
107
127
130
93
162
148
—
96
35
—
66
110
—
0,59
0,23
160
141
152
83
32
77
109
97
0,50
0,20
ИЗ
—
—
—
68
47
—
—
—
—
—
—
55
86
—
—
—
—
—
—
0 ,6 6
111
38
76
119
180
0,48
0,84
0,52
0,24
0,80
0,70
0,47
0,40
68
0 ,6 8
—
—
—
—
—
0,36
0,34
57
3,14
4,23
—
—
—
—
—
—
4,20
2,43
1,19
0,57
0,55
1,52
0,26
0,95
0,55
0,12
0,85
2,73
4,95
1,70
2,06
2,45
2,76
5,72
2,42
4,33
1,42
2,19
1,42
1,47
1,70
—
5,54
1,03
—
0,35
4,84
0,83
2 ,6 6
0 ,6 6
2 ,8 8
1,88
Таблица 5.24
Весенний (поверхностны й и почвенны й) сток с лесны х бассейнов со сходной
лесистостью и с полевого бассейна
И стринский опорный пункт
Бассейн № I
(лесистость 95%)
Бассейн № 2
(лесистость 80%)
Бассейн № 3
(лесистость 13%)
Х арактеристика
Коэффициент
М аксимальный
модуль стока,
л/(с-га)
Слой стока, мм
1973 г.
1974 г.
1975 г.
1973 г.
1974 г.
1975 г.
1973 г.
1974 г.
1975 г.
0,19
1,17
0,27
0,48
0,23
2,7
0,06
1,14
0,07
0,12
0,16
3,39
0,37
2,88
0,30
2,2
0,27
5,44
28
36
54
9
10
38
69
46
58
Т аблица 5.25
К оэф ф ици ент поверхностного дож девого стока в зависим ости от породного состав а
насаж дений и крутизны склонов [107]
Горны е л еса Болгарии
К рутизн а склонов
Объект
наблюдений
Пашня
Лес:
сосновый
еловый
буковый
Средний
Ю*
20°
30°
40°
0,82
0,90
0,95
—
0,89
0,17
0,03
0,25
0,05
0,03
0,33
0,08
0,04
0,48
0,34
0,05
0,31
0 ,0 2
0 ,1 2
0,04
фимовым [107] в горных лесах Болгарии показали, что м а к си м ал ь ­
ный сток имел место под сосновыми н асаж дениям и, а м и н им ал ь­
ный — под буковыми. П од еловым насаж дением сток был ближ е
к его значениям под лиственным насаждением, чем под сосновым
(табл. 5.25).
Нет оснований считать, что сосновые н асаж д ен ия имеют более
низкие, ка к и более высокие, водорегулирующие свойства. Они,
по-видимому, существенно не различаю тся в хвойных насаждениях.
Повышенный сток в приведенных опытах, надо полагать, обу­
словливался не столько самими сосновыми н асаж ден иям и , сколько
приуроченностью их к специфическим (сухим или заболоченным)
местообитаниям, которые не всегда учитываются.
Более значительное положительное воздействие лиственных
древесных пород на поглощение влаги в лесах У рала н аблю дали
В. А. М ельчанов и В. Н. Д а н и л и к [98]. По их данным, на водосбо^0
З а к а з № 827
145
pax с п реобладанием хвойных пород (ель, пихта) коэффициент
поверхностного стока р ав н ял ся 0,26— 0,28, а на водосборе с р а в ­
ным участием хвойных и лиственных пород — 0,14.
Кюхнерт [211] отмечает, что в условиях Австрии поверхностный
сток в хвойных лесах равен 6— 7 %, а в смешанных не превыш ает
5 % вы падаю щ их осадков. И. П. К оваль и Н. А. Битю ков [67] при­
шли к выводу, что в лесах Черноморского побереж ья К а в к а з а бу­
ковые насаж д ен ия оказы ваю т самое сильное влияние на сток. Они
больше переводят влаги в подземный сток, улучш аю т питание вод­
ных источников.
Меньший поверхностный сток под буковыми, чем под еловыми,
н асаж д ен иям и н аб лю д ал О. В. Ч убатый [179] в горных лесах К а р ­
пат. В буковых лесах коэффициент стока по отдельным годам из­
менялся от 0,07 до 0,61, а в еловых — от 0,36 до 0,80. Более з н а ­
чительное водорегулирующее воздействие насаж дений из м ягко­
лиственных пород отмечалось т а к ж е С. Ф. Федоровым [176] на
стоковых п лощ ад ках ВФ ГГИ. Вместе с тем, по исследованиям
В. Н. Д ь я к о в а [47], в горных лесах К ар п ат коэффициент поверхно­
стного стока в еловых н асаж д ен и ях составил 0,065, в елово-бу­
ковых — 0,24 и в буковых 0,22.
Р. В. Опритова [117], анал и зи руя сток на парных речных б ас­
сейнах в условиях Ю жного Сихотэ-Алиня, приш ла к выводу, что
наи больш ая зарегулированность его т а к ж е достигается в тех слу­
чаях, когда на водосборах п реобладаю т хвойные леса. О днако ме­
тод парных речных бассейнов, в которых сочетается большое ко­
личество факторов, вряд ли можно рассм атр ивать в качестве н а ­
дежного средства д л я вычленения гидрологической роли отдель­
ных элементов структуры насаждений.
Кантор [203], проводя исследования на парных водн обалан со­
вых п лощ ад ках в горных лесах Чехословакии, не обнаруж ил су­
щественных различий поверхностного стока в буковом и еловом
насаж дениях. В первом из них он был равен 1,5 °/о, а во втором —
0,9 выпавших осадков.
В целом имеющиеся данны е даю т основание сделать вывод,
что почвы лиственных и смешанных лесов об ладаю т заметно боль­
шей способностью поглощ ать влагу, чем почвы хвойных лесов.
Кроме прямых наблюдений за стоком это п одтверж дается м а те­
риалами, характеризую щ им и фильтрационные свойства и промерзаемость почв (см. п. 5.2). В этой связи нет оснований отож деств­
лять повышенное проникновение осадков под полог лиственных
н асаж дений с возможностью увеличения поверхностного стока,
что имеет место в отдельных п убликациях [41, 125].
М атериалы ,
характери зую щ и е зависимость поверхностного
стока от других элементов структуры н асаж дений (возраст, сом к­
нутость крон), пока крайне ограничены. В Болгарии т а к ж е иссле­
дования выполнены Р аев ы м и Д им итровы м [133]. Они свидетель­
ствуют, что поверхностный сток, ка к и водно-физические свойства
146
почв, наиболее заметно изменяется в период интенсивного роста
насаждений. Так, в еловых н асаж д ен и ях с 10- до 70-летнего воз­
раста коэффициент поверхностного стока на к а ж д ы е 10 лет воз­
раста уменьш ался в среднем на 4,3 %, а в возрасте от 80 до 140
лет — только на 1,3 %. З а период жизни насаж д ен ия от 12 до 130
лет коэффициент стока уменьшился с 0,392 до 0,031 (табл. 5.26).
Таблица 5.26
Зависи м ость поверхностного сток а от возраста еловы х насаж дений [133]
Горные л еса Болгарии
Возраст, лет
Коэффициент стока
12254
0,392 0,281 0,205 0,121 0,074 0,050 0,031
При изреж ивании еловых древостоев [115] имело место увели ­
чение поверхностного стока. Особенно заметно сток увеличивался
после снижения сомкнутости крон до 0,7— 0,6 (табл. 5.27).
Таблица 5.27
Зав и си м о сть поверхностного стока от сомкнутости крон еловы х насаж дений (115)
Горные л еса Болгарии
Сомкнутость крон
1,0—0,9 0,9—0,8 0,7—0,6
Сток, мм
Коэффициент стока
5,7
0,094
1,9
0,031
7,0
0,117
0,5—0,4 0,3—0,1
11,0
0,184
15,4
0,257
Выруб­
ка
16,7
0,279
В целом имеющиеся м атери ал ы свидетельствуют, что поверх­
ностный сток, как и другие элементы водного б ал ан са лесов, су­
щественно зависят от структуры насаж дений и могут ц ел ен ап рав ­
ленно изменяться при воздействии на ее параметры.
5.7. Влияние лесов на питание
и расход грунтовых вод
Грунтовые воды и обусловливаемый ими подземный сток — су­
щественное и в то ж е время наиболее трудно определяемое звено
влагооборота. Глубина стояния грунтовых вод под лесами и от­
крытыми пространствами р ассм атривается в качестве важнейшего
п о казател я их гидрологической роли. Вокруг этого вопроса воз­
никали и п родолж аю т возникать наиболее острые дискуссии.
П. П. Отоцкий, Г. Н. Высоцкий и другие исследователи в более
низком стоянии грунтовых вод под лесам и видели иссушающую
роль данного типа растительного покрова [34, 36, 121 и др.]. Б о ­
лее поздними исследованиями эта точка зрения либо не п одтв ерж ­
далась, либо р азд ел я л а сь частично, либо полностью отвергалась.
Имею щиеся в настоящ ее время м атери алы даю т основание счи­
тать, что неоднозначность влияния лесов на грунтовые воды с л е­
дует рассматривать ка к законом ерное явление. Противоречие ж е
10*
147
во взгляд ах часто связаны с недоучетом факторов, от которых
зависит поведение грунтовых вод и с несовершенством методов
исследований, что не позволяет вскры вать причинность явлений.
К а к известно, Отоцкий и Высоцкий свои выводы о понижении
уровней грунтовых вод под лесами, к а к и по другим вопросам ги­
дрологии леса, основывали на результатах наблюдений в районах
недостаточного увлаж н ен и я (тип 1 влагообеспеченности и у коре­
нения растений, см. п. 5.4). В этих условиях сокращение питания
грунтовых вод является следствием более глубокого иссушения
почв и грунтов, в результате чего промывной или периодически
промывной тип водного реж им а, свойственный открытым п ростран ­
ствам, сменяется непромывным типом с образованием «мертвого»
горизонта под лесами. Д р ев есн ая растительность, кроме этого,
в силу мощной корневой системы и большей продолжительности
вегетационного периода, интенсивнее, чем травян и стая, отсасы вает
(десугирует) грунтовые воды и еще больше п онижает их уровень.
Такие явлния наиболее четко вы раж ен ы в засуш ливы е годы. Во
вл аж н ы е периоды, ка к было показано более, поздними исследова­
ниями [100, 147, 148], возможно повышение уровня грунтовых вод
под лесами, поскольку н асаж дения, обеспечивая более интенсив­
ное поглощение влаги, в то ж е время при благоприятной в л а г о ­
обеспеченности во многом теряю т преимущества в ее потреблении
перед травянистой растительностью.
В целом можно заключить, что в районах недостаточного у в ­
л аж н ен и я и на почвах с неограниченной мощностью корнеобитае­
мой зоны под лесными н асаж дениям и, занимаю щ ими более или
менее значительную площадь, закономерным является понижение
уровней грунтовых вод. В то ж е время при частичной облесенности возможно такое сочетание лесных и открытых площадей, при
котором б лаго даря снегозадерж анию и поглощению поверхност­
ного стока, поступающего с сопредельных открытых пространств,
будет устойчивым дополнительное питание грунтовых вод. Именно
на использовании закономерностей влагооборота, свойственных
частично облесенным площ адям, основываются предлож ения по
оптимальной водоохранной лесистости (см. п. 8.2 ).
Закономерности взаимоотношения лесов и грунтовых вод, свой­
ственные типу 1 влагообеспеченности и укоренения растений (но
при промывном водном реж им е почв) и типу 2а (неограниченное
увлаж нение за счет грунтовых вод), рассмотрим на примере пес­
чаных почв аридных районов (со свойственными им чертами спе­
цифики); тип 26 — на примере исследований в лесной зоне. Г лу­
бина укоренения древесных растений на глубоководных песках
(тип 1) р авн а 3— 4 м, травянисты х — не более 1 м, на суглини­
стых почвах лесной зоны она практически не разл и чается (0,5—
0,7 м).
Песчаные об разован ия обычно зан и м аю т речные террасы, сл о ­
женны е аллю виальны м и отложениями различного возраста. И с­
148
следования показали, что д а ж е в этих весьма однородных почвогрунтах поведение грунтовых вод характеризуется значительным
разнообразием в зависимости от многих факторов. Так, при з а л е ­
гании грунтовых вод в тонкозернистых или глинистых песках ре­
ж им их заметно разли чается по элементам рельефа. В п ониж е­
ниях больше р азм ах колебаний. Весной здесь нередко отмечается
куполообразное повышение уровней (водоналивная линза) ка к
следствие интенсивного питания талы ми водами и поверхностным
стоком. К концу лета ход уровней обратный — в понижениях о б ­
разуется депрессионная воронка (вследствие интенсивного расхо­
д ования влаги на транспирацию и испарение), под возвышенными:
местами ход уровней более спокойный. Такой тип реж им а мы н а ­
блю дали в третичных песках Северного К азах стан а.
Поведение грунтовых вод, кроме этого, в большой мере з а в и ­
сит от степени их связи с дренирующ ими системами. По этому
признаку в Бузулукском бору о казалось целесообразным выделить
три типа реж им а грунтовых вод [149]: прибреж ны й — на р ас­
стоянии до 1,5— 2 км от дренирующей реки (здесь поведение грун­
товых вод в большой мере определяется колебаниями уровней
воды в рек е); водораздельный, или террасовый,— поведение оп­
ределяется в основном ф акторам и автохтонного (местного) по­
ряд ка и переходный — сочетающий в себе черты прибрежного и
водораздельного типов (рис. 5.12).
В годовом ходе, согласно Высоцкому, четко выделяется весен­
ний инфильтрационный подъем уровней (от нескольких сантимет­
ров до 1— 1,5 м), летнее десукционное опускание с несколько мень­
шим разм ахом колебаний, осеннее выравнивание уровней (в ме­
стах интенсивного летнего потребления, например “в понижениях
рельефа, уровень в этот период повышается, а под возвышенными
полож ениями — п они ж ается). Зимой обычно наблю дается пони­
жение уровней, обусловленное расходованием влаги на сток в д р е ­
нирующую сеть (рис. 5.12).
Н а р я д у с сезонными колебаниями довольно четко выделяю тся
погодичные, многолетние, а при определенном сочетании ф ак то ­
ров и условий — суточные изменения уровней грунтовых вод. М но­
голетние колебания имеют различную продолжительность. Так,
в Бузулукском бору довольно четко выделяю тся 3— 5-летние и бо­
лее длительные циклы (рис. 5.12). З а период непрерывных н аб л ю ­
дений с н ачала XX столетия при м алом еняю щ ихся осадках у р о ­
вень грунтовых вод имеет тенденцию к снижению (рис. 5.13), что
в значительной мере, надо полагать, связано с понижением базиса
эрозии (врезанием русла дренирую щ ей реки). Н а фоне общего,
снижения н аблю даю тся циклы более высокого и более низкого
стояния уровней грунтовых вод.
Специфичным оказал ось поведение грунтовых вод в моренных
отложениях. Такие условия характерн ы д ля объектов Истринского
опорного пункта, Загорского лесхоза и других районов лесной.
149
№
ст.
5оа
S
1
SW
см
WO
480
£
520
см
220
*
?*> 2НО
$
300
см
Рис. 5.12. Сезонный и многолетний реж им уровней грунтовых вод в песках под сос- '
новым лесом и ход отклонения атмосферных осадков от нормы. Б узулукский бор.
Типы грунтовых вод: а — террасовый, б — переходный, в — прибрежный; 1 — норма осадков (523 мм за гидрологический год и 294 мм
за холодный период), принятая за нуль; 2 — отклонения от нормыгодовых сумм осадков {2' — скользящ ая средняя по 5-летиям); 3 —
отклонения от нормы осадков холодного периода (3' — скользящ ая средняя по 5-летиям); 4 — уровень грунтовых вод.
ми
Рис. 5.13. Совмещенный график хода средних годовых уровней грун­
товых вод в песках и суммы атмосферных осадков за гидрологические
годы. Бузулукский бор.
зоны (тип 26). Зд есь не удалось выявить какие-либо зак он о м ер­
ности в реж име грунтовых вод. Отдельные скваж ины в с к р ы в а л а
их уровень на различной глубине, не согласую щейся с отметкам и
рельефа. Более того, реж им уровня грунтовых вод в ск важ и н ах
о к а зал ся строго индивидуальным, р азм ах его сезонных колебаний
менялся от нескольких сантиметров до 2— 3 м (табл. 5.28). Повидимому, здесь имеют место изолированные линзы грунтовых
вод,
напоминаю щ ие
гидрографическую
сеть
поверхностных
вод [159].
Ещ е более неоднозначен ответ на вопрос относительно методов
изучения б ал ан са грунтовых вод, а следовательно и влияния на
них растительного покрова. Имею щиеся материалы свидетельст­
вуют, что наблю дения за реж имом уровней могут использоваться
д ля расчета б ал ан са дал еко не во всех случаях, точность п олуч ае­
мых значений недостаточна. М ожно назвать несколько причин,,
которые затрудняю т расчет б ал ан са грунтовых вод по р е зу л ь т а ­
там наблюдений за их уровнями. Это преж де всего отсутствие
обоснованных критериев для определения водоотдачи водоносных
пород. При большой глубине не удается с достаточной точностью
определить их плотность и порозность. Уже сам факт, что одни
исследователи водоотдачу определяют через разность запасов
влаги м еж д у полной (П В ) и наименьшей (Н В ) влагоемкостью за
вычетом объема защ емленного воздуха [144, 145], а другие — ме­
ж д у полной и капиллярной влагоемкостью [159], свидетельствует
о значительной субъективности получаемых данных. Неясно так ж е,
что принимать за капиллярную влагоемкость, поскольку известно,,
что она изменяется в пределах капиллярной каймы: на границе
с грунтовыми водами близка к ПВ, а на верхней границе каймы —
151
Таблица 5.28
18/IV
>
17/V1
18/VH
17/V III
19/1X
20/Х
19/XI
А мплитуда
колебаний
5
П оле, приводораздельный
склон
12,51
12,4
12,49
12,6
12,53
12,57
12,45
12,32
12,33
12,34
12,3
12,4
0,03
6
П оле, тальвег
11,94
11,95
11,96
12,1
12,04
11,94
11,81
11,71
11,71
11,62
11,72
11,02
1,08
7
П оле, приводораздельный
склон
12,03
11,93
11,86
12,1
12,1
11,73
11,22
10,85
10,78
10,77
10,97
11,67
1,33
8
Л ес, приводораздельный
склон
7,83
7,73
5,01
5,21
4,86
7,09
6,56
6,71
7,49
' 7,33
4,61
4,75
3,22
9
То ж е
6,83
6,97
7,08
7,59
6,78
6,37 ( 6,22
6,3
6,43
6,57
6,65
6,76
1,37
СО-
18/111
М естополож ение
скваж и н ы
16/ХН
№ скважины
Г лубина грун товы х вод в с кв аж и н ах , м от поверхности почвы
И стринский опорн ы й пункт, 1976— 1977 гг.
ОО
10
П оляна, заболоченный луг
17,43
17,41
17,1
17,13
17,03
17,11
16,99
16,99
16,89
16,96
16,95
16,87
0,56
11
Вырубка,
приводораз­
дельный склон
13,71
13,67
13,76
13,84
13,66
13,7
13,55
13,49
13,42
13,37
13,33
13,42
0,51
15
П оле, заболоченное
нижение
6,1
6,07
6,23
6,43
6,27
5,39
5,41
5,51
5,7
5,89
5,32
1,11
по­
5,56
к НВ. К райне слабо изученным и трудно учитываемым остается
вопрос относительно объемов пор водоносных горизонтов, з а н я ­
тых т а к назы ваем ы м защ ем ленны м воздухом.
Д л я пористых грунтов (песчаные, щебнистые) вычленение вли­
яния растительного покрова и других факторов на грунтовые воды
практически исключается. В этих условиях к аж д ой скважиной ин­
тегрируется воздействие питания и расхода грунтовых вод, обус­
ловливаемого различны ми ф акторами, в том числе и различными
типами или видами растительного покрова в пределах зн ач итель­
ной территории. С таким и явлениями мы встречались при и ссле­
дованиях в Бузулукском бору и на Среднем Дону. Здесь режим
грунтовых вод под лесными насаж д ен иям и и смежными тр а в я н и ­
стыми фитоценозами о к а з а л с я сходным вследствие интенсивного
водообмена в пористых грунтах. По резу л ьтатам изучения реж им а
уровней грунтовых вод представилось возможны м определить
с определенной долей условности лишь интегральный баланс, обу­
словливаемы й различны ми фитоценозами и условиями рельефа.
П оскольку исследования в Бузулукском бору проводились в п ре­
делах обширного лесного массива, этот б ал ан с отнесен в основном
к лесной территории. Вычленение влияния отдельных фитоценозов,
на грунтовые воды произведено по резул ьтатам ан ал и за влагозапасов в зоне аэрации с учетом количества осадков, достигающих
поверхности почвы.
П о к азан о [19], что при залегании грунтовых вод на глубине
4— 5 м расход их на транспирацию под сосновыми средн евозраст­
ными насаж д ен иям и на 30— 40 мм больше, чем в аналогичных у с­
ловиях под естественной травянистой растительностью. Более того,,
в силу различий в потреблении влаги из почвы грунтовые воды
под лесам и недополучали примерно такое ж е количество инфильтрационной влаги. Р азл и ч и я б ал ан са грунтовых вод о бусловли ва­
лись в основном более мощной корневой системой древесных р а ­
стений (3— 4 м против 1— 1,5 м под травянистой растительно­
с т ь ю — тип влагообеспеченности 1 при промывном реж им е почв).
Сами потребности растений во влаге практически не ск азы вались
на ее потреблении, поскольку и в том и другом случае они удов­
л етворялись дал еко не в полной мере. Именно поэтому в место­
положениях, где грунтовые воды были одинаково доступны др евес­
ной и травянистой растительности (тип влагообеспеченности 2 а ) ,
различия их б ал ан са практически стирались, или хар а к тер н ая в ы ­
соководным местообитаниям мезофитная древесно-кустарниковая
растительность расхо до вал а влагу, в том числе и грунтовых вод,
в несколько большем объеме, чем сосновые насаждения.
Значительны е трудности встретились при вычленении доли
грунтовых вод, расходуемой на сток. О казалось, что в одних и тех
ж е грунтах она зависит не только от глубины стояния уровня.
Причины такого явления недостаточно ясны. В их числе можнон азв ать влияние реж им а уровней в дренирующих реках, а т а к ж е
153
разли чи я в подтоке (подпоре) влаги, поступающей грунтовым по­
током с сопредельных водораздельны х пространств. В этой связи
расход грунтовых вод на сток определялся нами не по отношению
к глубине их стояния, снимаемой с граф ика, ка к это обычно при­
нимается в исследованиях [144, 176], а путем ан ал и за кривой хода
за каж д ы й конкретный год. Н а сток при этом относилось сн и ж е­
ние уровней, наб лю д аем о е в холодный период (при отсутствии
транспирации) каж дого конкретного года. Подробнее методика
такого ан ал и за описана в работе [19].
Д л я почв тяж елого механического состава (Истринский опор­
ный пункт, Загорский лесхоз и др.) изучение бал ан са грунтовых
вод оказал о сь возможным только с помощью ан ал и за влагообо­
рота в почвенно-грунтовой толще. В этих условиях при залегании
грунтовых вод на значительной глубине (к ак правило, ниже 10 м)
потребление их растениями практически не имело места или было
незначительным (тип влагообеспеченности 26 ). Поэтому реш алась
за д а ч а только оценки питания грунтовых вод (см. п. 2.2). Было
показано, что в характерн ы х для данны х условий почвогрунтах
однородного сложения после увлаж н ен и я довольно быстро у с т а ­
навливается влажность, соответствующ ая НВ, а летнее иссушение
не выходит за пределы 1— 1,5-метровой толщи. В таком случае
питание грунтовых вод Р определялось по формуле P = N —Е —
—5 Пов±А№ , где N — сумма осадков за анализируемы й период,
Е — суммарное испарение, S n0B — поверхностный сток, IS.W— и зме­
нение влагозап асов в почве относительно НВ.
По этой формуле расчет проводился д ля весеннего периода,
когда н аблю далось основное питание грун!овых вод, а т р а н сп и р а­
ция принималась равной нулю или была незначительной.
Д л я определения возможного питания грунтовых вод в теплый
период года ан ал и з влагооборота проводился по месяцам. В те
месяцы, когда количество осадков было меньше потенциально
возможного суммарного испарения, определенного по формуле
[72] E = K h d , где d — средний суточный дефицит влаж ности воз­
духа, принималось, что питание грунтовых вод отсутствовало
(хотя не исключено, что в отдельных случаях на фоне слабого ис­
сушения почв оно и имело несущественные з н а ч е н и я ). При преоб­
лад ан и и осадков над испаряемостью на питание относилась та их
доля, которая оставал ась за вычетом суммы этого испарения, р а с ­
хода на восполнение дефицита влаги в почве и на поверхностный
сток (см. п. 6.2). Такой способ нам п редставляется наиболее обос­
нованным и доступным.
Только этим методом удалось определить различия в питании .
грунтовых вод под насаж д ен иям и различного породного состава,
свойственные типу 26 влагообеспеченности и укоренения р асте­
ний. Они оказали сь существенными. Здесь прослеж иваю тся в об­
щем те ж е закономерности, которые характерн ы и д ля других
элем ентов влагооборота. .
154
Н аиб ольш ее питание грунтовых вод имело место под листвен­
ными насаж д ен иям и и небольшими открытыми пространствами
(поляны, окна, просеки и т. п.) ка к в результате повышенного про­
никновения осадков (особенно снега), так и вследствие м и н им аль­
ного иссушения почвогрунтов и слабого их промерзания. В сред­
нем за 8 лет наблюдений на экспериментальных площ ад ках И с т­
ринского опорного пункта (табл. 5.29) под лиственными н а с а ж д е ­
ниями на питание грунтовых вод поступило 210 мм осадков в год.
(колебания по годам от 68 до 369 м м ), а в еловом лесу высокой
продуктивности и сомкнутости — только 96 мм (от нуля до
236 мм). Зд есь питание в среднем было близким к его значениям
на полевом участке с различным севооборотом, где оно составило.
102 мм/год при колебаниях т а к ж е от нуля до 309 мм. В см еш ан ­
ном н асаж ден ии эти показатели, естественно, зан и м аю т пром еж у­
точное положение м еж д у показателям и д ля хвойного и л иствен­
ного леса.
Уменьшение до определенных значений густоты хвойных н а­
саж дений (сомкнутость крон 0,5— 0,6 ), а т а к ж е чередование н а ­
саж дений с небольшими открытыми пространствам и типа полянокон способствует большему питанию грунтовых вод. В этой связи
в средних реальных условиях питание грунтовых вод под лесами
всегда выше, чем на открытых пространствах.
В аж н о иметь в виду, что влияние одних и тех ж е фитоценозов
на грунтовые воды не остается постоянным во времени. В этом
отношении довольно четко разли чаю тся периоды различного у в ­
лаж н ен и я. Если под травянисты ми фитоценозами различия в пи­
тании грунтовых вод в какой-то мере нивелируются _поверхност­
ным стоком, то в лесах (д аж е в аридных районах) во в л а ж н ы е
годы идет более интенсивное пополнение грунтовых вод и повы­
шение их уровней. В засуш ливы е годы более вероятно обратное
соотношение — истощение грунтовых вод под лесами и пониже­
ние их уровней вследствие наличия более мощной корневой
Таблица 5.29
П и тание грунтовы х вод под лесными насаж дениям и различного состав а и на полевом
участке, мм /год
И стринский опорны й пункт
Годы
О
Объект наблюдений
Лиственное
наса­
ждение
Еловое
насажде­
ние
Поле
1968
1969
154
68
37
—
155
_
24
$
о.
1971
1972
1973
1974
1975
295
233
192
369
280
86
80
145
106
236
163
2
96
213
83
76
309
137
25
102.
1970
и
210
системы. Поэтому при кратковременны х наблю дениях значительна
вероятность ошибочных выводов из-за недоучета многообразия
факторов, обусловливаю щих поведение грунтовых вод. Дискуссии
по влиянию лесов на грунтовые воды в ряде случаев связаны с не­
доучетом этих факторов и процессов.
Таковы основные закономерности поведения грунтовых вод.
Они свидетельствуют, что питание и расход их зависят от мно­
гих факторов и поэтому требуется дифференцированный подход
к их изучению. Н а р яд у с определением реж им а уровней важ но
учитывать влагооборот в почвенно-грунтовой толще. Только комп­
лексное изучение б ал ан са в различных звеньях экосистем позво­
л я е т выявить влияние на грунтовые воды фитоценотических ф а к ­
торов. К ак показы ваю т результаты исследований, это в л и я н и е н а ­
столько велико, что, воздейст вуя на растительный покров, в том
числе на структуру насаж дений, можно в значит ельной м ере р е ­
гулироват ь питание грунтовых вод и о б усло вли ва ем ы й ими н аиб о­
л е е ценны й сток подзем ной составляющей.
В первом приближении можно сделать следующие обобщения
относительно влияния различны х растительных сообществ на
грунтовые воды:
а) на почвах с неограниченной мощностью корнеобитаемой
зоны (различной для древесной и травянистой растительности) и
при лимитируемом увлаж нении (тип влагообеспеченности 1) л е с ­
ные насаж д ен ия вне зависимости от породного состава (хвойные
л и ш ь в большей степени) способствуют истощению запасов грун­
товых вод (в основном за счет более мощных корневых систем);
в таких ж е условиях, но при устойчивом промывном типе водного
реж им а почв влияние лесов зависит от соотношения обусловли вае­
мого ими дополнительного поступления влаги на фильтрацию
(снегонакопление, уменьшение поверхностного стока) и ее после­
дующего, более интенсивного расходования из почвы на испарение;
б) на почвах с нелимитируемым увлаж нением (тип 2 а) эти со­
отношения т а к ж е неоднозначны, но здесь они определяю тся в ос­
новном надземным звеном фитоценозов (листопадность, продук­
тивность, г у с т о т а ) — густые темнохвойные леса обусловливают,
ка к правило, истощение грунтовых вод (например, р азболачиван и е
зарастаю щ и х лесом вы рубок), значение лиственных лесов близко
к нейтральному или в некоторой степени положительно;
в) на почвах с ограниченной (одинаковой для всех фитоцено­
зов) мощностью корнеобитаемой зоны в условиях промывного
типа водного р еж им а (26) и глубокого зал егани я грунтовых вод
лиственные насаж д ен ия практически всегда способствуют влагонакоплению, густые хвойные — истощению влаги, роль смешанных
лесов близка к нейтральной (см. вы ш е). П рактически во всех сл у­
чаях положительное влияние лесов на пополнение грунтовых вод
усиливается при увеличении количества выпадаю щ их осадков и
уменьшении мощности корнеобитаемой зоны.
156
Водный баланс лесов
и открытых пространств,
их влияние на испарение
и сток
Н аличие материалов по отдельным элементам в л а ­
гооборота позволяет перейти к рассмотрению основного вопроса
гидрологии лесов — их влияния на суммарный сток. Этот вопрос
обычно реш ается путем сравнения водного б ал ан са или отдельных
его элементов (испарение, сток) на лесных и безлесных площ адях
(водосборах). Такой подход нельзя считать методически обосно­
ванным, поскольку, к а к показано выше, различия влагооборота
отдельны х н асаж дений нередко более существенны, чем подобные
различия, свойственные «обезличенным» лесам и открытым про­
странствам [21, 28].
В этой связи перед тем, ка к рассмотреть гидрологическую роль
лесов и открытых пространств, проведем сравнительный анализ
водного бал ан са отдельных н асаж дений в зависимости от их по­
родного состава, возраста, густоты и других особенностей струк­
туры. Такой дифференцированный подход является, кроме этого,
теоретической основой д ля решения конкретных водохозяйствен­
ных зад ач с помощью различного рода мероприятий, проводимых
н а водосборах.
6.1. Гидрологические особенности
отдельных периодов года
Большинство выводов и положений относительно гидрологиче­
ской роли фитоценозов основывается на р езультатах в одн об ал ан ­
совых исследований, относящихся к вегетационному (теплому) пе­
риоду года (обычно май — сентябрь), когда наиболее интенсивны
процессы влагооборота. Р егулярн ы е воднобалансовые наблюдения
обычно начинаю тся после установления относительно стабильной
влаж ности почв в пределах НВ и менее. Н а тяж ел ы х по м ехани­
ческому составу дерново-подзолистых почвах лесной зоны такие
условия создаю тся в мае (в отдельные годы д а ж е в июне). Осенью
в качестве лимитирующего выступает названны й фактор, а т а к ж е
нач ал о зам орозков и крайне незначительный расход влаги на
157
испарение. Холодный период обычно меньше интересует исследо­
вателей, поскольку испарение в это время невелико.
В тех случаях, когда по балансу п редставляю тся годовые дан*
ные, обычно ограничиваю тся введением в них лиш ь некоторых по­
правок на испарение в холодный период года, п олагая, что летний
сезон, яв л яя сь определяю щим д ля влагооборота, обусловливает и
основные различия стока, свойственные отдельным фитоценозам
и угодиям.
С.
Ф. Федоров [176], ка к отмечалось выше, провел длительны
круглогодичные воднобалансовы е наблю дения (1952— 1972 гг.).
О днако поды тож ивая результаты исследований, он сделал вывод,
что в холодный и переходные сезоны года испарение в лесу и
в поле примерно одинаково и близко к испаряемости. К подоб­
ному выводу пришел и В. В. Осипов [120]. Он отметил, что в ус­
ловиях Я рославской области испарение за октябрь — н ачало м ая
в среднем за 4 года наблюдений (1964— 1967) равнялось 65 мм
с полевого водосбора и 71 мм с лесного (на последнем п рео б л а­
даю т в основном лиственные л еса ). Согласно А. А. М олчанову
[103], за ноябрь— апрель, по данным 2 лет наблю дений, испаре­
ние под пологом соснового леса оказал ось абсолютно од ин ако ­
вым (28,3 мм) не только по годам, но и по месяцам, что мало ве­
роятно и трудно объяснимо. Испарение в поле за эти ж е 2 года,
к а к и под пологом леса, т а к ж е не разли чалось и составляло
72,2 мм. Вместе с тем только за холодный период испарение
(с учетом з а д е р ж а н и я осадков кронами) различие испарения
в отдельных насаж д ен иях было существенным: 45 мм в березо­
вом лесу, 60— 65 мм в сосновых н асаж д ен иях и 68— 97 мм в ело­
вых древостоях. В сумме холодный и переходные периоды автор
не р ассм атривает и каких-либо выводов относительно их роли
применительно к отдельным фитоценозам не делает.
Вместе с тем существенное внимание холодному и переходным
периодам года уделяю т гидрологи, зан и м аю щ иеся выяснением
закономерностей формирования весенних половодий [14, 72— 74,.
159, 164], но эти интересные м атери ал ы д ля суждений о влиянии
фитоценозов на суммарное испарение и сток в годовом и более
длительных циклах обычно не используются.
О днако имеющиеся данны е свидетельствуют о методической
обусловленности дифференцированного подхода к ан али зу в л а г о ­
оборота фитоценозов применительно к отдельным периодам года
(теплый, переходные, холодны й). К а ж д о м у из этих периодов при­
сущи свои закономерности поступления и расходования влаги.
Эти закономерности в ряд е случаев настолько значимы, что в ы ­
ступают в качестве определяю щ их при оценке гидрологической
роли фитоценозов.
П реж де всего по периодам года в фитоценозах четко р а з л и ч а ­
ется соотношение физических и физиологических процессов, обус­
л овливаю щ их испарение. С физическими воздействиями связаны
158
перехват осадков пологом и их последующее испарение (расход­
н ая функция) и противополож ная ему экран и рую щ ая роль полога,
об усл овли ваю щ ая уменьшение испарения с почвы (защ и тная
ф у н кц ия). В качестве физиологического процесса выступает т р а н ­
спирация, опосредованная через влагообеспеченность почв (во
всех случаях расходн ая ф ункция).
С этих позиций очень н агл яд н а п олож ительн ая роль листо­
падны х (лиственных) лесов в холодный и переходные периоды
года. В это время здесь создаются исключительно б лагопри ят­
ные условия д ля накопления и сохранения влаги, поскольку и сп а­
р я ю щ а я функция (за д е р ж ан и е осадков пологом) крайне незначи­
тельн а и нередко компенсируется конденсационными явлениями,
а защ и тн ая проявляется практически в полной мере, несмотря
на безлистное состояние полога (см. ниж е). Поэтому в невеге­
тационный период фитоценозы из лиственных пород выступают
ка к весьма соверш енная система, своего рода «ловуш ка» д ля
атмосферных осадков, особенно твердых: они относительно полно
проникаю т под полог, последний ж е в свою очередь п р ед отвра­
щ ает их испарение.
В хвойных лесах процессы влагооборота являю тся более
сл о ж н ы м и — н ар яд у с защ итной здесь в полной мере проявляется
п ерех ваты ваю щ ая (по отношению к осадкам ) и в какой-то мере
тран сп и рац ион н ая функция полога.
П олевые фитоценозы в невегетационные периоды вообще «не
работаю т» как система, испарение здесь происходит с открытой
поверхности почвы или воды и, ка к правило, близко к и с п а р я ­
емости, поскольку в л ага не выступает в качестве лимитирующего
ф актора.
П реимущ ества исследований водного бал ан са по периодам
года очевидны .и в методическом отношении. При их вычислении
значительно уменьш ается вероятность погрешностей в н аб лю д е­
ниях и расчетах вследствие того, что в холодный и переходные
сезоны кз б ал ан са исключается наиболее трудно определяемый
э лем ен т б ал ан са — транспирация, а испарение с почвы изучается
при стабильном увлажнении. В этой связи упрощ ается учет влаги,
поступающей на важ нейш ий элемент б ал ан са — сток.
Это позволяет зам кн уть водный балан с и получить довольно
полное представление о гидрологической роли фитоценозов при
использовании уравнений с ограниченным числом элементов в л а ­
гооборота.
Рассмотрим особенности испарения в переходные периоды года
на открытых пространствах и в лесах в соответствии с методикой,
изложенной в главе 2 .
Ещ е Г. Н. Высоцкий [35] о б р ащ а л внимание на специфические
•особенности влагооборота, свойственные невегетационному сезону.
Он отмечал, что ранней весной леса характери зую тся в л аго кон ­
сервирую щ ими свойствами, в частности в связи с тем, что сход
159
снега в н асаж д ен иях и н ачало вегетации растений здесь насту­
пают значительно позже, чем на открытых пространствах. Однако
он не р ас п о л ага л м атери ал ам и наблюдений, которые позволили бы
количественно охарактер и зо вать влагооборот в этот период года.
Кроме того, свои предположения Высоцкий в ы сказы вал только
применительно к листопадным лесам, в которых он проводил ис­
следования, в районах недостаточного увлаж н ен и я.
И в настоящ ее время м атери алы по испарению в переходные
периоды года ограниченны. Это во многом связано с трудностями
изучения данного процесса, обусловливаем ым и переувлажнением
почвогрунтов и вероятностью зам орозков. В этой связи с помощью
приборов весной испарение обычно изучается только с н ач ал а
апреля, а осенью зак ан чи в ается октябрем. Н о и д ля этих месяцев
м атериалы удается получить д ал ек о не ежегодно, часто лиш ь за
отдельные дни или д ека д ы [164, 176]. Вместе с тем д л я этих
периодов вполне удовлетворительны е результаты д аю т расчетные
способы оценки испарения, поскольку оно протекает в условиях
неограниченного увлаж нения.
С помощью приборов испарение в переходные периоды года
в 1956— 1972 гг. изучали В. Р. Авдеев [2] и С. Ф. Федоров [176]
в условиях Новгородской области, О. И. Крестовский с соавто­
рам и [72, 74] в Новгородской и Кировской областях. Д л я этой
цели Авдеев использовал специальные испарители, заря ж ен н ы е
почвенными
монолитами;
Федоров — большие гидравлические
испарители, Крестовский [72] — испарители ГГИ-500 и ГГИ-3000.
Полученные д анны е являю тся наиболее полными по испарению
за переходные периоды года, однако получены они в основном
по наблю дениям в поле. П од пологом леса исследования проводи­
лись только Крестовским [71, 72, 74]. Обычно считается, что ис­
парение в эти периоды близко к испаряемости и практически
не р азл и ча ется в лесных фитоценозах и на открытых п ространст­
вах [72, 176].
Д л я условий Московской области имеются данны е отдельных
наблюдений за испарением в апреле и октябре, полученные с по­
мощью испарителей ГГИ-500 [164]. Кроме того, А. И. Субботиным
[159] приводятся результаты изучения испаряемости с небольших
сосудов (чаш ек Петри) в поле и под пологом лиственного леса
на Подмосковной воднобалансовой станции. Подобные н аблю де­
ния раньш е выполнил А. А. Л учш ев [87] на Истринском опорном
пункте.
Н ам и использовано несколько подходов к определению и сп а­
рения в переходные периоды года. В течение отдельных лет н а ­
блюдения проводились по микроиспарителям (см. главу 2) и
с помощью испарителей-лизиметров на экспериментальных пло­
щ а д к ах Истринского опорного пункта. О ба прибора р аботали
по принципу компенсационных при неограниченном увлажнении
и учете потерь воды объемным методом. И сследования выполня­
ло
лись парал л ел ьно в поле и под пологом ■н асаж дений различного
состава д л я выявления соотношения м еж д у испарением на лесных
и безлесных объектах.
Р асчет водного б ал ан са выполнен за 8 -летний период. И с п а р е­
ние в поле рассчиты валось по формуле теплового б ал ан са [146]
Е = (Re,-— Qn)/[252(1 4- А77Де)],
(6 . 1)
где
— радиационный балан с поверхности, Д ж / с м 2; Q„ — поток
тепла через поверхность почвы, Д ж /с м 2; АТ — разность тем п е ра­
туры воздуха на двух уровнях, °С; Ае — разность влаж ности воз­
духа на двух уровнях, гПа.
Периодические измерения радиационного
бал ан са
(?истра
(Д ж /су т) показали, что он связан со значениями, полученными
метеорологической обсерваторией МГУ, уравнением
QHCTPa = 3,47QMr y + 1 1 0 .
(6.2)
По нему были рассчитаны суммы ради ац ии за те сутки, когда
наблюдения за ней непосредственно на объектах не проводились.
Значения АТ, Ае и Qn определялись экспериментально.
Контрольные расчеты испарения произведены т а к ж е по суточ­
ным значениям дефицита насыщения воздуха (гП а) по форм улам
[73]:
Е = 0,34]Td
(6.3)
д л я испарения со снежного покрова (форм ула П. П. Кузьм ина) и
£ = 0 ,4 4 £ d
•
(6.4)
д ля испарения
в период пестрого л ан д ш а ф т а (со снега и про­
талин) и после окончания снеготаяния при хорошей водонасыщенности почвы.
Оба способа (табл. 6.1) д ал и довольно сходные результаты.
И спарение за весенний сезон определялось нами за период от
н ач ал а снеготаяния (как правило, первая половина м ар та) до
н ач ал а активной вегетации растений, совпадаю щ его обычно с по­
явлением листьев на листопадных древесных породах (вторая
половина апреля — н ачало м а я ). С редняя продолжительность
весеннего периода в поле составила 45 сут. (табл. 6.1) с к ол е­
баниями по годам от 30 до 61 дня. Д л я осеннего сезона в р а с ­
четы вклю чался лиш ь период меж ду последним наблюдением за
влаж ностью почв (конец октября — ноябрь) и установлением
устойчивого снежного покрова (вторая половина ноября, декабрь,
иногда ян в ар ь ). С редняя продолжительность осеннего периода
28 сут (табл. 6 . 1).
В более ранние сроки необходимости определять испарение
не было, поскольку оно учитывалось через влаж н о сть почв и т а ­
ким образом находило отраж ение в балансовы х расчетах.
11 Заказ №
827'
161
Таблица 6.1
И спарение в ранневесенний и позднеосенний периоды года, определенное
расчетны м и методами (для поля), мм
И стринский опорны й пункт
Осень
£?
о u
5о *s
Я й>
мм, по
формуле
(6.1)
период
Uv
1967-68
1968-69
1969-70
1970-71
1971-72
1972-73
1973-74
1974-75
Среднее
Весна и осен ь, мм
В есна
16/Х—22/Х I
4 /X I— 12/XI
30/Х —4/Х 11
23/Х I—30/Х I
2/Х 1—6/Х II
4/Х I—8/1
10
1
4
—
—
—
2 /X I—4/X II
28 сут
18
5
4
6
период
MM , По форму лам
(6.1)
20/1II— 4/V
4 /I I 1—2 9 /IV
9 /III—2 8 /IV
9 /III—9/V
14/III— 16/1V
13/111— 24/ IV
12/111—3/V
ll/'I I I — 16/IV
45 сут.
70
42
32
76
27
51
63
42
51
(6.3),
(6.4)
62
45
14
64
27
29
65
45
44
формулы
(6.3), (6.4)
ф ормула
(6.1)
80
43
36
76
31
57
63
60
56
■
90
47
32
75
38
54
65
55
57
По резу л ьтатам наших наблю дений, испарение за названны е
выше сроки неодинаковой п родолж ительности весной изменялось
от 27 мм (за 30 сут м арта — ап р ел я 1972 г.) до 76 мм (за 64 дня
1971 г.) при среднем за 8 лет н аб лю д ен и й (45 сут) значении
51 мм. Среднее суточное испарение при этом составило около
0,3 мм в м арте и около 1,5 мм в ап рел е.
Сходные значения весеннего и сп ар ен и я получены и другими
исследователями. По наблю дениям Подмосковной в одн об ал ан со ­
вой станции, в апреле испарялось окол о 40— 50 мм влаги (1,3—
1,7 мм/сут). Согласно К рестовском у с соавторами [72], в у сло­
виях Новгородской области (Ш е л о н с к а я экспедиция Г Г И ) за
20 сут апреля 1962 г. испарение состав ил о 36 мм (1,8 мм /сут),
а за 16 сут апреля 1963 г.— 22 мм (1,4 мм/сут). Такого ж е по­
р я д к а данные получены в условиях Кировской области (В ятс кая
экспедиция ГГИ ) — 1,2— 2 мм/сут и Новгородской области (ВФ
Г Г И ) — 1— 1,7 мм/сут в апреле и д о 2,3 мм/сут в мае. В целом
д ля бассейна р. Вятки испарение з а период снеготаяния по о т­
дельным пунктам наблюдений м е н я л о с ь в пределах 14— 68 мм.
В бассейне р. Поломети испарение, среднее за стокообразую щ ие
периоды 1952— 1970 гг., составило 6 5 мм при максимуме 90 мм
[73]. Н адо отметить, что н а з в а н н ы е выше пункты наблюдений
располагаю тся в подзоне южной т а й г и , где испаряемость примерно
на 30 % меньше, чем в районе р а с п о л о ж е н и я объектов наших
наблюдений.
Д л я массовых расчетов авторы р а б о т ы [72] рекомендуют, од­
нако, более низкие значения и с п а р е н и я в период снеготаяния —
около 1 мм/сут д ля европейской ч а с т и страны. И спарение под по­
логом леса при этом принимается р а в н ы м 40 % испарения в поле
162
Таблица 6.2
Испаряемость под пологом елово-лиственного насаждения, % испаряемости
на открытых местах по результатам наблюдений с помощью разных приборов
Истринский опорный пункт
И спарительлизим етр
Период наблюдений
М икроиспаритель
Среднее
22
14
22
14
36
16
39
22
1976 г.
8 /IV—2 9 /IV
1/IX —25/IX
I
|
8/ IV— 10/V
1/IX —25/IX
|
1
1977 г.
42
28
д ля еловых насаждений, 50 % — д л я смешанных и 60 % Д Л Я
лиственных.
Осенью интенсивность испарения в 2— 3 р а з а меньше, чем
весной. Существенно короче и период испарения. По данны м Лучшева [87], в октябре 1939 г. на Истринском опорном пункте оно
равнялось 5,4 мм, по Федорову [176], на В ал д ае колебалось от 10
до 18 мм, а в Подмосковье, по А. И. Субботину и В. С. Д ы г а л о
[164],— от 5 до 30 мм.
К ак отмечалось выше, испарение осенью определялось нами
в основном за ноябрь — начало д екабря. З а 8— 64 дня оно изм е­
нялось от нулевых значений до 18 мм, а в среднем за 8 лет со­
ставило 5 мм/сезон (см. табл. 6.1). В целом за осенний и весен­
ний периоды среднее испарение было равно 56 мм (по годам —
от 31 до 80 мм) .
Расчетны е методы мало пригодны д л я определения испарения
под пологом насаж дений в переходные периоды года. П рям ы е
измерения испаряемости здесь та к ж е проводить трудно вследст­
вие малы х ее значений и наличия р яд а и скаж аю щ их факторов
(трудности учета осадков, попадающ их в испарители, загрязнение
последних опадом, наличие верховодки и др.). В этой связи мы,
как и другие исследователи [72, 88, 159], пошли по пути у станов­
ления переходных коэффициентов от значений испарения (в эти
периоды оно близко к и спаряемости), измеренных (рассчитанных)
на открытых местах. По п араллельны м наблю дениям с помощью
испарителей-лизиметров и микроиспарителей испаряемость под
пологом леса весной со ставл ял а 22— 42 % испаряемости с поля
(табл. 6 .2 ), осенью 14— 28 %.
В п. 4.3.2 отмечалось, что породный состав н асаж дений не о к а ­
зы вает существенного влияния на подпологовую испаряемость.
Весной под пологом елового леса она была в среднем только на
16 % меньше, чем под
пологом лиственного н асаж д ен ия
(табл. 6 .3 ) .. Осенью такие разли чи я практически не наблю дались.
!1 *
163
Таблица 6.3
И спаряем ость под пологом лиственного и елового леса
И стринский опорны й пункт
Еловы й лес
Л иственный лес,
м м/сут
П ериод наблюдений
м м/сут
% испаряемости
в лиственном лесу
0,92
0,26
77
93
0,85
0,26
91
100
1976 г.
8 /IV—2 9 /IV
1/1X—25/1X
1,19
0,28
8 / IV— 10/V
1 /IX —25/IX
0,93
0,26
1977 г.
При низких значениях испаряемости под пологом внесение по­
п равок на состав н асаж д ен ия теряло смысл, т а к ка к они не пре­
вы ш али бы 1— 2 мм за весенний период при крайне малы х з н а ­
чениях осенью. То ж е отмечается в раб о тах [72, 74].
В этой связи интенсивность испарения (испаряемости) под по­
логом всех н асаж дений нами принята равной 40 % испарения на
открытых местах вне зависимости от сезонов года.
К роме экономии влаги за счет малого испарения в лесу, весной
его низкие значения во многом связаны с более короткими сро­
ками испарения. Согласно Субботину [159], на Подмосковной водТ аблица 6.4
Д аты схода снега и продолж ительность сн еготаян и я на полевых и лесны х о б ъ ек т ах
наблю дений.
И стринский опорны й пункт
Д ата схода снега
Год
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1972
1973
1974
1975
Среднее
П родолж ительность
сн еготаян и я, сут
поле
лес
поле
лес
19/IV
13/IV
17/IV
7/IV
13/IV
31/111
13/IV
11/IV
21/1II
3 1 /III
6/IV
30/III
2 3 /IV
2 0 /IV
2 5 /IV
16/IV
18/1V
17/IV
2 0 /IV
2 3 /IV
15/1V
9 /IV
2 7 /IV
5/IV
11
6
4
14
17
11
4
10
8
8
20
25
12
15
13
12
23
22
28
11
22
33
17
41
33
22
164
Р азн иц а
лес — поле,
сут
4
7
8
9
5
17
7
12
25
9
21
8
10
Т аблица 6.5
И спарение весной и осенью в поле и под пологом лесны х насаж дений, мм
И стринский опорны й пункт
Гидрологические годы
Испарение
1967-68 1968-69 1969-70 1970-71 1971-72 1972-73 1973-74
Поле, мм
Лес:
мм
% испарения в
поле
1974-75
0>
О»
С)С
О
о.
О
80
43
36
76
31
57
63
60
56
23
29
18
24
14
39
25
34
10
32
22
39
21
33
19
32
19
34
нобалансовой станции в среднем за 17 лет снег в лесу ста и в ал
на 11 сут позже, чем в поле, а по отдельным годам — от 3 до 21
дня. По нашим наблю дениям на Истринском опорном пункте
в среднем за 12 лет снеготаяние в лесу закан чи вал ось на 10 сут
позже, чем в поле (табл. 6.4). В отдельные годы эти разл и чи я и з­
менялись от 4 до 25 сут. Нередки были периоды, когда при н а л и ­
чии испарения в поле в лесу оно компенсировалось или пер екр ы ­
валось конденсацией влаги.
В среднем за период наблюдений испарение под пологом, р а с ­
считанное с учетом различий продолжительности предзимних и
ранневесенних периодов, составило 34 % испарения в поле, или
19 мм. По годам это значение изменялось от 10 до 25 мм
(табл. 6.5).
Приведенные выше значения испарения в поле фактически
характеризую т его сумму д л я данны х периодов. В лиственных
и смешанных лесах существенная, а в хвойных основная д оля
испарения приходится на зад ер ж ан и е осадков пологом.
6.2. Водный баланс лесов и открытых
пространств в холодный и переходные
периоды года
Приходной частью уравнения водного б ал ан са являю тся а т ­
мосферные (вертикальные) осадки. Д л я лесных и п ол е в ы х ,эк сп е­
риментальных объектов они принимаются нами одинаковыми по
данным измерений на поляне (см. п. 2.2). В такие осадки вводи­
лись поправки только на смачивание осадкомерных ведер.
Расходной частью уравнения водного б ал ан са объектов и ссле­
дований являю тся следующие компоненты:
—
суммарное испарение, т. е. испарение со всех видов повер
ностей, вклю чая транспирацию древесной и напочвенной р ас ти ­
тельностью;
165
— изменение запасов влаги в почвогрунтах корнеобитаемой
зоны, но не менее метрового слоя; определяется ка к разность
меж ду измеренными зап ас ам и на конец и н ачало расчетного пе­
риода; при этом зн ак «плюс» означает увеличение (пополнение)
запасов, «минус» — их убыль, которую мы относим за счет испа­
рения, если влаж н ость почв уменьш ается от Н В и ниже ее;
— суммарный, или полный, сток с участков, вклю чающий по­
верхностную и почвенную составляющие, а та к ж е влагу, просочив­
шуюся за пределы корнеобитаемой зоны —■потенциальный под­
земной сток. С уммарный сток определялся нами по разности
м еж д у указан ны м и приходной и расходной частями уравнения
водного б алан са, поэтому рассчитанный сток вклю чает в себя не­
в язку уравнения водного баланса. При знакопеременных погреш­
ностях измерений невязки б алан са имеют наименьшие значения.
А ккумулятивны м компонентом водного бал ан са участка (водо­
сбора) является изменение запасов грунтовых вод первого и ни­
ж е л е ж ащ и х горизонтов. З а расчетный период этот компонент
б ал ан са влаги определяется ка к разность запасов грунтовых вод
на конец и н ачало периода. В среднем за ряд многоводных и
маловодных лет изменение запасов грунтовых вод близко к нулю,
хотя за гидрологический год оно имеет погрешность со знаком
«плюс» после в лаж н ого года и «минус» —•после засушливого. З а
отдельно взятый сезон или полугодие изменение зап асов грунто­
вых вод мож ет быть существенным. О днако из-за нечетко в ы р а ­
женного горизонта грунтовых вод и недостаточности сети н аб л ю ­
д ательных скваж ин мы вклю чали этот компонент в б ал ан с влаги
по рассчитанным данным отдельно д л я холодного и теплого пе­
риода года (см. с. 154).
С учетом изложенных методических положений ниж е р а с с м а т­
риваются балансы влаги открытых пространств и лесных н а с а ж ­
дений в холодный, переходные и другие периоды года.
Н а полевом участке испарение за холодный период колебалось
по годам в пределах 4— 25 мм при среднем значении 16 мм (7 %
осадков) за 8 -летний период. С уммарное испарение составило за
холодный и переходные периоды 72 мм, или 32 % осадков. Н а
восполнение дефицита влаги в почве расходовалось от 0 до 131 мм
(в среднем 31 мм, или 14 % осадков). Остаток влаги на в о зм о ж ­
ный поверхностный и почвенный сток, а т а к ж е на инфильтрацию
влаги за пределы корнеобитаемой зоны (потенциальный подзем­
ный сток) в отдельные годы составлял 46— 172 мм при 120 мм
в среднем за 8 -летний период (табл. 6.6 ). Таким образом, потери
д ож девы х и талы х вод на полевом участке составляли 46 %,
а возможный сток — 54 % осадков. В отдельные годы сток со став­
л ял 20— 80 % осадков.
При так ом ж е количестве осадков, выпавших на полог леса,
структура водного б ал ан са насаж дений различного породного со­
става была существенно иной, чем в поле. В еловом лесу
166
Таблица 6.6
Б ал ан с влаги н а полевом участке в холодны й и переходны е периоды года (от первых
снегопадов до н ачала вегетации полевы х ф итоценозов), мм
И стринский опорный пункт, Э П -4
1974-75
Среднее
; 1973-74
1972-73
1971-72
1970-71
1969-70
1
1967-68
Элемент водного
баланса
1968-69
Г идрологические годы
мм
%
Приход
Осадки
| 194 | 171 | 418 | 146 | 189 ] 263 | 157 | 245 | 223 | 100
Расход
Испарение:
со снега
с почвы:
весной
осенью
суммарное
Восполнение дефицита
влаги в почве
Возможный
потенци­
альны й суммарный сток
19
15
18
70
10
99
40
42
1
58
32
32
4
54
24
55
81
340
24
7
16
76
27
4
38
51
6
73
18
—
100
—
46
—
151
172
25
63
—
88
—
69
-
4
16
7
42
18
64
131
51
5
72
31
23
2
32
14
50
120
54
(табл. 6.7) в качестве основного элемента испарения выступало
зад ер ж ан и е осадков пологом — в среднем 79 мм (50— 113 мм по
год ам ), или 3 5 % . С уммарное испарение составляло 4 4 % . М а к ­
симален был здесь и расход влаги на восполнение ее дефицита
в почве — 71 мм (0— 137 мм) , или 3 2 % . Остаток влаги на воз­
можный суммарный сток в этих условиях составлял в отдельные
годы 3— 167 мм (2— 5 0 % осадков) при 54 мм в среднем (24 % ).
В лиственном лесу на з ад ер ж ан и е осадков безлистным поло­
гом расходовалось только 13 мм (6 % ) , н а суммарное и с п ар ен и е—■
1 4 %, а на восполнение дефицита влаги в п о ч в е —■всего 18 %
(40 мм) . В этой связи потери дож девы х и талы х вод здесь были
наименьшими ( 3 2 % ) , а возможный суммарный сток — наи бо л ь­
шим (68 %, или 151 мм) .
С меш анные н асаж д ен ия по влагообороту заним аю т п ро м еж у ­
точное положение меж ду еловыми и лиственными лесами. Ф ор­
мирующиеся здесь сток и инфильтрация за пределы корнеобитае­
мой зоны (110 мм) были в среднем довольно близки к значениям
этих элементов в поле (120 мм) .
Таким образом, за холодный и переходные периоды, я в л я ю ­
щиеся определяю щими в годовом влагообороте, в среднем за 8 лет
наблюдений на возможный суммарный сток в лиственном лесу
167
Таблица 6.7
Б а л ан с влаги в насаж дениях различн ого породного состав а за холодны й и
переходны е периоды года (с м ом ента первы х снегопадов до н ачала вегетации
л и ствен н ы х пород), мм
Истринский опорны й пункт
1974-75
Среднее
1973-74
1972-73
1971-72
1970-71
1968-69
1967-68
Элемент водного
баланса
1969-70
Гидрологические годы
мм
%
Еловое насаждение (ЭП-3)
Приход
Осадки
194
171
418 | 146 | 189 [ 263 | 157 1 245
223 |
Расход
Испарение:
с полога
подпологовое
(весна, осень)
суммарное
Восполнение
дефицита
влаги в почве
Возможный суммарный
сток
50
23
70
18
119
14
72
25
78
10
113
22
61
21
73
19
79
19
35
9
73
115
88
80
133
118
97
15
88
---
135
79
82
26
92
137
98
71
44
32
6
3
167
34
101
49
49
16
54
24
189
263
157
245.
223 |
Лист зенное наса;кдени
Прих эд
Осадки
194
171
418 | 146
(ЭП- 1)
Расход
Испарение:
с полога
подпологовое
(весна,
осень)
суммарное
Восполнение
дефицита
влаги в почве
Возможный суммарный
сток
8
23
4
18
2
14
2
25
25
10
31
22
6
21
25
19
13
19
31
43
22
75
16
41
27
7
35
--
53
46
27
---
44
101
32
40
14
18
120
74
361
112
154
164
130
100
151
68
Смешанное насаждение (ЭП-2)
Приход
| 194 | 171 | 418 | 146 | 189 | 263
Осадки
157 | 245 | 223 | 100
Расход
Испарение:
с полога
подпологовое
(весна,
осень)
суммарное
Восполнение
дефицита
влаги в почве
Возможный суммарный
сток
168
12
23
33
18
79
14
14
25
47
10
69
22
37
21
41
19
42
19
19
9
35
106
51
62
93
77
39
14
57
—
91
37
58
—
60
117
61
52
28
23
53
58
248
93
132
135
99
68
110
49
Таблица 6.8
С труктура водного бал ан са откры того (поле) и лесны х участков за холодны й и
переходны е периоды года, % осадков
И стринский опорны й пункт, среднее за 1967— 1975 гг.
Лес
Элемент водного баланса
Суммарное испарение
Увеличение запасов влаги
в почвогрунтах
Возможный суммарный сток
Поле
еловый
березовый
смеш анный
32
14
44
32
14
18
28
23
54
24
68
49
П р и м е ч а н и е . Среднее количество осадков за период наблюдений 1967—■
1975 гг. составило 223 мм.
поступило на 97 мм влаги больше, чем в еловом, и на 31 мм больше,
чем в поле. С труктура водного бал ан са д л я этих фитоценозов по­
к а з а н а в табл. 6 .8 .
О. И. Крестовский с соавторами [72] при изучении водного
б ал ан са весеннего периода (апрель) определяли, кроме н а з в а н ­
ных элементов, расход на транспирацию и восполнение дефицита
влаги в древесине. Первы й элемент в еловых и сосновых н а с а ж д е ­
ниях определен равным 9 мм при нулевом значении в лиственных
лесах. Восполнение дефицита влаги в древесине составило 5 мм
в еловом лесу при 3 мм в лиственном.
По нашим измерениям (методом Л. И. И в а н о в а ), тран сп и р а­
ция в еловом лесу весной имела примерно такие ж е значения
(8— 9 мм) , ка к и приведенные Крестовским и др. Однако данные
по транспирации нами не вклю чались в расчеты, поскольку изме­
рения проводились только в течение одного весеннего периода.
К роме того, в данном случае, к а к и в других, мы п р и д ер ж и в а­
лись п равила не принимать в расчет м атериалы , усиливающ ие
положения, разви ваем ы е автором, если эти м атери ал ы имеют не­
достаточную обоснованность.
6.3. Особенности влагооборота в теплый
период года, их определение
Существенные коррективы в водный б ал ан с фитоценозов вно­
сит летний период года, но он, ка к правило, усиливает тенденции,
определивш иеся в холодный и переходные периоды.
М етодика определения испарения в теплый период года была
следующей. Д л я сухих лет, когда ф ильтрация влаги от в ы п ад аю ­
щих осадков за пределы корнеобитаемого слоя отсутствовала или
была минимальной, транспирация древостоем и испарение с почвы
определялись по изменению влагозап асов почв и путем учета
169
количества выпавших осадков и их расходования на зад ер ж ан и е
пологом. Такой ан али з свидетельствует, что, ка к и в невегетаци­
онный период, наиболее интенсивно расходуют влагу еловые леса,
наименее интенсивно — лиственные н асаж дения.
При вл аж н ой Погоде к возмож ному стоку относилась та часть
выпадаю щ их осадков, которые в месячной сумме превыш али д е ­
фицит влаги (ниже Н В ) в почве (измеренный в конце предшест­
вующего месяца) и значения испаряемости з а данный (расчет­
ный) месяц (см. п. 5.7). О казалось, что при сохранении общей
закономерности расходования летних осадков в основном на испа­
рение ([154, 159], в отдельные в л аж н ы е годы, особенно в конце
вегетационного сезона (иногда весной), склады ваю тся б лагопр и ят­
ные условия д л я ухода влаги на инфильтрацию и формирование
стока.
Так, в 1973 г., когда во второй половине лета (июль—сен­
тябрь) выпало около 330 мм осадков при испаряемости около
170 мм, остаток влаги на сток под отдельными фитоценозами со­
ставил 196—214 мм.
Значительны м он был и в 1971, и в 1974 гг. (табл. 6.9). П о к а ­
зательно, что вероятность таких явлений в весенне-летний период
Таблица 6.9
Возможный суммарный сток теплого периода года, полученный расчетным путем,
для лиственного (/) , елового (2) насаждений и поля (3) , мм
Истринский опорный пункт
Год
1968
Н аса ж ­
дение
V
VI
V II
V III
IX
X
2
—
—
54
51
—
—
—
9
8
—
—
—
—
—
—
—
_
32
11
43
76
67
65
/
1
—
2
—
1
—
—
—
—
—
2
—
—
—
—
—
3
1
—
—
—
—
—
1971
—.
—
—
—
2
—
—
56
55
—
—
—
—
—
—
—
1972
3
1
—
—
—
—
—
—
'
—
—
—
—
—
53
51
46
83
52
71
78
73
89
—
—
.—
—.
—
—
1969
1970
2
43
29
1973
1
.—
2
—
—
—
—
1974
3
1
106
94
70
—
2
3
1975
.
—
—
‘
-
—
15
30
С тока
—
V—X
54
51
9
8
32
11
43
132
122
65
43
29
214
196
201
121
124
70
!ет
П р и м е ч а н и е . Среднее за май—октябрь 1968— 1975: в лиственном лес]
7 5 мм, в еловом — 67 мм, в поле — 48 мм.
170
Таблица 6.10
П оверхностны й дож девой сток н а водосборах
И стринский опорны й нункт, 1974 г.
Х арактери сти ка
водосбора
Полулесной
Лесной
Полулесной
Лесной
Полулесной
Лесной
Полевой
Полулесной
Лесной
Л есис­
то сть, %
Период
прохож дения
паводка
Сумма
о сад к о в ,
мм
С уточ­
ный
м акси­
мум
о сад к о в ,
мм
57
90
95
57
90
95
57
90
95
95
95
13
13
57
95
1/V— 16/V
8/V— 16/V
8/V—25/V
25/V—29/V
25/V—29/V
24/V—29/V
31/V— 1/VI
31/V— 1/V1
30/V— 11/VI
24/V I—26/VI
2 /V II— 10/VII
2 /V II—4/V II
30/Х 1— 1/Х II
3 0 /X I— 1/ХИ
30/Х 1—7/Х II
43,5
31,2
38,0
32,6
30,2
30,2
12,2
10,4
12,4
25,8
40,6
41,4
18,6
17,7
25,5
14,3
12,5
12,5
16,4
16,4
16,4
10,8
9,2
9,2
10,8
20,2
22,0
15,5
5,8
13,8
CiГОК
мм
коэффи­
циент
стока
4,6
2,9
11,0
1,2
1,2
9,8
0,25
0,35
3,5
0,1
1,09
0,28
0,29
0,30
0,93
0,10
0,09
0,29
0,04
0,04
0,32
0,02
0,03
0,28
0,01
0,02
0,01
0,02
0,02
0,04
практически всегда больше на лесных, чем на открытых водосбо­
рах, что находится в соответствии с более поздними сроками
схода снега в лесу и экономным расходованием там влаги из
почвы. По этой ж е причине в такие периоды д ож девы е паводки
более часты на реках с лесными водосборами, чем с полевыми.
Например, при четырех случаях дож девого поверхностного стока
в мае — июне 1974 г. в лесу в поле он не был зарегистрирован
ни р азу (табл. 6.10). Такие ж е явления имели место и в другие
годы. Н а них о б р ащ а л внимание Субботин |[159], проводивший
исследования на Подмосковной воднобалансовой станции. В этом
проявляется влагонакопительны й эффект лесов в весенний пе­
риод, обусловливаемый слабы м подпологовым испарением. С к а ­
зы вается т а к ж е наличие в лесах очагов, характери зую щ и хся ис­
ключительно полож ительными способностями к накоплению влаги
вследствие сочетания защ итной роли полога с исключением или
уменьшением его испаряю щ ей способности. К таким очагам отно­
сятся небольшие поляны, просеки, дороги и т. п. Они, на наш
взгляд, и являю тся основными зонами ф ормирования стока.
В поле такие очаги отсутствуют.
Осенью возрастает вероятность об р азо в ан ия дож девы х п авод ­
ков и в поле. Это т а к ж е находится в соответствии с в л аго накоп и ­
тельной способностью открытых пространств в этот период года
(см. гл аву 7).
171
6.4. Особенности годового влагооборота
в насаж дениях различной структуры
6.4.1. Состав насаждений
В лесах наиболее существенно в годовом балансе разли чается
испарение влаги, зад ерж и в ае м ой пологом леса (табл. 6 . 11).
В 'л и с тв ен н о м н асаж дении в среднем за 8 -летний период н аб л ю ­
дений годовой перехват осадков пологом леса составил 82 мм,
а в еловом — 241 мм. Д ополнительное поступление влаги под
полог лиственного леса обеспечивало большее формирование
стока (235 мм) по сравнению с еловым лесом (121 мм) несмотря
Т аблица 6.11
Годовой баланс влаги в еловом (1), лиственном (2) насаждениях и в поле (3),
Истринский опорный пункт
Гидрологические годы
1970-71
1971-72
1972-73
1973-74
1974-75
Среднее
700
700
700
700
666
666
666
666
514
587
581
535
731
731
731
731
620
731
682
637
635
635
635
635
625
653
645
630
1968-69
1969-70
1
1967-68
Элемент водного
баланса
а>
S
X
<v
ЕС
*
О
<я
мм
Приход
Осадки
Осадки в сумме с исполь­
зованной почвенной вла­
гой
1— 3
1
2
3
584
584
616
584
552
590
552
552
Расхо Д
И спарение:
о садков с полога леса
с почвы в сумме
с транспирацией
суммарное
Увеличение запасов поч­
венной влаги
Возможный суммарный
сток:
зимне-весенний
летне-осенний
годовой
172
1
2
1
2
1
2
3
1
2
3
234
75
258
367
492
442
521
35
0
8
233
78
346
357
579
435
463
0
34
8
246
73
173
200
419
273
262
103
34
55
267
95
224
297
491
392
498
19
30
26
169
80
284
281
453
361
379
0
0
0
304
105
129
241
433
345
291
53
7
62
249
94
309
298
558
392
454
0
0
0
228
56
353
468
581
524
537
38
11
48
241
82
260
314
501
396
425
31
14
26
1
2
3
1
2
3
1
2
3
6
120
55
51
54
0
57
174
55
3
74
81
8
9
0
11
83
81
167
361
340
11
32
43
178
393
383
34
112
77
122
132
65
156
244
142
105
177
156
29
43
0
134
220
156
49
164
172
196
214
206
245
378
378
49
169
113
124
121
70
173
290
183
16
100
50
0
0
0
16
100
50
54
160
131
67
75
48
121
235
179
на более значительный расход влаги на транспирацию и под­
пологовое испарение (328 мм в лиственном лесу, 297 мм — в ело­
вом). Суммарное испарение в лиственном и еловом лесу соста­
вило соответственно 410 и 532 мм. Отметим, что за теплый период
года возможное поступление влаги на сток определено равным
75 мм в лиственном насаждении, 67 мм в еловом и 48 мм на по­
левом водосборе (см. табл. 6.10).
Эти данны е наглядно свидетельствуют, что если ограничиться
изучением влагооборота только вегетационного периода, то з а к о ­
номерным будет получение выводов, которые не отр аж аю т дей­
ствительной картины соотношений испарения и стока, свойствен­
ных отдельным фитоценозам.
Следует подчеркнуть, что приведенные выше значения водного
б ал ан са мы рассм атриваем ка к типичные д ля объектов наших н а ­
блюдений, представленных н асаж ден иям и I класса бонитета полнотой-около 0,8 в приспевающем (хвойный лес) либо среднем воз­
расте (лиственный и смешанный лес)
О днако их нельзя р а с ­
см атривать как исключительные. Д овольно высокое зад ер ж ан и е
осадков пологом хвойного леса (в среднем за год 39 % ) не я в л я ­
ется предельным. В литературе не единичны примеры, когда ел о­
вые н асаж д ен ия перехваты вали пологом до 45 и д а ж е 50 % о с а д ­
ков (см. табл. 3.7).
Если принять перехват осадков пологом елового леса д а ж е
минимальным и равным 25— 27 % (скорее, это относится к ел о­
во-лиственным лесам) *, то поступление влаги под полог у вели ­
чится на 75— 85 мм и возможный суммарный сток составит
200 мм в год. Это, однако, не изменяет основных закономерностей
влагооборота, характерн ы х д ля н асаж дений различного состава:
суммарное испарение в лиственных лесах все равно останется
меньшим, чем в хвойных, на 20—30 мм. Возможны и другие з н а ­
чения основных элементов влагооборота сравниваемы х фитоце­
нозов в зависимости от их типа, возраста, густоты, продуктив­
ности. Но при этом сохранятся основные соотношения стока и
испарения. Д ел о в том, что влага, сэкономленная зимой, п рак т и ­
чески во всех случаях не мож ет быть компенсирована повышенным
расходованием
фитоценозами летом. Во-первых, так проис­
ходит потому, что эта в л ага уходит за пределы данной экоси­
стемы вследствие стока либо инфильтрации в глубинные гори­
зонты. Во-вторых, д а ж е если бы лиственные леса о б ладал и спо­
собностью расходовать сэкономленную влагу путем повышенного
испарения и транспирации летом, это о казал ось бы невозможным
вследствие ограниченности почвенных влагозап асов как единст­
венного источника такой влаги. Фактически ж е мы не имеем при1 В южной и средней таежной подзоне европейской части страны чистых
ельников полнотой 0,8—0,9 очень мало, преобладаю т еловые леса состава
8 Е 1Б 10с полнотой 0,6—0,7 II— III классов бонитета. — Прим. ред.
173
меров, когда бы расходование влаги из почвы под лиственными
лесами не только превыш ало, но д а ж е сравнивалось с ее расхо ­
дованием в еловых н асаж д ен иях (осенний дефицит влаги в почве
в первом случае, к а к правило, всегда меньше, чем во втором
(см. табл. 5.20). Д ругим и словами, во всех случаях (Е к - £ к а) >
> ( £ т ,п 3— £т,гО, где £ Kl и E Ki— годовое зад ер ж ан и е осадков пологом
лиственных и хвойных н асаж дений соответственно Ят.п, и ^ т . п . ^
тран сп и рац ия и подпологовое испарение в лиственном и хвойном
н асаж д ен иях соответственно. С лож нее и не всегда однозначны
соотношения влагооборота н асаж дений различного состава и от­
крытых пространств. Они в существенной мере зав и сят от коли­
чества осадков и будут рассмотрены ниже.
Таким образом, нам представляется, что приведенные здесь
данны е по водному балан су н асаж дений различного состава и о т­
крытых пространств, не претендуя на отраж ение каких-либо сред­
них значений д л я конкретного региона, в то ж е время о тр аж аю т
вполне определенные закономерности влагооборота, характерны е
д л я отдельных типов фитоценозов.• Эти закономерности сохраняю т
свою значимость в широком диапазоне изменяю щ ихся факторов,
свойственных к а к самим фитоценозам, так и условиям их про­
израстания.
Основные соотношения элементов водного баланса, полученные
на объектах исследований Истринского опорного пункта, нашли
п одтверж дение в результатах исследований в Загорском лесхозе
и Бузулукском бору.
В Загорском лесхозе наблю дения проводились в еловом, сос­
новом и березовом насаж д ен иях 20-летнего возраста, а т а к ж е
в полё (паш ня) и на вырубке. Х арактеристика объектов работ
содерж ится в главе 2. По резул ьтатам наблюдений за 1978-79 г.,
м акси м альн ое суммарное испарение здесь имело место в сосновом
н асаж дении (482 м м ), в еловом оно составляло 467 мм, в бере­
з о в о м — 414 мм, на поле, занятом озимой пшеницей,— 419 мм,
а на лесной вырубке 2-летней давности — 346 мм (табл. 6.12).
Причины более значительного расходования влаги сосновым н а ­
саж дением связаны с его исключительно интенсивным ростом
в молодом возрасте (см. табл. 2.3) на плодородных суглинистых
почвах, вышедших из-под сельскохозяйственного использования.
В Бузулукском бору сравнительные наблю дения проводились
в средневозрастных 65-летних насаж д ен иях (сосновые, березовые,
сосново-березовые), созданных посадкой. Почвы песчаные с не­
значительной мощностью гумусового горизонта (см. п. 5.4). Грун­
товые воды зал егаю т на глубине 6— 7 м. Н а с а ж д е н и я п р о и зр а­
стают в условиях хронического дефицита влаги в почве. Корневые
системы древесных пород проникают на глубину 2— 4 м, однако
основная м асса их сосредоточена в верхнем полуметровом слое.
М етодика определения и расчета отдельных элементов водного
бал ан са рассмотрена в главе 2 и в работе [19].
174
Таблица 6.12
Годовой баланс влаги на полевом участке и в 20-летних насаж дениях, мм
Загорский лесхоз, 1978-79 г.
Объект
Лес:
березовый
сосновый
еловый
Поле
Вырубка
Осадки
(почвенная
влага *)
Испарение
с полога
599 (75)
540 (16)
556 (32)
541 (17)
540 ( 16)
109
188
205
Т ранспира­
ция
и испарение
с почвы
Суммарное
испарение
И нф ильтра­
ция и сток
305
294
262
419
346
414
482
467
419
346
185
58
89
122
194
—
---
1 В скобках израсходованные запасы почвенной влаги, накопленной в предше­
ствующем году.
Таблица 6.13
Б ал ан с влаги в 65-летних насаж дениях различн ого состава
Бузулукский бор, 1977— 1979 гг.
Расход осадков
Единица
изм ере­
ния
Сумма
осадков
Березовое
ММ
Го
Сосново-березовое
Сосновое
мм
582
100
582
100
582
100
Н асаж дение
°0
мм
%
и сп аре­
ние
с полога
тран сп и ра­
ция и
подполого­
вое
испарение
пополнение
запасов
почвенной
влаги
и нф ильт­
рация
и сток
95
16
135
23
169
29
298
52
295
51
279
48
13
2
20
3
15
3
176
30
132
23
119
20
Р азл и ч и я влагооборота отдельных н асаж дений здесь т а к ж е
обусловливались в основном зад ер ж ан и е м осадков кронами
(табл. 6.13). Оно равн ялось 169 мм в сосновом, 135 мм в сосно­
во-березовом и 95 мм в березовом насаждении. В условиях х р о ­
нического дефицита влаги в почве разли чи я подпологового и сп а­
рения и транспирации не превыш али 20 мм (в пользу березового
н аса ж д ен и я ). Н а формирование стока в лиственном насаж дении
поступало на 57 мм влаги больше, чем в сосновом, и на 44 мм
больше, чем в сосново-березовом.
Здесь в условиях острого дефицита влаги и отсутствии ф а к ­
торов, ограничиваю щих мощность корнеобитаемой зоны (тип
влагообеспеченности 1), лесные н асаж д ен ия расходую т на и сп а­
рение, ка к правило, больше влаги, чем трав ян и ста я растител ь­
ность. Так, средний годовой расход влаги из почвы под сосновым
175
Таблица 6.14
П р е в ы ш е н и е за п а со в почвенн ой в л аги под ц ел и н н о -с т еп н ы м
т р а в о с т о е м по о т н о ш е н и ю к 30— 5 0 -л етн и м н а с а ж д е н и я м с о с н ы , мм
Б у зу л у к с к и й бор, м а й —д е к аб р ь 1948— 1969 гг.
Г л у би н а,
см
0 — 50
50 — 100
100— 150
150— 2 00
2 0 0 — 2 50
2 5 0 — 300
0 — 300
V
— 0 ,4
— 1,0
— 3 ,3
3 ,5
1,1
— 3 ,5
— 3 ,6
VI
VI I
VI I I
IX
X
XI
8 ,3
2,1
— 0 ,2
2,1
5 ,2
14,3
3 1 ,8
— 0 ,2
— 2 ,5
— 0 ,9
3 ,6
2 1 ,5
2 4 ,5
4 6 ,0
0 ,3
0 ,7
— 1,7
7 ,6
12,9
15,3
35,1
4 ,3
— 1,7
1,4
5 ,3
6 ,7
15,3
3 1 ,3
5,7
— 9 ,6
2 ,9
6 ,8
9 ,2
17,6
3 2 ,6
5 ,4
6 ,7
2 ,9
8 ,2
12,2
15,3
5 0 ,6
■
XII
7 ,8
4 ,5
5 ,2
18,4
11,4
16 ,0 '
6 3 ,3 ,
лесом за 22-летний период наблюдений (табл. 6.14) был на 50—■
60 мм больше, чем под песчано-степным травостоем. Соответст­
венно разл и чается и мощность корнеобитаемой зоны: под т р а в я ­
нистой растительностью — не более 1,5 м, а под лесом — до 4—
4,5 м ![19]. П одтвердилась закономерность более интенсивного ис­
сушения верхних горизонтов почв под травянистой растител ь­
ностью, специфичная д л я районов недостаточного увлаж нения.
Лиственные н асаж д ен ия в подобных условиях т а к ж е х а р а к т е р и ­
зуются более значительным испарением, чем травянисты е сооб­
щества, однако степень этих различий зам етно уменьш ается в ос­
новном б ла го д а р я экономии влаги листопадными лесами в холод. ный период.
Применительно к районам недостаточного увл аж н ен и я, где
почвы х арактери зую тся непромывным типом водного реж им а, в о з­
можно получить достаточно объективные данные о суммарном
испарении при зам ы кан ии водного б ал ан са теплым периодом года.
В данном случае зап асы влаги в почве, если они изучаются во
всей зоне оборота атмосферных осадков (до «мертвого гори­
зон та»), в интегральной форме о т р аж аю т влагооборот не только
теплого, но и холодного периода года. Такие условия имели место
в исследованиях П. В. Отоцкого, Г. Н. Высоцкого, П. К. Фальковского и других ученых, работавш их в районах недостаточного
увлаж нения. О днако сказанное не относится к песчаным почвам,
поскольку они практически повсеместно характери зую тся про­
мывным типом водного реж им а. Здесь разли чи я влагозап асов
в почвах не полностью отр аж аю т разли чи я суммарного и спаре­
ния. Д л я приведенного выше случая такие разли чи я по влагозап ас ам почв под сосной и степным травостоем составляю т 50—
60 мм, а разли чи я суммарного испарения равны 70— 80 мм.
Р езул ьтаты наших наблюдений не согласуются полностью
либо частично со многими литературны ми м атер и ал ам и по проб­
леме гидрологической роли лесов различного породного состава.
176
А.
А. М олчанов по исследованиям в зоне смешанных лесов
сф орм улировал вывод о том, что «.. .наибольшее количество влаги
расходую т березовые н асаж дения, затем еловые и н а и м ен ь ш ее—■
сосновые» [103, с. 315]. Им приводятся следующие значения сум ­
марного испарения в названны х насаж ден иях: березовые — 400 мм,
еловые — 363 мм, сосновые — 342 мм. Позднее М олчанов на п ер­
вое место по расходованию влаги поставил еловые насаж дения.
В качестве обобщ ающ его он сф орм улировал вывод о том, что
«в еловых и березовых типах леса расходы влаги на суммарное
испарение заметно выше, чем в сосновых» [104; с. 339]. В одном
и том ж е (черничном) типе леса суммарное испарение елового
н асаж д ен ия составило 473 мм, березового — 455 мм и соснового —
428 мм. Сообщ аю тся и другие значения испарения и стока, кото­
рые не всегда согласую тся м еж д у собой. Некоторые причины
таких различий будут рассмотрены в главе 7.
С. Ф. Федоров [176], об о бщ ая результаты многолетних н аб л ю ­
дений на объектах ВФ ГГИ, пришел к выводу, что лиственные
(береза, осина) и еловые леса испаряю т практически одинаковое
количество
влаги.
Р азн и ц а
находится
в пределах
±5 %
(табл. 6.15). При этом в отдельные годы несколько больше испа­
ряю т лиственные н асаж дения, в д р у г и е — хвойные. В то ж е время
сосновые леса стабильно на 8— 11 % испаряю т меньше влаги,
чем еловые. Н азы в аю тся следующие коэффициенты суммарного
испарения отдельных насаждений: 1,0 для еловых лесов, 1,05 для
лиственных и 0,90 д ля сосновых.
Однако ан али з данных Федорова д ает основание считать, что
состав н асаж дений является далеко не единственным фактором
различий стока. С равнивались водосборы, достаточно неравно­
ценные по площ ади — от 0,45 до 432 км 2. В к аж д ом из водосборов
произрастали различны е по составу леса, а н азы ваем ы е Ф едо­
ровым н асаж д ен ия являли сь лиш ь преобладаю щ ими. П од зем ная
со став л яю щ ая стока, ка к отмечает сам автор работы, определяТаблица 6.15
И спарение за теплы й период (м ай — сен тябрь) с водосборов при различном составе
лесны х насаж дений, мм [176]
Н овгородская область
П ериод, годы
Л ог Т аеж ны й
(еловое
н асаж дени е),
F = 45 га
р. Полом еть
(смеш анное
н асаж ден и е),
F = 432 км 2-
р. Ситенка
(сосновое
н асаж ден и е),
F = 61 км'2
1952— 1964
1959— 1964
414
401
398
384
356
Примечание.
12 З ак аз № 827
1 77
F — площадь водосбора.
_
лась весьма приближенно — по изменению запасов грунтовых вод,
залегаю щ их в породах различного механического состава.
Имею тся т а к ж е попытки реш ения р ассм атриваем ого вопрос.а
по резул ьтатам обобщения разрозненных литературны х данных,
относящихся к отдельным н асаж дениям . А. П. Бочков [8] исполь­
зовал подобный подход применительно к территории С С С Р ,
а т ак ж е З ападн о й Европы и Северной Америки. П енман [123]
в таком ж е плане р ассм атр ив ал результаты наблюдений зап ад н о ­
европейских исследователей. Однако эти материалы не позволили
сделать какие-либо определенные выводы относительно влияния
отдельных н асаж дений на сток и испарение. Такой р езул ьтат
закономерен в силу большой изменчивости влагооборота фитоце­
нозов в зависимости от метеорологических, почвенно-грунтовых и
других факторов, т. е. от типов одновидовых и разновидовых д р е­
востоев и их возраста. Все это позволило В. В. Р ах м а н о в у [139]
заключить, что в настоящ ее время нельзя выделить какие-либо
н асаж д ен ия ка к наиболее эффективные в водоохранном отно­
шении.
Причины такой неопределенности материалов относительно
водного бал ан са в насаж д ен иях различного состава достаточно
ясны. В общем они сводятся к недоучету особенностей влагоо бо ­
рота, свойственных холодному и переходным периодам года,
а так ж е к тому, что в равнинных районах исследования на п а р ­
ных объектах, располагавш ихся в методически сравнимых усло­
виях, практически отсутствовали.
П убликации последних лет, содерж ащ ие результаты в одн об а­
лансовых исследований на парных объектах в горных районах,
где лиственные породы представлены буком, а хвойные, кроме
ели, и пихтой, надо полагать, о т р аж аю т общие тенденции в л а г о ­
оборота, характерн ы е д ля хвойных и лиственных лесов. Последние
практически повсеместно расходуют меньше влаги на суммарное
испарение.
Западн огерм ански е исследователи [192, 193] изучали водный
б алан с елового (90 лет) и букового (120 лет) насаж дений в Золлинге на высоте 500 м над уровнем моря. С равниваемы е объекты
р аспол агал ись на расстоянии 400 м друг от друга. П ри од ин ако ­
вом среднем годовом количестве осадков (1066 мм) в буковом
насаж дении на формирование стока поступило на 135 мм влаги
больше, чем в еловом лесу (табл. 6.16). Экономия влаги в буко­
вом лесу обусловливалась в основном меньшим испарением о са д ­
ков, перехваченных пологом (100 м м ). З а счет испарения с по­
верхности почвы и транспирации экономия влаги в буковом н а­
саждении составила только 35 мм. При этом исследователи
отмечают, что разли чи я в транспирации сравниваемы х н а с а ж д е ­
ний были несущественны.
Аналогичные исследования в Чехословакии выполнял Кантор
[203] в еловом и буковом н асаж д ен иях 105-летнего возраста, про178
Таблица 6.16
Б ал ан с в л аги в еловом и буковом н асаж д ен и ях
в условиях Ф Р Г £за 1969— 1972 гг. мм [193]
И спарение
О садки за
год
Н асаж дение
Еловое
Буковое
Разница
1066
1066
0
осадков
с полого
леса
с почвы
и тр ан сп и ра­
ция осадков
суммарное
302
202
100
316
281
35
618
483
135
Суммарный
сток
448
583
— 135
Таблица 6.17
Т ран сп и рац и я
д ревостоя
Суммарное
парение
Сток
поверхно­
стный и почвен­
ный
86
82
4
200
179
21
489
334
155
29
33
—4
Просачивание в
грунтовые воды
Испарение с
почвы
203
73
130
i
Н асаж дение
ис­
Испарение осад­
ков с полога
1174
1174
0
за год
Осадки
Б аланс влаги в еловом и буковом н асаж ден и ях в условиях Ч ехословакии
з а период с ноября 1976 г. по октяб рь 1979 г., мм [203]
Еловое
Буковое
Разница
656
807
— 151
израстаю щ их на высоте 900 м над уровнем моря. Н а саж д ен и я
располагались на расстоянии нескольких десятков метров друг
от друга. Эти м атери алы (табл. 6.17) т а к ж е однозначно свиде­
тельствую т об экономном расходовании, влаги лиственными н а ­
са ж д ен и я м и по сравнению с хвойными и прежде всего за счет
меньшего испарения влаги, зад ер ж и в аем о й пологом.
Имею тся данны е [198], что на питание грунтовых вод под
еловыми лесами расходуется около 500 мм осадков, а под б уково­
дубовы ми насаж д ен иям и — около 700 мм. Эти разли чи я автор
работы [198] связы вает как с меньшим зад ер ж ан и е м осадков, так
и с экономным расходом влаги на транспирацию лиственными
лесами. При транспирации хвойными (еловыми) н асаж дениям и
260— 350 мм в лиственных древостоях (буковых) она р авн ял ась
250 мм.
Н а реальную возможность увеличения стока посредством з а ­
мены темнохвойных лесов буковыми и сосновыми указы ваю т
болгарские исследователи [115]. Они пришли к выводу, что при
годовой норме осадков 800— 1000 мм лиственные (преимущ ест­
венно буковые) леса обеспечивают больший (на 60— 100 мм)
сток, чем хвойные (в основном еловые) древостой.
\2
179
Сообщается, что лиственные насаж д ен ия экономно расходую т
влагу в сравнении не только с темнохвойными (ель, пихта) л е ­
сами, но и со светлохвойными фитоценозами (сосновыми). Так,
в штате М ичиган (СШ А) подземный сток под дубовым н а с а ж д е ­
нием был на 66 мм больше, чем под насаж дением из сосны банкса
(Pinus banksiatia) [226]. В К ауите (СШ А) сток с водосбора, з а ­
нятого 10-летним насаж дением сосны веймутовой (P in u s strobus), ока зал ся на 94 мм меньше, чем с водосбора, занятого лист­
венным насаж дением [78].
Н а примере исследований, выполненных в ш тате Аризона
(С Ш А ), показано, что после рубки хвойных н асаж дений (дугласия, пихта, сосна ж е л т а я ) суммарный сток заметно увеличился.
В то ж е время на вырубке из-под лиственных пород изменений
в стоке не н аблю далось [224]. Отмечается, [223], что бы строрасту­
щие виды сосны (P in u s radiata) расходуют на испарение больше
влаги д а ж е по сравнению с эвкалиптам и. В Австралии сток
с водосбора, закультивированного сосной (возраст 34 го д а), р а в ­
нялся 183 мм, в то время как с водосбора, занятого эвкалип там и
такого ж е возраста, он составил 322 мм. Основную причину р а з ­
личий стока авторы связы ваю т с большим зад ер ж ан и ем осадков
пологом хвойных насаждений.
Таким образом, м атери алы воднобалансовых исследований,
полученные в сопоставимых условиях, практически однозначно
свидетельствуют о положительной роли лиственных древесных
пород в уменьшении испарения и увеличении стока. К ак в гор­
ных, так и в равнинных районах существенных различий в соот­
ношении отдельных элементов водного бал ан са н асаж дений н а з ­
ванных групп не отмечается.
6.4.2. Возраст насаждений
А.
А. М олчанов [104] пришел к выводу, что в зоне хвойн
широколиственных лесов при осадках 550 мм суммарное и сп аре­
ние в сосняках различного возраста меняется от 327 до 467 мм,
а в еловых насаж д ен иях — от 399 до 540 мм. Такие ж е примерно
пределы изменения (от 352 до 500 мм) суммарного испарения
отмечены М олчановым [106] д ля дубовых лесов Воронежской об­
ласти. При этом максимум суммарного испарения приходится на
33—35 лет в сосновых и дубовых лесах и на 55— 60 лет в еловых
насаждениях. Четко выраженное уменьшение испарения, судя по
приводимым данным, имеет место после 120— 150-летнего воз­
раста насаждений.
По данны м В. Д . Зели ко ва [51], в Щ елковском учебно-показа­
тельном лесхозе Московской области максимальный расход влаги
в насаж дениях ели н аб лю д ал ся в 50— 75-летнем возрасте. Отток
влаги на питание грунтовых вод в этом возрасте составил 55—
180
'
г
'
\
■с
1
'{
’
60 мм. Под 18-летним насаж дением поступление влаги на питание
грунтовых вод равн ялось 216 мм, а под 135-летним древостоем
составило 135 мм. Н а лесной поляне грунтовое питание оцени­
валось равным 397,2 мм.
Чехословацкие исследователи [216] попытались смоделировать
динамику суммарного испарения и других элементов водного б а ­
л ан са еловых и буковых насаж дений во всем диапазоне их в оз­
растов. Согласно их данным (табл. 6.18), м аксимальный расход
влаги (750 мм) в еловых насаж д ен иях приходится на 60-летний
возраст, а в буковых — на 90-летний (730 м м ). Амплитуда к ол е­
баний суммарного испарения в еловых насаж д ен иях старш е 20
лет составляет 460 мм, в буковых — 380 мм. При этом до 70-лет­
него в о зраста больше влаги расходуют хвойные насаж дения,
а в более позднем возрасте — буковые леса. В среднем ж е за
период всего возрастного цикла от 10 до 150 лет расходование
буковыми н асаж ден иям и на 41 мм превыш ает его значения, х а ­
рактерны е д л я еловых насаждений-. Эти расчеты произведены д ля
районов со средним годовым количеством осадков
1000—
1200 мм. В основу расчетов положены закономерности возрастной
динамики испарения насаждений, заимствованные из работы [104].
Таким образом, согласно имеющимся данным, только за счет
регулирования возрастной структуры н асаж дений можно получить
прибавку стока до 140 мм в хвойных и 80— 90 мм в лиственных
лесах [104]. По В. Д. Зеликову [51], т а к а я п рибавка в еловых
лесах достигает 250 мм, а по рассчитанным д анны м [216] она
составляет 460— 380 мм.
О днако результаты р яд а других исследований не даю т оснований д ля столь оптимистических выводов. По К антору [203],
в условиях Чехословакии (примерно тот ж е район, д ля которого
выполнены приведенные выше расчеты) суммарное испарение о к а ­
залось более низким в буковом лесу. Здесь при 105-летнем возрасте н асаж дений оно равн ялось 334 мм, что более чем в 2 раза
меньше рассчитанного (см. табл. 6.18). В то ж е время в еловом
н асаж дении такого ж е возраста оно о казалось близким к рассчитайному (489 мм).
Р азл и ч и я суммарного испарения сосновых н асаж дений 28- и
83-летнего возраста в условиях Г Д Р [213] составили 71 мм
(табл. 6.19).
Н ам и проведены в Бузулукском бору наблю дения в 1, 5, 10,
18- и 55-летних насаж д ен иях сосны с целью выявления возраста,
за пределами которого потребности фитоценозов во влаге дости­
гают значений, близких к предельным. Д л я этого использовались
данные по реж им у влаж ности почв, которые в условиях хрони­
ческого дефицита влаги х арактер и зов ал и ее расход в связи с освое­
нием корнями почвенно-грунтовой толщи.
К ак видно из рис. 6.1, в сосновых культурах первых лет жизни,
где почва со д ерж ал ась в состоянии пара, иссушение ограничива181
Таблица 6.18
И спарен ие в еловы х и буковы х н а са ж д е н и ях р а зн о го в о зр а с т а в усл о в и ях Ч ехословакии при осадках 1000— 1200 мм, %
суммы осадков [216]
В озраст, лет
Вид и спарения
ф
Н асаж ден ие
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
V
X
Чи
<
а,
О
О садков,
за ­
держ анных по­
логом леса
Еловое
5
11
18
28
33
35
33
28
25
22
20
19
18
17
16
22
Буковое
1
3
6
8
14
18
21
22
23
23
22
19
16
14
13
15
Подпологовое
Еловое
11
6
5
4
3
2
2
2
3
4
5
6
7
8
8
5
25
20
15
11
8
5
4
3
2
2
3
4
6
8
11
8
Еловое
3
7
12
18
24
26
24
21
18
16
15
14
13
12
11
16
Б уковое
2
6
8
14
21
28
32
35
36
35
33
30
26
22
19
23
Еловое
19
24
35
50
60
63
59
51
46
42
40
39
38
37
35
42
Б уковое
28
29
29
33
43
51
57
60
61
60
58
53
48
44
43
46
Еловое
230
290
430
600
720
750
700
610
550
510
480
470
450
440
430
511
Б уковое
240
350
360
400
460
580
670
720
730
720
680
640
580
530
520
552
Б уковое
Транспирация
Суммарное:
%
мм
Таблица 6.19
Водный баланс сосновы х насаж дений в условиях ГДР
за о к тяб рь 1967 г. — сен тябрь 1971 г., мм [213]
Инфильт-
Возраст
насаж де­
ний, лет
Осадки
И спаре­
ние с
полога
Сток по
стволам
Подполо­
говое
испарение
Транспи­
рация
Суммар­
ное испа­
рение
грунтовые
воды
28
83
6 26
6 27
207
178
17
3
99
119
310
24 8
617
546
24
82
лось 150— 170-сантиметровой глубиной; под 5-летними культурами
расход влаги из почвы прослеж ивается до глубины 2,5— 3 м;
в сомкнувшихся 10-летних посадках иссушение достигло 3— 4 м,
а реж им влаж ности приобрел типичные черты «лесного» типа
и с повышением возраста мало изменялся. Эти наблю дения сви­
детельствуют, что освоение корнями д а ж е глубоких почв з а к а н ­
чивается к 10— 15-летнему возрасту, за пределами которого нет
оснований ож и д ать существенных различий в расходовании влаги
в зависимости от возраста насаждений.
В более северных районах в соответствии с меньшей интенсив­
ностью роста н асаж дений формирование водного реж и м а проис-
55 лет
В о зр а ст культур
В л а жн о с ть , %
о
*2/
ш
2,0-2.5 2,5-3,0
3,0-3,5 3,5-4,,0 4,0-4,5 4,5-5,0 5,0-5,5 5,5-6,0
>6,0
Рис. 6.1. Изменение влаж ности песчаных почв по мере увеличения возраста
сосновых насаждений. Бузулукский бор.
а — по минимальным значениям
влажности.
183
влажности; б — по средним
(май — сентябрь)
значениям
ходит медленнее. О днако и здесь, судя по влаж ности почв и
другим элементам влагооборота, динамичность его зам етно сни­
ж а е т с я к 20— 30-летнему возрасту.
Мы попытались рассчитать возрастную динам ику влагооборота
насаждений, основываясь на отмеченных выше закономерностях
водного р еж им а, применительно к объектам наблюдений в зоне
смешанных лесов. В основу расчетов положен водный б алан с
80—90-летнего елового и 50— 60-летнего лиственного насаждений
за 1968— 1975 гг. (количество осадков 625 м м ). Эти данны е от­
корректированы значениями основных элементов влагооборота
(за д е р ж ан и е осадков кронами, подпологовое испарение, тран сп и ­
р ац и я ), свойственными другим возрастам. С н ачала выявлено со­
отношение отдельных элементов влагооборота н асаж дений р а з ­
личного возраста, а затем рассчитаны абсолютные показатели
влагооборота (табл. 6.20) при годовом среднем многолетнем ко­
личестве осадков 625 мм.
Осредняя эти значения влагооборота, мы приняли что за один
возрастной цикл хвойного леса (в нашем случае 160 лет) см ен я­
ется д ва поколения лиственного леса (по 80 л ет). При таком соот­
ношении возрастов в среднем за период жизни хвойного леса
суммарное испарение его на 102 мм больше, чем лиственного.
В соответствии с этими расчетами в течение первых 10— 15 лет
жизни леса отдельные элементы влагооборота изменялись на 10—
15 % в еловом н асаж дении и на 3— 5 % в лиственном лесу. В те ­
чение всего остального возрастного периода такие изменения не
выходили за пределы 5— 7 % (см. табл. 6.20).
Н есмотря на некоторую условность рассчитанные данные
важ ны д ля понимания отдельных аспектов гидрологической роли
хвойных и лиственных насаждений. Во-первых, они даю т в о з м о ж ­
ность оценивать гидрологическую роль н асаж дений во всем воз­
растном цикле, во-вторых, позволяют приводить к «единому з н а ­
менателю» результаты наблюдений, выполненных в н асаж ден иях
различного возраста.
Например, при сравнении лиственных н асаж дений 50-летнего
возраста и хвойных 90-летнего возраста, что имело место в наших
наблюдениях,
различия их суммарного испарения составили
110 мм, а при приведении к одному и тому ж е 50-летнему воз­
расту такие различия ст'али равны 118 мм.
Незначительное колебание суммарного испарения (рис. 6.2),
ка к и других элементов водного б алан са, при возрастных и зм е­
нениях имеет место в лиственных насаж дениях. Здесь в пределах
жизненного цикла м акси м ал ь н ая ам плитуда колебаний испарения
составила 51 мм при 131 мм в хвойном лесу. Из этого следует,
что возможности регулирования влагооборота в н асаж д ен иях по­
средством воздействия на их возрастную структуру в пределах
водосборов та к ж е ограничены. Н аиболее эффективны они будут
на водосборах, заняты х хвойными насаж дениями.
184
Таблица 6.20
Р а с сч и та н н ы е зн ач ен и я и сп арен и я и с то к а в зави си м ости о т породного с о с т а в а и в о зр а ст а насаж дений
У словия И стри н ского оп орн ого п ун кта
В озраст, лет
Элемент водного
балан са
Н асаж дение
10
20
30
40
50
. 60
70
10
20
30
40
50
60
70
Еловое
Лиственное
Еловое
Лиственное
Еловое
Лиственное
Еловое
Лиственное
25
-1 0
36
45
38
13
39
13
41
50
40
13
42
50
61
55
39
45
39
49
77
62
23
38
40
13
42
50
80
63
20
37
82
63
18
37
Суммарный сток
Еловое
Лиственное
Еловое
Лиственное
Еловое
Лиственное
Еловое
Лиственное
156
62
237
81
241
81
22 5
281
244
306
381
34 3
2 44
2 82
38
481
387
144
238
94
256
31 3
497
394
Суммарный сток
Превышение сум­
марного стока в
лиственном лесу
100
110
120
130
140
150
160
10
20
30
40
50
60
70
80
39
13
38
13
36
13
35
13
34
12
33
12
42
49
42
50
37
13
42
50
41
ЬО
41
49
40
49
40
48
Среднее
40
13
39
12
39
42
49
81
61
19
39
42
48
82
63
18
37
42
49
82
62
18
38
39
10
42
4Ь
81
60
19
40
81
55
19
4Ь
81
62
19
38
80
63
20
37
79
63
21
37
77
63
23
37
76
62
24
38
74
61
26
ЗУ
73
60
27
40
37
12
41
49
78
61
22
39
249
81
24 9
81
249
81
241
75
241
75
241
62
241
81
237
81
224
81
218
81
212
75
205
75
2 29
77
263
313
512
394
113
231
118
26 3
313
512
394
113
231
118
2 63
306
26 3
30 6
263
3 00
263
281
263
30 6
263
313
230
81
263
313
2 56
3 06
512
3 87
113
238
125
504
381
121
244
123
504
375
121
25 0
129
504
343
121
282
161
504
387
121
238
117
500 493
394 394
125 132
231 231
106
99
250
300
480 474 462 455
394 387 381 375
145 151 163 170
231 2 3 8 2 44 2 50
87
81
86
80
Испарение:
осадков с поло­
га
транспирация и
подпологовое
суммарное
90
% осадков
Испарение:
осадков с поло­
га
транспирация и
подпологовое
суммарное
80
SO
12
мм
128
231
103
256
313
256
306
250
306
485
3 83
140
242
102
П р и м е ч а н и е . В головке таблицы и в числителе дробей указан возраст хвойных насаждений, в знаменателе — лист­
венных. Среднее годовое количество осадков составляет 625 мм.
w
§
g
30
«ъ
§• %
S § 20
---°---0^0
10
п ^ л — 8— g—g—^
S. 30 \
ё
20
X.
10
—
*
J ___ L___ I___ I___ I___ I___ L
w
eo
во
wo
/4О лет
Возраст насаждений
Рис. 6.2. Зависимость испарения и стока влаги от породного
состава и возраста лесных насаждений, % количества осад­
ков. Расчетные данные (модель) применительно к н асаж де­
ниям I класса бонитета при полноте 0,8—0,9. Истринский
опорный пункт.
Лес: 1 — еловый, 2 — лиственный.
Н а саж д ен и я из лиственных пород начинают удовлетворительно
выполнять гидрологические функции в более раннем возрасте,
чем н асаж д ен ия из хвойных пород. Интересны в этом отношении
опыты ВФ ГГИ [176]. Здесь на двух стоковых площ ад ках и одном
элементарном водосборе были созданы сосново-еловые и березово-осиновые культуры 3— 5-летними саж енцами. Почвы супесча­
ные, вышедшие из-под сельскохозяйственного пользования. О к а ­
залось, что под лиственными посадками уж е на пятом году их
жизни водно-физические свойства почв и объем поверхностного
186
,
:
t
•
;
|
I
I
I
I
f.
Z
}
I
стока имели значения, характерн ы е д л я лесных площадей. Под
хвойными посадками аналогичные явления стали наблю даться
только на десятом году жизни культур.
Р азл и ч ае тся влияние отдельных древесных пород на процессы
влагооборота при возобновлении их на вырубках. В условиях
К ар п ат на вырубках, зарастаю щ их лиственными породами, уже
на четвертый год после окончания лесосечных работ сток имел
практически такие ж е значения, как и на лесном водосборе. При
возобновлении хвойных пород гидрологические свойства почв вос­
станавли ваю тся более медленно. Так, А. В. Побединский [127]
отмечает, что при возобновлении вырубок хвойными породами
д л я восстановления тех гидрологических свойств, которые были
присущи произраставш им здесь н асаж ден иям , требуется не менее
15— 20 лет. Еще более длительны процессы восстановления гидро­
логических свойств лесных почв, которые претерпели воздействие
механизмов, применяемых при лесозаготовках либо посадках
леса. Исследования в Загорском лесхозе (Н. И. Д ан и л о в ) п о ка­
зали, что в бороздах, остаю щ ихся после посадки культур, д а ж е
через 19 лет после их нарезки водопроницаемость почвы была
намного ниже, чем на вырубке такого ж е возраста, но возобно­
вившейся древесными породами (береза, осина).
С возрастными особенностями влагооборота н асаж дений с в я ­
зано введение понятия «гидрологическая спелость лесов». Со­
гласно М олчанову [104, 106], спелые и перестойные насаж д ен ия
о б ладаю т хорошими водорегулирующими свойствами и вместе
с тем расходуют мало влаги на испарение. Поэтому в лесах водо­
охранного значения целесообразно увеличивать возраст рубки,
ограничивая его гидрологической спелостью леса. П оследняя
в свою очередь определяется тем возрастом, при котором резко
увеличивается удельный расход воды на прирост древесины
вследствие естественного р ас п а д а насаждений.
Имею тся фактические данные, свидетельствующие о том, что
водно-физические свойства -почв и другие факторы их гидрологической роли продолж аю т постепенно изменяться в благоприятном направлении на протяжении жизни насаждений. В частности,
болгарские исследователи [134] на примере сосновых лесов показали , что в спелых н асаж д ен иях поверхностный сток уменьшается особенно существенно (табл. 6.21). По этой причине они
п редлагаю т р ассм атр ивать возраст в качестве критерия водоохранно-защ итной (гидрологической) спелости.
Э. Н. Ф ал али ев и Н. П. Гордина [174] подобную спелость назы ваю т защитной. Д л я ее установления они п редлагаю т учиты­
вать запасы биомассы на единице площ ади. Д о тех пор, пока они
близки к максимальным, н асаж д ен ие нельзя считать спелым
в защ итном отношении. Этот вид спелости д л я сосновых лесов
Сибири определен равным 190 годам при возрасте рубки по тех­
нической спелости 100— 120 лет.
187
Таблица 6.21
Р езул ьтаты опы тов по искусственном у дож деванию почв под пологом насаж дений
сосны различного возраста [134]
Склоновый сток
Возраст
насаж дений,
лет
Задерж ание
влаги подстил­
кой, мм
коэффициент
стока
мм
Открытый
участок
13
26
46
68
94
113
124
2,2
0,772
46,3
11,5
0,2
2,1
2,3
1,3
4,6
6,9
6,6
0,427
0,423
0,369
0,215
0,106
0,090
0,077
25,6
25,4
22,1
12,9
6,4
5,4
4,6
34,2
32,5
35,6
45,8
49,0
47,7
48,8
П р и м е ч а н и е . Интенсивность
ность 1 ч.
Инф ильтрация,
мм ■
дождевания 1 мм/мин, продолжитель­
Н ам представляется, что критерии гидрологической (за щ и т­
ной) спелости леса недостаточно обоснованы. Некоторые преиму­
щества перестойных лесов по водорегулирующей роли, как и по
уменьшению расходов влаги на испарение, вряд ли соизмеримы
с потерями других средообразующ их и сырьевых функций.
6.4.3. Густота насаждений
При оценке густоты насаж дений ка к ф ак то ра водного реж им а
следует иметь в виду специфику ее влияния на различны е эле­
менты влагооборота (рис. 6.3). Имеется б ли зк ая к прямо про­
порциональной зависимость меж ду испарением зад ерж и в аем ы х
пологом осадков и сомкнутостью крон. В то ж е время рост подпологового испарения идет медленнее, чем степень изреж и ван ия
полога. Это связано с тем, что полог в определенных границах
сомкнутости способен довольно полно выполнять защ итны е ф унк­
ции и сохранять лесную среду. В результате метеорологические
факторы и их суммарное вы раж ение — испаряемость — изменяются
неадекватно уменьшению густоты н асаж д ен ия (табл. 6.22). Более
чувствительна к изреж иванию полога освещенность, в тесной з а ­
висимости от которой находится степень р азр а стан и я напочвен­
ного покрова. Последний ж е в свою очередь способен заметно у в е­
личить потери влаги на испарение.
И зреж и вани е полога сопровож дается уменьшением расходов
влаги на транспирацию . О днако и этот элемент б ал ан са не всегда
снижается адекватно уменьшению густоты. При недостатке влаги
уменьшение транспирационной массы (листьев) в какой-то мере
компенсируется повышением интенсивности транспирации вслед188
Полнота насаж дений
Рис. 6.3. Зависимость испарения в хвойном (ель) и лист­
венном (береза, осина) насаж дениях от их полноты.
Расчеты выполнены применительно к средневозрастным н асаж ­
дениям I класса бонитета. Истринский опорный пункт..
^ с .х в ,
л '— суммарное исп.арение соответственно в хвойном
и лиственном насаж дениях; £ к — испарение задерж анной кро­
нами влаги; Е Т — транспирация; Е пчв — испарение с почвы• и
напочвенного покрова.
Таблица 6.22
М етеорологические .ф акторы , и спаряем ость и м асса тр ав ян о го покрова
под пологом хвойно-лиственн ы х насаж дений различн ой густоты
И стринский опорны й пункт, июнь 1968 г.
В лаж ность воздуха
Суммар­
ная р а ­
диация,
% р ад и а­
ции на
открытом
месте
И сп аряе­
мость, %
и сп аряе­
мости на
открытом
месте
относи­
тел ьн ая,
%
абсолю т­
н ая,
„ гП а
Освещ ен­
ность, %
освещ ен­
ности на
открытом
месте
25,6
48
11,9
100
100
100
23,7
24,9
25,1
59
52
52
12,8
12,5
12,4
4
8
15
5
10
31
42
48
Сомкну­
тость
крон в
н асаж де­
н и ях, %
Т емпера­
тура
воздуха,
°С
0
(луг)
90
60
40
189
30
Масса
травяного
покрова,
т/га (абсо­
лютно
сухое
вещество)
0,9
1,0
6,4
ствие улучшения влагообеспеченности оставш ихся деревьев. Кроме
того, постепенно возрастает активность ассимиляционного а п п а ­
рата из-за дополнительного доступа света и увеличения глубины
полога. С ледует т а к ж е иметь в виду, что реакц ия на и зреж ивание
насаж дений зависит от богатства почв, светолюбивости древесных
пород и других факторов.
При сходной густоте наиболее существенная экономия влаги
возм ож н а в первый период после изреж и ван йя насаждений, когда
фитоценоз еще не перестроился в соответствии с изменившимися
условиями. П ри вы ращ ивании изначально редких н асаж ден ий их
суммарное испарение мож ет существенно не отличаться от испаре­
ния в сомкнутых насаж дениях, т а к к а к экономия влаги, обуслов­
л и в а ем ая редким стоянием деревьев, компенсируется за счет глу­
бины полога и транспирации напочвенного покрова.
Обычно при определении целесообразной в гидрологическом
отношении густоты исходят из зад ач уменьшения испарения и сох­
ранения н аса ж д ен и я ка к саморегулирую щ ейся и устойчивой си­
стемы. Предельной в этом отношении обычно признается полнота
0,5— 0,6 [154, 189]. Д л я светолюбивых пород рекомендуют более
высокую полноту. Имею тся данные, что д л я сосновых лесов, про­
израстаю щ их в горных районах, наиболее б лагоприятна полнота
0,8 [221]. Отмечается, что при такой полноте почвы х ар а к тер и з у ­
ются максимальной фильтрационной способностью; при более вы ­
сокой сомкнутости крон инфильтрация уменьш ается вследствие
накопления в почве грубого гумуса, а при более низкой т а к ж е
уменьш ается в результате ослабления влияния фитоценозов.
Специфичны особенности испарения твердых осадков в нзреженных н асаж дениях. П оскольку изреженный полог, ка к о т м е ч а -'
лось выше, сохраняет способность трансф орм ировать факторы,
обусловливаю щ ие испарение, р езультат его сказы вается на тв ер ­
дых осадках, в основном через дополнительное их поступление
под полог. Н. А. Л уганский и Г. П. М ак арен ко [86]. отмечают, что
при изреживанйи сосновых молодняков д а ж е до полноты 0,3 в них
наблю дается прогрессивное увеличение снегозапасов и в то ж е
время существенно не изменяется интенсивность снеготаяния.
Значения суммарного испарения в насаж д ен иях различной
густоты приводит Молчанов [103, 105]. П о его данным, при сни­
жении полноты средневозрастных сосновых н асаж ден ий с 0,9
до 0,5 (М осковская область) суммарное испарение уменьшилось
с 381 до 365 мм. При изреж ивании сомкнутого 13-летнего д у б о ­
вого древостоя (В оро н еж ская область) до полноты 0,8 испарение
уменьшилось на 74 мм (с 416 до 342 м м ). Д ал ьн ей ш ее уменьш е­
ние густоты привело к некоторому увеличению испарения, хотя
оно и оставалось меньшим, чем в контрольном древостое, и со­
ставило 358 мм при полноте 0,7 и 392 мм при полноте 0,5. Такие
ж е примерно результаты получены в 45— 48-летних дубовых н а ­
саждениях. При уменьшении их полноты с 1,0 до 0,5 суммарное
190
испарение снизилось на 70 мм (с 581 до 511 мм). При этом испа­
рение с крон сократилось на 47 мм, транспирация — на 42 мм,
а подпологовое испарение возросло на 19 мм.
Интересные данны е по водному балан су дубовых насаждений
различной густоты получены лаборатори ей лесной гидрологии
Украинского научно-исследовательского института лесоводства и
агролесомелиорации им. Г. Н. Высоцкого. Они обобщены в работе
П. П. Ананьева [4]. Эти исследования проведены в 85—95-летнем
дубово-ясеневом н асаж дении (Х арьковская о б ласть), п р о и зр а­
стаю щ ем на темно-серых лесных почвах в условиях непромывного
типа водного реж и м а при глубине грунтовых вод 20—30 м.
В течение 12 лет проводились непрерывные наблюдения за
всеми основными элементами водного бал ан са в насаждениях,
пройденных рубками различных видов: постепенной, с рав н о м ер ­
ной выборкой 25 и 33 % зап асов стволовой массы, группово-выбо­
рочной, с частичной вырубкой древостоя п лощ адкам и «котлови­
нами» диаметром 25— 50 м; сплошнолесосечной, с полным у д а л е ­
нием древостоя на делян ке разм ером 2 0 0 x 2 5 0 м. Контролем
слу ж и л о нетронутое рубкам и насаждение. П оказано, что при всех
видах рубок возрастает доступ осадков в почву при одновремен­
ном увеличении расхода влаги на испарение с поверхности почвы
и транспирацию травяного покрова.
В целом за 12 лет наблюдений к а ж д ое из н асаж дений сох­
р ан ял о способность расходовать на суммарное испарение всю
влагу вы падаю щ их осадков. Сток практически отсутствовал, сох­
р ан ял ся непромывной тип водного р еж им а почв (табл. 6.23). П о ­
лож и тельны й результат рубок в этих условиях ограничивался
в основном улучшением влагообеспеченности древостоя, поскольку
существенно увеличился расход влаги в расчете на одно дерево.
Эти данны е свидетельствуют, что в районах недостаточного
увлаж н ен и я, где осадки зам ы к аю тся биологическим звеном круго­
ворота, практически безрезультатны попытки воздействовать на
сток посредством регулирования структуры н асаж дений (пород­
ный состав, густота, продуктивность), поскольку растения спо­
собны расходовать все запасы вы свобож даю щ ейся влаги. Только
на низковлагоемких (песчаные либо щебенистые) почвах п ракти ­
чески постоянно имеются условия д л я исключения некоторого ко­
л ичества влаги из биологического звена влагооборота и поступ­
л ен и я ее на питание грунтовых вод и последующий сток.
В условиях Бузулукского бора, где количество осадков при­
мерно на 100 мм меньше (450— 470 м м ), а метеорологические
условия существенно жестче, чем в Харьковской области, под
сосновыми н асаж ден иям и ежегодно формируется грунтовый сток.
Средний объем его равен 85 мм с колебаниями по годам от 63
до 106 мм [19]. Н а тяж ел ы х почвах сток формируется на склонах
при сильном промерзании почв, ограниченной мощности корне­
обитаемой зоны и в других условиях, при которых возможен уход
191
Таблица 6.23
Б ал ан с влаги в дубово-ясеневом насаж дении, изреж енном различны м и видами
рубок [3]
Ч у гу ево -Б аб ч ан ски й лесхоз, Х арьковская область
Элементы влагооборота, мм
Опыт
Контроль
Рубка:
постепенная
(изреживание
2 раза
15
и
18 %)
группово-выборочная
(на котловине)
сплошнолесосеч­
ная
Сроки наблюдений
по отношению ко
времени проведения
опыта
Н ачало (1967 г.)
Середина
(1973 г.)
Конец (1978 г.)
Среднее
(1967— 1978 гг.)
Начало
Середина
Конец
Среднее
Начало
Середина
Конец
Среднее
Начало
Середина
Конец
Среднее
испарение с
поверхности
почвы и
травяного
покрова
тран с­
пирация
сум мар­
ное испа­
рение
67
98
102
121
340
324
509
543
115
92
106
130
331
293
552
514
53
86
111
82
8
44
89
43
15
64
98
53
123
152
113
156
187
115
98
148
212
130
101
168
343
295
414
308
64
135
287
146
144
241
355
217
519
533
638
546
259
2.94
474
337
371
435
554
438
зад ерж а­
ние
осадков
кронами
влаги за пределы биологического звена круговорота. П од лесом
в описанных выше опытах П. П. Ананьева такие явления н аб л ю ­
дались лиш ь в котловинах группово-выборочной рубки, где часть
влаги просачивалась ниж е корнеобитаемой зоны. Н а ф ор м и р ова­
ние стока здесь расходовалось в среднем 82 мм влаги.
П о л ож и тел ьная гидрологическая роль неравномерной сомкну­
тости крон нередко используется в практических рекомендациях
по увеличению стока.
По сообщению Л а л л а [78], кулисные рубки шириной в две вы ­
соты древостоя на зап ад е СШ А аккум улировали дополнительно
от 178 до 305 мм влаги в снежном покрове. В то ж е время при
рубках широкими лесосеками накопление влаги составляло
только 218 мм. Р еко м ен дуем ая ш ирина вырубок в хвойных л е ­
сах-— от 0,5 высоты древостоя на ю жных склонах до 4-кратной
высоты на северных склонах. П олагается, что за счет ц ел ен ап р ав ­
ленных лесохозяйственных мероприятий (расчет проведен для
шести регионов) без заметного снижения продуктивности н а с а ж ­
дений мож но дополнительно получить около 11 к м 3 воды в год.
Следует, однако, иметь в виду, что эти расчеты сделаны прим е­
нительно к условиям, когда в год в ы п адает до 2540 мм осадков.
192
П олож и тельно оценивается роль коридоров и другими исследова­
телями [83, 200].
В.
Н. Д а н и л и к [43] считает, что целесообразно создавать н а ­
саж дения, в которых чередуются полосы хвойных и лиственных
пород. В этом случае кулисы лиственных пород с л у ж а т оч агам и
накопления снега, а хвойные кулисы зам ед л я ю т процесс его
таяния.
В аж ное значение имеет интенсивность восстановления среды,
наруш аемой при изреж ивании насаждений. В приведенных выше
опытах М олчанова [105] в молодом насаждении, изреженном до
полноты 0,5, сум марное испарение через 7 лет достигло значений,
х арактерн ы х д л я контрольного н асаж дения. Согласно А наньеву
[4], при 20— 30 %-ном изреж ивании средневозрастных дубовы х
н асаж ден ий постепенными рубкам и (Х арьковская область) подоб­
ный р езультат регистрируется у ж е на 3-м году опыта. Д а ж е после
сплошной рубки дубового н аса ж д ен и я испарение на лесосеке, во­
зобновляю щ ейся лиственными породами, достигло значений, х а ­
рактерных д л я контрольного н асаж дения, на 12— 13-м году опыта
(см. табл. 6.23). Несколько медленнее восстанавливается л есн ая
среда (и испарение) в хвойных насаж дениях.
Изменение влагооборота н асаж дений под влиянием их изрежпвания изучалось нами в Загорском лесхозе. И сследования прово­
дились в 20-летних культурах ели и сосны с первоначальной гу­
стотой 10 тыс. шт./га и в березняке такого ж е возраста, но имею ­
щем естественное происхождение. Р убки выполнены в 1977 г.
Интенсивность и зреж и ван ия (по з а п а с у ) — 5 0 % в хвойных н а ­
саж ден иях и 25 % в лиственном. В культурах и зреж ивание про­
водилось вырубкой ка ж д о го второго ряда, в березняке — р ав н о ­
мерно по площади.
Из данны х табл. 6.24 видно, что под влиянием и зреж и в ан и я
влагооборот н асаж ден ий существенно изменился только в хвой­
ных насаж дениях. С уммарное испарение в культурах сосны умень­
шилось на 45 мм, в еловом н асаж дении — на 74 мм, а в березо­
вом лесу — только на 30 мм. В этих условиях (с учетом измене­
ния почвенных вл агозап асов) инфильтрация влаги в глубинные
горизонты почв в березняке осталась практически без изменений,
в ельнике увеличилась на 97 мм, в сосновом лесу — на 114 мм.
Н езначительное изменение влагооборота в березовом н а с а ж ­
дении связано с тем, что поступление осадков под его полог
практически не изменилось, а уменьшение транспирации компен­
сировалось возрастанием подпологового испарения вследствие
увеличения массы травяного покрова. В целом при изменении
густоты суммарное испарение в лиственных насаж д ен иях , к а к и
отдельные его составляю щие, изменяется в значительно меньших
пределах, чем в хвойных лесах.
И спользуя имеющиеся сведения по влагообороту в хвойных и
лиственных н асаж ден иях, мы попытались см оделировать дина13
З а к а з № 827
193
Таблица 6.24
,
испарение
с полога
тран спи ра­
ция и подпо­
логовое
испарение
суммарное
испарение
инф ильтра­
ция и сток
1
1
всего
524
524
83 '
48
607
572
97
97
315
285
412
382
195
190
524
524
22
45
546
569
214
119
263
284
477
403
69
. 166
524
524
4
73
528
597
176
127
295
299
471
426
57
171
|
;
использование запасов
почвенной
влаги
Березовое:
контроль
опыт
Еловое:
контроль
опыт
Сосновое:
контроль
опыт
:
Н асаж дение
Р асход
сумма
осадков
П риход
1
И зм енения в водном балансе 20-лстних насаж дений на 2-й год после изреж ивани!
рубками ухода, мм
Загорский лесхоз
Таблица 6.25
Р ассч и тан н ы е зн ачени я испарения и сток а в еловы х и лиственны х насаж дениях
в зависим ости от степени сомкнутости крон, мм
У слови я И стринского опорного пункта
Сомкнутость крон
Элемент водного
баланса
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Еловое насаждение
Испарение:
с полога (задерж а­
ние осадков)
подпологовое в сум­
ме с транспира­
цией
суммарное
Возможный
суммар­
ный сток
260
260
250
220
180
140
100
90
80
70
270
270
260
260
250
260
270
290
310
330
530
95
530
95
510
115
480
145
430
195
400
225
370
255
380
245
390
235
400
225
Лиственное насаждение
И спарение:
с полога (задержа­
ние осадков)
подпологовое в сум­
ме с транспирацией
суммарное
Возможный
суммар­
ный сток
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
300
310
310
310
310
320
340
360
380
400
400
225
400
225
390
235
380
245
370
255
370
255
380
245
390
235
400
225
410
215
П р и м е ч а н и е . Расчеты выполнены применительно к средневозрастным
насаждениям при средних годовых осадках 625 мм.
194
мику их водного б ал ан са в пределах полноты 1,0— 0,1. И спол ьзо­
вал ас ь та ж е методика, которая прим енялась при моделировании
влагооборота,
обусловливаемого
возрастным
фактором
(см.
п. 6.4.2). В качестве исходных приняты средние за 8 лет значения
б ал ан са елового и лиственного н асаж дений в районе Истринского
опорного пункта.
Д ан н ы е табл. 6.25 показы ваю т, что экономия влаги, обусловли­
в аем ая уменьшением перехвата осадков кронам и и снижением
транспирации в изреж енны х насаж дениях, превалирует над в о з­
растаю щ им подпологовым испарением. Н аиболее «чувствительно»
испарение реагирует на изменение полноты в интервале ее зн ач е­
ний от 0,4 до 0,8. В этих пределах целесообразно ее регул и ро ва­
ние д ля целей воздействия на влагооборот фитоценозов.
П ри прочих равных условиях возможности регулирования сум­
марного испарения путем воздействия на густоту в еловом н а с а ж ­
дении примерно в 3— 4 р а за больше (160 м м ), чем в лиственном
древостое (40 м м ). По мере снижения густоты н ар яд у с уменьш е­
нием абсолютных значений испарения уменьш ается и ам пл и туда
их различий м е ж д у хвойными и лиственными н асаж ден иям и .
В сомкнутых н асаж д ен и я х различия з а д е р ж а н и я осадков кронам и
еловых и лиственных н асаж ден ий достигают 170 мм, а в и зр еж ен ­
ных эти разли чи я ум еньш аю тся до 60— 70 мм. С уммарное и спаре­
ние при сомкнутом пологе в еловом н асаж ден ии больше, чем
в лиственном, на 100— 130 мм, а при полноте 0,3— 0,5 — только на
10— 30 мм.
Таким образом, основным фактором экономии расходования
влаги лиственными н асаж д ен иям и является меньшее зад ер ж ан и е
осадков кронами. Более значительное расходование влаги на
транспирацию и подпологовое испарение в лиственных н а с а ж д е ­
ниях в какой-то мере сгл аж и в ае т эти разл и чи я, но они все ж е
остаются существенными и х арактери зую т в 'конечном счете р а з ­
личия в суммарном испарении и стоке в лиственных и еловы х
древостоях.
Кроме регулирования испарения, путем изменения густоты н а ­
саж дений реш аю тся и другие зад ач и гидрологического п лан а.
В районах с хорошо вы раж ен н ы м и конденсационными явлен и ям и
увеличению стока способствуют м акси м ал ьн о густые хвойные н а ­
саж дения. Эти вопросы обстоятельно рассмотрены чехословацкими
и сследователями на примере горных лесов [216].
О ригинальные выводы получены в Ч ехословакии при оценке
пойменных н асаж ден ий к а к ф ак тор а паводочного стока. И ссл ед о­
вания в пойме р. Д у н а я и модельные опыты показали, что гу­
стые н аса ж д ен и я способствуют тормож ению паводочной волны и
тем самым увеличиваю т вероятность наводнений. В этой связи
рекомендуется в ы ращ и вать в поймах только сильно р азреж ен н ы е
н аса ж д ен и я без кустарников. Р а з р а б о т а н а технология таких р а ­
бот [195].
!3*
195
Эти, ка к и другие материалы, свидетельствуют, что при обос­
новании оптимальной в гидрологическом отношении густоты н а ­
са ж д ен и й необходимо руководствоваться конкретными задач ам и.
6.4.4. Продуктивность фитоценозов
f
Имеющиеся в литературе сведения о взаимозависимости
м еж д у суммарным испарением и продуктивностью фитоценозов
неоднозначны, противоречивы, а в ряде случаев и взаи м ои склю ­
чающие. Одни исследователи считают, что повышение про­
дуктивности неизбежно сопровож дается практически адекватны м
ростом расходования влаги [6, 9, 13, 90, 104, 105, 108, 147]. Д ругие
соглаш аясь с этими представлениями, п ридерж иваю тся мнения,
что эта зависимость не является прямо пропорциональной [11,15,
48, 185]. Третьи приходят к выводу, что рост продуктивности фито­
ценозов практически не ск азы вается на испарении и стоке [3,
8, 138].
Большинство опубликованных материалов, характеризую щ их
соотношение продуктивности и расходования влаги, относится
к сельскохозяйственным культурам, но основные положения их
могут быть распространены и на лесные сообщества. Вместе с тем
над о иметь в виду, что в лесных фитоценозах повышение про­
дуктивности возможно, по-видимому, при заметно большем д еф и ­
ците влаги в почве, чем это характерно для травянисты х и тем
более однолетних фитоценозов. Это связано с более глубоким
укоренением древесных пород, а т а к ж е с приуроченностью вре­
мени их максимального роста к первой половине вегетационного
периода, когда недостаток влаги не бывает еще острым и п родол­
жительным.
Согласно М. И. Л ьвовичу [90], уменьшение стока с сельско­
хозяйственных полей под влиянием комплекса агролесом ели ора­
тивных мероприятий, направленны х на повышение продуктивности
фитоценозов, существенно различается в зональном плане: оно тем
значительнее, чем засуш ливее условия. Н а период 1950— 1980 гг.
прогнозировалось следующее уменьшение суммарного (речного)
стока: в сухих степях на 30— 40 %, в лесостепи на 10— 2 0 % и
в южных районах лесной зоны на 5— 10 %. Поверхностный сток
при этом д олж ен был уменьшиться в 4— 5 раз в южных районах
в 1,5— 2 р а за в лесной зоне. В лесах Львович [89] прогнозировал
зам етное увеличение стока, поскольку под влиянием рубок проис­
ходит некоторое снижение-продуктивности насаждений.
По подсчетам Н. И. Коронкевича [69], к нач ал у 80-х годов
весенний склоновый (поверхностный плюс почвенный) сток умень­
ш а л с я на 10— 20 % на дерновы х и дерново-подзолистых почвах,
на 20— 40 % на серых лесных почвах, оподзоленных и выщ елочен­
ных черноземах и более чем на 60 % — на темно-каш тановы х
почвах. В результате этого суммарный речной сток на территории
196
С С С Р уменьшился в среднем на 15 км 3, в том числе сток р. Волги
на 4— 5 км3.
И. А. Ш иклом анов [185] отмечает, что произведенные Г Г И р ас­
четы не подтверж даю т высказы ваний и выводов тех ученых, кото­
рые считают, что повышение урожайности, а т а к ж е агролесоме­
лиорати вн ы е мероприятия могут обусловить сильное снижение
стока. По его мнению, повышение урож айности полей д а ж е в не­
сколько р аз не повлечет за собой существенного увеличения сум­
марного испарения.
Согласно А. Г. Б у л авко [11], при повышении урож айности сель­
скохозяйственных культур в условиях Белоруссии в 2 р а за расход
влаги возрастает только на 20 %. Е щ е более оптимистичны вы ­
воды В. Е. Водогрецкого [15], согласно которым при полной р ас­
паш ке водосборов в лесной зоне агролесомелиоративны е м еропри я­
тия не оказы ваю т никакого влияния на сток, в лесостепной зоне
они ведут к относительно небольшому (на 0— 1 5 % ) , а в степной
зоне к существенному (на 8— 30 % ) уменьшению стока. Однако
потери влаги в степной и лесостепной зонах могут быть в значи­
тельной мере компенсированы посредством создания лесных н а ­
саж ден ий и лесных полос, под влиянием которых сток увеличи­
вается на 10— 15 %.
Практически все исследователи положительно оценивают в л и я­
ние на сток полезащ итны х полос. П олагается, что под их воздей­
ствием возм ож на некоторая компенсация потерь влаги, обусловли­
в а е м а я улучшением агротехники и повышением продуктивности
сельскохозяйственных угодий.
Что касается взаимозависимостей продуктивности и испарения
в лесных насаж дениях, то эти материалы не менее разнообразны,
чем те, которые относятся к сельскохозяйственным угодиям. О р и ­
гинальна точка зрения В. И. Рутковского [148]. Он считает, что
несмотря на увеличение испарения в насаж д ен иях высокой про­
дуктивности они ж е способствуют и увеличению стока. Это вы те­
кает из представлений автора о том, что полож ительная роль
высокопродуктивных лесов в отношении увеличения атмосферных
осадков п ерекрывает обусловливаемый ими повышенный расход
влаги на испарение.
Существенное увеличение транспирации в лесах под влиянием
повышения их продуктивности отмечается в р аб о тах Б. Д. Ж и л ­
кина и А. А. М олчанова. Б. Д. Ж и л к и н [48] приводит таблицу,
из которой следует, что меж ду продуктивностью н асаж дений и
их транспирацией существует зависимость, б ли зк ая и прямо про­
порциональной. Такой ж е точки зрения п ридерж ивается М олчанов
[104, 105, 108], хотя конкретных данных, подтверж даю щ и х подоб­
ную взаимозависимость, он не приводит. Анализ материалов, ко ­
торыми расп о л агал и исследователи, д ает основание полагать, что
°ба автора сравнивали н асаж дения, которые разл и чал ись не только
продуктивностью, но и увлаж нением и плодородием почв (отно­
197
сились к разны м типам л еса ). П ри таком подходе сравнение
в ряде случаев теряет смысл.
Н аиболее убедительные дан ны е по зависимости меж ду испа­
рением и продуктивностью фитоценозов могут быть получены
в условиях контролируемого увл аж н ен и я при изменении условий
минерального питания растений. Так, по данным работы [227],
при внесении азотных удобрений у р о ж а й сена на лугу возрос
с 71,7 до 162,3 ц/га, а расход воды на суммарное испарение
остался практически без изменений (471,6 и 465,8 м м ). В этой
связи транспирационный коэффициент органической массы умень­
шился с 630 до 290 единиц. А налогичная зависимость получена
д ля угодий под полевыми культурами — при внесении удобрений
ур ож ай возрос в 2,2 р аза, а расходование воды — только на 4,4 %•
Исходя из закономерностей влагооборота, свойственных эко­
системам, нам представляется целесообразным рассм атр ивать
взаимосвязи, существующие м еж д у продуктивностью и расходо­
ванием влаги фитоценозами, совместно с условиями влагообеспеченности и в соответствии с ф акторам и, которые обусловливаю т
повышение продуктивности. В аж н о различать, происходит ли по­
вышение продуктивности на фоне неограниченного увлаж н ен и я
или в условиях дефицита влаги, изменяю тся ли п арал л ел ьн о с по­
вышением продуктивности условия либо факторы, обусловливаю ­
щие поглощение влаги из почвы. Р ассмотрим некоторые из н а­
званны х вариантов:
1)
повышение продуктивности происходит на фоне неограни
ченного увлаж нения, например при доступных корням грунтовых
водах в условиях полива либо при благоприятном увлаж нении
атмосферными о садк ам и (тип 2 а ). В этих случаях имеются пред­
посылки только к увеличению основных составляю щ их суммарного
испарения. Увеличивается расходование вы падаю щ их осадков
на смачивание надземных частей растений пропорционально воз­
растанию поверхности смачивания. Трудно предположить, что
транспирация останется неизменной, т а к ка к это потребовало бы
резкого снижения ее интенсивности на единицу органического
вещества. В крайнем случае этот элемент можно принять од ин а­
ковым в сравниваемы х фитоценозах. П рактически не изменяется
или крайне несущественно уменьш ается испарение с почвы. Этот
вари ан т мож но представить так:
E i = f ( E Kl,
E-r^y,
Е%= f (E k2i Е щ, Е ъ ),
но £'к1<С£к2> Е щ > Е п„ E Tl
Еуг и
(Екц 4~ Еъ )
(EKl-{- Е Г1) > ( Е „ 2- £„,),
тогда £ i < £ 2,
где Ei и Е 2— суммарное испарение соответственно до и после по­
вышения продуктивности фитоценозов; Е к, и Е Кз — то ж е для ис­
парения вл'аги, зад ер ж ан н о й пологом (к р он ам и ); E Ut и ЕПа — то
198
ж е д л я подпологового испарения; E Tl и
— то ж е д ля транспи­
рации.
В целом надо полагать, что степень увеличения испарения не­
ад ек в а тн а повышению продуктивности. Ещ е более в озрастает ис­
парение при повышении продуктивности за счет дополнительного
ув л аж н ен и я (поливов). В данном случае бесспорно увеличение
всех элементов испарения. В сумме оно мож ет увеличиваться
1,5— 2 р аза. Все зависит от н ачальны х условий влагообеспечен­
ности и степени повышения продуктивности.
В качестве модельных условий можно рассм атривать м ате­
риалы об испарении с сосновых лесов в районах недостаточного
у влаж нения. В зависимости от глубины зал егани я грунтовых вод
средние месячные значения интенсивности транспирации на С р ед ­
нем Д ону разли чались в 2,5— 3 р а з а (от 40 до 140 мг/ч на 1 г
сырой хвои), а транспирация в 1,5— 2 р а за (от 120 до 350 мм
з а вегетационный период). В таких ж е примерно пределах р а з ­
личалось и суммарное испарение в Бузулукском бору в зас у ш л и ­
вые и в л аж н ы е годы — от 315 до 640 мм за сезон [19];
2)
повышение продуктивности происходит в условиях у в л а ж
нения атмосферными осадкам и на фоне более или менее зн ач и ­
тельного дефицита влаги в почве (типы 1, 2 6 влагообеспечен­
ности). Здесь целесообразно разл и чать два подварианта:
а)
возможности потребления влаги с ростом продуктивност
фитоценозов не изменяются (тип 26). В озм ож н а р азл и чн ая сте­
пень приращ ения испарения на фоне повышения продуктивности;
от значительной при небольшом дефиците влаги до нулевой при
хроническом недостатке влаги. Этот п одвариант можно п ред ста­
вить ка к
E k1< ^ E Kli1 Е П1"^ЕпЛ E Tt&z или
i’Ej.j'i
E Ti > £ Tl — возможно в крайне сухие годы, когда любой фито­
ценоз иссушает почву до предельных значений, но в низкопродук­
тивном насаж дении больше влаги достигает почвы и вклю чается
в транспирацию ; E T i<cEr — неизбежно во в л аж н ы е годы, когда
потребление влаги п риб ли ж ается к потенциально возможны м з н а ­
чениям, но во всех случаях (Е Кз+ Е Тг)— (E K + ETl) > Е Щ— Е П[ и
Е \ ^ - Е 2.
Именно такие условия характерн ы д ля лесных сообществ, л ес­
ной зоны, где мощность корнеобитаемой зоны постоянная, а по­
вышение продуктивности достигается чаще всего за счет лесоводственных уходов за н асаж дениям и, либо внесением удобрений.
В качестве модели такого подвар и ан та можно р ассм атривать
влагооборот в еловом и лиственном лесу (см. п. 6.4.1). П ри сход­
ной мощности корнеобитаемой зоны в обоих насаж д ен иях еловое,
имея большую органическую массу, действует к а к более продук­
тивный фитоценоз. П ерехв аты вая больше осадков пологом, ело­
вый лес увеличивает дефицит влаги в почве. Это в свою очередь
ведет к меньшему расходованию влаги на транспирацию при
199
существенно большем суммарном испарении во в л аж н ы е годы и
сближении его значений в засуш ливы е периоды;
б) возможности потребления влаги с ростом продуктивности
улучш аю тся (тип I). Такие условия наиболее типичны д ля сельско­
хозяйственных угодий, где повышение продуктивности часто св я­
зано с воздействием на физические свойства почв, в том числе
путем доуглубления пахотного горизонта либо пойышения его
влагоемкости. Подобный эф ф ект достигается на почвах с н еогра­
ниченной мощностью корнеобитаемой зоны, где повышение про­
дуктивности сопровож дается более интенсивным ростом корней.
Этот п одвари ан т мож но представить так:
Е щ> Е п;, Е т, < £ т_„;
(■£к2+
E i 2) — ( E Kl + £ ' т , ) > ( £ п 1— Еп.У,
Е г< Е 2.
Дополнительное влагопотребление за счет вновь осваиваемой
почвенной толщи выступает практически к а к единственный ф а к ­
тор повышенного суммарного испарения в сухие годы. В годы или
периоды с повышенным увлаж нением эти различия, ка к и в преды ­
дущем подварианте, могут увеличиваться вплоть до предельных,
равных испаряемости. Исходя из таких закономерностей в л аго ­
оборота, наиболее значительно увеличение испарения в резуль­
тате повышения продуктивности фитоценозов будет возрастать
в меридиональном направлении — от сухостепной зоны к лесостеп­
ной и ю жной части лесной, вновь несколько ум еньш аясь в север­
ных районах (т а е ж н а я зо н а ). Меньшее приращ ение в южных
районах лимитируется недостатком влаги, а в северных — д еф и ­
цитом тепла на фоне незначительных изменений влагообеспечен­
ности.
Особого внимания за с л у ж и в а ет концепция В. В. Р ах м а н о в а
[138], согласно которой повышение урожайности в основных хлеб о­
сеющих районах нашей страны не будет сопровождаться увеличе­
нием испарения и уменьшением стока, поскольку « .. .осуществле­
ние агролесомелиораций до лж но создать условия не только для
накопления влаги в почве, но и д ля экономного и рационального
ее использования сельскохозяйственными растениями» [138, с. 126].
Автор, однако, не приводит аргументов, которые хотя бы в какойто степени р ас кр ы ва ли тот «механизм», б лагодаря которому в ус­
ловиях острого дефицита влаги растения «отказываю тся» от ис­
пользования тех ее дополнительных зап асов накоплению которых
способствуют агротехнические мероприятия. Здесь мы встреча­
емся с хар актерн ы м примером того, к а к частному явлению или
случаю придается значение всеобщности. Конечно, повышение
200
продуктивности (в определенных границах) возможно и без уве­
личения испарения, но это не значит, что оно не будет увеличи­
ваться, если д ля этого появятся соответствующие условия. В к а ­
честве так их условий в практике зем леделия выступает увеличе­
ние мощности корнеобитаемой зоны, в л аго зад ер ж ан и е, повышение
влагоемкости субстрата при более полном освоении почвы ко р ­
нями. Более того, в районах недостаточного у вл аж н ен и я улучш е­
ние влагообеспеченности является непременным условием лю бых
агротехнических приемов. Они в первую очередь на это и н а п р а в ­
лены. В л ага здесь выступает как фактор-минимум, не сняв кото­
рый, нельзя рассчиты вать на решение задачи повышения продук­
тивности.
Н е ль зя согласиться с положением Р а х м а н о в а о том, что влага,
ак к у м у л и р уем ая в почве в результате агротехнических мероприя­
тий, в дальнейш ем идет на фильтрацию в грунтовые воды
очагам и через импермацидный («мертвый») горизонт. Такой оч а­
говый (потускулярный) тип фильтрации возможен только при н а ­
личии свободной гравитационной влаги, концентрирующ ейся в от­
рицательных ф орм ах микрорельефа. Повышение агротехники
такие условия сводит до минимума. В частности, опыты Ю. Н. Н и ­
кольского, на которые опирается Р ахм ан о в , п одтверж даю т именно
очаговый тип фильтрации, притом в условиях избыточного у в л а ж ­
нения, обусловливаемого затоплением поверхности почвы орош е­
нием при подаче до 680— 1000 мм воды.
С воеобразна точка зрения А. М. А лпатьева [3] на соотношение
продуктивности и испарения. Он считает, что основным фактором
различий испарения фитоценозами явл яется свойственная им про­
долж ительность вегетационного периода. Этим, в частности, он
о бъясняет различия в испарении лесными и травянисты ми ф ито­
ценозами. Продуктивность фитоценозов по Алпатьеву, п ракти ­
чески не сказы вается на испарении.
П р и зн ав ая важ ность продолжительности вегетационного пе­
риода, все ж е нельзя согласиться, что этот ф актор является опре­
деляю щим д ля испарения и стока. В п одтверж дение достаточно
сослаться на превышение испарения в хвойных лесах по ср авн е­
нию с лиственными при сходной продолжительности вегетацион­
ного периода и на меньшее испарение в лиственных лесах по с р а в ­
нению с открытыми пространствами при обратном соотношении
продолжительности вегетационных периодов.
В качестве итогового мож но сформ улировать следующий вы ­
вод: повышение продуктивности фитоценозов практически во всех
случаях сопровож дается увеличением суммарного испарения и сни­
жением стока. При оценке либо прогнозе значений испарения не­
обходимо исходить из представлений об изменении потребностей
фитоценозов во влаге и о реальных возможностях удовлетворения
этих потребностей. М инимальны различия испарения при хрони­
ческом дефиците влаги и ограниченной мощности корнеобитаемой
201
зоны. Они возрастаю т по мере улучшения влагообеспеченности.
В качестве минимума повышения испарения можно принять увели­
чение перехвата осадков надземны ми частями растений.
6.5. Гидрологические последствия
лесоосушительных мелиораций
Л есоосушительные мелиорации за с л у ж и в а ю т особой оценки,
поскольку при их осуществлении сочетается действие ряда
факторов, влияю щих на испарение и сток: повышения продуктив­
ности растений, изменения мощности корнеобитаемой зоны и смены
видового состава фитоценозов. При этом растения из условий не­
ограниченного, чащ е избыточного у влаж н ен и я (тип 2 а) переходят
в условия оптимального либо периодически недостаточного у в л а ж ­
нения (тип 26). С этих позиций, по наш ему мнению, и целесо­
образно оценивать гидрологические последствия лесоосуш итель­
ных мелиораций.
Н е останавл и ваясь на весьма обширной и не менее противоре­
чивой литературе по данном у вопросу (см., например, обо бщ аю ­
щие работы [10, 101, 184]), рассмотрим некоторые особенности
структуры водного б алан са, характерн ы е д ля заболоченных пло­
щадей, и их изменение под влиянием осушения и повышения про­
дуктивности фитоценозов.
Естественная растительность болот обычно характери зуется
малой продуктивностью. Древостой на неосушенных площ адях
ч ащ е всего представлены низкобонитетными сосняками и ельни­
ками с примесью березы, испарение с полога и транспирация ко­
торых невелика, а микроклим атическая роль значительна. Они,
ка к и изреженны е н асаж д ен ия, сохраняю т способность сниж ать
подпологовое испарение.
Снижение подпологового испарения обусловливается т а к ж е с а ­
мим напочвенным покровом. Ш ироко представленные здесь мхи,
особенно сфагновые, способны зап ас ать влагу и в то ж е время
экономно ее расходовать на испарение. Согласно Федорову [176],
под пологом елового леса испарение за теплый период с покрова
злаков и осок равнялось 185 мм, с зарослей п а п о р о т н и к а — 182 мм,
а со сф агнум а (несмотря на более благоприятные условия у в л а ж ­
нения) — только 117 мм. Ц ветковы е растения болот т а к ж е х а р а к ­
теризуются экономным расходованием влаги вследствие ксероморфности структуры (плотные кутикулярны е покровы, мелкие
или свернутые листья, восковой налет, одревеснение и т. п.). В этой
связи сам процесс заб о л ач иван и я следует рассм атр ивать ка к р е ­
зул ьтат действия двух факторов: отсутствия условий д ля стока
влаги и изолирующей роли самих фитоценозов.
Все это ведет к существенным отклонениям фактического ис­
парения от потенциально возможного. По данны м В. В. Р ом ан ова
[146], испарение с верховых болот составляет 51— 63 % испарения
202
с озер. В ряде случаев оно ниж е испарения с суходолов: в П р и ­
балтике 89— 107%, в Белоруссии 87— 105 %.
З а м едлен ное испарение с болот Ром ан ов [146] связы вает с не­
достатком влаги, который рассм атривается и в качестве причины
ксероморфности болотных растений. Н ам п редставляется такой
механизм маловероятным и д а ж е невозможным. Здесь более обос­
нованно мож но говорить о хроническом избыточном увлажнении.
Есть основание рассм атривать слабое испарение с мхов к а к при­
способительную реакцию к сохранению избыточного увлаж нения,
поскольку оно является непременным условием их существования.
Н а это направлено и зап асан ие воды в органах растений, и низ­
кая капиллярность образуемого ими субстрата, о чем свидетель­
ствует довольно интенсивное подсыхание поверхности покрова при
сохранении под ним высокой влагонасыщенности. Ксероморфность
строения многих цветковых растений можно рассм атривать ка к
приспособление к снижению обмена веществ в условиях крайней
бедности субстрата минеральными веществами и кислородом.
При осушении сл о ж и в ш ая ся система разруш ается, факторы и
процессы испарения резко изменяются. Происходит не только по­
вышение продуктивности фитоценозов, но и интенсивная их пере­
стройка. Коренные сообщества, биологические свойства и потреб­
ности которых способствовали поддерж анию избыточного у в л а ж ­
нения, сменяются сообществами, ж и знедеятельность которых
н аправлена на исключение избыточного увлаж нения. Это позво­
ляет рассм атривать сбрасы вание воды лишь к а к фактор, кото­
ры й дает на чало тем процессам, которые выполняют в д а л ь н е й ­
шем ф ункци и биологической м е ли о р а ц и и и поддерживают систему
в состоянии динам ической устойчивости.
Соответственно комплексу факторов и условий можно выделить
несколько вариантов соотношения продуктивности фитоценозов и
испарения с них при осуществлении осушительно-мелиоративных
мероприятий.
П осле осушения потенциальные условия д ля испарения п р а к ­
тически везде улучшаются, но р еали заци я их зависит от соотно­
шения степени сброса влаги и продуктивности фитоценозов. Так,
при создании условий у влаж н ен и я, близких к оптимальным (н а­
пример, при двойном регулировании), несомненно увеличение сум­
марного испарения, поскольку возрастаю т все его составляю щ ие
с повышением продуктивности фитоценозов и сменой растител ь­
ного покрова:
Ек1<^ЕК!',
(Е К2 -Ь E T i ) —
Е Г1<^ЕТ,,'1
( £ Kl -f-
ETl) ^ > E ni — Е Пг
и Е г < Е 2.
Но при одностороннем интенсивном сбросе влаги летом в о з­
можен ее дефицит в почве, что в сочетании с незначительной м ощ ­
203
ностью корнеобитаемой зоны мож ет ограничивать транспирацию .
В зависимости от степени и продолжительности дефицита влаги
суммарное испарение в отдельные годы и периоды мож ет быть
не только большим, но и меньшим, чем на неосушенных площ адях:
E kj^ E k/, Е п ^ > Е п,; £ т, > Е Тг;
(Е П1+ £ Т1) — (Ещ-^ E T.,)^>{EKi
и Е х> Е г.
E Kl)
При осушении более богатых болот (низинные, переходные)
структура водного б ал ан са будет изменяться по описанным выше
схемам, но различия в испарении фитоценозов, ка к и их продук­
тивности, будут, по-видимому, менее значительными. Здесь не бу­
дет столь зам етных изменений в структуре сообществ, поскольку
в любом случае они представлены сходными экологическими
формами.
О ценивая с позиций структуры водного б ал ан са современные
способы осушения, основанные на одностороннем регулировании,
следует присоединиться к мнению тех ученых, которые считают,
что подобные мероприятия обусловливаю т некоторое увеличение
стока при весьма неблагоприятном его режиме, связанном с ин­
тенсивным сбросом воды в весенний период.
Анализ основных
закономерностей влагооборота
в лесах и на открытых
пространствах
И мею щ иеся в н астоящ ее время концепции по д а н ­
ной проблеме мож но объединить в следую щие группы:
1) леса практически повсеместно испаряют больше влаги, чем
нелесные угодья, и поэтому уменьш аю т объем суммарного стока.
Эта точка зрения довольно широко распространена в отечествен­
ной литературе [3, 34, 36, 37, 89, 136, 145, 159, 161, 186] и является
преобладаю щ ей среди зар уб еж н ы х исследователей [83, 178, 197,
198, 200, 210];
2) леса экономно расходуют влагу на испарение и поэтому
увеличивают объем суммарного стока. Эта точка зрения активно
защ ищ ается многими отечественными исследователями однозначно
[8, 45, 117, 126, 137, 140, 141] либо с некоторыми оговорками
[131, 154, 158]. Ш ирокое распространение она получила в попу­
лярны х изданиях, газетных публикациях;
3) леса могут как увеличивать, т а к и уменьшать объем сум ­
марного стока. Одни сторонники этой концепции связы ваю т такое
неоднозначное влияние лесов с различиями их структуры [103—
105], другие — преж де всего с географическими или почвенно-грунтовыми ф акторам и [15, 55, 147]. М еханизм процессов обычно
не вскрывается;
4) леса практически повсеместно (исключение представляю т,
как правило, низкопродуктивные сообщества и сосновые леса
на песках) расходуют на испарение больше влаги, чем нелесные
угодья. Однако вследствие присущей лесам способности в ы зы ­
вать дополнительное выпадение атмосферных осадков они в ко­
нечном счете обусловливаю т увеличение суммарного стока. При
этом одни исследователи считают, что сток закономерно в о зр а ­
стает по мере увеличения лесистости [80, 119, 120, 176], другие
приходят к выводу, что это возрастание стока имеет место только
До определенных значений лесистости и не повсеместно. Н а п р и ­
мер, в степных и лесостепных районах эта закономерность ка к п р а ­
вило, не соблю дается [100— 102].
П р е ж д е чем перейти к ан ал и зу названны х концепций, остано­
вимся на наиболее общих положениях, определяю щих гидрологи­
ческую роль различных типов растительного покрова.
205
7.1. Особенности внутригодовой структуры
влагооборота в лесах и на открытых
пространствах
Внутригодовое испарение применительно к лесному и поле­
вому водосборам впервые рассмотрел С. Ф. Федоров [176]. В ос­
нову его исследований положены многолетние наблю дения (1955—
1973 гг.) за всеми основными элементам и водного б ал ан са на
объектах В алдайского ф и л и ала Г Г И (лесной водосбор — лог Т а ­
ежный, полевой — лог У сад ь ев ски й ). Применительно к указанны м
водосборам Федоров пришел к выводу, что «сумма испарения
с леса в мае, ка к правило, несколько меньше, чем с поля;
в среднем эта разн и ца составляет 1 0 % , а в августе — сентябре
имеет место обратное соотношение и испарение с леса на 14 и/о
больше, чем с поля» [176, с. 177]. Однако в качестве обобщ аю щего
делается вывод, что «в среднем за многолетний период (1955—
1973 гг.) общий х ара ктер годового хода испарения -с леса и поля
почти одинаков» [176, с. 178].
П опы таем ся рассмотреть в обобщенном виде схему внутриго­
дового испарения не только применительно к типам растительности
(лесная, п о л е в ая), но и к породному составу лесов (хвойные,
лиственны е), количеству атмосферных осадков и условиям их по­
требления растениями. Отметим в связи с этим некоторые принци­
пиально важ н ы е закономерности испарения по сезонам года.
Весной, как отмечалось выше, практически все леса, в том
числе и густые темнохвойные, экономно расходуют влагу. По р е­
зу л ь татам 8-летних наблюдений на Истринском опорном пункте
(табл. 7.1), весеннее испарение в поле в среднем р а в н я л о с ь 51 мм
при колебании по годам от 27 до 76 мм, в еловом насаж дении —
-соответственно 39 и 14— 54 мм, в смешанном лесу — 27 и 14—
45 мм и в лиственном лесу только 20 и 12— 29 мм.
Несколько иные соотношения испарения для периода 1951 —
1977 гг. применительно к условиям Кировской области получил
О. И. Крестовский и др. [72]. По их данным, весной (апрель)
максимальное испарение имело место в еловом лесу (33 мм),
д ал ее следует поле (30 мм), смешанный (27 мм) и лиственный
(18 мм) лес.
Осенью закономерности испарения во многом противоположны
весенним: потери влаги минимальны в поле (5 мм), несколько з н а ­
чительнее в лиственных лесах (8 мм) и максимальны в хвойных
л е са х (26 мм). Однако в целом испарение осенью невелико и п р а к ­
тически все фитоценозы х арактеризую тся влагонакопительны м э ф ­
фектом.
Зимой испарение максимально в еловых лесах и минимально
в н асаж ден иях из лиственных пород. Испарение в поле в среднем
близко к испарению в смешанных насаж дениях. Вместе с тем
206
Таблица 7.1
Изменение испарения по сезонам года в лесны х насаж дениях и в поле, мм
И стринский опорны й пункт
Всего
(осень,
зима, весна)
Лето
Год
лес
лес
лес
л е,
лес
лес
лес
лес
лес
лес
Среднее
63
81
— 151
10
1
4
—
1
3
1
9
12
1 13 33
146 101 166
—
2
2
17
82
4
21
24
36
62
6 —
14 —
38 —
48 —
96 125
18
23
33
61
94
5
8
15
26
109
15 18
2 —
24 36
37 46
58 138
24
7
2
16
22
64
16
10
23
37
86
4
7
13
17
—
16
19
33
61
70 42 32 76 27 51 63 42
19 13 25 12 29 26
23
14
18 45 31
23
17 30 33
14
35 38 54 50 30 50 41
14
194 171 418 146 189 263 157 245
51
20
27
39
223
99 58 54 100 38 73 88 64
31 22
16 27 35 53 27 44
35 51 93 39 57 91 58 60
73 88 133 97 88 135 82 92
390 381 282 520 323 468 463 390
72
32
61
98
402
19
8
11
37
46
422
411
419
584
405
413
491
552
208
257
286
700
—
6
30
62
398
365
394
666
341
326
365
514
218
292
298
731
25
1
25
41
32
366
365
476
620
1974-75
2
1970-71
12 114
2
1969-70
1973-74
Весна
1972-73
Зима
О садки
И спарен ие:
поле
лиственны й
смеш анны й
еловы й лес
О садки
И спарен ие:
поле
лиственны й
смеш анны й
еловы й лес
О садки
И спарен ие:
поле
лиственны й
смеш анны й
еловы й лес
О садки
И спарен ие:
поле
лиственны й
смеш анны й
еловы й лес
О садки
И спарен ие:
поле
лиственны й
еловы й лес
О садки
И спарен ие:
поле
лиственны й
еловы й лес
1971-72
Осень
Элемент
1968-69
Сезон
1967-68
Г идрологические годы
53
4
•473
480
489
635
353
364
403
625
521 463 262 498 379 291 454 537
442 435 273 392 361 345 392 524
492 579 419 491 453 463 558 581
425
396
501
в отдельные годы испарение по сезонам существенно отклонялось
от приведенных выше средних значений. Н апример, при м а кси ­
мальном за холодный и переходные периоды испарении в еловом
лесу в 1967-68, 1970-71, 1973-74 гг. оно было больш е на полевом
участке. В отдельные годы существенно уменьш ались или увели ­
чивались различия, свойственные отдельным объектам. Основным
фактором этих различий являю тся условия у в л аж н ен и я (количе­
ство осадков). Анализ влагооборота в зависимости от данного
207
ф ак тор а позволяет выявить весьма существенные закономерности,
важ н ы е д л я понимания и оценки гидрологической роли лесов р а з ­
личной структуры и открытых пространств (рис. 7.1).
П е р ва я закономерность свидетельствует, что в лесных н а с а ж д е ­
ниях испарение в озрастает пропорционально увеличению количе­
ства осадков (лишь в крайне вл аж н ы е и прохладны е годы или
периоды в качестве лимитирующего ф ак то ра выступает недоста­
т о к т еп л а), а на открытых пространствах отмечается противопо­
л о ж н а я направленность процесса — испарение возрастает в сухие
периоды. П а р ал л ел ьн о наблю дается и вторая, хотя и несколько
менее вы раж ен н ая, закономерность — с увеличением количества
■осадков возрастаю т различия суммарного испарения в хвойных
и лиственных н асаж дениях. Третья закономерность вытекает из
первой и второй и заклю чается в том, что в сухие годы п р акти ­
чески все н аса ж д ен и я (в том числе и хвойные) расходую т на ис­
п арен и е влаги меньше, чем полевые угодья. В то ж е время
во вл аж н ы е годы только лиственные н асаж д ен ия сохраняю т спо­
собность расходовать меньше влаги, чем полевые угодья. Ч е тв ер ­
т ая закономерность состоит в том, что возрастание испарения в л е ­
сах с увеличением количества осадков не является прямо пропор­
циональным: оно наиболее значительно при переходе от минимума
осадков к средним их значениям (в нашем случае при 150— 250 мм
за холодный период, см. рис. 7.1). Д а л е е эта зависимость стано­
вится менее заметной, а при большом количестве осадков — д аж е
•обратной.
Отмеченные закономерности наиболее четко вы раж ены в холод­
ный и переходные периоды года, что логично и легко объяснить
структурой испарения. В лесах, где влага, поступаю щ ая на см ачи­
вание полога, является основным элементом испарения, оно, ес­
тественно, находится в прямой зависимости от количества осадков,
од нако лиш ь до тех пор, пока ограничиваю щим фактором не с т а ­
нут ресурсы тепла при крайн е в л аж н ой погоде. В то ж е время
в сухие периоды полог леса проявляет в основном защ итны е ф унк­
ции, сводя в невегетационный период испарение в основном к не­
значительном у подпологовому.
Совсем другие факторы определяют испарение на открытых
пространствах. Здесь, ка к отмечалось выше (см. п. 6.2), на про­
тяж ен и и всего холодного и переходных периодов года фитоценоз
«не работает» ка к система. В этой связи основная д еяте л ьн ая по­
верхность п редставлена почвой, испарение с которой происходит
при нелимитируемом увлаж нении и находится в прямой зави си ­
мости от ресурсов тепла и других метеорологических факторов.
Иными словами, здесь постоянно реализую тся потенциальные воз­
можности испарения и значения его близки к испаряемости.
Летний период, ка к видно из рис. 7.1, не характери зуется столь
четкими законом ерностям и изменения испарения, поскольку по­
следнее периодически ограничивается недостатком влаги в почве
208
0еа9ки
Рис. 7.1. Отклонения суммарного испарения в лесных на­
саж дениях от его значений в поле в различные по у в л а ж ­
ненности годы. Истринский опорный пункт, 1967— 1975 гг.
Н асаж дения средневозрастные, I класс бонитета, полнота
0,8—0,9.
а — осень, зима, весна, 6 — лето, е — год; 1 — поле, 2 — листвен­
ный лес, 3 — смешанный лес, 4 — еловый лес.
и связанной с ней транспирацией. Поэтому в целом за год зак оно­
мерности испарения близки к тем, которые характерн ы д ля холод­
ного периода года. Н а д о отметить, что при в лаж н ой прохладной
*4
З а к а з № 827
209
мм
500
Рис. 7.2. Зависимости зад ер ­
ж ания осадков пологом ело­
вого леса ( /) и транспирации
в сумме с подпологовым испа­
рением (2) от количества о сад­
ков.
Истринский
опорный
пункт.
700 мм
600
0$адки за год
погоде летом уменьшение испарения мож ет быть д а ж е более з н а ­
чительным, чем в невегетационные периоды. Это связано с подав­
лением транспирации и подпологового испарения.
В этой связи существенный интерес п редставляет ан али з со­
отношений транспирации и перехвата осадков кронами примени­
тельно к количеству в ы падаю щ их осадков. Обычно считается, что
в среднем за год первый элемент всегда превалирует над вторым.
Такое положение, по-видимому, бесспорно применительно к лист­
венным и смешанным н асаж ден иям . В еловых лесах во в л аж н ы е
годы зад ер ж ан и е мож ет п р еобладать над транспирацией (и сущ е­
ственно), поскольку увеличение осадков не только ведет к увеличе­
нию их перехвата, но и одновременно обусловливает снижение
транспирации и подпологового испарения. Применительно к н а ­
шим данны м эта закономерность п редставлена рис. 7.2. Вместе
с тем в аридны х районах, где дефицит влаги является хрониче­
ским, а ресурсы тепла велики, снижение транспирации и сум м ар­
ного испарения во в л аж н ы е годы обычно не имеет места [19].
П оскольку изучение всех элементов влагооборота, ка к и ф ак то ­
ров, их обусловливаю щих, сопряжено с большими, а д ля целей
оценки гидрологической роли фитоценозов и неоправданными,
трудностями, встает за д а ч а поиска наиболее общих сравнительных
критериев влагооборота по сезонам года. В надземной сфере в к а ­
честве таких критериев выступает структура фитоценозов и преж де
всего состояние полога в невегетационный период (листопадные,
вечнозеленые древесные, полностью отмираю щ ие трав ян и сты е),
в почвенном звене — хар актер у в л аж н ен и я (неограниченное, недо­
статочное, периодически недостаточное) и мощность корнеобитае­
мой зоны, с которой в свою очередь связан а возможность ухода
влаги за пределы биологического звена влагооборота.
210
Рис. 7.3. Условия (типы) увлаж нения почвогрунтов в зависимости от
глубины проникновения корневых систем растений и залегания уров­
ней грунтовых вод.
Растительность: а — древесная, б — травянистая.
/ — увлажнение, нелимитируемое и сходное дл я всех фитоценозов при высоко­
стоящих грунтовых водах; I I — лимитируемое и сходное для всех фитоценозов
вследствие ограниченной мощности корнеобитаемой зоны и глубокого залегания
грунтовых вод; I I I — лимитируемое и различное для древесных и травянистых
фитоценозов вследствие неограниченной (различной для отдельных сообществ)
мощности корнеобитаемой зоны при глубоком залегании грунтовых вод; / / / ' —
то же, но при частично доступных (только для древесных растений) грунтовых
водах; / — уровень грунтовых вод.
У читывая выш есказанное, ан али з внутригодового хода и спаре­
ния, ка к и других элементов влагооборота, проводим в соответ­
ствии с выделенными нами (см. п. 5.4) условиями (типами) поч­
венно-грунтового увлажнения.
1) неограниченное увлаж нение, когда д л я всех фитоценозов
испарение близко к потенциально возможному. Такие условия,
к а к правило, свойственны местополож ениям с допустимыми д ля
корней растений грунтовыми водами (тип I на рис. 7.3) или
районам либо периодам времени с увлаж нением атмосферными
о садкам и, настолько благоприятным, что практически исклю ча­
ется дефицит влаги в почве;
2) лимитируемое (ограниченное), одинаковое для древесных
и травянисты х фитоценозов вследствие ограниченной мощности
корнеобитаемой зоны почв (тип I I ) . Здесь биологические в о зм о ж ­
ности роста корневых систем отдельных видов растений остаются
нереализованным и и при дефиците осадков влагопотребление р а з ­
личных фитоценозов нивелируется;
3) лимитируемое (ограниченное), но различное д ля древесных
и травянисты х фитоценозов, на почвах с мощной корнеобитаемой
зоной (типы III, I I I ') . Здесь реализую тся потенциальные в о зм о ж ­
ности роста корневых систем и связанное с ними влагопотребле­
ние фитоценозов.
Исходя из рассмотренных особенностей почвенно-грунтовых
условий и закономерностей влагооборота, свойственных лесным
14*
211
и полевым фитоценозам (см. рис. 7.1— 7.3), годовой цикл и спаре­
ния можно довольно четко раздели ть на три периода (зимне-ве­
сенний, летний, летне-осенний), а в их пределах мож но выделить
д ва вари ан та его хода в зависимости от степени и условий в л аго ­
обеспеченности растений, обусловливаемой ка к почвенно-грунтовыми ф акторами, так и увлаж нением атмосферными осадками.
I. Зимне-весенний период ( я н в а р ь — апрель) по влагообеспе­
ченности сходен для всех типов почвенно-грунтового увл аж н ен и я:
а) при малом количестве атмосферных осадков в лесах, осо­
бенно лиственных,— п реобладание защ итных функций, на откры ­
тых пространствах — р еали зац и я потенциальных возможностей ис­
парения. В этих условиях испарение максимально на полях, где
идет прогрессивное иссушение почв (см. рис. 7.1 и п. 5.4) и мини­
мально в лиственных насаж ден иях;
б) при вл аж н ой погоде в хвойных лесах реш аю щий ф актор
испарения — перехват осадков пологом, в лиственных (зимнего­
лых) он незначителен весной и практически отсутствует зимой.
В поле испарение лимитируется недостатком тепла. В этих усло­
виях максимальным испарением характеризую тся хвойные (темно­
хвойные) леса при сохранении лиственными минимальных зн ач е­
ний. Открытые пространства заним аю т промежуточное положение.
II. Л етний период (май — август) характер и зу ется следую ­
щими условиями:
а) при малом количестве осадков (сухие периоды) и огран и ­
ченной мощности корнеобитаемой зоны (тип II) испарение сущ ест­
венно не р азли чается в отдельных фитоценозах (различия в з а ­
д ерж ании осадков кронам и компенсируются расходом на т р ан с­
пирацию ); при неограниченной мощности корнеобитаемой зоны
(тип III, I I I ') испарение больше в лесах всех видов, чем в полях,
ка к р азвиваю щ их более глубокую корневую систему (видовые р а з ­
личия лесных пород в значительной мере нивелируются дефици­
том в л а ги );
б) при в лаж н ой погоде испарение близко к испаряемости и
существенно сб лиж ается в различны х фитоценозах и типах почв
по влагообеспеченности. Во второй половине лета начинают про­
являться влагонакопительны е свойства открытых пространств.
В целом различия в испарении фитоценозов наименее зн ачитель­
ные из всех других периодов.
III. Осенне-зимний период (сентябрь — д екабрь) сходен для
всех типов:
а) при малом количестве осадков во всех лесах преобладаю т
защ итны е функции, но в силу малого испарения в среднем р а з л и ­
чия его в отдельных фитоценозах невелики;
б) при преобладании в лаж н ой погоды четко проявляются
влагонакопительны е свойства. Они максимальны в лиственных
лесах и на полях, минимальны — в хвойных насаж дениях.
С. Ф. Федоров [176] впервые р а зр а б о т а л схему внутригодового
212
испарения с леса и поля применительно к осредненным условиям
увлаж н ен и я ю ж н отаеж н ой подзоны (Н овгородская область), где,
по автору, различия испарения хвойных (еловых) и лиственных
лесов несущественны. Согласно этой схеме, испарение в лесах з а ­
метно больше, чем на полях, в июле — сентябре, а т а к ж е в д е к а ­
б р е — м арте (в меньшей степени). В апреле — июне более значи­
тельным
испарением
характеризую тся
полевые фитоценозы.
В среднем за год несколько больше влаги испаряется в лесах.
Н аш и данные свидетельствуют о необходимости введения
в этот ан али з по крайней мере двух п арам етров — породного со­
става лесов (хвойные, лиственные) и условий увлаж нения. П ри
этом последние целесообразно в свою очередь р ассм атривать в з а ­
висимости от факторов, обусловливаемых почвогрунтами (уровень
грунтовых вод, мощность корнеобитаемой зоны) и количеством
атмосферных осадков.
В этой связи ход внутригодового испарения (% нормы и спаре­
ния д ля данного региона) мож но свести к четырем схемам
(рис. 7.4):
— д ля условий благоприятного почвенно-грунтового и атм о­
сферного увл аж н ен и я (фитоценозы на участках с доступными для
корней грунтовыми водами либо на почвах с глубокими грунто­
выми водами, см. рис. 7.3), но на фоне хорошего атмосферногоувлажнения. Здесь (рис. 7.4 а) резко п р еобладает испарение с хвой­
ных лесов в холодный и переходные периоды года, в то время
к а к в теплый период разли чи я испарения с лесов различного по­
родного состава, а т а к ж е с лесов, и полевых участков с г л а ж и ­
ваются; во второй половине лета и осенью после окончания веге­
тации травянисты х растений или их ж атвы , хорошо в ы р а ж ен а
влагонакопительная роль открытых пространств. При таком у в ­
лаж нении фитоценозы по значениям годового суммарного и спаре­
ния распределяю тся в следующей последовательности (в порядке
в озрастан и я): лиственные леса — открытые пространства — хвой­
ные (темнохвойные) леса. В особо вл аж н ы е годы на первое место
выходят открытые простанства;
— д ля условий неограниченного почвенно-грунтового у в л а ж ­
нения, vh o при малом количестве атмосферных осадков (только при
высокостоящих грунтовых водах) (рис. 7 .4 ,6 ). Основные отличия
от предыдущей схемы связаны с тем, что испарение с открытых
пространств имеет наиболее высокие значения по сравнению с л е ­
сами в холодный и переходные периоды года и мало отличается
от лесного в позднелетний и раннеосенний периоды (вследствие
малого перехвата осадков в лесах при отсутствии факторов, л и м и ­
тирующих испарение на п олях). Кривые хода испарения с хвой­
ных и лиственных лесов в этих условиях заметно сб лиж аю тся и
характеризую тся наиболее высокими пиками (вследствие высоких
значений метеорологических факторов и малого испарения оса д ­
ков с п олога). Четко прослеж ивается следующее распределение
213
1/ 1ll\lll\iv \ V 1И/|>фф/Г| X 1xt\x/i
Рис. 7.4. Внутригодовой ход суммарного испарения с лесов и от­
крытых пространств при различных условиях почвенно-грунтового
и атмосферного увлаж нения.
а — влаж ные годы, почвогрунты с неограниченным (оптимальным) увлаж не­
нием; б — сухие годы, почвогрунты с неограниченным увлажнением (только
при корнедоступных грунтовых водах), в — почвогрунты с ограниченной и
равной для всех фитоценозов мощностью корнеобитаемой зоны (мелкие
почвы), г — то ж е, но при различной для древесных и травянистых фитоце­
нозов мощностью корнеобитаемой зоны (глубокие почвы в основном арид­
ных районов); / — еловые леса, 2 — мелколиственные леса, 3 — поля.
тодового суммарного испарения (в порядке в о з р а с т а н и я ): лист­
венные л е с а —открытые пространства — хвойные (темнохвойные)
леса;
—
д ля условий ограниченного у вл аж н ен и я на почвах с
ной (малой для всех фитоценозов) мощностью корнеобитаемой
зоны. Сохраняется схема испарения и порядок соотношений сум ­
марного испарения, характерн ы е д ля предыдущих условий, но кри ­
вые
характеризую тся
значительной
выположенностью
хода
(рис. 7.4 в ) ;
—
д ля условий ограниченного увлаж нения, но на почва
с различной для древесных и травянисты х фитоценозов мощностью
214
корнеобитаемой зоны (к ак правило, лесостепная и степная зо н ы ).
В силу более полного удовлетворения потребностей во влаге л ес­
ных фитоценозов (особенно при достижении глубокоукореняющимися древесными породами грунтовых вод) испарение с них
(в том числе и с лиственных) заметно больше, чем с полей,
летом и несколько меньше — в холодный и переходные периоды
года (рис. 7 .4 г). Именно этот тип соотношения испарения с лесов
и открытых пространств наиболее полно изучен Г. Н. Высоцким
и его последователями. Соотношение годового суммарного испа­
рения здесь строго однозначно: открытые пространства — лист­
венные л еса — хвойные леса (встречаются редко).
Возможны и другие варианты внутригодового влагооборота
древесных и травянисты х фитоценозов. О днако они, ка к правило,
являю тся комбинацией приведенных выше схем. Н апример, на поч­
в ах с неограниченной (различной д ля травянисты х и древесных
растений) мощностью корнеобитаемой зоны во вл аж н ы е годы или
периоды лет испарение мож ет х ар актер и зов ать ся промежуточным
вариантом первой и четвертой схем (рис. 7 .4 ,а, г ), а на почвах
с ограниченной (равной д ля всех фитоценозов) мощностью корне­
обитаемой зоны в весенние и раннелетние периоды (при наличии
верховодки на иллювиальном горизонте) влагооборот в зави си ­
мости от количества атмосферных осадков подчиняется первой
или второй схеме и др.
7.2. Многолетние и зонально-геофизические
закономерности влагооборота в лесах
и на открытых пространствах
Ошибки в оценке гидрологической роли лесов и других видов
угодий часто проистекают из-за переоценки их потенциалвной ис­
паряю щ ей способности. П ри построении различного рода схем и
концепций потенциальные потребности сообществ во влаге не­
редко приравниваю тся к их реальной испаряю щ ей способности.
Фактически ж е это, скорее, можно рассм атривать к а к исключение,
а не ка к правило. Н а преобладаю щ их п лощ адях не только ар и д ­
ных, но и гумидных, типично лесных районов законом ерна та
или иная степень н едостатка влаги, которая выступает в ка ч е­
стве основного ф ак тор а фактического испарения.
С позиций потенциально возможного испарения нельзя р а с ­
см атри вать и условия формирования стока. О бразован и е его св я­
зано в основном с короткими периодами избыточного увл аж н ен и я
(в основном весной), которые могут сменяться периодами острого
дефицита влаги д ля растений. В аж но, какие создаю тся условия
Для ухода влаги за пределы биологического звена влагооборота
в эти периоды. Эта в лага не мож ет в последующем использова­
ться растениями несмотря на любой ее недостаток в верхнем слое
2 15
почвы. Все зависит от того, сколько влаги единовременно посту­
пает на водосбор и какова его влагоемкость.
Исходя из этих представлений п равильнее, рассматривать
не сток как остаток испарения ( что неизбежно при использован ии
в качестве критерия гидрологической р о л и потенциальной и спа ряю ­
щей способности), а испарение к а к остаток стока. В этом еще одно
подтверж дение необходимости уделять максимальное внимание
периодам основного формирования стока и всесторонне изучать
процессы влагооборота во всех звеньях экосистем.
Большинство исследователей придерж иваю тся той точки зр е­
ния, что, чем засуш ливее условия, тем больше преимуществ в р а с ­
ходовании влаги имеют лесные фитоценозы и, следовательно, тем
значительнее превышение испарения в лесах над испарением
в поле. Так, А. А. М олчанов [106] это явление связы вает с более
высокой потребностью лесов во влаге. П о его данным, леса р ас­
ходуют влаги больше, чем полевые угодья, при засухах; увели­
чивается их преимущество в испарении и в зональном плане:
в засуш ливы х районах леса являю тся расточителями водных р е ­
сурсов.
М. А. Алпатьев [3] в основу различий расходования влаги ф и ­
тоценозами полож ил продолжительность вегетационного периода.
В силу этого, по его мнению, превышение испарения с леса так ж е
увеличивается в ю жных районах (п араллельн о увеличению р а з ­
личий периода вегетации) и уменьшается с продвижением на се­
вер. Такой ж е точки зрения п ридерж ивается С. А. Бр атц ев [9],
но сокращ ение расхода влаги лесами на севере он связы вает
со снижением их продуктивности.
В.
Е. Водогрецкий [15] считает, что в лесной зоне леса всегд
способствует увеличению стока, в лесостепной зоне сток с з а л е ­
сенных водосборов бывает большим только там, где грунтовые
воды зал егаю т на глубине не менее 10 м, при более глубоких
грунтовых водах сток уменьшается. Н а более сильное иссуш аю ­
щее влияние лесов в районах недостаточного у влаж н ен и я у к а з ы ­
вают т а к ж е Д . Г. С м ар агдов [154], В. И. Рутковский [147] и др.
Вместе с тем Л. А. И ванов [55] пришел к противоположному
выводу. По его данным, леса у в л аж н яю т пространства в степной
зоне, нейтральны — в лесостепной и выступают ка к иссушающий
ф актор в северных районах. К этому выводу Иванов пришел, опи­
раясь на данные по расходованию влаги растениями на тран сп и ­
рацию в различны х зонах. Они, действительно, свидетельствуют,
что по мере продвижения в южны е районы транспирация др евес­
ных пород уменьшается. Это, однако, не дает основания для такого
вывода, какой сделан Ивановым, поскольку параллельно, и в еще
большей степени, со к ращ ается расходование влаги травянистыми
фитоценозами, характеризую щ имися меньшей способностью извле­
кать ее из почвы. Н адо полагать, что И ванов [55] при форм улиро­
вании своих выводов не и зб е ж ал влияния имевших в то время ш и­
216
рокое распространение идей о всеобщем и только полож ительном
влиянии лесов на все звенья экосистем в районах полезащ итного
лесоразведения.
Тенденция более значительного испарения с лесов в б лаго­
приятных условиях у вл аж н ен и я отмечается т а к ж е в работах
И. С. Ш п ака [186], А. Г. Б у л ав ко [10], С. Ф. Ф едорова [176].
Первы е д ва автора причину такого явления видят в увеличении
з а д е р ж а н и я осадков лесным пологом по мере увеличения их ко л и ­
чества. С. Ф. Федоров большое значение придает т а к ж е транспи­
рации.
Учитывая тенденцию более значительного испарения лесов во
в л аж н ы е годы, Федоров приходит к выводу, что в северо-западных
районах лесной зоны европейской части С С С Р испарение с лесов
в большинстве случаев больше испарения с безлесных территорий,
а в ю жных и восточных районах лесной зоны имеет место о б р ат­
ное соотношение. Свои выводы Федоров ограничивает условиями
лесной зоны. Д р уги х регионов он не касается.
Н аш и исследования даю т основание сделать вывод, что при
оценке соотношения испарения с лесов и открытых пространств
следует учитывать две тенденции: ув е л и ч е н и е испарения с лесов
(особенно х в о й н ы х ) во влаж ные годы и б ольш ее ра сходование
в л а ги л еса м и на по ч вах с неограниченной мощностью ко рнеоби­
таемой зоны. Эти тенденции прослеж иваю тся и в зонально-геогра­
фическом плане (рис. 7.5). Н а почвах с ограниченной мощностью
корнеобитаемой зоны, ка к правило, подзолистого типа х а р а к т е р ­
ных д л я лесной зоны (хвойные, хвойно-широколиственные л е с а ),
по мере продвиж ения в ю ж н ы е и юго-восточные районы ум еньш а­
ются разли чи я в расходовании влаги лесами и фитоценозами от­
крытых пространств. О днако лиственные леса во всех случаях р ас­
ходуют меньше влаги, чем полевая растительность.
Н а почвах с неограниченной мощностью корнеобитаемой зоны,
характер н ы х д л я лесостепной и более ю жны х зон (серые лесные
почвы, черноземы, каш тан овы е почвы, больш ая часть песчаных
почв разного генезиса и т. п.), где реш аю щ ую роль приобретает
«корневой фактор», преимущество в расходовании влаги вновь
переходит к лесным фитоценозам. Зд есь практически все н а с а ж ­
дения (вне зависимости от состава) расходуют на испарение
больше влаги, чем травянисты е фитоценозы. П ри этом различия
в испарении тем значительнее, чем острее дефицит влаги и сущ ест­
веннее разли чи я в мощности корнеобитаемой зоны почв ср а вн и ва е­
мых фитоценозов.
Сосновые н аса ж д ен и я по расходованию влаги обычно занимаю т
промежуточное положение м еж д у темнохвойными и лиственными
лесами, а леса из лиственницы в свою очередь — м еж д у сосновыми
и лиственными лесам и (в силу большего, чем лиственные леса,
перехвата осадков пологом в холодный период г о д а). Следует,
однако, иметь в виду, что сосновые л еса часто приурочены к спе217
Рис. 7.5. Схематизированный меридиональный профиль (через евро­
пейскую часть СССР) условий увлаж нения и суммарного испарения
с лесов и травянистых фитоценозов применительно к природным зонам
и мощности корнеобитаемой толщи почв. Данны е по осадкам и испа­
рению взяты из работы [145].
/ — испарение с поля; 2 — испарение с темнохвойного леса; 3 — испарение с ли•ственного леса; 4 — годовые суммы осадков; 5 — годовая испаряемость; 6 — ни ж ­
няя граница корнеобитаемой зоны почв.
мифическим местообитаниям с бедными почвами. Если этот эдафический ф актор недооценивается (довольно распространенная
ош ибка) и сравниваю тся травянисты е сообщества на зональных
более богатых (суглинистых) почвах и сосняки на бедных почвах,
преимущества в расходовании влаги могут быть отданы первым
из них. При методически обоснованном сравнении преимущ е­
ство переходит к сосновым лесам, которые ка к олиготрофы д а ж е
на крайне бедных местообитаниях обеспечивают значительную
продуктивность.
Н а пойменных зем лях соотношение расходования влаги фито­
ценозами обусловливается в основном степенью доступности грун­
товых вод. Преимущ ество в этом отношении, ка к правило, имеют
древесные фитоценозы, для них характерн о и большее р асходов а­
ние влаги на испарение.
Гидрологическая роль горных лесов ск лады вается в основном
по схеме, характерной д ля местообитаний с ограниченной мощ но­
стью корнеобитаемой зоны. Существенные коррективы вносит вы ­
сотное положение и экспозиция склонов. Н а склонах южной экс­
позиции увеличивается значение защ итны х функций полога, осо­
бенно зимне-голых лесов, в холодный и переходные периоды года.
218
Поэтому при радиационном типе погоды здесь возрастает р ас х о ­
дование влаги травянисты ми фитоценозами, а в целом влагооборот
склады вается по типу, хар актерн о м у д ля сухих периодов. Н а малоинсолируемых склонах северной ориентации превалирует в л аго ­
пер ехваты ваю щ ая роль полога при минимальной защитной. В л аго­
оборот склады вается по типу в л аж н ы х периодов.
Совершенно особые условия влагооборота фитоценозов с к л а ­
ды ваю тся в р айонах с конденсационными осадками. П о мере их
увеличения усиливается положительное влияние на сток древес­
ной растительности. В зонах облачности факторы иссушения
(густота насаждений, хвойные породы) становятся фактором н а ­
копления влаги. О днако ан али з влагооборота горных лесов т р е­
бует дополнительных исследований.
В заклю чение следует отметить, что рассмотренны е схемы в л а ­
гооборота о тр а ж а ю т н аиболее общие закономерности, х а р а к т е р ­
ные д л я отдельных фитоценозов и типов растительности. Эти за к о ­
номерности наиболее полно п роявляю тся в рай он ах с четко в ы р а ­
женным холодным периодом года и сопутствующими ему тв ер ­
дыми осадками. В конкретных условиях возм ож ны существенные
отклонения от намеченных схем, обусловливаем ы е н еравн ом ер­
ностью ув л аж н ен и я (практически исключаются случаи сохранения
на протяж ении года одного и того ж е типа атмосферного либопочвенного у в л а ж н е н и я ), структурой фитоценозов (кроме со­
с т а в а — возрастом, густотой продуктивностью и т. п.) и другими
факторами. В к а ж д о м конкретном случае эти ф акторы д о л ж н ы
находить отр аж ен и е при оценке различны х проявлений гидрологи­
ческой роли лесов и других сообществ.
С учетом изложенных положений рассмотрим существующие
концепции гидрологической роли лесов.
/■
Анализ основных концепций
гидрологической роли лесов
8.1. Концепция иссушающей
роли лесов
В основу данной концепции положены ф ун дам ен ­
тальны е исследования Г. Н. Высоцкого [34, 36 и др.] и других
ученых, работавш их в районах недостаточного увлаж н ен и я (степ­
н ая и лесостепная зоны).
Г. Н. Высоцким исследования проводились в лиственных лесах,
представленных дубом и его спутниками. Н а саж д ен и я были при­
урочены к типичным д л я зональны х условий глубоким почвам
суглинистого (часто лёссовидного) механического состава (черно­
земы, каш тановые, серые лесные и т. п.). В такие почвы корни
древесных пород проникают на 4— 6 м и глубже, что существенно
превышает глубину укоренения травянисты х растений. Соответ­
ственно разли чается и глубина иссушения почв под древесными
и травянисты ми фитоценозами.
В этих условиях преимущества древесных растений в расходо­
вании влаги закономерны и однозначны. Нет ни фактических д а н ­
ных, ни логических посылок, которые противоречили бы установ­
ленной Высоцким закономерности иссушающего влияния лесов
(в районах недостаточного у в л аж н ен и я!). Исследователи, кото­
рые так ж е р аботали в районах недостаточного увлаж нения, не­
избежно приходили к выводам, п одтверж даю щ им основные п оло­
ж ения Высоцкого. М атериалы исследований, с помощью которых
делались попытки поставить под сомнение или опровергнуть вы ­
воды Высоцкого, получены, ка к правило, путем использования не­
достаточно обоснованных методических приемов.
Г. Н Высоцкий не распо л агал данны ми прямых наблюдений
в лесной зоне, которые п одтверж дали бы сформ улированные им
положения. Говоря о высокой испаряю щ ей способности лесов з а ­
падных и северных районов страны, он опирался на м атер и ал ы ис­
следований, выполненных в ю жных районах. Вместе с тем, а н а ­
лизируя особенности гидрологической роли лесов в широком
плане, Высоцкий понимал, что имеющиеся данны е не вскрывают
всех ее проявлений. У ж е в одной из своих первых работ он пи­
сал: «несомненно, бывают моменты, а мож ет быть, и места,
в которых тр ав ян и стая растительность испаряет влаги больше,
чем лес» [35, с. 143]. В более поздней работе [36], р а с с м а т ­
220
;
;
■1
]
,
ри вая противоречивость явлений, вытекаю щ их из представлений
о высокой испаряющ ей способности лесов и фактов благопри ят­
ного влияния насаж дений на водность рек, Высоцкий сам о­
критично вскры вает другие противоречия своей концепции отно­
сительно географических аспектов гидрологической роли лесов.
О тт а л к и в ая сь от представлений, полученных в аридных районах,
о том, что «.. .лес высуш ивает подпочву больше, чем поле, до глу­
бины 15— 17 м е т р о в ,.., усиленно десугирует доступную ему почвенно-грунтовую влаж н ость и грунтовые в о д ы ...» (с. 16, 30),
он отмечает, «что под лесом зап асы воды долж ны быть ниже,
чем под безлесными площ адями; следовательно, и питание вод­
ных источников долж но быть менее обильным. Однако н аб лю д е­
ния, более поверхностные и общепризнанные, показы ваю т, как
будто бы обратное, т. е. что обезлесение территории вызы вает
сокращение меженного питания рек, иссякание многих источников
и ручьев, которые усиленно заносятся культурным (от распашки,
от сбоя) аллювием — песком и илом. С этим наглядно вяж ется
усиление разливов и паводков, но данные исследований влажности почвы и уровня грунтовых вод этому противоречат. Очевидно,
какого-то зв ен а в нашем представлении об обороте вл а ги у нас
ещ е недостает» (с. 31 — курсив Н. В ).
Эта цитата очень наглядно свидетельствует, что Высоцкий в те­
чение всей своей жизни прид ерж ивался представлений об обороте
влаги под лесами, установленных на примере исследований, в ы ­
полненных в аридных р ай о н ах и на почвах с непромывным типом
водного реж има. П редставления об особенностях влагооборота лесов в типичных лесных, а не специфических (степных) условиях
практически полностью отсутствовали.
П озднее многие исследователи касались данной проблемы
на примере наблюдений, выполненных в лесной зоне. В ы с казы ­
вались положения, ка к подтверж даю щ ие тезис Высоцкого об ис­
суш аю щ ей роли лесов [3, 89, 91, 136, 148, 159, 161], так и противо­
речащ ие ему [15, 45, 80, 103— 105, 126]. Однако исследователи,
к а к правило, ограничивались констатацией положений и не п ы та­
лись объяснить сущность процессов. Исклю чения п редставляю т
работы А. М. Алпатьева, Ю. Л. Р ау н ер а и А. И. Субботина.
А. М. Алпатьев приходит к однозначному выводу о неи збеж ­
ности большего расходования влаги лесами, ка к имеющими н е­
сравнимо более продолжительный вегетационный период. Он пи­
шет: «Теоретические предпосылки биологического и физического
п орядка свидетельствуют в пользу признания древесны х ф о р м а­
ций потенциально более мощными испарителями влаги по с р а в ­
нению с травянистыми: лес при достаточной влагообеспеченности
и отсутствии заболоченности всегда испаряет больше влаги, чем
поле, зан ятое однолетними или многолетними травянисты ми сооб­
ществами. П р е ж д е всего этому способствует более пр одол ж и тел ь­
ный период вегетации древесных растений» [3, с. 224].
221
Существенное внимание уделяется Алпатьевым та к ж е способ*
ности древесных фитоценозов и звлекать влагу из большего объем а
почвы, их многоярусности, повышенному радиационному б а ­
лансу [136].
В низких широтах, где вегетационный период леса намного
продолжительнее, чем поля, разн и ца в испарении с этих видов
угодий, по автору, наиболее значительна. В высоких широтах, где
разн и ца невелика, значения испарения сближ аются.
Свои положения Алпатьев базирует на логических посылках,
а т а к ж е на некоторых опытах, выполненных в районах недоста­
точного у влаж нения. Н ам п редставляется, что автор при этом не­
сколько преувеличивает значение продолжительности вегетацион­
ного периода и в этой связи недооценивает испарение за его пре­
делами, в том числе в холодный и переходные периоды года
(табл. 8.1). Кроме того, вряд ли оправданно сравнивать испарение
с лесной полосы, аккумулирую щ ей влагу с окруж аю щ и х полей
(сдувание снега, поверхностный сток), где вследствие этого умень­
ш ается дефицит влаги. Поэтому автор получил завы ш енны е з н а ­
чения испарения с леса и затем распространил их на другие
районы.
В целом ж е выводы А лпатьева о т р аж аю т сущность влагообо­
рота, свойственного условиям недостаточного у влаж нения, где про­
являю тся биологические способности растений в отношении глу­
бины укоренения. Они, к а к и полож ения Высоцкого, в какой-то
мере применимы к темнохвойным н асаж ден иям лесной зоны,,
но не о т р аж аю т специфику влагооборота в лесах другого пород­
ного состава, а т а к ж е условия атмосферного и почвенного у в л а ж ­
нения.
Эти ж е недостатки свойственны и исследованиям Р ау н ер а [136],
который пришел к выводу, что все леса и во всех случаях и сп а­
ряю т больше влаги, чем другие виды угодий. При этом разн ость
испарения лес — поле достигает м акси м ум а (100—-110 мм) в сред­
них ш иротах (подзона широколиственных лесов и лесостепная
з о н а ) . К северу и югу эта разность убы вает до 40— 50 мм.
Т аблица 8.1
Суммарное расходование влаги разны м и растен иям и з а 1950— 1954 гг.
Объект
П родолж и­
тельность
вегетацион­
ного периода,
еут
Л есная полоса
К укуруза
Картофель
Лен
Ячмень
177
132
111
96
91
222
[3]
Расходование за сутки
Осадки
за период
вегетации,
мм
Суммарное
расходование
влаги,
мм
суммарное
помимо
осадков
333
260
240
198
158
596
371
319
297
257
3,37
2,81
2,87
3,09
2,82
1,48
0,8
0,7
1,0
1,1
Кроме продолжительности вегетационного периода, причины
больш его испарения с лесов Р ау н ер видит в более значительной
оптической плотности и меньшем альбедо полога, что применимо
только к условиям неограниченного увлажнения.
Обстоятельны е лесогидрологические исследования в лесной
зоне выполнены на Подмосковной воднобалансовой станции. По
результатам ан ал и за этих данны х применительно к периоду ф ор ­
мирования весеннего половодья Субботин [159, 161] пришел к в ы ­
воду об иссушающей роли лесной растительности. В основу выво­
дов положены м атери ал ы наблюдений на двух водосборах со сред­
несуглинистыми дерново-подзолистыми почвами. Один водосбор
зан ят сельскохозяйственными угодьями, на втором (лесном) про­
израстаю т леса из лиственных пород (б ереза). Изучались основ­
ные элементы водного б ал ан са (поверхностный и почвенный сток,
изменение влагозап асов почв, испарение в весенний период, под­
пологовое испарение и испарение с сельскохозяйственных угодий).
В среднем за 5 лет наблюдений (1958— 1962) поверхностный и
почвенный сток с полевого водосбора р ав н ял ся 98 мм, а с лес­
н о г о — только 23 мм, инфильтрация воды в почву имела проти­
в ополож н ы е значения: 145 мм на лесном водосборе и только
42 мм на полевом. Р азн и ц а в инфильтрации (103 мм) близка
к тем значениям, которые н аблю дались нами на Истринском опор­
ном пункте. К а к показано выше, б ольш ая часть этой влаги (ис­
к л ю ч ая восполнение дефицита влаги в почве и испарение в весен­
ний период) отнесена нами на сток. Убедившись в невозможности
зам кн у ть водный б ал ан с через грунтовые воды по результатам
Наблюдений за их уровнем в скважине, расположенной в т а л ь ­
веге, Субботин сделал вывод, что эта в л ага лиш ь «.. .частично
пополняет зап асы грунтовых вод____ но большей частью расхо­
дуется самим лесом, обеспечивая его рост и развитие» [161, с. 187].
П р и этом, он, к а к и другие исследователи, исходил из широко
распространенных представлений об иссушающей роли лесов и их
мощной корнеобитаемой зоне, сформированных по результатам
исследований в районах недостаточного увлаж н ен и я. К онкрет­
ными м а тер и ал ам и наблюдений эти представления не п о д тв ер ж д а­
ются. Сколько влаги поступает в грунтовые воды и сколько расхо­
д уется растительностью, Субботин не приводит.
И спользуя результаты наблюдений Субботина [159] и П од м о ­
сковной воднобалансовой станции по влаж ности почв [164], кото­
ры е положены Субботиным в основу составления бал ан са, мы
произвели такой расчет исходя из изложенных в п. 6.2 пред став­
лений о расходовании весенней влаги на испарение и фильтрацию
при минимальной транспирации. Д л я этого материалы Субботина
были дополнены данны ми по Н В почвогрунтов, а д ля лесного
водосбора — по подпологовому испарению (табл. 8.2).
После введения поправок на восполнение дефицита влаги
в почве (он о к а зал ся в лесу на 16 мм больше, чем в поле) и
223
Таблица 8.2
Рассчитанный водный баланс холодного периода года
полевого и лесного водосборов, мм
По материалам Подмосковной воднобалансовой станции [164]
Годы
№
п/п
V
£
Элемент водного баланса
Я
Р.
1959
I960
1961
1962
207
163
189
127
153
168
23
184
41
32
131
—9
13
176
28
32
95
—6
14
139
40
23
145
19
10
133
13
127
9
139
10
91
5
94
о
117
156
159
152
123
108
140
192
128
154
115
111
140
94
98
19
(116)
12
—43
122
32
49
65
50
—8
92
19
—3
98
42
3
30
49
40
15
28
—45
31
27
14
7
29
143
131
.77
92
99
108
1958
и
Лесной водосбор
1
2
3
4
5
6
7
Запас воды в снеге в сумме с осад­
ками
Сток поверхностный и почвенный
Инфильтрация
Восполнение
дефицита
влаги
в почве
Испарение с почвы
Пополнение грунтовых вод (рас­
считанное)
Суммарный сток (рассчитанный)
Полевой водосбор
1
2
3
4
5
6
7
Запас воды в снеге в сумме с осад­
ками
Сток поверхностный и почвенный
И нфильтрация
Восполнение дефицита влаги в
почве
Испарение с почвы
Пополнение грунтовых вод (рас­
считанное)
Суммарный сток (рассчитанный)
10
П р и м е ч а н и я : 1. Зап ас влаги при НВ для 100-сантиметрового слоя почво­
грунтов принят равным 369 мм для лесного и 336 мм для полевого водосборов.
2. Суммарный сток рассчитан как разность элементов баланса № 1 и (№ 4
в сумме с № 5), т. е. № 1 — (№ 4 + № 5).
на испарение с почвы под пологом л еса (его мы приняли, в соот­
ветствии с полученными нами закономерностями, равным 30 %
испарения в поле) остаток свободной влаги в почве, которая мо­
ж ет поступить на пополнение грунтовых вод, под лесом составил
117 мм, а на полевом водосборе — только 10 мм. С уммирование
полученных значений возможной фильтрации влаги в грунтовые
воды с измеренным поверхностным стоком свидетельствует, что на
лесном водосборе в процессы ф ормирования стока вклю чалось на
32 мм влаги больше, чем на полевом водосборе. Это близко к р е­
зу л ь татам наших наблю дений в лиственном н асаж д ен ии (И стрин­
ский опорный п у н к т ),г д е в среднем за 8 л ет наблю дений подобные
разли чи я з а осенне-зимне-весенний период составили 31 мм (см.
табл. 6.6 и 6.7).
Таким образом, фактические м атер и ал ы Субботина [159],
а т а к ж е д ан н ы е Подмосковной воднобалансовой станции [164].
224
ка к и наши исследования, п оказы ваю т, что применительно к лист­
венным н асаж дениям , произрастаю щ им в условиях лесной зоны
на почвах с ограниченной мощностью корнеобитаемой зоны, не под­
тв ерж д ается тезис Высоцкого об иссушающей роли лесов.
В опросам соотношения гидрологической роли лесов и о ткры ­
тых пространств уделяется большое внимание зарубеж ны м и ис­
следователями [83, 178, 197, 200, 210]. П рактически все они при­
ходят к выводу, что леса расходуют на суммарное испарение
больше влаги, чем травянисты е фитоценозы.
При ан ал и зе этих данны х следует иметь в виду, что они отно­
сятся в основном к горным районам с благоприятными, часто
неограниченными условиями увлаж н ен и я (годовая сумма о сад ­
ков 1000— 1500 мм и более). Кроме этого, леса сравниваю тся
не с полевыми (луговыми) фитоценозами, а с площ адями, на кото­
рых лес уничтож ался рубкам и или другими средствами (палы, хи­
мическое воздействие и т. п.). В таких случаях анализируется
практически не п ара лес — поле, а п ар а лес — вырубки р а зл и ч ­
ного возраста. В этих границах, в том числе и при возобновлении
вырубок лиственными древесными породами (см. п. 8.5), резу л ь­
тат не мож ет быть иным и применим практически ко всем усло­
виям и районам.
Имеются и другие особенности этих экспериментов, например
непродолжительный холодный период или его отсутствие, ливн е­
вый х ара ктер осадков и т. п. Все эти факторы обусловливаю т
специфические особенности гидрологической роли лесов. Поэтому
к а ж д ы й конкретный случай можно практически оценить только
при наличии данны х о всех важ нейш их элементах и ф ак торах
влагооборота, которые не всегда приводятся в публикуемых м ате­
риалах.
8.2. Концепция иссуш ающ е-увлажняющ ей
роли лесов
В эту концепцию мы включаем полож ения тех авторов, ко­
торые, присоединяясь к точке зрения Высоцкого об иссушающей
роли лесов, в то ж е врем я считают, что эта и ссуш аю щ ая ф у н к­
ция компенсируется дополнительным выпадением осадков над л е ­
сами или лесными территориями. В результате такого дополни­
тельного ув л аж н ен и я сток в л есах в конечном итоге либо больше,
чем на открытых пространствах, либо равен ему. К таким вы во­
дам пришли А. И. Михович [100— 102] на примере исследований
в лесостепных, степных рай он ах Украины и рай он ах У краи н ­
ского Полесья, А. В. Л ебедев [80] по результатам работ в р а в ­
нинных районах Восточной Сибири, С. Ф. Федоров [176] в про­
цессе длительных стационарных наблюдений на о б ъектах ВФ ГГИ
в условиях южной тайги (Н овгородская о б ласть), В. В. Осипов
[120] по наблю дениям на элементарны х водосборах в условиях
Ярославской области и другие исследователи.
15 Заказ № 827
225
Согласно Л еб ед еву [80], п рибавка стока в лесных бассейнах тем
значительнее, чем в более засуш ливы х условиях они р а с п о л а г а ­
ются. О днако Михович пришел к выводу, что в засуш ливы х ус­
ловиях лес (изучались лиственные н асаж д ен ия — дуб, клен и др.)
не мож ет обеспечить прибавки суммарного речного стока, не­
смотря на дополнительное выпадение осадков. Только при опре­
деленной лесистости возможно, сохранение тех объемов су м м ар ­
ного стока, которые характер н ы д л я открытых пространств. П о ­
л о ж и т ел ь н а я роль лесов в засуш ливы х условиях, по Миховичу,
п роявляется в значительном увеличении доли подземного стока.
По наблю дениям Осипова з а период с 1963-64 по 1966-67 г.,
испарение с лесного водосбора (в основном лиственные н а с а ж ­
д е н и я — береза, осина) равнялось 498 мм (461— 539 мм по год ам ),
а с полевого — 460 мм (412— 493 мм по год ам ). Вместе с тем,
б ла г о д а р я дополнительным о садк ам (в лесу их средняя годовая
сум ма составила 730 мм, в поле 667 м м ), суммарный сток с л ес­
ного водосбора о к а зал ся больше (232 м м ), чем с полевого
(207 мм).
В результате прямы х наблюдений Федоров [176] определил
сток равным 214 мм/год в бассейне, зан ятом еловым лесом, и
324 мм/год в бассейне, представленном фитоценозами открытых
пространств. Используя ж е расчетный метод и фактические, очень
строго измеренные осадки над лесным и полевым бассейнами,
он получил, что сток равен 334 мм д ля лесной и 302 мм д л я б е з­
лесной территорий (район г. В а л д а я ) . Отметим, что у Федорова
расстояние м еж д у экспериментальным и водосборами составляет
9 км и располагаю тся они на разн ы х склонах озера.
И мею тся и другие существенные разли чи я во в зг л я д ах н а з ­
ванны х авторов на гидрологическое влияние лесов. Так, Осипов
и Федоров п ридерж иваю тся мнения о локальном («прицельном»)
выпадении осадков над лесами. Это вы текает из применявшейся
ими методики исследований на см ежны х полевых и лесных водо­
сборах небольших размеров. По мнению ж е Миховича и Л еб ед ева
дополнительные осадки вы п ад аю т и на прилегаю щ их открытых
территориях. Это т а к ж е вы текает из применяемого ими регио­
нального (в зависимости от лесистости) подхода к ан ал и зу у в ­
л аж нения.
Выше у ж е об ращ алось внимание на тот факт, что эти концеп­
ции, хотя и исходят из одних и тех ж е посылок, но фактически
исключаю т друг друга. В самом деле, если влияние леса на
осадки ск азы вается в определенном регионе, то метод исследо­
ваний на м алы х водосборах (Осипов, Федоров) долж ен д ав ать
нулевой или близкий к нему результат. С другой стороны, если
выпадение осадков имеет «прицельный» характер, то это не д о л ­
жно никак ск азы ваться на п оказани ях приборов, р а с п о л ага ю ­
щихся на открытых пространствах, что положено в основу выво­
дов Л еб ед ев а и Миховича.
226
В значительной мере противоречиво и само положение о з а в и ­
симости меж ду лесистостью и дополнительными осадками. С о ­
гласно Л еб ед еву и Федорову, последние увеличиваю тся примерно
пропорционально возрастанию лесистости. В то ж е время А. Р.
Константинов [68] и А. И. Михович [102], исследования которых
наиболее обстоятельны, приходят к выводу, что такое возрастание
имеет место только до определенного п редела лесистости (по­
р яд ка (20— 35 % ) •
В целом ан али з м атери алов исследователей, п р и д ер ж и в аю ­
щихся представлений об ув л аж н яю щ ей роли лесов через д опол­
нительное выпадение осадков, д ает основание заключить, что
единая концепция по данному вопросу отсутствует. Имею тся р а з ­
личные попытки сблизить рассмотренные выше противоположные
полож ения об у в л аж н яю щ ем и иссуш аю щем влиянии лесов. Но
представления и подходы, используемые при этом, противоречивы
по своей сути и свидетельствуют, что исследователи не р а с п о л а ­
гаю т пока необходимыми материалами.
Проблематичность концепции становится ещ е более очевидной,
если в соответствии с реальными условиями вклю чать в процессы
стока только часть дополнительных осадков. Авторы ж е в кл ю ­
чают их в сток практически в полном объеме. П о к аж ем это на
примере исследований, выполненных Федоровым [176] и х а р а к ­
теризующихся наибольшей продолжительностью и методической
обоснованностью. Он пишет: «По данны м В Н И Г Л , эта р азн и ца
(в выпадении осадков над лесом и полем — Н. В.) в среднем за
многолетний период составляет 8— 14% и в целом за сезон —
45 мм или 11 %» [176, с. 49]. Д ал ее, касая сь влияния леса на
осадки холодного периода, автор приходит к выводу, что «.. .лес
оказы в ает некоторое положительное влияние на выпадение т в ер­
дых осадков. О днако это влияние несущественно и находится
в пределах точности определения зап асов воды в снеге при снегосъемках. Поэтому мож но считать, что лес не оказы в ает сущ ест­
венного влияния на выпадение твердых осадков» (с. 53— 54). П ри
балансовы х расчетах все дополнительно вы п адаю щ ие летом
осадки и д а ж е больше их (50— 60 мм) автор относит на ф орм иро­
вание стока. О днако закономерности испарения и влагооборота
свидетельствуют, что летние осадки расходуются в основном на
испарение. Д а ж е допустив, что в процессы стока вклю чается до
20 % вы падаю щ их под влиянием леса осадков (что м а ло в еро ­
ятно), становится очевидным — д ля увеличения его на 50— 60 мм
потребовалось бы не менее 200 мм дополнительных осадков. По
автору же, к а к отмечалось выше, такое увеличение осадков со­
ставл яет в среднем за многолетие 45 мм за теплый сезон и (воз­
можно) 3— 12 мм за холодный период.
Такие ж е в общем противоречия возникаю т при знакомстве
с работам и других исследователей по данном у вопросу. И с к л ю ­
чения п редставляю т обстоятельные исследования, выполненные
15*
227
Миховичем, в районах Украины. Логичен его вывод о том, что
дополнительно вы падаю щ ие осадки не способны увеличивать сум ­
марного стока; они лиш ь в какой-то мере компенсируют д опол­
нительное испарение с лесов и то лишь при частичном облесении
водосборов. Т а к а я лесистость, н азв ан н а я автором оптимальной
водоохранной, д л я степной части У краины равна, по автору, 16—
1 9 %, д л я лесостепной 19— 3 5 % , а д ля условий Украинского П о ­
лесья 35— 65 %.
С учетом этих зам ечаний можно считать, что исследования
Осипова, Л еб ед ева, Федорова фактически подтверж даю т п оло ж е­
ние о более значительном суммарном испарении с хвойных лесов,
чем с открытых пространств.
8.3. Концепция неопределенной роли лесов
Эта концепция наиболее полно о тр аж ен а в р аб отах А. А. М о л ­
чанова [103— 106, 108 и др.]. Н ам и у ж е об р ащ ало сь внимание на
неоднозначные вы сказы ван ия М олчанова относительно гидроло­
гической роли лесов и отдельных насаждений. В одних случаях
он рассм атри в ает лиственные н асаж д ен ия к а к наиболее р ас то ­
чительные в расходовании влаги, в других — такую роль отводит
темнохвойным (еловым) лесам. М еханизм а процессов и причин,
которые обусловливаю т то или иное соотношение в расходовании
влаги фитоценозами, автор, ка к правило, не касается.
А нализ м атер и ал о в М олчанова свидетельствует, что т ак ая
разноречивость высказы ваний, к сож алению, не о т р а ж а е т какиелибо объективные закономерности влагооборота. Изменчивость
значений обусловливается в основном двум я причинами: неудач­
ным подбором объектов наблю дений либо своеобразием п ред­
ставления результатов исследований. Н еудачный подбор объектов,
к а к отмечалось выше (см. п. 3.4, 6.4), приводит к тому, что ис­
ключается возможность их сравнения по принципу единственного
различия. Н априм ер, н асаж д ен ия, разли чаю щ и еся по составу, о т­
носятся, кром е того, к различны м типам леса. Ясно, что в таком
случае ведущим фактором выступают условия местопроизраста­
ния (увлажненность, плодородие почв и т. п.), а не сравниваемы е
признаки.
С воеобразие представления м атери алов наглядно иллю стриру­
ется табл. 8.3, со д ерж ащ ей р езультаты одних и тех ж е н аб лю д е­
ний, выполненных М олчановым в условиях Московской области
(Орехово-Зуевский лесхоз). Эти р езультаты приводятся п о -раз­
ному ка к в отдельных работах, так и в различны х р а зд е л а х од ­
них и тех ж е работ. В процессе такой тр ан сф орм ац ии неопределен­
ность гидрологической роли с к а ж д ы м новым представлением д а н ­
ных, действительно, увеличивается, но обусловливается она, к со­
жалению , не объективными причинами. Н апример, отрицательное
228
Таблица 8.3
Баланс влаги в лесных насаждениях, по А. А. Молчанову (разны е источники), мм Московская область, 1946_1949 гг.
Элемент балан са
С осняк
Литератур­
Б ер езн як
источник
Осадки
И спарение:
с крон
с покрова
Т ранспирация
Суммарное
Поверхностный
сток
И нф ильтрация и
грунтовый сток
Е льн и к
ный
/
II
111
I
II
III
I
II
III
I
II
III
I
II
III
II
1
II
III
мшистый
брусничный
черничный
556*
556
550
113 (80)
80
113
107 (79)
79
107
225
173
173
445
332
393
8
4
2
103
220
155
556
556
550
121 (86)
86
135
111 (83)
83
84
243
195
236
475
364
455
6
. 4
4
75 '
188
91
556
556
550
126 (90)
90
126
149 (121)
121
121
267
217
217
542
428
464
_***
6
6
34
122
80
долгомош ный
сфагновый
556
556
556
556
550**
575
111 (86)
100 (80)
86
80
90
85
218 (190) 255 (227)
190
227
190
227
215
169
165
119
165
123
544
524
441
426
445
4.чк
Нет наблюдений
35
60
15
30
12
32
80
70
90
110
черничный
бруснич­
ный
556
556
556
556
556
556
194 (121)
121
106 (70)
70
121 (100)
100
79 (55)
55
118 (86)
86
79 (55)
55
347
297
275
225
350
200
620
473
499
381
550
355
6
7
6
4
6
8
—70
75
51
171
0
193
П р и м е ч а н и е . / — работа [ 103, табл. 261, 263] ; I I — работа [105, табл. 146] , I I I — работа
в скобках приведены значения за теплый период года.
* И з них конденсационная влага 12 мм.
** У автора значится к ак сосняк-черничник, осадки 575 мм.
*** Подток 20 мм.
черничный
[106, табл. 28 ];
влияние на сток ельника черничного в монографии 1952 г.
[103] (испарение больше осадков на 70 мм) в монографии 1961 г.
[105] сменяется полож ительным влиянием (испарение меньш е
осадков на 75 м м ). Рассчитанный сток в целом за этот период
«увеличился» на 145 мм, таким ж е образом в березняке черничном
он возрос с 0 до 193 мм. П од о б ная тран сф орм ац ия х ар а ктер н а и
для других объектов.1 Ясно, что при таком подходе к получению
данных и их представлению отпадает необходимость поиска какихлибо закономерностей, л е ж а щ и х в основе отдельных процессов
либо явлений.
8.4. Концепция всеобщей увлажняющ ей
роли лесов
Д а н н а я концепция, начиная с 50-х годов, настойчиво р а з в и в а ­
ется В. В. Р ах м ан ов ы м [137, 139— 141 и др.]. Ее полностью или
в той или иной мере разд ел я ю т другие исследователи [8, 45, 126,
131].
Концепция, к сожалению , создает одностороннее представление
о проблеме, что ведет к неверным практическим рекомендациям
и возможным и здерж кам при их осуществлении (см. примеры
в п. 9.1). Это свидетельствует о необходимости критического а н а ­
л и за основных положений данной концепции и привлечения вни­
мания к ее дальнейш ем у обсуждению.
С огласно данной концепции, леса во всех случаях х ар а к т е р и ­
зуются к а к экосистемы, способствующие накоплению влаги. Они
испаряю т меньше, чем травянисты е сообщества, обусловливаю т
дополнительное выпадение осадков и вследствие этого увеличи­
вают годовой суммарный сток.
Недостаточную обоснованность положений о влиянии лесов на
выпадение осадков мы р ассм атривал и в п. 3.1. Зд есь еще раз под­
черкнем, что если количество осадков в равнинных р ай он ах и
увеличивается, то в летний период при практически неизбежном
дефиците влаги они расходуются на испарение. Только осадки
холодного периода способны вы звать некоторое увеличение стока,,
но сторонники дополнительной у в л аж н яю щ ей роли лесов считают,,
что в этот период выпадение их незначительно [176]. В таком сл у­
чае представление о дополнительных осадках, ка к ф ак то ре уве­
личения стока практически теряет смысл. Они могут обусловли­
вать лишь некоторое улучшение влагообеспеченности растений.
Н е ль зя рассм атривать к а к обоснованные полож ения о том, что
в лесах меньшему испарению способствует уменьшение скорости
ред.
1 Поправки к показаниям дож дем еров в то время не вводились. — Прим.
230
ветра, снижение температуры и повышение влаж ности воздуха,
уменьшение испаряемости и т. п. [141]. Все эти изменения метео­
рологических элементов имеют место под пологом. Основные ж е
процессы испарения происходят в самом пологе, где метеорологи­
ческие условия если и отличаются от аналогичных условий в зоне
контакта травянисты х фитоценозов с атмосферой, то только в сто­
рону, способствующую усилению испарения и транспирации.
Н а недопустимость перенесения результатов подпологовых н а ­
блюдений за микроклиматом на н асаж д ен ия в целом и, в част­
ности, на его энергетические процессы об р ащ а ет внимание Турнер
[225], сделавший обстоятельный критический обзор исследований
по влиянию лесов на климат. Он отмечает, что такой подход не
д а е т истинных представлений ни о влиянии лесов на о круж аю щ ее
пространство, ни об энергетической стороне процессов, соверш аю ­
щихся в самих фитоценозах. В качестве высокой энергетической
активности верхней части полога л еса Турнер приводит б алан с
солнечной радиации. С сы лаясь на имеющиеся данные, он о б р а ­
щ ает внимание, что две трети дневной суммы солнечной р а д и а ­
ции идет на испарение в верхней части полога и лишь 3 % — на
нагревание почвы и 2 % — на нагревание растений. Высокая энер ­
гетическая активность полога леса п о дтверж дается результатами
наблюдений за испаряемостью. П оследняя (см. п. 4.3.1) в верхней
трети полога в 1,8— 2,0 р а з а больше, чем в средней, и в 2,5— 3,0
р а з а больше, чем в нижней.
Выступая оппонентом исследователей, раб отавш и х в районах
недостаточного увлаж н ен и я, Р ах м а н о в считает, что они недооце­
ниваю т фильтрацию влаги через горизонт иссушения, или «мерт­
вый горизонт» и тем самым преувеличивают иссушающую роль
л еса. В подтверж дение возможности такой фильтрации Р а х м а ­
нов ссылается на уменьшение запасов влаги в почве в зимние
месяцы.
И меющиеся у нас м атери ал ы многолетних круглогодичных н а ­
блюдений за влаж ностью почв на ряде объектов свидетельствуют,
что к а к в песчаных, т а к и в суглинистых почвах влаж н ость в т е ­
чение зимних месяцев изменялась незначительно, причем ка к
ь сторону ее уменьшения, т а к и увеличения, что мож но р ас см а тр и ­
вать к а к изменение, обусловливаем ое разнонаправленной м и гра­
цией в зоне аэрации, например, под влиянием термических г р ад и ­
ентов, п ромерзания и других факторов.
Д л я песчаных почв Бузулукского бора обширный м атери ал по
д анном у вопросу (за 1947— 1969 гг.) обобщен нами ранее [19].
Здесь во всей зоне аэрац и и после влагонакопления у ста н а в л и в а­
лась и длительно у д ер ж и в ал ась относительно стаби льная в л а ж ­
ность, р а в н а я НВ (табл. 8.4).
Аналогичные данны е получены и на суглинистых почвах И с т ­
ринского опорного пункта и Подмосковной воднобалансовой стан ­
ции (табл. 8.5).
231
Таблица 8.4
З ап асы продуктивной влаги в песчаны х почвогрунтах в холодны е периоды, мм
Бузулукский бор, 1948— 1969 гг.
Слой почво­
грунтов, см
X
0—50
50— 100
100— 150
150—200
200—250
250—300
28,6
13,7
14,0
14,1
20,3
21,1
0—50
50— 100
100— 150
150—200
200—250
250—300
32,7
17,0
14,7
24,8
28,6
36,5
XI
I
II
III
38,6
21,5
18,7
24,2
27,4
25,0
42,5
20,0
15,5
28,1
26,6
26,6
42,5
22,3
22,6
25,8
30,4
25,0
40,4
21,6
18,6
28,6
34,8
41,9
41,2
20,9
17,8
24,8
36,4
41,1
44,2
24,8
19,3
27,1
34,8
39,5
I
II
III
170
159
329
179
161
340
178
160
338
184
159
343
180
160
340
X II
Под насаждениями сосны
38,1
20,7
17,9
20,3
22,6
24,2
41,1
20,7
17,9
21,1
25,8
24,2
Под целинно-степным травостоем
38,0
22,4
20,1
31,0
34,8
34,9
42,7
19,3
20,0
31,7
34,0
39,5
Таблица 8.5
З ап асы общ ей влаги в суглинисты х почвогрунтах
в холодны е периоды , мм [164]
П одмосковная воднобалансовая стан ц и я, 1955— 1980 гг.
Слой почво­
грунтов, см
X
XI
X II
Участок № 1. Полевой вдодсбор
0—50
50— 100
0— 100
149
162
311
0— 50
50— 100
0— 100
168
156
324
166
168
334
173
166
339
Участок № 3. Лесной водосбор
180
161
341
181
161
342
181
163
344
Все эти м атери алы однозначно п одтверж даю т стабильность
НВ ка к константы и обоснованность ее использования при поч­
венно-гидрологических исследованиях и расчетах.
В озможность просачивания влаги в грунтовые воды через
«мертвый горизонт» Р ах м а н о в пытается подтвердить ссылкой на
наблю дения по лизиметрам и, в частности, на наблю дения Тюрка,
который отмечал наличие в этих приборах очаговой фильтрации
по трещ инам. Н а эту особенность лизиметров нами т а к ж е о б р а ­
щ алось внимание (см. п. 1.1). Именно поэтому лизиметры, на
наш взгляд, мало пригодны д ля воднобалансовы х наблюдений.
Вероятность очагового проникновения влаги здесь особенно в е­
232
лика в местах соприкосновения монолита со стенкой прибора.
Недостатки лизиметров св язан ы т а к ж е с резким изменением условий для проникновения корней в нарушенную д а ж е частично
почву. Кроме того, в лизим етрах нет никакого подобия «мерт­
вого горизонта».
В качестве очагов и факторов фильтрации Р ахм ан о в р а с с м а т­
ри вает корневые системы. Р о л ь их в этих процессах отрицать
нельзя. О днако корни прежде всего необходимо оценивать по их
основной функции — поглощению влаги из почвы. При таком под­
ходе б ольш ая мощность и глубина проникновения корней в почву
выступает ка к ф актор не экономии, а расходования влаги, в о з­
врата ее в биологическое звено оборота. Именно в этом основ­
ная сущность различий гидрологической роли отдельных фито­
ценозов.
Д ругие противоречия, свойственные концепции всеобщей у в ­
лаж н яю щ ей роли лесов, мы рассм атр ивал и по ходу обсуждения
отдельны х вопросов (методические подходы к исследованиям,
водный б ал ан с и структура насаждений, гидрологическая роль
корневых систем и др.).
В целом авторы концепции, к сож алению , не вскрывают, а ч а ­
сто и не касаю тся сущ ества процессов, имеющих место в экоси­
стемах, и поэтому не находят различий в гидрологической роли
лесов в зависимости от их структуры и условий местопроизраста­
ния, часто даю т одностороннюю оценку фактическим м атери алам
и явлениям. Если отдельные полож ения концепции и находят под­
тверж ден и е в природных процессах (например, положительное
влияние лиственных лесов на сток в условиях лесной зоны), то это
следует отнести к чисто случайному совпадению.
Концепция практически отрицает возможность ц ел ен ап р ав ­
ленного управления гидрологическими процессами в лесах. Об
этом, в частности свидетельствует появление значительного числа
исследований и публикаций, посвященных сохранению лесов, а не
повышению или целенаправленном у регулированию проявлений
водоохранной и водорегулирующей их роли. Эти ж е причины ч а ­
сто л е ж а т в основе снижения интереса к лесогидрологическим про­
блемам , поскольку тезис: «Где лес, там и вода» создает видимость
их простоты и решенности д ля всех случаев и условий.
Остановимся т а к ж е на некоторых других полож ениях отно­
сительно гидрологической роли лесов, не затронуты х при рассм от­
рении названны х выше концепций.
Оригинальную точку зрения на гидрологическую роль лесов
вы сказы в ает А. П. К азанкин [60]. Он считает, что леса не могут
уменьш ать суммарного стока, потому что в них большое количе­
ство тепла используется на нагревание самого фитоценоза. И м е ю ­
щиеся в литературе у казан ия на увеличение стока в стары х н а ­
са ж д ен и я х . он связы вает с содерж анием здесь максимальны х
233
запасов древесины ка к ф ак тор а поглощения тепла. Н а м и у ж е об­
ращ ал о сь внимание на данные, свидетельствую щие о том, что
только незначительная часть солнечной энергии используется на
нагревание самих растений, а основное количество ее расходуется
на суммарное испарение. Поэтому большое поглощение энергии
в пологе, скорее, можно рассм атривать ка к п оказатель высоких
потерь на испарение, чем наоборот. Необходимо т а к ж е учитывать
несоответствие меж ду потенциально возможны м и фактическим
испарением, обусловливаемое влагообеспеченностью, мощностью
корневых систем, продолжительностью вегетационного периода,
возможностями ухода влаги из биологического звена влаго обо­
рота до того, ка к она поступит на испарение, и другие факторы,
на которые нами об р ащ ало сь внимание ранее.
В. Е. Водогрецкий [15] считает, что в п ределах лесной зоны
суммарный сток под влиянием леса увеличивается на 2— 7 % , но
там, где грунтовые воды стоят гл убж е 10 м, он уменьш ается на
1— 6 % . М еханизм а положительного влияния лесов на сток автор
не касается. Учитывая современные тенденции увеличения в со­
ставе лесов лиственных и смешанных насаждений, можно пред­
положить, что в среднем лесные водосборы обеспечивают заметно
больший сток, чем открытые пространства. Вместе с тем остается
не ясным, почему при глубоких грунтовых водах леса расходуют
меньше влаги, чем травян и сты е сообщества. Логичнее противо­
полож ная закономерность — большее расходование влаги лесами
при высокостоящих грунтовых водах вследствие большей вероят­
ности контакта с ними корневых систем древесны х пород (см.
п. 5.7). Глубокие грунтовые воды обеспечивают возможность н аи ­
более полного проявления свойств лесных фитоценозов — б езвоз­
вратной (из биологического звена оборота) фильтрации влаги
в почву и включения ее в процессы подземного стока.
Н ередко положительно оценивается влияние полезащ итны х по­
лос на объем суммарного стока. Н ельзя, однако, привести ни
одного аргумента, который свидетельствовал бы в пользу мень­
шего испарения с лесных полос по сравнению с открытыми про­
странствами. Б олее значительному испарению с полос способст­
вует их л учш ая по сравнению с другими фитоценозами влагообеспеченность, об условли ваем ая дополнительной аккумуляцией
влаги за счет накопления снега и перехвата стока, поступающего
со см ежны х открытых пространств. Более мощ ная корневая си­
стема древесных растений использует вл агу ка к с глубинных слоев
почвы, т ак и с прилегаю щ их открытых пространств. М етеороло­
гические факторы т а к ж е благоприятны д л я повышенного р асхо­
довани я влаги вследствие такого широко известного явления, как
адвекция тепла («краевой эф ф ект»). С амо существование лесных
полос в условиях аридного кл и м ата обусловливается преж де всего
способностью их использовать дополнительное увлажнение. Этим,
в частности, объясняется возможность вы ращ и вани я н асаж дений
234
полосами в условиях, где массивное лесоразведение обречено на
неудачи.
Нет оснований считать, что меньше влаги расходуют сельско­
хозяйственные растения, произрастаю щ ие под защ итой полос.
И менно более полное и, кроме того, более рациональное расходо­
вание влаги и создает основной эф ф ект полезащ итного л ес о р а з ­
ведения. Здесь во влагооборот фитоценозов вклю чается дополни­
тельно в л ага в результате равномерного распределения снега и
меньшей вероятности стока. Улучшение роста под защ итой полос
в свою очередь ведет к развитию более мощной корневой системы
ка к ф ак тора потребления влаги.
Более благоприятны й м и кроклимат под защ итой полос создает
условия д ля более рационального использования влаги но было
бы неправильно рассм атр ивать его как ф актор меньшего и сп а­
рения. В ж естких условиях степи ресурсы тепла в любом случае
достаточны д ля испарения доступных зап асов влаги. П о л о ж и ­
тел ьн ая роль этого ф ак тор а сводится, во-первых, к некоторому
зам ед лени ю испарения во времени, что ведет к смягчению пере­
падов влагообеспеченности, во-вторых, к уменьшению перегрева
и, в частности, к снижению тр ат энергии на так н азы ваем ое со­
противление транспирации.
Д ругими словами, полезащ итное лесоразведение — это способ
и средство более полного и более рационального использования
природных запасов влаги, но никак не экономия ее д ля последую­
щего стока. Д л я последнего нет ни метеорологических, ни б иоло­
гических предпосылок.
8.5.
Соотношение гидрологической роли
полей и открытых пространств среди леса.
Антропогенные воздействия на сток
Н есм отря на существенные различия факторов и элементов
влагооборота, свойственных обширным сельскохозяйственным по­
л ям , вырубкам, полянам, прогалинам, просекам и другим о ткры ­
тым пространствам среди леса, в литературе нередки случаи о д ­
нозначной оценки их гидрологической роли. В частности, без су­
щественных оговорок д ел аю тся попытки сопоставить выводы
отечественных исследователей относительно гидрологической роли
лесов, полученные при сравнивании стока или испарения с л е ­
сов и сельскохозяйственных угодий, и результаты тех довольно
многочисленных экспериментов зар уб еж н ы х ученых (США, Я по­
нии, Ф Р Г и д р .), в которых безлесные площ ади представлены
водосборами, на которых тем или иным способом сведен лес
в процессе эксперимента.
В проблеме влияния рубок на гидрологические процессы це­
лесообразно разл и чать два аспекта: воздействие на водорегули­
235
рующие функции водосборов в основном через изменение водно­
физических свойств почв и влияние на процессы и объем су м м ар ­
ного стока в основном через изменение условий поступления
осадков и последующего испарения. Первый вопрос довольно р а з ­
носторонне освещен в литературе, и ответ на него практически од­
нозначен: под влиянием рубок ухудш аю тся водно-физические свой­
ства почв, особенно в местах неоднократного прохода техники (м а ­
гистральные и пасечные волоки); в результате этого, а т а к ж е
б ла го д а р я более интенсивному поступлению влаги, возр астает доля
поверхностной составляю щ ей стока, увеличивается опасность э р о ­
зионных явлений. Вопросы эти довольно полно рассмотрены
А. В. Побединским [125, 127, 128] и др.
Второй вопрос не имеет пока однозначного ответа. В. В. Р а х ­
манов [137, 140, 141 и др.] считает, что любое сведение леса не­
избежно сопровож дается уменьшением стока и увеличением
испарения. Эта точка зрения р азд ел я ется и другими исследовате­
лями. А. В. Побединский и Б. И. Бобруйко [126], п р оан ал и зи р о ­
вав сток пяти рек Среднего У р а л а за 10— 15-летние периоды —
до н ач ал а интенсивных рубок в их бассейнах и после их прове­
дения (при этом все лесные площ ади были оставлены под естест­
венное зар а щ и ва н и е или на них создавали сь лесные кул ьтур ы ),
пришли к выводу, что во второй период суммарный сток имел
тенденцию к уменьшению. К этим выводам позднее присоеди­
нился М. Э. М уратов [110], проводивший исследования на Ю ж ­
ном У рале (Б а ш к и р и я ). П о его данным, при изменении л еси ­
стости за 15-летний период с 81 до 70 % слой стока уменьшился
с 336— 484 до 269— 433 мм. П ри этом все вырубки не старш е 15летнего в озраста автор приравнивает к безлесным площ адям.
Подобный ж е вывод сделал В. Н. Д а н и л и к [45] в результате
сравнения стока двух рек М арийской АС С Р, в бассейне одной
из которых площ адь, з а н я т а я лесами, уменьш илась в 1972 г. из-за
пож аров на 6 ,5 % . Автор подсчитал, что в результате таких я в л е ­
ний сток уменьш ался на 1,4 мм на каж д ы й процент лесистости.
В числе факторов сокращ ения стока н азы вается уменьшение о с а д ­
ков над п ож ари щ ам и , увеличение испарения с поверхности почвы
и другие причины, которые обычно используются сторонниками
ув л аж н яю щ ей роли лесов. О том, что в результате п о ж ар а снят
основной элемент расходования влаги — древостой, автор не упо­
минает. Не д елается никаких попыток оценить результаты тех
наблюдений, которые свидетельствуют об обратном.
Кроме н азванны х выше экспериментов, об уменьшении и сп а­
рения с вырубок говорят т а к ж е имеющиеся д анны е по реж им у
влаж ности почв, снегонакоплению и другим элементам в л а г о ­
оборота. Так, М. К. М у рзаева и В. А. П ом азн ю к [112], проводивш ие
исследования в том ж е районе, по которому ан али зи ровался
сток Побединским и Бобруйко, отмечают, что к концу вегета­
ционного периода в 50-сантиметровом слое почвы запасы влаги
236
Таблица 8.6
Испарение с 70-летнего соснового леса и вырубки разного возраста [177J
Новгородская область
Испарение
вь рубка
Год
Период наблюдений
мм
% испарения
с леса
лес, мм
1974
1976
7/V I—7/Х
28/V—5/Х
150
190
52
63
289
302
1977
1978
28/V—3/Х
4/V—30/V III
233
230
69
74
345
310
Поверхность
вырубки
Подстилка
Подстилка,
вейник
Вейник
»
П р и м е ч а н и е . Диаметр вырубки 160 м, угол закрытости горизонта" 9°.
на вырубке были на 89,6 мм выше, чем в рядом расположенном
насаждении. Согласно А. В. Л ебедеву и В. В. Протопопову [82],
суммарное испарение с вырубки первого года в Красноярском
крае составило 360 мм против 593 мм в насаждении, на третьем
году такие различия сохранились: 460— 470 мм на вырубке и
540— 550 мм в лесу. Аналогичные выводы получены С. Ф. Федо­
ровым и др. [177] в условиях Новгородской области (табл. 8.6).
Мы не располагаем м атери алам и , в которых просл еж и вал ся
бы весь цикл испарения с вырубок, н ачин ая с момента удаления
древостоя до перехода в сформ ировавш ийся фитоценоз. Однако,
судя по тенденциям изменения испарения, например с о д е р ж а ­
щимся в табл. 8.6, мож но ожидать, что вырубки 8— 10-летнего
в озраста будут расходовать примерно столько ж е влаги, сколько
и сформировавш иеся н асаж дения, произрастаю щ ие в ан ал оги ч ­
ных условиях. Следует, однако, иметь в виду, что большое р а з ­
нообразие вырубок мож ет обусловливать существенные отклоне­
ния от данной закономерности. Интересные м атери алы такого
порядка получены О. И. Крестовским [74].
Н а ш и исследования свидетельствуют, что. в условиях зоны
хвойно-широколиственных лесов влаж н ость почв на молодых в ы ­
рубках во всех случаях о ста ва л ась более высокой, чем в лесу
или на полевых угодиях. Вырубки х арактеризую тся и м и н им ал ь­
ным испарением. В условиях Загорского лесхоза испарение со
свежей (2-летней) вырубки составило 346 мм, в то время как
в еловом лесу оно равн ялось 467 мм и в поле 419 мм (табл. 8.7).
П ри оценке гидрологической роли вырубок большое значение
имеют их разм еры и о б условли ваем ая ими степень близости к сте­
нам леса. Если на обширных, особенно сконцентрированных вм е­
сте, вы рубках зап асы снега п рибли ж аю тся к его зап ас ам на о т­
крытых пространствах, то на узких лесосеках, они, ка к правило,
близки к максим ально возможным. Аналогичные положительные
237
Таблица 8.7
Водный балан с з а 1978-79 гидрологический год н а вы рубке, в поле и
в 20-летних н асаж дениях, мм
Загорский лесхоз
Р асход
П риход
Объект
Вырубка 2-лет­
няя
Поле
Лес:
еловый
березовый
осадки
почвен­
ная
влага
всего
испаре­
ние с по­
лога леса
транспи­
сум м ар­
рация и
испарение ное испа­
рение
с почвы
инф иль­
трац и я
и сток
524
16
540
_
_
346
194
524
17
541
---
—
419
122
524
524
32
75
556
599
205
109
262
305
467
414
89
185
особенности характерн ы д ля гидрологической роли небольших
откры ты х пространств среди леса (поляны, прогалин ы ), занятых,
к а к правило, травянистой, чащ е всего луговой либо болотной
растительностью.
По многолетним наблю дениям (1951— 1970 гг.) на Истринском
опорном пункте, зап асы воды в снеге на небольших вы рубках
различного возраста, под лиственными насаж д ен иям и и на л ес­
ных п олянах были примерно одинаковыми (137— 142 м м ), а в ел о­
вых л есах они равнялись только 109 мм [25].
Кречмер [205] отмечает, что в горных рай он ах Чехословакии
мелкие поляны в зимы с изменчивой погодой н акап л и в аю т в сред­
нем на 9 3 % , а в мягкие на 2 5 % влаги больше, чем открытые
пространства. По Г; Б. П аулю кявичю су [122], превышение з а п а ­
сов воды в снеге на м алы х п олян ах по сравнению с хвойными
лесам и достигает д вухкратн ы х значений.
Все эти д анны е свидетельствуют о благоприятной гидрологи­
ческой роли полян, так ж е ка к и вырубок.
В л аго акк у м у л и р ую щ ая роль открытых пространств среди
леса, используется при решении конкретных зад ач увеличения
стока. Так, Хибберт [200] при обосновании мероприятий по уве­
личению поступления воды в р. К олорадо, н ар яд у с другими ме­
роприятиями, рекомендует создание просек в лесах ка к очагов
аккумуляции осадков и уменьшения испарения. В. Н. Д ан и л и к
[43] приводит дан ны е американских исследователей, согласно ко ­
торым д ля достижения максимального гидрологического эф ф екта
ш ирина коридоров в лесу д о л ж н а быть равной 1— 2 высотам н а ­
саж дений при чередовании с кулисами такой ж е ширины. Однако
и более узкие просеки, типа технологических коридоров д л я про­
ведения различны х лесохозяйственных мероприятий, т а к ж е будут
ск азы ваться положительно на накоплении снега.
Все эти данны е свидетельствуют, что сочетания угодий лес —
238
поле и лес — в ырубка д ал еко не идентичны по гидрологической
роли, поскольку в первом случае сравниваю тся две сам остоя­
тельные экосистемы, а во втором только лес выступает ка к э ко ­
система, вырубка ж е является лишь фрагментом лесной экоси­
стемы, из которой отчужден основной элемент расхода влаги —
древостой. В то ж е время как последействие на вырубке сохр а­
няются полож ительны е свойства леса по экономному р асхо до в а­
нию влаги. Вследствие этого с молодых вырубок и вырубок, з а ­
растаю щ и х лиственными породами, практически во всех случаях
испаряется меньше влаги, чем с сельскохозяйственных полей и
тем более хвойных насаждений.
И склю чения п редставляю т местообитания, где удаление леса
сопровождается заболачиванием. В лагооборот здесь склады вается
по схеме, характерной д л я условий избыточного увл аж н ен и я (см.
п. 6.5).
Н а р я д у с рубками, существенные изменения в различны х
звеньях лесных экосистем вызы ваю т другие виды антропогенной
деятельности (рекреационные нагрузки, промышленные за г р я зн е ­
ния). Н есмотря на то, что к а ж д о е из этих воздействий имеет
свою специфику (рубки оказы ваю т сильное влияние на фитоценоз
и почву, р екреац и я ск азы вается в основном через почвенную среду,
химические агенты затр аги в аю т фитоценоз и минимальны в поч­
венном звен е), все они вызы ваю т и сходные изменения в экоси­
стемах; в них, ка к правило, уменьш ается либо сводится на нет
доля хвойных пород при одновременном увеличении участия л и ­
ственных, идет омоложение возрастной структуры, нередки слу­
чаи снижения продуктивности. Гидрологические последствия таких
изменений оценить не трудно исходя из рассмотренных выше з а ­
кономерностей их влагооборота применительно к отдельным э л е ­
ментам структуры.
Б о л ее разн ообразн ы последствия мероприятий по искусствен­
ному лесовосстановлению на вырубках. Конечная цель их — вос­
становление хвойных пород. Однако в ряде случаев не удается
предотвратить р азр а стан и я лиственной поросли и кустарниковых
растений. Больш ие изменения происходят в почвенном звене в ре­
зультате раскорчевки, нарезки борозд, прохода тяж елой техники.
Эти изменения часто не менее значительны, чем те, которые имеют
место при лесоразраб отках. Они требуют дальнейшего изучения,
а сами технологические приемы — научного обоснования с точки
зрения воздействия на среду.
В целом рубки и другие антропогенные воздействия, имеющие
следствием уничтожение древесной растительности или увеличе­
ние в ее составе фитоценозов из лиственных пород, со п ро в ож д а­
ются уменьшением испарения, увеличением вероятности большего
поступления влаги в водные источники.
239
Критерии оценки, пути
и методы целенаправленного
регулирования
гидрологической роли лесов
9.1. Существующие требования к лесам
гидрологического значения, их недостатки
В литературе неоднократно предпринимались по­
пытки определить элементы структуры насаждений, которые бы
наиболее полно отвечали целям выполнения ими гидрологических
функций. В соответствии с различиями концепций и терминологии,
относящ ихся к гидрологической роли лесов, разли чаю тся и п ред­
л агаем ы е критерии ее оценки и методы регулирования. Многие
предлож ения такого п лан а касаю тся только водорегулирую щей
роли лесов, другие направлены на поиски таких насаждений,
в которых сочетался бы и водоохранный, и водорегулирующий
эффект.
Д . Г. С м ар агдов [154], пожалуй, впервые обратил внимание на
необходимость четко разл и чать водоохранное значение мест про­
израстания леса и водоохранное значение различны х н асаж дений
в к а ж д о м типе условий этих мест. Выполненные в дальнейш ем л е ­
согидрологические исследования касали сь в основном решения
первой задачи, результатом чего яви лась р азр а б о тк а ряд а к л а с ­
сификаций лесных п лощ адей по их водоохранному значению [48,
104, 170, 172]. Согласно С м арагдову [154], гидрологическая роль
н асаж дений св яза н а преж де всего с регулированием весеннего по­
ловодья и проявляется в уменьшении поверхностного стока при
одновременном усилении питания грунтовых вод. С делан вывод,
что эти функции не испытывают существенных колебаний под
влиянием изменения полноты (в пределах ее значений от 0,5— 0,6
и выше) и состава насаждений, хвойные породы имеют лишь не­
которое преимущество перед лиственными и ель — перед сосной.
В.
А. Троицкий [117] д ля водоохранных целей отд ав ал предпо
тение хвойным и смешанным н асаж ден иям , поскольку они в боль­
шей степени, чем лиственные, удлиняю т период снеготаяния. В ы ­
сказы валось предположение о меньшем испарении такими н а с а ж ­
дениями. По возрасту Троицкий наиболее предпочтительными счи­
т а л средневозрастны е и спелые леса, т а к как их м ощ ная под­
стилка и хорошо р азв и тая корневая система способствуют з а ­
д ерж ани ю и просачиванию влаги в почвогрунты, а стволы и кроны
являю тся хорошей защ итой от солнечных лучей и ветра. П е ­
рестойные н асаж дения, по его мнению, теряют гидрологическую
240
ценность. В качестве основного критерия он принимал водоре­
гулирующую роль н асаж дений в зависимости от водопоглощ аю ­
щей способности почв и степени их увлаж н ен и я (избыточное, не­
достаточное, умеренное и т. п.). Им выделено восемь групп ус­
ловий местопроизрастания и наиболее целесообразны х д ля них
насаждений. Густота насаж дений при этом рассм атривается как
в аж нейш ий фактор регулирования влагооборота. Существенное
внимание уделяется использованию пород с различной корневой
системой и степенью расходования влаги на транспирацию . О д ­
нако конкретные породы при этом не назы ваю тся, поскольку а в ­
тор, по-видимому, не распо л агал данны ми по их биологии. В ц е­
лом класси ф и кац и я не отличается последовательностью.
И. В. Тюрин [172] считал, что л еса на равнинах выполняют
в основном грунтоосушающую и кли м атоувл аж няю щ у ю роль, т. е.
расходуют повышенное по сравнению с другими видами угодий
количество влаги. И з его вы сказы ваний мож но заключить, что
в равнинных условиях леса не имеют никакого преимущества пе­
ред безлесными п лощ ад ям и в питании грунтовых вод. Н аиболее
полно водоохранная роль лесов, по автору, проявляется в у сло­
виях хорошо вы раж енного рельефа (волнистый, холмистый буг­
ристый и т. п.), где н аса ж д ен и я могут перхваты вать поверхност­
ный сток и переводит его в почвенно-грунтовое звено влагооборота.
Основные недостатки довольно четкой и детально р а з р а б о т а н ­
ной классификации Тюрина [172] связаны с тем, что при оценке
гидрологической роли автор исходит в основном из зад ач и борьбы
с паводкам и и не касается вопросов суммарного стока. Водоох­
ранные леса приурочиваются только к п лощ адям , где возможен
перехват поверхностного стока. Н аиб ольш ее водоохранное з н а ­
чение, согласно Тюрину, имеют лиственные и смеш анны е леса
максимальной продуктивности, многоярусного строения и с в ы ­
сокой сомкнутостью крови. Темнохвойные леса р ассм атриваю тся
к а к неблагоприятны е в водоохранном отношении, поскольку под
ними сильно промерзает почва и много влаги уходит на восполне­
ние ее дефицита в грунтах, не достигая подземных вод. Н а первом
месте в этом отношении стоят лиственные леса.
П ротиворечивые требования к лесам пред ъявл яет А. А. М о л ч а­
нов (см. п. 1.3). В одних публикациях [103, 104] он рассм атривает
их к а к системы, в которых д олж ны сочетаться высокая продук­
тивность, интенсивное воздействие на влагооборот и экономное
расходование влаги (слабое испарение), в других [108] — присое­
диняется к тем исследователям, которые считают, что повышен­
ное расходование влаги лесными фитоценозами является зак о н о ­
мерным явлением и показателем наиболее рационального исполь­
зования водных ресурсов [48, 89].
Д л я условий У р ал а попытку классифицировать леса по их водоохранно-защ итной роли предпринял В. Н. Д ан и л и к [42]. В к а ­
честве критерия он принял коэффициент поверхностного стока,
16
З а к а з № 827
241
считая, что где он меньше, там выше водоохранно-защ итны е свой­
ства насаждений. С этой точки зрения, по автору, наиболее це­
лесообразны еловые насаждения.
Исследователи, работавш и е в равнинных лесах южной тайги
(К остром ская о б ласть), пришли к выводу [39], что леса д о л ж н ы
выполнять противоэрозионно-аккумулятивную функцию и вместе
с тем способствовать снегонакоплению. По их мнению, этим т р е­
бованиям наиболее полно отвечаю т хвойные с примесью л иствен­
ных пород молодняки и средневозрастные н асаж дения, а т а к ж е
спелые, вертикально сомкнутые разн овозрастны е сосново-еловые,
сосновые, березово-еловые и березовые со вторым ярусом ели и
подростом, с развитым и подлеском и подстилкой. И з этого сле­
дует, что практически все н аса ж д ен и я отвечают поставленным
задачам . Второй недостаток — сужение водоохранно-защ итны х
функций (тем более применительно к равнинным л есам ) до противоэрозионно-аккумулятивных.
П. Н. М атвеев [94] в результате исследований в горных лесах
Киргизии пришел к выводу, что наилучшими в водоохранном от­
ношении явл яю тся среднесомкнутые еловые насаж дения. В них
больше снега и продолж ительнее период снеготаяния. К числу
важ н ей ш и х зад ач водоохранных н асаж дений автор относит э ко ­
номное расходование влаги и увеличение стока.
По р езул ьтатам исследований, выполненных в лесах Л итовской
С С Р [122], сделан вывод о том, что в гидрологическом отношении
наиболее благоприятны лиственные леса: они экономно расходую т
влагу, повыш аю т влагоемкость почв, наиболее полно выполняю т
функции очистки вод от загрязнения.
Приведенный краткий обзор свидетельствует, что имеющиеся
в литературе вы сказы ван ия позволяю т сделать практически любой
вывод о наиболее целесообразной структуре водоохранно-защ ит­
ных лесов. Такой итог и был подведен В. В. Р ахм ановы м . Он
считает, что нет каких-либо существенных отличий в гидрологиче­
ской роли отдельных н асаж д ен ий (в том числе и по влиянию на
сток) и поэтому на водосборах надо в ы ращ и вать так и е леса,
которые являю тся хозяйственно целесообразны ми в других отно­
шениях. Если учесть другой вывод Р а х м а н о в а о том, что положительно!е влияние леса не имеет исключения и находится в п р я ­
мой зависимости от лесистости территорий, то сам а п роблем а
взаимоотношения леса и воды уп рощ ается до предела: где бы леса
не создавались, они будут только полож ительны в гидрологиче­
ском отношении и во всех случаях будут способствовать только
улучшению гидрологического реж има.
Н а д о сказать, что т а к а я упрощ енная оценка лесов получает
широкое признание, находит отр аж ен ие в проектных р а зр а б о т к а х
и их осуществлении, что в свою очередь мож ет приводить и при­
водит к существенным ош ибкам и просчетам. Подкрепим это кон­
кретными примерами.
242
В настоящ ее время осущ ествляется проект облесения горных
склонов в районе К ав казски х м инеральны х вод как средство уве­
личения питания атмосферной влаги минеральных источников
и повышения этим путем их запасов. П одобны е работы ведутся
и в других районах. Анализ влагооборота и факторов, его обус­
ловливаю щ их, свидетельствует, однако, что проводимые м ероприя­
тия принесут, скорее, противоположный, чем ож идаем ы й р езул ь ­
тат. Д ел о в том, что основное питание вод м инеральны х источни­
ков осущ ествляется за счет поверхностного стока через карст и
разл ом ы в скальн ы х п ородах путем инфлюкции. Л ес к а к мощ ная
система перехваты вает поверхностный сток, переводит его в почву
и в значительной мере вклю чает в биологическое звено влагообо­
рота, исключая, таким образом, из дебита минеральных источ­
ников.
Второй пример подобного п лан а связан с созданием лесных
н асаж д ен и й в бассейне грязевого озера Т ам бу к ан в районе г. П я ­
тигорска. И сходя из концепции о всеобщей положительной гид­
рологической роли лесов, облесительные работы здесь т а к ж е ве­
дутся с целью увеличения поступления воды в источник. Н а с а ­
мом ж е деле и в этом случае очень вероятен противоположный
эффект. Д ел о в том, что существование самого озера ка к г р я зе ­
вого т а к ж е связано с поверхностным стоком и, кроме того, с при­
носимыми им химическими и биологическими продуктами. П ри
облесении в л ага осадков зак р еп л яетс я в самих биогеоценозах и
в значительной мере расходуется на испарение. Продукты э р о ­
зии вклю чаю тся в биологический круговорот суши. Д ругим и сл о ­
вами, и в данном случае действительно огромные возможности
лесов по преобразованию водного б ал ан са нап равл яю тся в про­
тивоположном ож и д аем ом у направлении.
Н а р я д у с преувеличением гидрологической роли лесов в ц е­
лом имеет место чрезмерное преувеличение отдельных их ф у н к­
ций в ущерб остальным. Так, во многих предлож ениях в качестве
основного критерия гидрологической
(водоохранно-защитной)
роли лесов выступает перехват поверхностного стока. Не еди­
ничны высказы вания, что не только поверхностный сток, но и
повышенное снегонакопление следует рассм атривать ка к от р и ц а­
тельный фактор водоохранно-защитной роли лесов. С этой точки
зрения односторонне отрицательно оценивается гидрологическая
роль лиственных насаждений, поскольку в них н аряд у с повы­
шенным снегонакоплением более интенсивны процессы сн еготая­
ния, что якобы увеличивает опасность паводков, эрозии почв и
других отрицательны х явлений [41, 98, 110, 125, 127, 128].
Приведенный выше ан али з элементов и факторов влагообо­
рота в л есах свидетельствует, однако, что д л я таких выводов нет
оснований. Лиственные леса, отличаясь повышенным снегонакоп­
лением, имеют преимущество не только по влиянию на сток, но
и в отношении перевода влаги в грунтовую составляю щ ую стока.
16*
243
Таблица 9.1
Весенне-летний сток (поверхностный в сумме с почвенным) с элементарных
водосборов, представленных насаждениями различного состава [198]
Средний Урал, Староуткинский лесхоз
Средний состав
насаждений
на водосборе
Коэффициент стока по годам
Д о л я листвен­
ных пород
в насаж дениях,
%
П лощ адь
водосбора,
га
50
10
10
11,13
10,98
5,43
4Е1П5Б
6ЕЗП 1Л п
7Е2П1Б
1969
1970
1971
1972
средний
0,28
0,26
0,14
0,49
0,29
0,08
0,26
0,29
0,08
0,10
0,19
0,14
0,28
0,26
—
Этому способствует меньшее промерзание почв и более б л а г о ­
приятные их водно-физические свойства (см. гл аву 5). Н а д о о т­
метить, что и сами авторы, р азд ел яю щ и е мнение о н еблагопри ят­
ных водорегулирую щих свойствах лиственных лесов [98], п риво­
дят данные, которые не подтверж даю т это положение. Сток, по
их исследованиям, возр астает с увеличением в составе н а с а ж д е ­
ний не лиственных, а хвойных пород. Н а водосборе, где на долю
лиственных пород приходилось 50 % состава, коэффициент стока
за четыре года наблюдений составил 0,14 (колебания по годам
0,08— 0,28), а в н асаж ден иях, где участие лиственных пород не
выходило за пределы 1 0 % , средний коэффициент стока был р а ­
вен 0,26— 0,38 (колебания по годам 0,10— 0,49) (табл. 9.1).
Нет т а к ж е оснований р ассм атр ивать только в отрицательном
п лане н асаж д ен и я или мероприятия и в том случае, если под их
влиянием в какой-то мере увеличивается поверхностная состав­
л я ю щ а я стока. Н а наш взгляд, положительно следует оценивать
любое мероприятие или насаж дение, которые обусловливаю т уве­
личение стока, в том числе и за счет поверхностной со ставл яю ­
щей, если это увеличение не вызовет каких-либо отрицательны х
последствий. Ясно, что при таком подходе нельзя каж дое, д а ж е
самое минимальное, увеличение поверхностного стока р ас см а тр и ­
вать ка к отрицательное. Тем более нет оснований судить о ги д­
рологической (водоохранно-защитной) роли только по .снегона­
коплению.
Мнение о слабой водопоглощаю щ ей способности лиственных л е ­
сов находится в противоречии с их использованием в качестве
водопоглощаю щ их барьеров на пути стока. Р азличного вида по­
лосы, в том числе и узкоспециализированны е стокоперехваты ваю ­
щие, создаю тся преимущественно из лиственных древесных по­
род. В этих случаях функция лесов заклю чается в поглощении
не только «своей», но и запредельной влаги. Все это свидетель­
ствует, что нет оснований ограничивать влагопоглощ аю щ ую роль
лесов только какими-то значениями, не выходящ ими за пределы
накопления ее в хвойных лесах.
244
П олож ение о благоприятном влиянии лиственных лесов на
сток в настоящ ее время р азд ел яется многими исследователями
(см. п. 6.4.1). Б ы ло бы, однако, неправильным на этом основании
рекомендовать во всех случаях, когда требуется увеличить сток,
создание и вы ращ ивание только лиственных насаждений. Это ж е
относится и к другим элементам структуры насаждений.
Н а р я д у с гидрологическими критериями при определении це­
лесообразной структуры н асаж дений нельзя не учитывать требо­
ваний, п редъявляем ы х им с лесоводственной и других точек
зрения (рекреационное использование, устойчивость к неблагопри­
ятным, в том числе антропогенным, ф акторам среды и т. п.). Гид­
рологические функции д олж н ы яв ляться составной частью ком п­
лексного использования лесных экосистем и дифференцированно
оцениваться в зависимости от их структуры и применительно
к конкретно реш аемым зад а ч а м регулирования влагооборота. Р а с ­
смотрим в связи с этим м атери алы о наиболее целесообразной лесоводственно-гидрологической (водоохранной в широком смысле
слова) структуре насаждений.
9.2. Дифференцированные критерии
гидрологической роли
Анализ закономерностей, влагооборота свидетельствует об
обоснованности и необходимости дифференцированной оценки ф и ­
тоценозов и водосборов, поскольку она в большой мере зависит
от структуры фитоценозов, почвенно-грунтовых условий, влагообеспеченности почв и растений и других факторов. Такие р а з ­
личия не всегда однозначны и нередко настолько существенны,
что д елаю т беспредметным обезличенное сравнение влагооборота
и тем более отдельных его элементов, в пределах лесов, открытых
пространств и других угодий [21, 24, 28].
В настоящ ее время, исходя из особенностей влагооборота л е ­
сов и п редъявляем ы х к ним лесоводственных требований, можно
в качестве итоговых сформ улировать следующие критерии для
оценки и регулирования различны х гидрологических функций н а ­
саждений через элементы их структуры [99].
9.2.1. Породный состав насаждений
Водорегулирующие функции лесов получили достаточно р а з ­
ностороннюю оценку в гидрологической литературе, поэтому при
обосновании породного состава лесов первоочередное значение мы
уделяем усилению их влияния на объем суммарного стока (коли­
чественная функция водоохранной роли).
Н а саж д ен и я из лиственных пород или с их значительным у ч а ­
стием практически по всем как приходным, так и расходным э л е ­
245
м ентам водного б ал ан са имеют преимущественно перед хвойными
древостоями. Исключение среди последних представляю т н а с а ж д е ­
ния лиственницы, водный реж им которых ск лады в ается по зак о н о ­
мерностям, близким к лиственным н асаж дениям . В то ж е время
хвойные и смешанные леса н аиболее полно выполняю т зад ач и пе­
рехвата осадков, уменьшения риска заб ол ач и в ан и я почв и другие
функции. Эти особенности влагооборота д ля отдельных древесных
пород и формируем ых ими н асаж ден ий позволяю т ц ел ен ап р ав ­
ленно изменять отдельные проявления их гидрологической роли.
И спользование полож ительны х сторон влагооборота фитоцено­
зов из мягколиственных пород на современном этапе оправдано
только тогда, когда средообразую щ ие и средоохранные функции
являю тся определяю щ ими в их хозяйственной ценности. Это о т­
носится пр еж д е всего к районам с повышенными рекреац и он ­
ными нагрузкам и или с интенсивными промышленными вы б р о­
сами. В ы ращ и вани е чисто лиственных насаждений, без сомнения,
предпочтительно в районах, характери зую щ и хся острым деф и ­
цитом воды, и в зонах санитарной защ иты водных объектов, если
другие пути решения этих зад ач менее рентабельны.
Более обоснована возможность широкого использования в водо­
охранных и защ итны х ц елях смешанных хвойно-лиственных н а ­
саждений. Хвойные породы, кроме сырьевого значения, б л а г о ­
приятнее в отношении ряд а санитарно-гигиенических функций (а н ­
тимикробная активность, ш ум озащ и тн ая способность и д р .). З а ­
д ач а сводится к отысканию таких сочетаний смешения, которые
отвечали бы ка к охране вод, так и другим целям. П оскольку сов­
мещение максимального проявления всех функций трудно осу­
ществимо, оптимальными мож но признать те в арианты н а с а ж д е ­
ний, которые даю т суммарный максимальный эффект.
В ы ращ и вани е смешанных насаж дений отвечает лесовод'ственным требованиям. Ещ е Г. Ф. Морозов о тд ав ал им предпочтение
в сравнении с чистыми хвойными насаждениями. Смеш анны е н а ­
саж ден ия более продуктивны, способствуют повышению плодоро­
дия почв, устойчивее к вредителям, ветровалу и другим неб лаго ­
приятным факторам. Эти полож ения находят все большее под­
тверж дение в современный период, когда на огромных п лощ адях
наблю дается распад созданных человеком монокультур, из хвой­
ны х пород.
П ри определении оптимального лесоводственного состава н а ­
саждений приходится реш ать по крайней мере две задачи. С о д ­
ной стороны необходимо считаться с тем, что участие лиственных
видов в составе н асаж дений ж елател ьно с биологической точки
зрения, с другой — народное хозяйство заинтересовано в получе­
нии древесины хвойных пород и уменьшении площ адей листвен­
ных насаждений. Имею тся данные, которые свидетельствуют
о возможности сочетать названны е задачи. П оказан о, что н а с а ж ­
д ен и я с подавляю щ им п реобладанием в их составе лиственных
246
Таблица 9.2
Оптимальные состав и густота насаждений
в зависимости от высоты главной породы (ели) [61]
Участие в составе древостоя, %
Высота ели,
м
ель
лиственны е породы
3.
20
6
40
60
80
100
80
60
40
единичные
100
100
0
0
9
12
15
18
21
Число стволов ели
на 1 га
2000
2000
1800
1500
20
деревья
1200
1000
850
пород могут быть переведены в чистые хвойные древостой или
н асаж дения, в которых п реобладан ие переходит к хвойным, хо­
зяйственно ценным породам. Один из вариантов такой стр ук­
туры, предлож енны й Н. И. К азимировы м [61] представлен
в табл. 9,2, из которой видно, что на начальны х э т ап ах роста
н асаж дений в них допустимо участие до 80 % лиственных пород.
В дальнейш ем это участие постепенно уменьш ается посредством
периодически повторяемых рубок ухода и к 50— 60-летнему воз­
расту н асаж дений переводится в чистое еловое. Т а к а я структура,
к а к отмечалось, удачно сочетает зад ач и получения древесины
хвойных деревьев и выполнения н асаж д ен иям и гидрологических
функций.
При оценке водоохранной роли смешанных н асаж дений м ож но
исходить из положения, что воздействие к аж д ой породы пропор­
ционально доле ее участия в составе. Д ругими словами, если
чистые н асаж д ен и я из мягколиственных пород расходуют на сум­
марное испарение на 70 мм влаги меньше, чем темнохвойные леса,
соответственно обеспечивая равнозначное увеличение стока, то
к а ж д а я единица участия лиственных пород обеспечивает увели ­
чение стока примерно на 7 мм, или 70 м3 с 1 га. Н апример, в под­
московном лесу состава б Е З Б Ю с годовой сток долж ен быть
больше примерно на 28 мм по сравнению со стокам из леса со­
става 10Е.
9.2.2. Возраст и густота насаждений
В хвойных лесах четко вы раж ены изменения их гидрологиче­
ской 'роли в зависимости от возраста и густоты насаждений.
Обычно насаж д ен ия начинаю т удовлетворительно выполнять во­
доохранны е функции к 10— 15-летнему возрасту.
П осле смыкания крон н асаж дений в них наблю даю тся посте­
пенное усиление водорегулирующих (уменьшение поверхностного
247
Г
с т о к а ) и снижение водоохранных (уменьшение суммарного стока)
свойств. Такие проявления достигают максим ум а в период н аи ­
большего роста древостоев, сопровождаю щ егося накоплением
в них больших запасов органической массы.
В спелом и перестойном возрасте имеются условия д ля не­
сколько меньшего испарения вследствие изреж и ван ия полога при
сохранении им защ итной роли. О днако при развитии з л а к о в о ­
осокового покрова, что обычно имеет место на богатых почвах,
полож ительны е качества перестойных древостоев резко сн и ж а ­
ются в результате увеличения подпологового испарения.
Д л я районов недостаточного увлаж н ен и я (степные, лесостеп­
ные) характерны специфические закономерности водного б ал ан са
хвойных насаждений, обусловливаемые их интенсивным ростом
в молодом возрасте и высоким накоплением органической массы.
В сосняках этот период приходится не на 30— 40-летний, к а к в л ес­
ной зоне, а на 10— 12-летний возраст, когда н аблю дается м а кси ­
мальный расход влаги на испарение при минимуме питания грун­
товых вод [17, 25].
Уменьшение густоты и сомкнутости крон насаж дений (осо­
бенно рубкам и ухода) положительно сказы вается на объеме
стока до тех пределов, пока фитоценоз сохраняется ка к система.
М еж ду сомкнутостью крон и степенью воздействия насаж дений
на факторы подпологовой среды не существует прямо пропорцио­
нальной зависимости. Д а н н а я закономерность имеет сущ ествен­
ное значение д л я регулирования гидрологической роли н а с а ж д е ­
ний через изменение их густоты, в том числе и посредством не­
сплошных рубок. С этой точки зрения д а ж е в 20-летних м олод­
н яка х допустимо снижение сомкнутости крон до 0,5— 0,6, если
не н аблю дается других отрицательны х явлений (расп ад д р ев о­
стоя, интенсивное внедрение под полог травянисты х растений
и д р ).
В а ж н а я особенность н асаж ден ий из лиственных пород — про­
явление гидрологической роли с более раннего возраста и зн ач и ­
тельно меньш ая реакция на его изменение, к а к и на густоту.
Это связано с отсутствием существенных различий в проникно­
вении осадков под полог (особенно холодного периода года) в з а ­
висимости от н азванны х элементов структуры.
С овременные тенденции создания и в ы р ащ и вани я разреж ен н ы х
насаждений, в том числе и за счет создания различного рода ко­
ридоров, отвечает за д а ч а м рационального использования водных
ресурсов, в том числе уменьшению непродуктивного испарения и
повышению стока.
9.2.3. Продуктивность насаждений
Повышение продуктивности фитоценозов не вызы вает а д е к в а т ­
ного увеличения расхода влаги на транспирацию и сум марное ис­
парение. Р асходование влаги высокопродуктивными фитоценозами
248
зам етно в озрастает только в тех случаях, когда имеется в о зм о ж ­
ность близкого к полному удовлетворению потребностей растений
во влаге, например там, где грунтовые воды доступны корням.
В местообитаниях с ограниченным увлаж нением ск азы вается
регулирую щ ая роль влагообеспеченности почв, и расход влаги н а ­
саж д ен иям и неодинаковой продуктивности р азл и чается несущест­
венно.
П редставлени е о том, что средоохранная и ср е д о о б р азу ю щ ая
роль фитоценозов находится в прямой зависимости от их продук­
тивности, безоговорочно применимо практически ко всем ее п рояв­
лениям (санитарно-гигиеническая, кислородопродуцирующ ая, а с ­
симиляционная, почвозащ итная, п очвотрансформ ирую щ ая и д р.).
И з гидрологических функций т а к а я зависимость х арактер н а д ля
водорегулирующей роли (влияние на перераспределение сто к а).
И лишь количественная сторона водоохранной роли (влияние на
объем суммарного стока) не р азли чается существенно в зав и си ­
мости от продуктивности н асаж ден ий (в условиях дефицита влаги
в почве) или находится в обратной с ней связи, т. е. увеличение
продуктивности древостоев сн и ж ает сток в условиях не о гран и ­
ченного увлаж н ен и я. Это единственное исключение из правила
о прямо пропорциональной зависимости средообразую щ их ф унк­
ций фитоценозов от их продуктивности. Поэтому на значительных
площ ад ях повышение продуктивности лесов не вы зы вает сущ ест­
венных сдвигов в их влагообороте. В то ж е время в условиях
избыточного у в л аж н ен и я повышение продуктивности имеет мелио­
рирующее значение вследствие расходования влаги соответст­
венно потенциальным потребностям. В местоположениях с д о­
ступными д л я корней грунтовыми водами возм ож ны н еоправданно
высокие расходы воды на испарение, особенно в тех случаях,
когда фитоценозы п роизрастаю т в виде полос, куртин (колковые
леса, н аса ж д ен и я по берегам водоемов). Здесь, б ла го д а р я «к р а е­
вому эффекту», эвапотранспи рац и я мож ет существенно превы ­
ш ать возможное испарение со свободной водной поверхности.
9.2.4. Лесные и нелесные площади
Усиление гидрологической роли лесов возмож но не только пу­
тем регулирования их таксационной структуры, но и с помощью
рационального р азм ещ ени я их на площ ади (пространственная
структура) с учетом элементов водосборов, рельефа, условий м е­
стопроизрастания и целевого назначения насаждений.
Существенные отличия факторов и элементов влагооборота
свойственны небольшим открытым п ространствам среди леса (по­
ляны, вырубки, просеки, технологические коридоры, редины, гари„
пустыри и т. п.), водный реж им которых формируется под в л и я ­
нием окруж аю щ и х лесных насаждений.
249
Законом ерно значительное уменьшение испарения со свеж их
вырубок при соответствующем увеличении стока. По мере умень­
шения разм еров вырубок, к а к и других не зан яты х древостоем
пространств, окруж енны х лесом, экономия влаги в их пределах
существенно в озрастает к а к из-за практически полной ак к у м у ­
ляции осадков, т а к и в результате снижения испарения вплоть до
значений, близких к подпологовым.
Таким образом, влагооборот лесных водосборов существенно
разли чается в зависимости от лесоводственной и п ространствен­
ной структуры лесов, изменяя которую хозяйственными приемами,
можно ц еленаправленно усилить полож ительные и смягчить о т­
ри ц а тел ь н ы е проявления их гидрологической роли.
9-3. Мероприятия по повышению
гидрологической роли лесов
П оскольку воздействия лесов на влагооборот многообразны,
а нередко и взаимоисклю чаю щ и, одновременное усиление всех
проявлений их гидрологической роли практически невозможно.
Н асаж д ен и й , которые бы сочетали в полной мере положительное
воздействие на объем стока и усиление влагооборота в атмосфере,
накопление подземных вод и борьбу с заболачиван и ем , к а к и д р у ­
гие подобные аспекты гидрологического влияния, в природе не
существует. В этой связи п л а н и р о в а н и е мероприятий по повы ш е­
нию гидроло гическо й р о л и лесов должно исходить из конкретных
задач, которые в свою очередь необходимо решать также посред­
ством конкретных мероприятий.
Н аиболее полно зад ач и использования и повышения ги дроло­
гической роли лесов могут реш аться при учете местоположения
отдельных н асаж дений в п ределах границ водосборов. Ц елесооб­
разно выделять несколько рангов водосборов. Объектом высшего
ранга мож ет быть водосбор реки первого порядка или часть его,
ограниченная лан дш аф тн ы м и , хозяйственными или другими ф а к ­
торами. Применительно к этим водосборам определяю тся общие
зад ач и ведения многоцелевого (лесного, водного и т. п.) .хозяй­
ства. Конкретное осуществление планируемых мероприятий т р е ­
бует привязки их к элементарны м водосборам в п ределах отдель­
ных хозяйств (лесничества, лесхозы ). Естественно, что т а к а я по­
становка зад ач требует более тесной координации действий по
учету интересов лесного и водного хозяйства. К сож алению , в н а ­
стоящее время водоохранные мероприятия в лесах планируются
только органам и лесного хозяйства и поэтому не могут всесто­
ронне учитывать интересы водного хозяйства. Только в лесах,
вы деляемы х в категорию водоохранных, основные методы вед е­
ния хозяйства подчинены сохранению или повышению гидрологи­
ческой роли насаждений. О днако и в данном случае эти меропри­
250
ятия слишком общи и поэтому, как отмечалось выше, не могут
реш ать конкретные, наиболее актуальн ы е д л я данного региона
задачи. С ледовательно, более полное использование гидрологиче­
ской роли лесов требует усиления меж отраслевого подхода к п л а ­
нированию и осуществлению мероприятий, проводимых в лесных:
экосистемах. В этом плане целесообразно шире использовать
опыт зару б еж н ы х стран, например Ч С С Р , где интересы лесного
и водного хозяйства реш аю тся в р а м к а х одного министерства.
П олож ительны й опыт комплексного подхода к использованию
лесов д ля целей сельского, лесного, водного и других отраслей
хозяйства имеется на Украине. Здесь в течение ряд а лет прово­
д ятся исследования и обоснованы мероприятия по охране вод кон­
кретных речных бассейнов. Совместными усилиями М инистерства
лесного хозяйства У С С Р и М инистерства водного хозяйства
С С С Р реш аю тся зад ач и по обоснованию целесообразной лесисто­
сти и разм ещ ению лесов (в основном полосных) в пределах водо­
сборов д л я интенсификации полож ительны х сторон влагооборота
(увеличение осадков, усиление питания грунтовых вод) [100, 102].
Основное внимание удел яется пространственной структуре лесов
(размещ ение по элементам водосборов). Что касается лесоводственной структуры (породный состав, густота и д р .), то она под­
чинена в основном зад ач е создания устойчивых фитоценозов, что
надо считать оправданны м применительно к данном у региону.
9.3.1. Рекомендации по дифф еренцированной оценке
и повышению гидрологической роли лесных насаж дений
Р еком ендуется [99] сл едую щ ая структура н асаж дений и ком п­
лекс мероприятий д ля реш ения конкретных целевых зад ач л е с ­
ного и водного хозяйства применительно к водосборным б ассей ­
нам и условиям м естопроизрастания центральных р а й о н о в 1 евро ­
пейской части страны:
1)
д ля максимального проявления количественной функции
водоохранного эф ф екта (увеличение объемов стока) при удовлет­
ворительном выполнении водорегулирующей (перевод поверх­
ностного стока в грунтовый) и почвозащитной {предотвращение
эрозии) функций: лиственные н аса ж д ен и я или н аса ж д ен и я с пре­
обладанием лиственных пород, средне- и высокополнотные всех
возрастов и продуктивности. Р азм ещ ен и е на всех элем ентах водо­
сборов. Л есохозяйственны е мероприятия — рубка ухода средней
и слабой интенсивности, санитарны е рубки. Т а к а я структура о т­
вечает т а к ж е целям сочетания за д а ч охраны вод и повышения у с­
тойчивости н асаж ден ий в условиях высоких рекреационных н а ­
грузок, повышенного загрязнени я атмосферы и отрицательного
1 Курсив редактора.
251
воздействия других антропогенных факторов, исключающих воз­
можность в ы р ащ и вани я хвойных пород (кроме лиственницы);
2) д ля максимального проявления водорегулирующего эф фекта
при удовлетворительном выполнении водоохранной (количествен­
ной) и почвозащитной функций: смешанные хвойно-лиственные
н асаж д ен ия сложного строения с кустарниковым ярусом, высокополнотные и высокопродуктивные всех возрастов (предпочти­
тельны н аса ж д ен и я в ф азе кульминации роста и средн евозраст­
ные). Р азм ещ ен и е — на всех элем ен тах водосборов при необходи­
мости максим ально полного перевода поверхностного стока
в грунтовый, в том числе и с целью очистки от загр я зн я ю щ и х ве­
ществ, или по путям концентрации стока, поступающего с других
элементов водосборов и о кр уж аю щ и х безлесных площ адей (водо­
поглощ аю щ ие полосы, ложбины, тальвеги, д нищ а балок, оврагов,
зам кнуты е понижения и т. п.). Рубки ухода слабой интенсивности,
санитарны е рубки;
3) д л я сочетания з а д а ч увеличения об ъем а стока (количест­
венная функция водоохранной роли) и вы ращ и ван и я древесины
при удовлетворительном выполнении водорегулирующей роли и
качественной стороны водоохранной (очистка от загр я зн е н и я ):
— смешанные с преобладанием лиственных пород насаж д ен ия
в молодом возрасте при постепенном снижении уходами участия
лиственных пород к возрасту рубки до 2 единиц и менее, среднеполнотные всех возрастов и продуктивности (предпочтительны
молодняки до ф азы кульминации прироста, приспеваю щ ие и спе­
л ы е н аса ж д ен и я ). Р азм ещ ен и е при пологом рельефе — на всех
элементах водосборов, при вы раж ен н ом рельефе — в верхней
(2/3) части склонов. Рубки ухода средней интенсивности, сани ­
тар н ы е рубки;
— хвойные или с небольшим участием лиственных пород н а ­
саж ден ия нелимитируемой продуктивности всех возрастов (пред­
почтительны молодняки до ф азы кульминации прироста, приспе­
вающие, спелые н а с а ж д е н и я ), поддерж иваем ы е в среднесомкну­
том состоянии периодическими рубкам и ухода средней и высокой
интенсивности, санитарны е рубки;
— чередование 20— 50-метровых полос хвойных и лиственных
н асаж ден ий при размещ ении их поперек склонов; возраст и про­
дуктивность не лимитируются, густота средняя, для лиственных
пород допустима высокая. Р убки ухода средней и высокой интен­
сивности в хвойных, низкой и средней — в лиственных, с а н и т а р ­
ные рубки;
4) д ля борьбы с заболачиван и ем (гидромелиорирующ ие н а ­
с а ж д е н и я ):— темнохвойные, высокой сомкнутости и предельно
возможной высокой продуктивности (предпочтительны н а с а ж д е ­
ния периода кульминации р оста). Все элементы водосборов,
склонные к заболачиванию . Рубки ухода умеренной интенсивно­
сти, санитарны е рубки; ■
252
5)
д ля экономного расходования грунтовых вод в зонах воз­
можного их десукционного истощения:— сосняки и насаж д ен ия из
других древесных и кустарниковых пород, экономно расходую ­
щих влагу, средней густоты (продуктивность и возраст не л и м и ­
тирую тся). Пониж ения с легкими почвами преимущественно
в р айонах недостаточного увлаж н ен и я; берега рек и водоемов —
повсеместно. Р убки ухода средней интенсивности (в ж е р д н як ах
целесообразны рубки высокой интенсивности), санитарны е рубки.
Вырубки благоприятны по влиянию на объем стока. Однако
св еж и е вырубки или вырубки на начальны х стадиях возобновле­
ния древесны х пород оцениваются низким проявлением водорегу­
л ирую щ их и почвозащ итных функций. По мере зар а ст ан и я вы ру­
бок водорегулирую щ ая и почвозащ итная роль их повышается при
некотором уменьшении объемов стока. В созд аваем ы х культурах
или возобновившихся естественным путем н асаж д ен и я х рубки
ухода и другие мероприятия проводятся в соответствии с целями
хозяйства.
Д л я всех районов и категорий н асаж ден ий предпочтительны
несплошные рубки главного пользования (постепенные, выбороч­
ные) или сплошные рубки узкими лесосеками при расположении
последних вдоль горизонталей, начиная с верхних частей ск ло­
нов. П ри относительно выположенном рельефе и небольшой п ло­
щ а д и водосборов допустимо одновременное проведение рубок на
всех склонах, начиная со склонов южной ориентации, чтобы р а с ­
средоточить снеготаяние и сток во времени. Р убки на северных
ск лон ах целесообразны только после восстановления и смыкания
вырубленных н асаж ден ий на склонах противоположной ори ен та­
ции.
Р еком ен дуем ая структура н асаж ден ий и мероприятия в них,
кроме водоохранных лесов первой группы, целесообразны т а к ж е
в лесах других групп при необходимости решения зад ач повыше­
ния гидрологической роли н асаж дений или отдельных ее функций
на водосборах различного ранга.
9.3.2. Классификация лесных площадей
и насаждений по их гидрологической роли
Выше у ж е отмечалось наличие ряд а классификаций лесных
п лощ адей по их гидрологической роли. Оценка насаж дений в этих
к л асси ф и кац и ях либо отсутствует, либо является лишь сопутст­
вующей, не дифф еренцированной по функциям. Критерии таких
классиф икаций не конкретны, часто противоречивы. Они не нахо­
д я т применения при лесоустроительном или других видах проек­
тирования и осуществления конкретных мероприятий.
Д анны е, которыми мы располагаем, позволяю т подойти к р е ­
шению зад ач и классиф икации не только лесных площадей, но и
н асаж д ен ий по их гидрологической роли. Применительно к каж 253
Таблица 9.3
К лассиф икация лесны х площ адей и насаж дений по их гидрологической роли
172
Элементы водосборов
еме 5
4) 4) 5
Н ЕС ©
х
СО С
название
шифр
М еханический
состав почво­
грунтов
Преобладаю щ ий вид
гидрологической роли
насаж дений
0.1 °
X as
Пойменные
Меженные берега и
прирусловые кромки
поймы
Песчаные гривы и
косы поймы
Ровные места поймы
(центральная, при­
террасная)
Заболоченные пони­
жения поймы
Внепоймен- К руты е склоны
ные (водо­ вдоль всех звеньев
раздельные) гидрографической
сети, пути концен­
трации стока
Покатые и пологие
склоны на всех эле­
ментах водосбора
ПМ жБ
Различные
Берегозащ итная
ППсГ
Песчаные
П ескоукрепительная
ПРвМ
От глинистых
до . песчаных
Почвозащитная
ПЗбП
То же
Водорегулирующая,
грунтоосушительная
Склонозащ итная, водопоглощающая,
в
том
числе запре­
дельных пространств
Глинистые,
суглинистые
Водоохранная (уве­
личение стока), во­
дорегулирующая
ВКрС
ВПкС
То ж е
Ровные места водо­
сборов
Замкнутые пониже­
ния или понижения
со слабым стоком
Песчаные простран­
ства
(в основном
надпойменные реч­
ные террасы) с не­
доступными грунто­
выми водами
То ж е с доступными
корням грунтовыми
водами
Водоохранная (уве­
личение стока)
Г рунтоосушительная, дренирующая
ВРвМ
ВЗмП
ВПсП
(—ГВ)
Песчаные, су­
песчаные
Водоохранная,
пе­
скоукрепительная
ВПсП
То же
Г рунтоосушительная
(+ Г В )
Водоохранная (в за ­
сушливых условиях)
дом у типу площ ади вы деляется п р ео б л а д а ю щ ая функция ги дроло­
гической роли, и в ее п ределах высшую оценку (пять бал л о в) по­
лучает тот фитоценоз, который наиболее полно выполняет эту
функцию. Оценки остальных н асаж дений о т р а ж а ю т их ги дроло­
гическое соответствие п реобладаю щ ей функции. В качестве к л а с ­
сификации п лощ адей по гидрологической роли использована
254
ельники,
пихтарники
сосняки
лиственнич­
ники
лиственные
н асаж дения
хвойно-лиственные
кустарники
слож ные
хвойн оли ст­
венные
Класс гидрологической роли насаж дений
1
2
2
3
2
5
3
4
5
Относительно полно все типы раститель­
ности
М ероприятия по усилению преобла­
дающих гидрологических функций
насаж дений
Предпочтительное облесение ив­
няками и другими вегетативно во­
зобновляющимися растениями
Повышение
продуктивности ме­
стообитаний, облесение
В соответствии с целями хозяй­
ства
5
4
4
4
4— 5
2— 3
5
Перевод в сложные насаждения
3
4
4
4
4— 5
3
5
То же
2
3
4
4
3
3
2
И зреживание хвойных,
ние доли лиственных
' 3
2
4
3
4
4
4
5
3
3
4
3
5
2
5
4
3
2
4
1
5
Перевод в сложные насаждения
И зреживание хвойных, увеличение
доли лиственных насаждений
Увеличение доли хвойных и слож ­
ных насаждений
2
5
4
5 .
3
3
2
Чередование насаждений и от­
крытых пространств, изреживание
хвойных насаждений
5
4
3
2
4
1
5
2
3
3
4
3
5
1
Увеличение доли хвойных и слож ­
ных насаждений
И зреживание хвойных насажде­
ний
увеличе­
схема И. В. Тюрина [172] к а к наиболее полная и последовательл а я (табл. 9.3).
Д ругие элементы структуры н асаж ден ий (возраст, густота,
продуктивность, строение) учитываю тся через рекомендуемые ме­
роприятия. Н а м представляется, что т а к а я класси ф и кац и я д о ста­
точно проста д л я применения и мож ет успешно использоваться
255
в процессе лесоустройства или при других видах проектирования.
Д л я этого достаточно ознакомиться с основными положениями
относительно гидрологической роли лесов и ввести в сущ ествую ­
щие формы таксационны х описаний название элемента водосбора
(можно номером или ш иф ром). П ри поглощении стока с сопре­
дельны х площ адей отметка д ел ается знаком « + ». Б а л л ь н а я
оценка ж е л а тел ь н а в поле с последующим уточнением при к а м е ­
ральной обработке материалов, но она мож ет проставляться и
только при кам еральн ой обработке материалов, так к а к д ля этого
в описании будут содерж аться все необходимые данные.
П роектирование
целесообразно
проводить,
п ривязы ваясь
к конкретным водосборам различного ранга. В зависимости от
целей и степени детал и зац и и работ границы их могут выделяться
на п лан ах (схемах) лесон асаж ден и й либо о тр а ж а т ь с я в поясни­
тельных зап и сках к лесоустроительному проекту.
П одобны е работы (проектирование, исследования) в аж н о н а ­
чинать с определения тех водохозяйственных зад ач , которые ак ту ­
альны д ля данного водосбора или региона (увеличение стока,
уменьшение поверхностной составляю щ ей из леса, перехват стока,
поступающего с полей, повышение качества вод и т. п.). В к а ч е ­
стве объектов могут выступать и водосборы рек различного ранга,
и санитарны е зоны охраны водных источников, и запретны е по­
лосы вдоль рек, и водосборы водохранилищ, и другие территори­
альны е подразделения. Б олее у з к а я з а д а ч а (например, на водо­
сборе малой реки) д о л ж н а соподчиняться с зад ач ей более круп­
ного ранга (например, с водосбором крупной реки или ее ч асти).
Так, д л я Волги в целом в качестве генеральных могут выступать
зад ач и к а к увеличения суммарного стока, т а к и повышения к а ч е ­
ства воды. Д л я более мелких водосборов (вплоть до э л е м ен тар ­
ных) эти зад ач и могут конкретизироваться, а в отдельных
случаях иметь и противоположную направленность (повышение
испарения к а к средства борьбы с заболачиван и ем ; усиление инфильтрационных свойств к а к средства перехвата стока, поступаю­
щего с сопредельных площадей, и т. п.).
Н ам представляется удачным и весьма интересным «водосбор­
ный» принцип проектирования и осущ ествления ком плекса водо­
охранных мероприятий, предлож енный чехословацкими исследо­
вателям и применительно, к б а с с е й н а ^ горных p e jK , питаю щ их
водохранилищ а питьевой водой [216, 217]. Этим проектом преду­
см атривается весь комплекс мероприятий, которые целесообразны
д ля сочетания зад ач лесного и водного хозяйства (д о рож н ая
сеть, инженерные гидротехнические сооружения, способы и м е­
тоды рубок и т. п.). Подсчитано, что водоохранные функции мо­
гут использоваться без ограничения лесопользования, но при ус­
ловии дополнительных за т р а т на ведение хозяйства и осущ ест­
вление названны х выше мероприятий.
К сож алению , в н астоящ ее время водоохранным мероприятиям
256
на водосборах, используемых в лесном и сельском хозяйстве, уд е­
л яется крайне недостаточное внимание. Те ж е мероприятия, ко­
торые проводятся (например, лесным хозяйством), х ар а к тер и зу ­
ются эпизодичностью, не всегда научно обоснованы и не р е г л а ­
ментированы определенными положениями. Сложилось довольно
па радоксальное положение, при котором основные у с и л и я н ауч ­
ных, проектных и производственных орга низац ий н а п р а в л ен ы на
реш ение ги дро логи ч ески х про б лем не на водосборах, а непосред­
ственно в реках, водоемах и др уги х конечны х зв е н ь я х концентра­
ции вод. О днако мероприятия здесь н а п р а в л ен ы не на про ф и ла к ­
тику, а на предотвращение последствий и поэтому не всегда до­
стигают ц е л и и л и требуют не оп равданно б о ль ш и х затрат. Такие
ж е зам еч ан ия мож но в ы сказать и относительно решения проб­
лемы истощения водных ресурсов. Усилия концентрируются на
использовании имеющихся запасов вод в источниках, вклю чая и
м еж региональную переброску вод, при минимальном внимании
к «водосборной гидрологии», с помощью которой можно реш ать
не менее масш табны е зад ач и с неизмеримо меньшими затратам и .
9.3.3. Экономическая оценка гидрологической
роли лесов
Вопросы экономической оценки гидрологической роли, ка к и
других средоохранных и средообразую щ их функций лесов, начали
р а зр а б а ты в ат ь ся сравнительно недавно. Методические подходы
к такой оценке наиболее обстоятельно рассмотрены И. В. Туркевичем [171]. Он предлож ил оценивать водорегулирую щую роль
леса по диф ф еренциальной ренте R в рублях, используя формулу
R — Vr/E,
(9.1)
где V — объем зарегулированного стока с 1 га леса, м 3; г — вод­
н ая диф ф ер ен ц иальн ая рента р./м 3; Е — коэффициент ф актора
времени.
Ф ормула д ает возможность определять те затраты , которые
приходилось бы нести в случае потери лесными п лощ ад ям и спо­
собности воздействовать на увеличение грунтового стока.
Такую оценку Туркевич выполнил д л я р яд а бассейнов рек
Украины. В расчетах использованы показатели приращ ения о б ъ ­
ема грунтового стока под влиянием леса (относительно п о ля ), по­
лученные А. И. Миховичем, путем сравнения его значений в б а с ­
сейнах различной лесистости. Д ругие попытки оценок влияния
лесов на сток т а к ж е ограничиваю тся учетом только грунтовой со­
ставляю щ ей, поверхностный сток в расчет не принимается, он
обычно р ассм атривается в отрицательном плане. Д ругим и сло­
вами, оценивается только состав л яю щ ая водорегулирующей роли
лесов.
17 Заказ № 827
25 7
П р и оценке гидрологической роли лесов мы исходим не только
из их водорегулирующей функции, но и из эф ф екта воздействия
на суммарный сток и качество воды (водоохранная количествен­
ная и качественная функции). Такой подход при наличии количе­
ственных д ан ны х по влагообороту в н асаж д ен и ях в зависимости
от их состава, возраста, густоты и других элементов структуры
позволяет оценивать гидрологическую роль дифференцированно,
применительно к конкретным объектам и реш аемым зад ач ам ,
определять возможный экономический эф ф ект от различны х ви­
дов воздействия на леса ка к целенаправленного, т а к и непред­
намеренного [99].
В оценке, кроме объема поверхностного и подземного стока,
находят отраж ение затр а ты на очистку вод, а т а к ж е на з ар е гу л и ­
рование стока и исключение эрозионных явлений, которые имели
бы место при отсутствии леса. Д л я составляю щ ей грунтового
стока эти зат р а ты практически исключаются, а д ля поверхност­
ного они принимаю тся равными расчетным д ля конкретных р ай о ­
нов [171].
Поверхностный сток с лесных водосборов т а к ж е нельзя при­
равнивать к полевому. Он поступает более рассредоточенно и
практически не обусловливает эрозионных явлений, х ар а к тер и зу ­
ется хорошим качественным составом. С одерж ан и е химических ве­
ществ, взвешенных частиц и микроорганизмов в нем обычно не
выходит за пределы станд ар то в на питьевую воду [28]. Только
в отдельных случаях, например в рекреационных лесах или в л е ­
сах, подвергающихся интенсивному промышленному загрязнению,
по-видимому, не исключено его существенное отклонение от стан ­
д арта. Поэтому затр а ты на очистку поверхностного стока, из л е ­
сов мы принимаем равными 50 % их значений д ля речных б а с ­
сейнов.
С учетом изложенного, ф ормула (9.1) представляется нами
в следую щих вариантах:
д ля оценки влияния леса на объем грунтового стока (водоре­
гулирую щ ая роль)
Rrp = (У пГ— V nr)IE;
(9.2)
то ж е на поверхностный сток (объем, качество) и п ред отвращ е­
ние эрозионных явлений
Япв = [{V v + V ' k + /) _ (У'яг + V a - 0,bk) ]i E.
(9.3)
Суммарное влияние (гидрологическая или водоохранно-защ ит­
н ая роль) оценивается по формуле
R
4
— Rrp-\~ Rub]
здесь Ул — объем грунтового стока в лесу, м3/га; Vn — объем
грунтового стока в поле, м3/га; W — объем поверхностного стока
в лесу, м 3/га; V Y — объем поверхностного стока в поле, м 3/га; г—
258
Таблица 9.4
Пример экономической оценки (по отнош ению к полю) гидрологической роли лесны х
насаж дений
р- га
4
5
6
670
1120
53,6
30,0
13,3
—78,3
220
220
220
990
2130
1430
8,8
8,8
8,8
—
—
11,8
25,6
17,1
0,4
14,2
5,7
Э кономическая
оценка на
перспективу
8
9
10
и
— 1,5
12,3
3,8
78,7
92,5
84,0
—30,0
246,0
76,0
1574
1850
1680
1
—
1
, сум мар­
ная
сум мар­
ный
7
водорегу, лирую 1 щей роли
водорегу -1
лирую щий
1
*
1
1
водорегу* I
лирую щий
1
П риращ ение
эффекта по
отношению
к полю
1
3
j грунтовый
2
Г одовой
эффект
суммарный
Поле
Лес:
еловый
лиственный
смешанный1
Ущерб от эрозии
почв
I
поверхностный
Объект
Затраты на
очистку воды
С то к,м 3га
П р и м е ч а н и я : 1. В качестве исходных взяты насаждения на объектах
Истринского опорного пункта со свойственными им закономерностями влагооборота
(см. табл. 6.11).
2. Затраты на зарегулирование поверхностного стока д л я поля равны 8,0 р ./га
(670 м3 поверхностных вод умножить на 0,012 р.), для леса 2,6 р ./га (220-0,012)
1 Интерполированные данные.
д и ф ф ерен ц и аль н ая водн ая рента, р./м 3; k — зат р а ты на очистку
поверхностного стока, р./м 3; f — зат р а ты на предотвращ ение э р о ­
зии, р./га; Е — временной коэффициент, равный 0,05 (для пере­
хода к эфф екту за неограниченно долгий срок), иногда прини­
мается равным 0,02—0,03.
Значения г, k и / приняты равными соответственно 0,012 и
0,08 р./м3 и 30 р./га [171].
При закономерном преобладании или равенстве (еловый лес)
подземного стока в лесу и поле сум марны й сток в лесу может
быть выше (лиственные и смеш анны е н асаж д ен и я) и ниж е (гу­
стые ельники), чем в поле. О днако поскольку основные затр а ты
связаны с использованием поверхностного стока, п р ео б л а д а ю ­
щего в поле (очистка, предотвращ ение эрозии) и незначительного
в лесу, гидрологическая роль лесов всегда имеет полож ительные
значения относительно поля. В нашем варианте (табл. 9.4) сум­
марный годовой экономический эф ф ект со ставляет 79— 92 р./га
и 1574— 1850 р./га по экономической оценке д л я многолетней п ер­
спективы при £ = 0,05.
З а т р а т ы на очистку стока (граф а 4 табл. 9.4) получены к а к
произведение объемов поверхностного стока (м 3) на стоимость очи­
стки 1 м 3 воды (для поля 670-0,08 = 53,6 р., д л я леса (220-0,08) X
X 0 ,5 = 8 ,8 р.): годовой эф ф ект водорегулирующей роли (граф а 6)
17*
259
определен ка к уменьшение затр ат, которые обусловливаю тся грун­
товой составляю щ ей стока (д л я поля 1120-0,012=13,3 р., для
лиственного леса 2130 • 0,012 = 25,6 р.); суммарный годовой эффект
(граф а 7) представляет собой разность меж ду водорегулирующим
эффектом (положительное влияние) и суммой за т р а т на очистку
поверхностного стока, защ и ту почв от эрозии и зарегулирование
поверхностного стока — отрицательные влияния (для поля 13,3—
— (53,6 + 30,0 + 8 , 0 ) = — 78,3 р., для лиственного леса 11,8— (8,8 +
+ 2,6) = 0 ,4 р.; приращение годового эф ф екта и суммарного э ф ­
ф екта по отношению к полю (графы 8 и 9) определяется по р а з ­
ности соответствующих значений д ля леса и поля (например, для
лиственного леса 25,6— 13,3=12,3 р. и 14,2— (— 78,3) = 9 2 ,5 р.; эк о ­
номическая оценка (графы 10 и 11) равна приращению годового
эф ф екта с учетом временного ф актора ( £ = 0,05).
В целом данны е оценки показывают, какой ущерб понесет об­
щество при потере лесами гидрологической роли в случае пере­
д ачи площади, занятой ими, под сельскохозяйственные угодья
(под п оля). Если перевод будет осуществлен под другие виды
пользования, например в урбанизированны е территории, в р ас­
четы д олж ны быть внесены соответствующие изменения (гидро­
логические парам етры поля зам еняю тся на соответствующие з н а ­
чения, характерн ы е для урбанизированны х территорий).
Приведенные данны е относятся к одинаковой площ ади (1 га)
полевых и лесных угодий. В случаях необходимости оценки водо­
сборов в целом или их частей в расчетах долж но найти о т р а ж е ­
ние соотношение площ адей отдельных видов угодий, структура
лесных н асаж дений и свойственные им характеристики стока
(объем, качество).
М инимальную экономическую оценку имеет гидрологическая
роль густых еловых лесов, характеризую щ ихся наименьшим сум ­
марны м стоком. Существенные различия в оценке вызы ваю т гу­
стота, возраст, продуктивность и другие элементы структуры лес­
ных насаждений, что свидетельствует о возмож ностях их ц ел ен а­
правленного регулирования.
В рассмотренных подходах к экономической оценке гидрологи­
ческой роли лесов не наш ло отр аж ен и я их влияние на увеличение
осадков, а та к ж е на перевод поступающего с нелесных видов уго­
дий поверхностного стока в грунтовый, что связано с отсутствием
материалов, количественно характеризую щ их эти явления. Ясно,
что введение в расчеты этих данны х увеличит полноту оценки.
Получение таких данных, ка к и накопление других количествен­
ных критериев влагооборота д л я отдельных н асаж дений,— в а ж ­
н ая зад а ч а дальнейш их гидрологических исследований.
В целом представленные в данной работе м атери ал ы п оказы ­
вают, что ак туал ьн ей ш ая проблема нашего времени — истощение
и загр я зн ен и е водны х ресурсов — может и должна решаться через
у п р а в л е н и е гидрологическим и процессами на водосборах в б о л ь ­
260
шей мере, чем это имеет место в настоящее время. Л е с а высту
пают ка к важнейш ий элемент системы и ф актор влагооборота, воз
действуя на которые можно реш ать масш табны е задачи по охран<
и рациональному использованию водных ресурсов.
Н астоятельной является необходимость усиления внимани:
к проблеме «водосборной гидрологии» (к сожалению , в настоящее
время наблю дается противоположный процесс) и о б ъед и нена
усилий специалистов различного профиля (гидрологов, почвове
дов, лесоводов, водохозяйственников, экономистов и др.) по дал ь
нейшему познанию процессов и закономерностей влагооборот;
во д о с б о р о в ' применительно к физикогеографическим условиям.
В числе других з а д а ч проблемы мож но назвать: сбор сведе
ний о водосборах и различны х их звеньях, вклю чая почвы, леса
сельскохозяйственные угодья и т. п.; переход на новый уровеш
землеустройства и проектирования, при котором н ар яд у с учетои
интересов отдельных отраслей народного хозяйства реш ались бь
проблемы меж отраслевого порядка; разр а б о т к у региональных (п<
водосборам) схем охраны вод и рационального использованш
водных ресурсов посредством комплекса мероприятий на водосбо
рах; установление целесообразного соотношения лесных и без
лесных площадей (лесистость); упорядочение разм ещ ения лесо!
в пределах водосборов в соответствии с их гидрологической рольк
и реш аем ыми задачам и.
Заключение
Н есмотря на более чем 100-летний опыт изу­
чения гидрологической роли лесов, многие вопросы этой сложной
и весьма разносторонней проблемы до настоящего времени оста­
ются нерешенными. Более того, по р яду аспектов проблемы уси­
ливается р азм еж еван и е точек зрения. Свидетельством этому я в ­
л яе тся наличие противоположных, взаимоисклю чаю щ их концеп­
ций относительно основного вопроса проблемы — влияния лесов
на объем суммарного стока.
Анализ состояния проблемы позволил выделить основные при­
чины, с которыми св яза н а отмеченная выше разноречивость по­
ложений и их дискуссионность. К их числу относятся:
— некритическое использование часто несравнимых методи­
ческих приемов исследований, вклю чая пробелы и д а ж е отсут­
ствие описаний структур лесных фитоценозов;
— ограниченность и кратковременность материалов н аб лю д е­
ний за влагооборотом на водосборах и в экосистемах в зав и си м о ­
сти от факторов среды и структуры самих фитоценозов;
— недооценка влагооборота переходных и холодного перио­
дов года при одновременном преувеличении значения теплого
или вегетационного периода;
— недостаточное внимание, уделяемое почвенному звену в л а ­
гооборота;
— одностороннее преувеличение потенциально возможной ис­
паряю щ ей способности экосистем при недооценке или полном иг­
норировании реальны х условий и закономерностей расходования
влаги;
■
— придание статуса всеобщности закономерностям, установ­
ленным в отдельных регионах, имеющих специфические условия
и др.
Н аш и исследования показали, что влагооборот в лесных и д р у ­
гих экосистемах целесообразно рассм атривать применительно
к фитоценотическому (надземному) и почвенно-гидрологическому
(подземному) звеньям системы и соответственно к их зон ал ь н о ­
географическим условиям, а в их п ределах в зависимости от
структуры самих лесных фитоценозов (породный состав, густота,
262
возраст, продуктивность и т. п.) и по сезонам года. Эти ф акторы
и условия порой о казы в аю т более существенное влияние на и сп а­
рение и другие элементы влагооборота, чем в ы являю щ ееся при
сравнении лесного и полевого типов растительности.
Л ю бой фитоценоз, водосбор или отдельные их звенья целесо­
образно т а к ж е ан ал и зи р овать к а к систему, состоящую из звеньев,
способствующих экономии влаги (защ итны е функции) и ее р асхо­
дованию (испаряющие функции). Звено экономии влаги вклю чает
факторы, способствующие исключению влаги из зоны физического
и биологического (транспирация) испарения и ухода ее из системы
в результате фильтрации за пределы корнеобитаемой зоны почвы
либо поверхностного стока.
В пологе леса защ и тн ая и и сп аряю щ ая функции обусловли ва­
ются соотношением перехвата осадков кронами и уменьшения ис­
парения с поверхности почвы, в почвенном звене — различиями
в мощности корневых систем и водно-физических свойств почв
(фильтрационная способность, влагоемкость, капиллярность).
С этих позиций особенно наглядной становится гидрологиче­
ская специфичность фитоценозов в холодный и переходные пе­
риоды года. Травянисты е фитоценозы в это время практически
«не работаю т» ка к система. Весной создаю тся исключительно б л а ­
гоприятные условия д ля испарения с почвы (неограниченное у в ­
лаж нение, сухость воздуха, большое количество солнечной р а д и а ­
ции, вы сокая прозрачность атмосферы, значительная про до л ж и ­
тельность светлого времени суток). Во всех лесных фитоценозах
до 70— 90 % воздействия данны х факторов гасится инертным
в этот период лесным пологом. П ри этом в фитоценозах из лист­
венных пород проявляю тся в основном физические защ итны е
функции, н аправленны е на уменьшение испарения влаги, а в хвой­
ных лесах н аряд у с этим значительны испаряю щ ие функции,
проявляю щ иеся через перехват влаги кронами и частично т р ан с­
пирацию.
П о этим ж е причинам неоднозначны соотношения испарения
н азванны х угодий в зависимости от условий ув л аж н ен и я холод­
ного и переходных периодов года. При малом количестве осадков
в эти сезоны практически все леса испаряю т меньше, чем о ткр ы ­
тые пространства. С увеличением осадков различия испарения
с лесных и открытых полевых биогеоценозов сн ач ал а сближ аю тся,
а затем в темнохвойных лесах существенно превыш аю т и сп ар е­
ние на открытых пространствах. В лиственных лесах (березовые,
осиновые) испарение остается меньшим, чем на откры ты х про­
странствах, при любом количестве осадков. Р азл и ч и я испарения
с лиственного леса и поля практически всегда (исклю чая крайне
засуш ливы е годы) меньше, чем с лиственного и хвойного леса.
Это св язан о с тем, что при влаж ной погоде на открытых прост­
ранствах испарение ум еньш ается вследствие дефицита ресурсов
тепла и других метеорологических факторов (содерж ание влаги
263
в этот период не выступает к а к ограничиваю щий ф ак т о р ),
а в хвойных лесах больш ая поверхность см ачивания (в 10— 20 раз
больш ая, чем зан и м ае м ая фитоценозом площ адь) обеспечивает
испарение всей перехваченной пологом влаги практически при
любых погодных условиях. В лиственных лесах расход осадков
на смачивание и последующее испарение незначителен при любом
типе погоды, защ итны е ж е функции против подпологового испа­
рения сохраняю тся в полной мере и фитоценоз выступает как
своего рода «ловушка» д ля осадков.
Эти положения крайне важ н ы д ля познания механизма про­
явления лесами и открытыми пространствами гидрологической
роли не только во временном, но и в пространственном (зонально­
географическом) отношении: чем больше осадков вы п ад ает в хо­
лодный период в регионе, тем вероятнее р азл и чи я испарения и
стока в лиственных и хвойных лесах, а т а к ж е в лесных н а с а ж д е ­
ниях и на открытых пространствах. При этом в северных районах
взаимоотношения склады ваю тся в основном по типу открытые
пространства — хвойные леса, а на юге открытые пространства —
лиственные леса. Вместе с тем в южных р айонах резко в о з р а ­
стают особенности гидрологической роли отдельных фитоценозов,
обусловливаем ые различиями в мощности корнеобитаемой зоны;
в северных р айонах такие разли чи я практически отсутствуют.
Н а р я д у с количеством осадков большое значение д ля п озна­
ния и оценки гидрологической роли экосистем имеет их распре­
деление во времени и соотношение с водно-физическим свойст­
вами почв. Это связано с тем, что испарение и влияние на сток
фитоценозов зависит не столько от их потенциально возможной ис­
паряю щ ей и тем более транспирационной способности, ка к это
обычно трактуется в литературе, сколько от наличия периодов и
факторов, обусловливаю щ их возможность ухода влаги за пределы
зоны испарения (биологического звена в лагооборота). В аж н ей ­
шими ф акторам и такого порядка яв л яется неравномерность по­
ступления влаги на полог растений и поверхность почвы (вы па­
дение осадков, интенсивность сн еготаян ия), способность почво­
грунтов отводить влагу за пределы экосистемы поверхностным
стоком либо через фильтрацию ниже корнеобитаемой зоны. В по­
следнем процессе крайне важ н ое значение имеет мощность корне­
вых систем, которую необходимо рассм атривать ка к один из в а ж ­
нейших факторов гидрологической роли фитоценоза. П ри глубоких
грунтовых водах влага, у ш едш ая за пределы зоны испарения,
практически не мож ет быть в озвращ ен а в биологическое звено
оборота несмотря на любую последующую потребность в ней р а с ­
тений. С ами ж е фитоценозы способны относительно нормально
сущ ествовать и р азви ваться в определенных гран и цах дефицита
влаги. Недооценка реальны х закономерностей расходования влаги
при переоценке потенциальных возможностей экосистем в этом
отношении — одна из наиболее распространенны х и существен­
264
нейших ошибок при построении различного рода гидрологических
концепций. Транспирацию нельзя рассм атривать в качестве основ­
ного ф актора гидрологической роли, поскольку она опосредуется
через влаж ность и влагоемкость почвогрунтов и в зн ач итель­
ной мере нивелируется в различны х фитоценозах, особенно в ус­
ловиях ограниченной (равной для различны х фитоценозов) мощ ­
ности корнеобитаемой зоны. Более того, повышенная тран сп и р а­
ция часто является показателем не уменьшения, а увеличения
стока. Это закономерно, поскольку оба процесса (транспирация
и сток) находятся в прямой зависимости от одного и того же
фактора — влагообеспеченности почв.
Неоднозначно влияние лесов на грунтовые воды. В общих чер­
тах это влияние сводится к следующему: при глубоком (не д о­
ступном д ля корней) залегании грун товы х вод уровень их под
лесами повышается, при обратном соотношении — к а к правило,
понижается; вероятность повышения уровней грунтовых вод под
л есами более значительна на почвах с ограниченной мощностью
корнеобитаемой зоны (северные районы), чем на глубоких поч­
вах с различной глубиной укоренения древесных и травянисты х
растений (южные районы).
Перечисленные и некоторые другие особенности влагооборота
биогеоценозов положены в основу дифференцированной оценки
их гидрологической роли применительно к составу, возрасту, гу­
стоте и другим п ар ам етр ам структуры насаждений, а т а к ж е усло­
виям местопроизрастания. Такой подход позволил существенно
уточнить либо рассмотреть по-новому отдельные закономерности
влагооборота экосистем и выявить следующие свойственные им
особенности испарения и стока:
а) в гидрологическом отношении наиболее благоприятны м яг­
колиственные н асаж д ен ия или насаж д ен ия со значительным у ч а ­
стием лиственных пород в их составе. Они обеспечивают зн ач и ­
тельную прибавку суммарного стока ка к по сравнению с хвой­
ными (еловыми) лесами, т а к и по отношению к полям. Основные
различия влагооборота ск лады ваю тся в холодный и переходные
периоды года. В летний период обычно усиливаются тенденции
соотношений испарения отдельными 'фитоценозами, определив­
шиеся накануне вегетации. П ри несколько большем рас х о д о в а­
нии влаги на транспирацию в лиственных лесах, чем в хвойных,
суммарное испарение в первых всегда остается меньше, чем во
вторых;
б) влияние в озраста насаж дений на процессы влагооборота
наиболее существенно в хвойных лесах: довольно интенсивное
возрастание испарения в первые 20— 30 лет жизни фитоценоза см е­
няется относительно стабильными значениями расходования влаги
в средневозрастных и приспевающих древостоях и некоторым сни­
жением испарения в спелых и перестойных лесах. Приводимые
в литературе данны е по возрастной динам ике влагопотребления
265
н асаж дений (А. А. М олчанов) основываются на потенциальных
потребностях фитоценозов во влаге и поэтому существенно пре­
увеличены: фактическая кри вая влагопотребления в различном
возрасте имеет более плавный ход.
Влагооборот в лиственных насаж д ен иях в несравненно мень­
шей степени зависит от их возраста, что связано с низкой плот­
ностью полога всех н асаж ден ий в холодный и переходные пе­
риоды года, когда формируются основные особенности водного
реж им а. При оценке гидрологической роли отдельных н а с а ж д е ­
ний в аж н о учитывать весь спектр их возрастного влияния на про­
тяж ении всей жизни фитоценоза. В работе приводится методика
таких расчетов и их результаты;
в) снижение густоты н асаж дений в пределах от полной до
сомкнутости крон 0,4— 0,5 и д а ж е менее сопровож дается уменьш е­
нием суммарного испарения, однако лишь в тех случаях, когда
под пологом интенсивно не разр а стае тся тр ав ян и стая раститель­
ность либо не наблю даю тся другие отрицательны е явления (вет­
ровал, бурелом, снеголом, нападение вредителей и т. п.). П р е ­
дельной можно считать полноту 0,5— 0,6, ниже которой ее не целе­
сообразно снижать, в том числе и в гидрологических целях. В лаго­
оборот в лиственных н асаж д ен и ях под влиянием изменения гу­
стоты трансформ ируется в значительно меньшей степени, чем это
характерно д ля хвойных лесов по тем ж е причинам, которые от­
мечены д ля в озраста насаждений;
г) при повышении продуктивности фитоценозов обычно имеет
место тенденция к увеличению расхода влаги на испарение. О д ­
нако такой расход изменяется дал еко не пропорционально про­
дуктивности, особенно в условиях, где имеется дефицит влаги. П о ­
следний обычно выступает в качестве лимитирующего и ведущего
ф ак тор а испарения;
д) влияние лесоосушительных мелиораций на испарение неод­
нозначно и зависит от х а р а к тер а смены видового состава расти ­
тельности, степени доступности грунтовых вод растениям, измене­
ния продуктивности фитоценозов, обусловленной осушением;
е) существенные возможности д л я регулирования в лагообо­
рота связаны с рациональны м соотношением лесных и открытых
пространств на водосборах. Небольш ие открытые пространства
(поляны, просеки, вырубки м алы х разм еров и т. п.) наиболее б л а ­
гоприятны и гидрологическом отношении, поскольку, используя
защ итную роль окруж аю щ и х стен леса против испарения,
они в то ж е время получают практически все выпадаю щ ие
осадки;
ж ) н аряд у с уменьшением испарения в ряде случаев прихо­
дится реш ать зад ач у его повышения, в частности д ля исключения
избыточного у вл аж н ен и я и заб ол ач ив ан и я почв; актуальны в ряде
случаев и другие аспекты гидрологического влияния лесов (очи­
стка вод от загрязнения, усиление водорегулирующей роли, пре­
266
дотвращ ение эрозии и т. п.). Д ругим и словами, дифференцирс
ван ная оценка гидрологических влияний требует и дифференцг
рованного подхода при планировании мероприятий по целенапраЕ
ленному регулированию влагооборота на водосборах. При это]
с помощью н асаж дений могут реш аться противоположные по зна
чимости задачи, например увеличения стока и усиления испаре
ния. В этой связи воздействие на гидрологические функции лесо
долж но быть строго конкретным, бази роваться на четко сформу
лированны х за д а ч а х и осущ ествляется с помощью конкретных ме
роприятий. Игнорирование этих положений приводит к серьезны:
просчетам и и здерж кам . П рим еры такого порядка с о д ер ж ать
в работе.
. Д иф ф еренцированны й подход к оценке гидрологической рол
лесов и планированию мероприятий по ее повышению положе]
в основу разр аботанн ы х автором рекомендаций по классификаци]
гидрологических функций лесов, площ адей и отдельных насаж де
ний, а т а к ж е предложений по оценке и регулированию этих функ
ций с помощью хозяйственных мероприятий.
Такой подход позволил критически осмыслить сущ ествую щ и
концепции гидрологической роли лесов. С делан вывод, что основ
ной недостаток большинства концепций связан с недоучетом всеп
разн оо б рази я влагооборота в лесных фитоценозах и попыткам!
сведения его к каким-то общим д ля всех н асаж дений и условш
положения об ув л аж н яю щ ей или иссушающей роли лесов.
Недостатки отдельных концепций сводятся к следующему:
— концепция об иссушающем влиянии лесов (Г. Н. В ысоцкий’
в своей основе верна применительно к районам с резким дефици
том влаги и неограниченной мощностью корнеобитаемой зонь
почв. Нет оснований д ля перенесения ее на более северные рай
оны. Г. Н. Высоцкий неоднократно отмечал незаверш енность \
противоречивость отдельных положений своей концепции при по
пытках ее проверки в лесной зоне, однако последователи или кри
тики положений Высоцкого обычно принимают эту концепцию бе:
оговорок;
— концепция об односторонней ув л аж н яю щ ей роли лесон
(В. В. Р ах м ан ов и др.) базируется главны м образом на недоста­
точно обоснованных логических посылках. Некоторые п о л о ж е н а
этой концепции находят подтверж дение на примере отдельных
насаж дений (например, лиственных в лесной зоне), но это лишь
случайное совпадение, противоречащ ее теоретическим положениям
ее авторов;
— концепция неопределенной гидрологической роли лесоЕ
(А. А. М олчанов и др.) исходит из предположения, что эта роль
не остается постоянной, изменяется в зависимости от структуры
насаж дений и условий местопроизрастания. О днако эти п олож е­
ния зи ж д ятся не на вскрытии каких-либо закономерностей вл аго ­
оборота,. а на м а тери ал ах чисто эмпирического порядка, притом
267
нередко вытекаю щ их из недостатков методики исследований либо
ан ал и за их результатов;
—
концепция иссуш аю щ е-увлаж няю щ ей роли лесов сочетае
в себе положение об иссушающем влиянии лесов, сф орм улиро­
ванное Высоцким, и положение об их у в л аж н яю щ ей роли за счет
дополнительного выпадения осадков над лесными территориями.
Нет, однако, оснований д ля вывода о том, что дополнительные
осадки (наличие их остается проблематичным) способны обусло­
вить увеличение стока в тех разм ерах, которые принимаются а в ­
торами. Учитывая существующие закономерности влагооборота
в фитоценозах, можно сделать вывод, что такие осадки, в ы п ад ая
в основном в периоды дефицита влаги, будут расходоваться на
испарение, обусловливая лишь изменения влагообеспеченности
растений.
В целом лесные экосистемы являю тся одним из важ нейш их
звеньев влагооборота на водосборах и факторов его регул и ро ва­
ния. В целенаправленном воздействии на это звено л еж и т р е а л ь ­
ный путь решения важ н ы х водохозяйственных задач, вклю чая
усиление стока, в том числе наиболее ценного подземного, ул уч ­
шение его качественного состава. Требуется резко повысить вни­
мание к данной проблеме. При этом в современный период в а ж ­
нейшим путем воздействия на влагооборот на водосборах следует
считать не изменение в соотношении лесных и безлесных п л о щ а ­
дей (лесистости), а управление водным реж имом самих лесных
экосистем в задан н ом направлении. Н а р я д у с целенаправленны м
влиянием на- экосистемы (рубки, лесовосстановление, изменение
продуктивности и видового состава и т. п.) крайне актуальной
становится за д а ч а оценки гидрологических последствий от тех
огромных изменений в природных экосистемах, которые высту­
пают ка к непреднамеренный результат других технологических
процессов (промышленные выбросы, гидрологические сооружения,
разр аботки полезных ископаемых и т. п.).
Ориентировочные экономические расчеты свидетельствуют, что
посредством целенаправленного влияния на гидрологические
функции лесов можно получать ощутимый экономический эффект
и реш ать м асш табны е водохозяйственные задачи, сравнимые по
своей значимости с эффектом от крупных гидротехнических соору­
жений. Реш ение этих зад ач требует объединения усилий р азл и ч ­
ных ведомств, преж де всего лесного и водного хозяйства, и р ез­
кого усиления внимания к проблеме со стороны научных, проект­
ных и производственных организаций.
:
Список литературы
1. А б р а ж к о А. М. Закономерности распределения и фракционный состав
биомассы подземных частей.— В кн.: С труктура и продуктивность еловых лесов
южной тайги. Л., 1973, с. 102— 109.
2. А в д е е в В. Р. Об оценке испарения в переходные периоды года.— Тр.
ГГИ, 1975, вып. 224, с. 33—37.
3. А л п а т ь е в А. М. Влагообороты в природе и их преобразования.— Л.:
Гидрометеоиздат, 1969.—323 с.
4. А н а и ь е в П. П. Изменение водного баланса дубовых лесов при р а з­
личных способах главных рубок:. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. с.-х.
наук. Харьков, 1980.— 17 с.
5. А н д р у щ е н к о А. П. Проникновение осадков под полог сосняков р а з­
ного возраста.— Тр. Харьков, с.-х. ин-та, 1977, т. 240, с. 29—34.
6. Б а с с С. В. Ожидаемые изменения водного баланса бассейна Волги,—
В кн.: Водный баланс СССР и его преобразование. М., 1969, с. 218—239.
7. Б е л ы й Г. Д. Влияние рубок ухода в молодых культурах дуба на сне­
гонакопление и снеготаяние.— Лесоводство и агролесомелиорация, 1972, вып. 30,
с. 60—65.
8. Б о ч к о в А. П. Влияние леса и агролесомелиоративных мероприятий на
водность рек лесостепной зоны европейской части СССР.— Л.: Гидрометеоиздат,
1954,— 135 с.
9. Б р а т ц е в С. А. Гидрологическая роль леса в условиях КомиАССР.—
Изв. АН СССР. Сер. геогр., 1979, № 6, с. 45—56.
10. Б у л а в к о А. Г. Водный баланс речных водосборов,— Л .: Гидрометео­
издат, 1971.—304 с.
11. Б у л а в к о А. Г. П рогнозирование изменений водного баланса под
влиянием хозяйственной деятельности.— Водные ресурсы, 1973, № 4, с. 50—59.
12. В а й ч и с М. , Д а н у с я в и ч ю с Ю. Влияние березы на свойства почвы
под сосновым насаждением.— Почвоведение, 1978, № 1, с. 113— 123.
13. В е н д р о в С. Л. Прблемы преобразования речных систем СССР.— Л.:
Гидрометеоиздат, 1979.—207 с.
14. В е р ш и н и н а Л. К-, К р е с т о в с к и й О. И. Учет водопоглотитель­
ной способности водосборов при прогнозах стока весеннего половодья.— Тр.
ГГИ, 1980, вып. 265, с. 3—31.
15. В о д о г р е ц к и й В. Е. Влияние агролесомелиораций на годовой сток.—
Л .: Гидрометеоиздат, 1979.— 184 с.
16. В о е й к о в А. И. Воздействие человека на природу.— М.: Географгиз,
1949, с. 40—90.
17. В о р о н к о в Н. А. Некоторые особенности водного реж има сосны
в засушливых условиях юго-востока европейской части С ССР.— Вестн. МГУ.
Сер. биол., 1965, № 3, с. 42—53.
18. В о р о н к о в Н. А. Элементы влагооборота лесных водосборов,— В кн.:
Д окл. сов. ученых на М еж дунар. симпоз. по влиянию леса на внешнюю среду.
Т. 1, М., 1970, с. 79—98.
269
19. В о р о н к о в Н. А. Влагооборот и влагообеспеченность сосновых н асаж ­
дений.— М.: Л есная промышленность, 1973.— 184 с.
20. В о р о н к о в Н. А. О некоторых методических вопросах изучения гидро­
логической роли леса.— В кн.: Всесоюз. совещ. по водоохранно-защ итной роли
горных лесов: Тезисы докл. Ч. 1. Красноярск, 1975, с. 40—42.
21. В о р о н к о в Н. А. Элементы водного баланса леса в зависимости от
почвенно-грунтовых условий и породного состава насаждений.— Вопросы геогра­
фии, 1976, вып. 102, с. 122— 134.
22. В о р о н к о в Н. А., Д а н и л о в Н. И., К о ж е в н и к о в а С. А. Сум­
марное испарение в условиях неограниченного увлаж нения и его лесогидроло­
гическое значение.— В кн.: Почвенные и гидрологические исследования в лесах.
М., 1979, с. 82^-92.
23. В о р о н к о в Н. А., К о ж е в н и к о в а С. А. К вопросу о промерзании
почв в лесах П одмосковья.— Лесоведение, 1970, № 1, с. 82—88.
24. В о р о н к о в
Н. А., К о ж е в н и к о в а С. А., П а в л у ш к и н Л.
Т.,
Ш о м п о л о в а В. А. Гидрологическая и метеорологическая роль лесных н асаж ­
дений разного породного состава.—Лесоведение, 1976, № 1, с.' 3— 10.
25. В о р о н к о в
Н. А., К о ж е в н и к о в а С. А., Ш о м п о л о в а
В. А.
Ф ормирование снежного покрова в лесу и в поле в П одмосковье.— Лесоведение,
1972, № 3, с. 30—37.
26. В о р о н к о в
Н. А., К о ж е в н и к о в а С. А., Ш о м п о л о в а В. А.
Температурный режим почв под лесом и залеж ью в условиях П одмосковья.—
Почвоведение, 1979, № 6, с. 90—99.
27. В о р о н к о в Н. А., П а в л у ш к и н Л. Т. Изучение испаряемости
в лесных фитоценозах с помощью микроиспарителей.— Лесоведение, 1973, № 2,
с. 77—85.
28. В о р о н к о в Н. А. Влияние лесных насаждений на сток и качество
воды малых рек.— Вопросы географии, 1981, вып. 118, с. 97— 108.
29. В о р о н к о в Н. А., К о ж е в н и к о в а С. А.', Д а н и л о в Н. И. Сток
летних осадков по стволам деревьев.—В кн.: Почвенные и гидрологические ис­
следования в лесах. М., 1979, с. 9 3 ^ 9 8 .
30. В о р о н к о в Н. А., Н е в з о р о в В. М. Транспирационный расход
влаги и рост культур сосны при остром дефиците увлаж нения.— Лесоведение,
1979, № 3, с. 31—40.
31. В о р о н к о в Н. А., Н е в з о р о в В. М. Корневая система сосны в связи
с водным режимом песчаных почв.— Лесоведение, 1981, № 6, с. 14—23.
32. В о р о н к о в Н. А., Ш о м п о л о в а В. А. Об учете атмосферных осад ­
ков при лесогидрологических исследованиях.— В кн.: Почвенные и гидрологи­
ческие исследования в лесах. М., 1979, с. 108— 123.
33. В р е м е н н ы е указания по введению поправок в месячные суммы
осадков при расчетах водных балансов речных бассейнов.— В алдай: Изд. ГГИ,
1967,— 24 с.
34. В ы с о ц к и й Г. Н. О взаимных соотношениях меж ду лесной расти­
тельностью и влагой преимущественно в южно-русских степях.— СПб, 1904.—
221 с.
35. В ы с о ц к и й Г. Н. К вопросу о влиянии леса на надземную влаж ность
в России.— В кн.: Тр. 3-го съезда деятелей по сельскохозяйственному опытному
делу. 1905, с. 116— 152.
36. В ы с о ц к и й Г. Н. О гидрологическом влиянии лесов.— М.,
Гослестехиздат, 1938.—67 с.
37. В ы с о ц к и й Г. Н. О гидроклиматическом значении лесов для Р о с­
сии.— В кн.: Избранные труды. М., 1960, с. 125— 150.
38. Г а е л ь А. Г. Облесение бугристых песков засуш ливых областей — М.:
Географгиз, 1952.—218 с.
39. Г о л е в В. Д. , П и с ь м е р о в А. В., В о р о б е й П. М. Защ итно-водо­
охранные леса вдоль рек.— Л есное хозяйство, 1979, № 12, . 23—26.
40. Г о л у б е в В. С. Изучение точности учета атмосферных осадков.— Тр.
ГГИ, 1969, вып. 176, с. 149— 163.
270
41. Д а н и л и к В. Н. Снегонакопление, снеготаяние и сток в горных тем­
нохвойных лесах Среднего У рала.— Л еса Урала и хозяйство в них, 1975,
вып. 8, с. 77—92.
42. Д а н и л и к В. Н. Классификация горных темнохвойных лесов У рала
по их водоохранно-защ итной роли.— Л еса У рала и хозяйство в них, 1977,
вып. 10, с. 3— 15.
43. Д а н и л и к В. Н. Повышение водоохранно-защитной роли насаждений
путем рационального размещ ения хвойных и лиственных пород.— Л еса У рала
и хозяйство в них, 1978, вып. II, с. 23—30.
44. Д а н и л и к В. Н. Водоохранно-защ итная роль горных темнохвойных
лесов У рала.— В кн.: Тез. докл. конф. «Защ итное лесоразведение и рациональ­
ное использование земельных ресурсов в горах». Ташкент, 1979, с. 36—38.
45. Д а н и л и к В. Н. Изменение речного стока под влиянием лесных по­
ж ар о в.— Лесоведение, 1982, № 4, с. 78—81.
46. Д р о з д о в О. А. К вопросу об изменении осадков в связи с системой
полезащитных мероприятий в степных и лесостепных районах Европейской тер­
ритории СССР.— В кн.: Вопросы гидрологической эффективности полезащ ит­
ного лесоразведения. Л., 1950, с. 30—37.
47. Д ь я к о в В. Н. Влияние состава насаждений на водный режим гор­
ных лесов К арпат.— Лесоведение, 1976, № 1, с. 11— 17.
48. Ж и л к и н Б. Д. Опыт оценки влияния леса на водный баланс.— Тр.
Брянск, лесохоз. ин-та, 1940, т. 40, с. 35— 114.
49. З а й д е л ь м а н Ф. Р. П одзоло- и глееобразование.— М.: Н аука, 1974.—
208 с.
50. 3 е л и к о в В. Д. Водный режим дерново-подзолистых почв под ель­
ником разного возраста: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. с.-х. наук.
М., 1959,—25 с.
51. З е л и к о в В. Д. Водный режим дерново-подзолистых почв под ель­
никами разного возраста.— Тр. М Л ТИ, 1970, вып. 33. с. 113— 130.
52. 3 м и е в а Е. С., С у б б о т и н А. И. О точности измерения запасов воды
в снежном покрове стандартным плотномером.— М етеорология и гидрология,
1977, № 6, с. 115— 117.
53. 3 ю б и н а В. И. Влияние леса на климат прилегающих территорий
в лесостепных районах Сибири.— В кн.: Стационарные гидрологические иссле­
дования в лесах Сибири. Красноярск, 1975, с. 9—42.
54. 3 ю б и н а В. И., Л е б е д е в А. В. Гидрологические особенности лес­
ных и заболоченных водосборов Ишимо-Тобольской лесостепи.— В кн.: Стацио­
нарные гидрологические исследования в лесах Сибири. Красноярск, 1975,
с. 99— 113.
55. И в а н о в Л. А. Гидрологическое значение расходования влаги лесом
в различных зонах европейской части СССР.— Д окл. АН СССР, 1953, т. 90,
№ 4, с. 673—676.
56. И в а н о в Л. А., С и л и н а А. А., Ц е л ь н и к е р Ю. Л . О методе
быстрого взвеш ивания для определения транспирации в естественных усло­
виях.— Ботанический ж урнал, 1950, № 2, с. 171 — 186.
57. И в е р н о в а М. И. К вопросу об испарении со снежного покрова на
территории СССР.— В кн.: Роль снежного покрова в природных процессах. М.,
1961, с. 36—53.
58. И д з о н П. Ф. Л ес и водные ресурсы.— М.: Л есная промышленность,
1980,— 153 с.
59. И с а к о в И. |П. Учет транспирационного расхода влаги древостоями
кедра сибирского.— Лесоведение, 1974, № 1, с. 29—36.
60. К а з а н к и н А. П. К вопросу о влиянии леса на сток рек.— Л есное хо­
зяйство, 1973, № 8, с. 15— 17.
61. К а з и м и р о в Н. И. Оптимальная структура еловых насаждений.—■
В кн.: Питание древесных растений и проблема повышения продуктивности
лесов. П етрозаводск, 1972, с. 124— 136.
271
62. К а л и н и н Г. П. Роль леса в распределении осадков.— М етеорология
и гидрология, 1950, № 1, с. 14—20.
63. К а р п а ч е в с к и и Л . О. Л ес и лесные почвы.— М.: Л есная промыш­
ленность, 1981.—262 с.
64. К а у р и ч е в И. С., К о м а р и н ц е в а Л. Г. Качественный состав гу­
муса почв под различной растительностью.— Изв. ТСХА, 1971, № 2, с. 21—37.
65. К а ч и н с к и й Н. А. Физика почвы. Ч. 2. Водно-физические свойства
и режимы почв.— М.: Высшая шкла, 1970.—358 с.
66. К н о р р е Е. К. К вопросу о влиянии Бузулукского лесного массива
на увеличение количества атмосферных осадков в прилегающей местности.—
Тр. по лесному и агролесомелиоративному опытному делу, 1932, вып. 1,
с. 56—84.
67. К о в а л ь И. И., Б и т ю к о в Н. А. Количественная оценка водорегу­
лирующей роли горных лесов Черноморского побережья К авк аза.— Л есоведе­
ние, 1972, № 1, с. 3— 11.
68. К о н с т а н т и н о в А. Р. Оценка влияния полезащитных лесонасаж де­
ний на атмосферные осадки.— Тр. ГГИ, 1952, вып. 34, с. 93— 111.
69. К о р о н к е в и ч Н. И. Косвенные антропогенные воздействия на водные
ресурсы СССР в прошлом, настоящ ем и будущем.— В кн.: О птимизация при­
родной среды: Тезисы докл. Всесоюз. симпоз. «Оптимизация воздействия общ е­
ства на окружаю щ ую природную среду». М., 1981, с. 285—287.
70. К о с т ю к е в и ч Н. И. Л есная метеорология.— Минск: Вышейшая
школа, 1975.—288 с.
71. К р е с т о в с к и й О. И. Влияние вырубок и восстановления лесов на
водность рек.— Л.: Гидрометеоиздат, 1986.— 118 с.
72. К р е с т о в с к и й О. И., П о с т н и к о в А. Н., С е р г е е в а А. Г. Оценка
испарения из леса в ранний весенний период.— Тр. ГГИ, 1979, вып. 259,
с. 75—86.
73. К р е с т о в с к и й ' О . И., С е р г е е в а А. Г. Роль испарения в формиро­
вании потерь весеннего стока на водосборах лесной зоны.— Тр. ГГИ, 1977,
вып. 233, с. 79—96.
74. К р е с т о в с к и й О. И., С о к о л о в а Н. В. Весенний сток и потери
талых вод в лесу и поле.— Тр. ГГИ, 1980, вып. 265, с. 32—60.
75. К у з ь м и н П. П. Формирование снежного покрова и методы опреде­
ления снегозапасов.— Л.: Гидрометеоиздат, 1960.— 172 с.
76. К у л и к Н. Ф. О физическом испарении влаги из песков и песчаных
почв.— Почвоведение, 1967, № И , с. 86—99.
77. К у л и к Н. Ф., З ю з ь И. С., С а л о м а х и н а Т. И. Опыт устройства
искусственных корнеходов и рыхления толщи кварцевых песков методом глубин­
ных взрывов.— Бюл. ВНИ АЛМ И , 1979, вып. 2 (3 0 ), с. 9— 11.
78. Л а л л Г. И. Возможности увеличения полного стока посредством ле­
сохозяйственных мероприятий.— В кн.: Д окл. иностр. ученых на М еждунар.
симпоз. по влиянию леса на внешнюю среду. М., 1970, с. 80—99.
79. Л а р х е р В. Экология растений. Пер. с нем.— М.: Мир, 1978.—384 с.
80. Л е б е д е в А. В. Водоохранное значение леса в бассейнах Оби и Ени­
сея.— М.: Н аука, 1964.—64 с.
81. Л е б е д е в
А. В. Гидрологический режим кедровников северного
склона хребта Кулумыс (Западны й С аян ).— В кн.: С редообразую щ ая роль леса.
Красноярск, 1974, с. 30—43.
82. Л е б е д е в А. В., П р о т о п о п о в В. В. Гидрологические последствия
рубки леса на экспериментальных водосборах в Западном С аяне.— В кн.:
Тезисы докл. конф. «Защ итное лесоразведение и рациональное использование
земельных ресурсов в горах». Ташкент, 1979, с. 60—62.
83. Л е й т о н Л., Р о д д а Д ж. К. Л еса и осадки.— В кн.: Д окл. иностр.
ученых на М еж дунар. симпоз. по влиянию леса на' внешнюю среду. М., 1970,
с. 3—20.
84. Л и р X., |П о л ь с т е р Г., Ф и д л е р Г.-И. Физиология древесных р ас­
тений: Пер. с нем.— М.: Л есная промышленность, 1974.— 4 2 4 'с.
272
.85. Л о х о в Д . П. Учет осадков, задерж иваем ы х лесом, методом д о ж де­
вания.— М етеорология и гидрология, 1938, № 6, с. 97— 104.
86. Л у г а н с к и й Н. А., М а к а р е н к о Г. П. Влияние молодняков р а з­
личного состава на восстановление стокорегулирующей роли лесов.— В кн. И з ­
менение водоохранно-защ итных функций лесов под влиянием лесохозяйствен­
ных мероприятий. Пушкино, 1973, с. 102— 106.
87. Л у ч ш е в А. А. Испарение и испаряемость в лесу и в поле.— Тр
В Н И И Л Х , 1940, вып. 18, с. 269—278.
88. Л у ч ш е в А. А. Осадки под пологом леса.— Тр. В Н И И Л Х , 1940,
вып. 18, с. 113— 148.
89. Л ь в о в и ч М. И. Человек и воды. П реобразование водного баланса и
речного стока.— М.: Географгиз, 1963.—567 с.
90. Л ь в о в и ч М. И. Водный баланс и урож ай.—Изв. АН СССР. Сер.
геогр., 1965, № 3, с. 35—47.
91. Л ь в о в и ч М. И. Водные ресурсы будущего.— Просвещение, 1969.—
174 с.
92. Л ь в о в и ч М. И. Мировые водные ресурсы и их будущее.— М.: Мысль,
1974,—448 с.
93. М а м а е в В. В. М асса корней в сосняке и березняке кислично-чернич­
ном.— В кн.: Лёсоводственные исследования в подзоне южной тайги. М., 1977,
с. 61—67.
94. М а т в е е в П. Н. Формирование снежного покрова в еловых лесах
Т янь-Ш аня.— Лесоведение, 1968, № 1, с. 79—83.
95. М а т в е е в П. Н. Водоохранное значение лесных насаждений в усло­
виях Тянь-Ш аня.— Лесоведение, 1969, № 4, с. 3—8.
96. М а т в е е в П. Н. Гидрологическая и защ итная роль горных лесов Кир­
гизии.— Фрунзе: Илим, 1984.—240 с.
97. М е л е х о в И. С. Значение и использование леса как составной части
окруж аю щ ей среды.— М.: И зд. М Л ТИ , 1977.—48 с.
98. М е л ь ч а н о в В. А., Д а н и л и к В. Н. Изменение стокорегулирующей
роли лесов Среднего У рала под влиянием рубок.— В кн.: Изменение водоох­
ранно-защитных функций лесов под влиянием лесохозяйственных мероприятий.
Пушкино, 1973, с. 67—81.
99. М е т о д и ч е с к и е рекомендации по оценке и повышению гидрологи­
ческой роли лесов/Сост. Н. А. Воронков, В. М. Невзоров, Н. И. Д анилов.— М.:
Изд. ВАСХНИЛ, 1984.— 31 с.
100. М и х о в и ч А. И. М етодика количественной оценки водорегулирующей
роли леса.— Киев: Урожай, 1969,—24 с.
101. М и х о в и ч А. И. Регулируемое лесоосушение.— М.: Л есная промыш­
ленность, 1979.— 165 с.
102. М и х о в и ч А. И. Водоохранные лесонасаж дения.— Харьков: П рапор,
1 9 8 1 .-6 4 с.
103. М о л ч а н о в А. А. Гидрологическая роль сосновых лесов на песча­
ных почвах.— М.: И зд-во АН СССР, 1952.—487 с.
104. М о л ч а н о в А. А. Гидрологическая роль леса.— М.: И зд-во АН СССР,
1960—454 с.
105. М о л ч а н о в А. А. Л ес и климат. — М.: И зд-во АН СССР, 1961.—
278 с.
106. М о л ч а н о в А. А. Влияние леса на окружаю щ ую среду.— М.:
Н аука, 1973.—359 с.
107. М о л ч а н о в А. А. Поверхностный сток на элементарных площ ад­
ках и малых водосборных бассейнах в Европейской части СССР.— Тр. Тбил.
ин-та леса, 1974, вып. 21, с. 9—29.
108. М о л ч а н о в А. А. Экспериментальный способ определения водоох­
ранной роли лесов в природных условиях ЕТС.— В кн.: Принципы выделения
защитных лесных полос. М., 1977, с. 5—27.
109. М о р о з о в Г. Ф. Учение о лесе.— М.: Гослесбумиздат, 1959.—456 с.
110. М у р а т о в М. Э. Изменение гидрологического реж има рек под влия­
18 Заказ №
827
273
нием сплошных рубок на Ю жном Урале.— В кн.: Изменение водоохранно-за­
щитных функций лесов под влиянием лесохозяйственных мероприятий. П уш ­
кино, 1973, с. 118— 132.
111. М у р а ш о в С. И., Р у т к о в с к и й
В. И. М етодика изучения снего­
вого реж има в лесах.— Пушкино: И зд. В Н И И Л Х , 1940,—320 с.— (Тр.
В НИ И Л Х . Вып. 14).
112. М у р з а е в а М. К., П о м а з н ю к В. А. Динам ика влаж ности почвы
в лесу и на вы рубках.— Л еса У рала и хозяйство в них, 1975, вып. 8, с. 100—
107.
113. Н а з а р о в Г. В. Гидрологическая роль почвы.— Л .: Н аука, 1981.—■
216 с.
114. Н е в з о р о в И. М. , Х и р о в А. А. К ультура сосны с березой.— Сб.
работ по лесному хозяйству (Б оровая Л О С им. А. П. Тольского), 1974, № 3,
с. 213—233.
115. Н е д я л к о в С., Р а е в И. Хидрологичен ефект на горските екосистема: О бзор.— София, 1980.— 102 с.
16.
О н у ф р и е н к о Л. Г. Влияние леса на среднегодовой сток мал
рек.— Тр. У крН ИГМ И, 1955, вып. 4, с. 172— 176.
117. О п р и т о в а Р. В. В одоохранная роль лесов южного Сихотэ-Алиня,—
М:. Н аука, 1978,— 96 с.
118. О р л о в А. Я., К о ш е л ь к о в С. П., О с и п о в В. В., С о к о л о в А. А.
Типы лесных биогеоценозов южной тайги.— М.: Н аука, 1974.—226 с.
119. О с и п о в В. В. К вопросу о влиянии леса на распределение осадков,—
Лесоведение, 1967, № 4, с. 76—80.
120. О с и п о в В. В. Некоторые составляющ ие водного баланса водосбо­
ров с различной лесистостью.— В кн.: Гидрологические исследования в лесу.
М., 1970, с. 94— 118.
121. О т о ц к и й П. В. Грунтовые воды, их происхождение, ж изнь и р ас­
п ределение—СПб., 1906.—300 с.— (Тр. опытных лесничеств. Вып. 4).
122. |П а у л ю к я в и ч ю с Г. Б. Оценка роли леса в экологической опти­
мизации холмистых ландш аф тов Л итвы.— Вильнюс, 1978.— 182 с.
123. П е н м а н X. Л. Растения и влага: Пер. с англ.— Л.: Гидрометеоиздат, 1968.— 162 с.
124. П и с ь м е р о в А. В., П и с ь м е р о в а Р. С., В о р о б е й П. М. И з­
менение водно-физических свойств лесных подстилок и почв в насаж дениях
разного состава.— Лесоведение, 1980, № 2, с. 40—48.
125. П о б е д и н с к и й А. В. Влияние рубок на стокорегулирующую роль
еловых лесов.— Лесоведение, 1971, № 2, с. 48—57.
126. П о б е д и н с к и й А. В., Б о б р у й к о Б. И. Влияние сплошных р у ­
бок на сток рек.— Лесное хозяйство, 1972, № 2, с. 26—31.
127. П о б е д и н с к и й А. В. Влияние лесохозяйственных мероприятий на
водоохранно-защ итную роль леса.— М.: Ц БН Т И лесхоз, 1975.—49 с.
128. П о б е д и н с к и й А. В. В одоохранная и почвозащ итная роль л е­
сов.— М.: Л есная промышленность, 1979.— 176 с.
129. П о л я к о в А. Ф. Об оценке водоохранно-защ итных свойств горных
лесов Крыма.— Лесоведение, 1971, № 1, с. 70—79.
130. П о л я к о в А. Ф. Водорегулирую щ ая роль горных лесов Украины и
пути ее оптимизации при ведении хозяйства: Автореф. дис. на соиск. учен,
степ, д-ра с.-х. наук. Киев, 1984.—36 с.
131. П р о т о п о п о в В. В. С реднеобразую щ ая роль темнохвойного леса.—
Новосибирск: Н аука, 1975.—328 с.
132. П р о т о п о п о в В. В., З ю б и н а В. И. Л е б е д е в А. В. и др. Л еса
КАТЭКа как фактор стабилизации окружаю щ ей среды.— Красноярск: И зд.
И н-та леса и древесины СОАН СССР, 1983.— 160 с.
133. Р а е в И., Д и м и т р о в Е. П. Хидрологичен ефект на почвите
в смьрчови насаж дения от различии класове на въераст.— Горскостоп. наука,
1978, 15, № 5, с. 75—89.
274
134. Р а е в И., Д и м и т р о в Е., М и х а й л о в В. По въироса за хидрологичния еф ект на почвите в бялброви насаж дения от различии класове на
възраст.— Горскостоп. наука, 1980, кн. 5, с. 31—42.
135. Р а к и ц к и й П. Ф. Основы вариационной статистики для биологов.—
Минсч; И зд. БГУ, 1961.— 221 с.
136. Р а у н е р Ю. Л. О гидрометеорологической роли леса.— Изв. АН
СССР. Сер. геогр., 1965, № 4, с. 40—51.
137. Р а х м а н о в В. В. Водоохранная роль лесов.— М.: Гослесбумиздат,
1962,— 136 с.
138. Р а х м а н о в В. В. Речной сток и агротехника.— Л .: Гидрометеоиз­
д ат, 1973.—200 с.— (Тр. Гидрометцентра СССР. Вып. 114).
139. Р а х м а н о в В. В. Водорегулирую щ ая - роль лесов.— Л .: Гидрометео­
и здат, 1975.— 192 с.— (Тр. Гидрометцентра СССР. Вып. 153).
140. Р а х м а н о в В. В. Л есная гидрология: О бзор.— В кн.: Итоги науки и
техники. Сер. лесоведение и лесоводство. М., 1981.— 181 с.
141. Р а х м а н о в В. В. Гидроклиматическая роль лесов.— М.: Л есная про­
мышленность, 1984.—241 е.
142. Р а х т е е н к о И. Н. Р ост и взаимодействие корневых систем древес­
ных растений — Минск: И зд -Bo АН БССР, 1963.—256 с.
143. Р о г о в о й П. П. Гидрологическая роль лесов Б С С Р.— Тр. Ин-та леса
АН СССР, 1954, т. 22, с. 45—53.
144. Р о д е А. А. Методы изучения водного реж има почв.— М.: р'зд-во
АН СССР, I960,— 241 с.
145. Р о д е А. А., С м и р н о в В. Н. Почвоведение. И зд. 2-е.— М.: Высшая
ш кола, 1972.—480 с.
146. Р о м а н о в В. В. Испарение с болот Европейской территории С СС Р,—
Л .: Гидрометеоиздат, 1962.—227 с.
147. Р у т к о в с к и й В. И. Гидрологическая роль леса и лесное хозяй­
ство,— Тр. В Н И И Л Х , 1940, вып. 18, с. 65— 112.
148. Р у т к о в с к и й В. И. Климатическая и гидрологическая роль
леса.—■
В кн.: Тр. 2-го Всееоюз. геогр. съезда. Т. 2. М., 1948, с. 378—405.
149. Р у т к о в с к и й В. М. Влияние динамики климатических игидрологи­
ческих условий на лесные культуры .— В кн.: Бузулукский бор. Т. 4. М.; Л.,
1950,— 141 с.
150. Р у т к о в с к и й В. И., К у з н е ц о в а 3. И. Влияние насаждений на
снеговой реж им.—Тр. В Н И И Л Х , 1940, вып. 18, с. 149— 179.
151. С а б о Е. Д . Н екоторые результаты исследований формирования снеж ­
ного покрова в лесу.— В кн.: Снежный покров, его распределение и роль в н а­
родном хозяйстве. М., 1962, с. 98— 103.
152. С а х а р о в М. И. Промерзание и размерзание почвы в лесных фито­
ценозах.— М етеорология и гидрология, 1938, № 11-12, с 136— 148.
153. С а х а р о в М. И. Зависимость температурного реж има почвы от х а ­
рактера лесного покрова.— Почвоведение, 1948, № 3, с. 157— 166.
154. С м а р а г д о в Д . Г. В одоохранная роль леса.— Тр. В Н И И Л Х , 1939,
вып. 8, с. 5—26.
155. С о з ы к и н Н. Ф. Особенности микрорельефа и поверхности почвы
в лесу.— Л есное хозяйство, 1938, № 6, с. 80—83.
156. С о з ы к и н Н. Ф. Гидрологическое значение лесной подстилки и фи­
зических свойств лесных почв.— Тр. В Н И И Л Х , 1939, вып. 8, с. 125—205.
157. С о з ы к и н Н. Ф. Влияние леса на водные свойства почв.— Тр.
В Н И И Л Х , 1940, вып. 18, с. 197—232.
158. С о к о л о в А. А. О чем шумит русский лес?— Л .: Гидрометеоиздат,
1982,—95 с.
160. С у б б о т и н А. И. Н екоторые особенности стока дож девы х вод в ус­
ловиях лесной зоны Европейской территории С ССР.— Л .: Гидрометеоиздат,
1969.— 99 с.— (Тр. Гидрометцентра СССР. Вып. 46).
161. С у б б о т и н А. И. Сток талых и дож девых, вод с лесных и б е з л е с н ы х
водосборов (процессы стока и методика исследований).— В кн.: Д окл. сов.
18*
275
ученых на М еж дунар. симпоз. по влиянию леса на внешнюю среду. Т. 1. М.,
1970, с. 165— 188.
162. С у б б о т и н А. И. Влияет ли лес на осадки? — Лесоведение, 1979,
№ 5, с. 13— 18.
163. С у б б о т и н А. И. О систематических ошибках измерений и однород­
ности многолетних гидрометеорологических данных.— Водные ресурсы, 1981,
№ 5, с. 20—28.
164. С у б б о т и н А. И., Д ы г а л о В. С. Многолетние характеристики гид­
рометеорологического реж има в Подмосковье: М атериалы наблюдений П о д­
московной воднобалансовой станции. Ч. 1, 2.— М.: Изд. Госкомгидромета
СССР, 1982,— Ч. 1,— 158 с.; ч. 2,— 162 с.
165. Т а р а н к о в В. И. Гидрологический режим хвойно-широколиствен­
ных лесов Ю жного П риморья.— Л .: Н аука, 1970.— 120 с.
166. Т е р е н т ь е в а В. Т., Ж и р о в а А. Н. Н екоторые показатели интен­
сивности транспирации древесных пород и водного реж има в насаж дениях
Красносамарского лесничества.— В кн.: Вопросы лесной биогеоценологии. эко­
логии и охраны природы в степной зоне. Куйбышев, 1977.
167. Т к а ч е н к о М. Е. Общее лесоводство. Изд. 2-е. М.; Л.: Госбумиздат,
1952,— 599 с.
168. Т о л ь с к и й А. П. К лимат сосновых насаждений Бузулукского бора
Самарской губернии.— Метеорологический вестник, 1918, № 4, с. 1—20.
169. Т р е т ь я к о в Н. В., Г о р с к и й П. В., С а м о й л о в и ч Г. Г. С пра­
вочник таксатора.— М.; Л.: Гослесбумиздат, 1952.—855 с.
170. Т р о и ц к и й В. А. Размещ ение лесов на территории водоохранной
зоны.— Лесное хозяйство, 1939, № 10, с. 4— 14.
171. Т у р к е в и ч И. В. К адастровая оценка лесов.— М.: Л есная промыш­
ленность, 1977.— 167 с.
172. Т ю р и н И. В. Опыт классификации лесных площ адей водоохранной
зоны по их водоохранной роли.— Исследования по лесному хозяйству, 1949,
вып. 26, с. 5—56.
173. У р ы в а е в В. А. Экспериментальные гидрологические исследования
на В алдае.— Л .: Гидрометеоиздат, 1953.—232 с.
174. Ф а л а л е е в Э. Н., Г о р д и н а Н. П. Обоснование возраста защ и т­
ной спелости леса по комплексным показателям.— Лесное хозяйство, 1980,
№ 7, с. 47—48.
175. Ф е д о р о в С. Ф. Испарение с леса при различном составе н асаж д е­
ний,— Тр. ГГИ, 1967, вып. 142, с. 62—71.
176. Ф е д о р о в С. Ф. Исследования элементов водного баланса в лесной
зоне Европейской территории С ССР.— Л .: Гидрометеоиздат, 1977.—264 с.
177. Ф е д о р о в С. Ф., М а р у н и ч С. В., Б у р о в А. С., Р а л ь ц е в и ч Н. Д. Изменение структуры водного и теплового баланса залесенных тер­
риторий под влиянием вырубок.— Тр. ГГИ, 1981, вып. 279, с. 20—31.
178. Х ь ю л е т Д. Д. Обзор метода определения полного стока посред­
ством экспериментальных водосборов.— В кн.: Докл. иностр. ученых на М еж ­
дунар. симпоз. по влиянию леса на внешнюю среду. М., 1970, с. 80—99.
179. Ч у б а т ы й О. В. О формировании стока с горных склонов под бу­
ковыми и еловыми лесами К арпат.— Лесоведение, 1971, № 3, с. 72—80.
180. Ч у б а т ы й О. В. Водоохронш
rip cb K i
л к и .— Ужгород: Карпати,
1972,— 119 с.
181. Ч у б а т ы й С. В. Влияние леса на речной сток и его зарегулированность в К арпатах.— Лесоведение, 1978, № 2, с. 10— 16.
182. Ш а х о в а О. В. Суммарное испарение травяным покровом на лесных
и безлесных водосборах в условиях южной тайги.— Лесоведение, 1967, № 2,
с. 61—66.
183. Ш а х о в а О. В. Насыщенность почвы корнями в сосняке и березняке
кислично-черничных.— Лесоведение, 1976, № 1, с. 88—92.
184. Ш е б е к о В. Ф. Гидрологический режим осушаемых территорий.—
Минск: Урожай, 1970.—299 с.
276
185. Ш и к л о м а н о в И. А. Антропогенные изменения водности рек._Л Гидрометеоиздат, 1979,—301 с.
186. Ш п а к И. С. Влияние леса на водный баланс водосборов.— КиевН аукова думка, 1968.—283 с.
187. Ш у м а к о в В. С. Типы лесных культур и плодородие почвы.— М.:
Л есная промышленность, 1963.— 183 с.
188. A u s s e n a c G. Action du convert forestier su rla distribution an sol
des p recipitations.— Ann. Sci. Forest, 1970, vol. 27, N 4, p. 383—399.
189. B a k e r М. B., B r o w n H. E. M ultiple use ev aluations on ponderosa
pine forest land.— In: 18th Ann. Ariz. W atershed Symp. Proc. Phoenix.,
1974, p .18—25.
190. B e l e J. Prispevek ke zjistokani stra t vody intercepcnim vyparem
ve
sm rkovych porostech.— Lesnictvi, 1975, roc. 2 1 (48), p. 633—652.
191. B i l e J. Tvorba zasob sn ih u v e sm rkove hospodarske skupine.— Lesnictvi,
1980, roc. 26 (53), p. 729— 736.
192. B e n e c k e P. Soil w ater relations and w ater exchange of forest eco­
system s.— Ecol. Stud., 1976, N 19, p. 101— 131.
193. B e n e c k e P., V a n d e r P l o e g R. R. W ald und W asser. I. Komponenten des W asserhaushaltes von W aldokosystem en.— F orstarchiv., 1978, Bd 49,
N 1, S. 1—7.
194. B e n e c k e P., V a n d e r P l o e g R. R. N achhaltige B ecinflussung des
L an d schaftsw asserhaushaltes durch die B aum artenw ahl.— F orstarchiv., 1975, Bd.
46, N 5, S. 97— 112.
195. C i f r a J. V ytvarania porastov s hydraulickou funkcion v m edzihradzovych -p riestoroch.— Vedecke prace Vyskumupcho U stav u lesneho h ospodarstva vo
Zvolene, 1976, vol. 23, p. 329—342.
196. D e l f s J., F r i e d r i c h W. , K i e s e k a m p H., W a g e n h o f t . Der
Einflufi des W aldes und des K ahlschlages auf den A bfluB vorgang, den W asserh au sh alt und den B odenabtrag.— Aus dem W alde, 1958, H. 3, 328 S.
197. G a s h J. H. C., W r i g h t I. R., L l o y d C. R. C om parative estim ates
of interception loss from three coniferous forests in G reat B ritian.— J. H ydrol.,
1980,
vol. 48, N 1-2, p. 89— 105.
198. G a t h y P. L’eau et la foret.— Bull. Soc. Roy. Forest. Belg., 1972, vol.
79, N 4, p. 225—236.
199. H a r r i s A. R. In filtra tio n rateas affected by soil free'zing under three
cover types.— Soil. Sci. Soc. Amer. Proc., 1972, vol. 36, N 3, p. 489—492.
200. H i b b e r t A. R. P o ten tial for au g m en tin g flow of the C olorado river
by v eg etation m anagem ent.— In: 21st Ann. Ariz. W atershed Symp. Proc. Ticson,
Ariz., 1977, p. 16—21.
201. H i l d i n g A . P., V a n d e r B e r g C . The relation betw een pore valum e
and form ation of root system s in soil w ith sandy layers.— In: Trans. 7th Int.
Congr. Soil Sci. M adison, USA, 1960, p. 369—373.
202. К a n t о rP. Intercepce horskych sm rkovych a
bukovych porostii.—•
Lesnictvi, 1981, vol. 27, N 2, p. 171— 192.
203. К a n t о r P. O ptim alizace druhove skladby ve vodohospodarsky vyznam nych lesnich stredohorskych poloh: Autoref. dis. k siskani vedecke hodnosti kand.
zem edelsko-lesnickych ved CSR. Opocno, 1981.— 25 p.
204. K r e c e k J. M etody urcovani vlivu lesnich porostu na infiltraci vody do
pudv.— Vodni hosp., 1978, A28, N 2, p. 41—46.
205. K r e c m e r V. D as M ikroklim a der K ieferlochkahlschlage.— W etter und
Leben, 1.968, Bd. 20, N 7-8.
206. K r e c m e r V., F о j t V. Intercepcni proces v horske sm rcing (vyznam
horizontalnich kapalnych strazek z m lh y ).— Vedecke prace Vuskum neho ustavu
lnsneho hospod arstva vo Zvolene, 1974, p. 19—43.
207. K r e c m e r V., F o i t V. Intercepce sm rcin chlum ni oblasti.— Vodohosp.
C as„ 1981, N 29, с. 1, p. 33—49.
208. K r e c m e r V., K r e c e k J. L esnatost jako hydrologicka charakteristika
povodi.— Lesnictvi, 1981, roc. 27 (54), p. 461—470.
277
209. K r e c m e r V., P e r i n a V. Funkce horskych lesfi v ochrane a tvorbe
vodnich zdroju v soubehu s funkci drevoprodukoni (prispevSk к problem atice
funkcni in teg race).— O pera corcontica, 1981, N 18, p. 13—51.
210. K r e u t z e r K., H f i s e r R. Der Emflufi der W ald b ew irtsch aftu n g auf
die W asserspende und die W asserq u alitat.— F orstw iss. Cbl., 1978, Bd. 97, N 2,
S. 80—92.
211. K u h n e r t H. Die B edeutung des W aldes fur den W asserh au sh alt der
N atu r und seine G efahrdung durh 'die Technik.— N atu r und Land, 1978, Bd. 64,
N 1, S. 23—33.
212. L i i t z k e R. Der Einflufl des W aldes auf den W asserh au sh alt.— Naturschutzarb. Berlin und B randerburg, 1969, Bd 5, N 1-3, S. 55—59.
213. L i i t z k e R., S i m o n K.-H. Z ur B ilan zieru n g des W asserh au sh alts von
W aldbestanden auf S an d stan d o rten der DDR.— Beitr. F orstw irt., 1975, Bd 9,
N 1, S. 5— 12.
214. L i i t z k e R., S i m o n K.-H. G rofilysim eter aus P la ste zur B ilanzierung
des W asserhaushalts von W aldbestockungen.— B eitr. F o rstw irt., 1976, Bd 10,
N 1, S. 23—27.
215. M a t h u r R. N.. S i n g h R. P., G u p t a М. K. C om parative study of
in filtratio n in soils under forest cover and ag ricu ltu re in tem perate clim ate.—
Indian Forest, 1982, vol .108, N 10, p. 648—652.
216. P e r i n a V., K r e c m e r V., K a d l u s Z., B e l e J. M oznosti viceuceloviho hospodareni s cili produkcnim i a vodohospodarskym i na prikladi Orlickychhor.— P race V izkum neho ustav u lesnicho hospodarstvi a m useivosti, 1973,
sv. 43, c. 70— 117.
217. P e r i n a V., K r e c m e r V. (ed.). Viceucelove obhospodarovani lesu v
pavodich vodarenskych nadzzi.— In: Z bornik celo statn i konf. O strav a, 1979.—
124 p.
218. P e r i n a V., K r e c m e r V. A ctive en v ironm ental functions of forests
for soil and w ater concervation — a concept of functionally in teg rated forestry.—
C om m unicationes Institu ti F o restalis Cechocloveniae, 1981, vol. 12, p. 207—222.
219. P o l s t e r H. G esichertes und U ndgesichertes fiber den W asserh au sh alt
des W aldes.— Forst. u. Iagd, 1954, vol. 4, N7/3.
220. P r e b b l e R. E., S t i г к G. B. T hroughfall and stem flow on silverleaf
ironbark (Eucalyptus metanophloia) trees.— A ustral. J. Ecol., 1980, vol. 5, N 4,
p. 419—427.
221. R a j e v I. Vysledky vyzkum u v oblasti lesni hydrologie a jegich vyuziti v lesnim hospodarstvi BLR.— In: Lesnike vodni hospodarstvi v tvorbe Zivotniho prostredi. P raha, 1982, p. 36—41.
222. S c h i n a
l z von I. Die B edeutung des W aldes fur den W asserkreislauf.
Aus dem In stitu t fur W aldbau-Technik der U n iv ersitat G ottingen.— F orstarchiv,
1969, 7/8.
223. S m i t h
М. K . , - Wa t s o n К. K., P i l g r i m D. H. A com parative study
of the hydrology
of R adiata Pine and eucalypt forests at Lidsdale, New South
W ales.— Civ. Eng. Trans. Inst. Eng. A ustral., 1974, vol. 16, N 1, p. 82—86.
224. T h o m p s o n J. P. W ater yield reseach in A rizon’s mixed conifer fo­
rest.— In: 18th Ann. Ariz. W atershed Symp. Proc. Phoenix, Ariz., 1974, p. 15— 17.
225. T u r n e r H. Der heitige S tan d der F o rsh u n g fiber den Einflufi des
W aldes auf das K lim a.— Schw eikerische zeitschrift fur F orstw esen, 1968, Bd. 113,
N 4/5, S. 335—348.
226. U r i e D. H. Influence of forest cover on gro u n d w ater recharge tim ing
and use.— In: Symp. H ydrology. O xford: P erg am o n P ress, 1967, p. 313—324.
227. W i n d G. H. Influence of sp atial a rran g em en t of foliage area on light
interception and pasture grow th .— In: Proc. 8th Int. G rassl. Congr. R eading, 1960.
Предметный указатель
Верховодка почвенная 15, 29, 43, 125, 141, 143
Влага почвенная
------ буферные запасы 122
дефицит 41, 125, 127, 132, 224
■
------ запасы 130, 176, 232
------инфильтрация (ф ильтрация) 43, 144, 224, 229
-------потенциально доступная 118
------ фактически доступная 118
В лажность
— воздуха 104
— почв 231, 237
связь с возрастом насаждений 183
— — хроноизоплеты 128
Воднобалансовая площ адка 13
Водный баланс (влагооборот)
------ внутригодовая структура 106, 212, 214
-------вырубок 187, 238, 266
-------годовой 172, 180, 188, 192, 207
------ за теплый период года 17, 157, 169, 176, 207
-------за холодный и переходные периоды года 17. 69, 168, 207, 224
-------зонально-географические закономерности 215, 218
-------леса 157, 165, 168, 172, 188, 196, 205, 224, 229
-------лиственных насаждений 168, 172, 185, 207
------ многолетние закономерности 208, 215
открытых пространств (полей) 157, 165,
167, 172, 205, 207, 215, 238
-------по периодам года 207
— — по типам леса 229
------ связь с возрастом насаж дений 180, 185
-------связь с густотой насаждений 188, 191
------ смешанных насаждений 168, 207
------- формула 41
хвойных насаждений 168, 172, 185, 207,229
Водорегулирую щая емкость
------ - лесов 25, 96
------ почв 99
Водосборные бассейны 30, 32, 224
Гидрологическая роль
------ возраста насаж дений 180, 247, 265
------ вырубок 236, 238
-------густоты насаж дений 188, 240, 247, 266
-------классификация насаждений 240, 253
-----------площ адей 254
279
концепции 205, 262, 267
-----------иссуш ающ ая 205, 220, 267
■--------- иссуш аю щ е-увлаж няю щ ая 205, 225, 267
-----------неопределенная 205, 228, 267
-----------увлаж няю щ ая 205, 230, 267
корневых систем 18, 117, 233^
—---критерии оценки 240, 245, 265
-------лесных насаждений 172, 180, 188, 196, 205
-------лесоосушительные мелиорации 202, 266
-------лиственных насаждений 172, 242, 265
методы регулирования 240
открытых пространств 157, 165, 205, 215, 217, 235, 249, 266
подстилки 94
полога леса 45
•-------почвогрунтов 99, 102, 217
-------породного состава насаждений 172, 245
-------продуктивности насаждений 196, 248, 266
рекомендации по повышению 250
структуры лесов 251
термины 18, 23, 24
условий местопроизрастания 240
-------хвойных насаждений 172, 242, 265
-------холодный период года 158, 165
------ экономическая оценка 257, 268
Гидрологическая спелость лесов 187
Гидрологические процессы
■------в пологе леса 45
------- в почвогрунтах 94
------- под пологом леса 72
Грунтовые воды
■
------баланс 151, 154
-------влияние леса 147, 156, 256
------ динамика уровней 149
■----- классификация 156
■— ■
— питание 154
расход на транспирацию 153
-------типы реж има 224
утепляю щ ая роль для почв 112
Иллювиальный горизонт почв 15, 29, 43
Испарение (испаряемость)
—
механический состав почвы 40
-------переходные периоды года 162, 166, 209
------ -подпологовое 84
-------потенциальное 17, 215
-------почва и напочвенный покров И , 84, 87, 93, 224, 229, 231
-------с полога леса (см. осадки — задерж ание)
-------со снега 39, 74, 190
■----- роль подстилки 89
------ структура по сезонам года 162, 207, 209, 212
-------суммарное
— --- возраст насаждений 83, 180, 185
-----------вырубки 237
---------- густота насаждений 83, 91, 189, 190
-----------лес 163, 206, 226, 231
---------- переходные и холодный периоды года 158, 165, 206, 209
---------- поле 163, 206, 209
-----------природные зоны 138, 218
-----------состав насаждений 85, 87, 92, 159, 163, 172, 177, 179, 182, 209, 229
280
-----------структура по видам 138
---------- структура по сезонам года 158, 209, 212
------ фактическое 17, 215
Испарители 39, 40
И спаритель-лизиметр 39
Корневые системы
-------водорегулирующий аспект 117
------ водоохранный аспект 117
-------гидрологическая роль 18, 117, 211, 233
------ глубина в почве 22, 27, 117, 118, 121, 124, 130, 133, 211
-------классификация по влагопотреблению 130, 211
------ корнеобитаемая зона 15, 17, 38, 99, 130, 211
-------насыщенность почв 119
------ почвогрунты песчаные 117, 118, 130, 132, 211
---------- суглинистые 118, 130, 211
Л еса
— водоохранная роль 18, 23, 26, 141, 240
— водоохранно-защ итная роль 19, 23, 241
соподчиненность функций 24
— водорегулирую щ ая емкойть 5, 25, 96
— водорегулирую щ ая роль 19, 23, 25, 120, 141, 240
— десукционная роль 267
— защ итное значение 20, 25
— классификация гидрологических функций 23, 24, 240, 253
— коэффициент защитности 25
-м етеорологи ческий режим 102, 189
— перехват солнечной радиации 103, 189
— терморегулирующее значение 5, 102, 105
М етодика наблюдений
-------верховодка почвенная 45
-------влагозапасы почв 32, 166
-------влаж ность воздуха 32
-----влаж ность почвы 32, 37
------ : водный баланс 165
... — грунтовые воды 38, 41, 42, 151
-------задерж ание (перехват) осадков 35, 53
-------запасы воды в снеге 37, 53
------ испарение с почвы и напочвенного покрова 39, 43, 92
-------испарение снега 39, 161
-------испарение суммарное 160, 165
— испаряемость 32, 39, 42, 81
■
------ поступление осадков 35
------ промерзание почв 32
-------сток поверхностный 39
■
----- - — суммарный 42, 166, 170
-------температура почвы 32
-------транспирация 41, 43, 134
Методы исследований 9, 11, 13, 14, 16
М икроиспаритель 39, 81
М ощность корнеобитаемой зоны почв 15, 17, 38, 99, 130, 211
-----------неограниченная 130, 148, 211
---------- ограниченная 131, 148,211
Объекты наблюдений 7, 28, 32
-------воднобалансовые бассейны 30, 32
-------гидрологические площ адки 32
281
-------метеорологические условия 34, 35, 189
-------почвы 29, 34
-------районы 7, 28
-------таксационная характеристика 30, 33
-------экспериментальные площ адки 30, 32
Осадки атмосферные
-------влияние лесов на выпадение 45, 226
------- емкость задерж ан ия 55
-------задерж ание пологом 32, 35, 52, 54, 172, 179, 182, 185, 192, 194, 229
---------------годовые 61, 77
---------------ж идкие 62, 64, 67, 77
---------------смешанные 69, 77
---------------твердые 72, 76, 77
---------------возраст насаждений 63, 182, 185
-------------- густота насаждений 65, 192, 194
---------------переходные периоды года 69
---------------породный состав насаждений 58, 65, 172, 175, 179, 229
■
------------- продуктивность насаждений 66
-------конденсационные (горизонтальные) 48, 73, 219
------ сток по стволам деревьев 32, 50, 68
Переходные периоды года 17, 69
Подстилка лесная
-------влагоемкость .96
влияние на испарение 85, 89, 93
------ водопоглощение 98
запасы 94
Промерзание почвогрунтов 102, 111
■------густота насаждений 114
■
------поле 112
------ породный состав насаждений 106, 112
-------пространственная изменчивость 116
снежный покров 114, 116
-------сроки оттаивания 113
Почвы и грунты
влаж ность завяд ани я 29, 123
-------водно-физические свойства 29, 99, 123
■----- водопоглощ аю щ ая способность (влагоемкость) 29, 99, 123
------ водопроницаемость 99, 101
водорегулирую щ ая емкость 99
гидрологические константы 29, 125
-------гидрологическая роль 99, 101
глубина проникновения корней 117, 118, 121, 123
—-- механический состав 29, 34, 123, 125
-------плотность 100, 123
-------промерзание 102, 111
-------температура 32, 104
-------типы по мощности корнеобитаемой зоны 130, 211
Рекомендации по повышению гидрологической роли лесов 251
Снежный покров
— — возраст насаждений 79
—--густота насаждений 79
------ испарение 72
породный состав насаждений 74
— — продолжительность таяния 164
сроки схода 164
Сток влаги
282
------ грунтовый 140, 224, 244
------ поверхностный 25, 140, 171, 224, 244
-------почвенный 140, 224, 244
------ суммарный 216, 224, 234
-----------возраст насаждений 182, 185
---------- густота насаждений 188, 194
■----------лесные водосборы 224, 226
- лесистость 236
полевые водосборы 224, 226
-----------породный состав насаждений 172, 175, 179
■----------формула определения 41, 42
Температура
— воздуха 89, 103
— леса и поля 104
— почвогрунтов 104
активная 110
— — породный состав насаж дений 106, 109
Транспирационное сопротивление 12, 134
Транспирация 121, 133, 210
— влаж ность почв 140
— возраст насаждений 134, 182, 185
— густота насаж дений 192, 194
— зонально-географические особенности 137
— интенсивность 12, 134
— коэффициент транспирационный 15, 135
— метеорологические факторы 12. 139
— относительная 12
— породный состав насаждений 134, 140, 172, 175, 177, 182, 185, 299
— почвенно-грунтовые условия 140
— соотношение с задерж анием осадков пологом 210
Увлажнение почвогрунтов
•------ неограниченное 130, 211
-------ограниченное 130, 211
-------типы 130, 211
Экспериментальные площ адки 30, 32
Оглавление
Предисловие р е д а к т о р а ................................................................................................. •.
П р е д и с л о в и е .............................................................................................................................. 5
3
1. О методических подходах к изучению и оценке гидрологической роли лесов
9
1.1. Методы и с с л е д о в а н и й .......................................................................... .
—
1.1.1. Сравнительные наблюдения на речных в о д о с б о р а х ..................... —
1.1.2. Расчетные способы определения суммарного испарения и стока 11
1.1.3. Наблюдения на элементарных бассейнах, стоковых и водно­
балансовых п л о щ а д к а х ............................................................................ 13
1.1.4. Воднобалансовый м е т о д ................................................................ >
. —
1.2. Некоторые вопросы организации исследований и анализа резуль­
татов н а б л ю д е н и й ....................................................................................................16
1.3. Некоторые терминологические вопросы. Классификация гидрологиче­
ских функций л е с о в ...............................................................................................18
2. Объекты исследований, состав, продолжительность и методика наблю­
дений ................................................ ...........................................................................
28
2.1. Объекты исследований и продолжительность наблюдений . . . .
—
2.2. Методика н а б л ю д е н и й ............................................................................................ 35
2.3. Анализ результатов исследований, определение суммарного испаре­
ния и с т о к а ............................................................................................................... 41
3. Гидрологическая роль полога л е с а ....................................................................... 45
3.1. Влияние лесов на выпадение о с а д к о в ........................................... .....
—
3.2. Конденсационные о с а д к и ...................................................................................... 48
3.3. Задерж ан ие осадков пологом л е с а ...............................................................
52
3.3.1. О методике учета о с а д к о в .......................................................................53
3.3.2. Общие закономерности задерж ания о с а д к о в ................................51
3.4. Влияние структуры насаждений на задерж ание осадков . . . .
58
3.4.1. Породный состав н а с а ж д е н и й .............................................................. —
3.4.2. В озраст насаждений ................................................................................... 63
3.4.3. Густота н а с а ж д е н и й ...................................................................................65
3.5. Сток осадков по стволам д е р е в ь е в ..................................................... . . 68
3.6. Особенности задерж ания осадков в переходные периоды года . . .
69
4. Гидрологические процессы под пологом леса и факторы, их обусловливающие
72
4.1. Некоторые особенности баланса твердых осадков
. . . . . .
—
4.2. Структура насаж дений как фактор с н е г о н а к о п л е н и я ................................. 74
4.2.1. Породный состав н а с а ж д е н и й ......................... .................................... —
284
4.3.
4.2.2. В озраст и
густота н а с а ж д е н и й ...........................................................79
Испаряемость
ииспарение ......... ............................................................81
4.3.1. И с п а р я е м о с т ь ................................................................................................. —
4.3.2. И с п а р е н и е ....................................................................................................... 84
5. Гидрологические процессы и влагооборот в п о ч в о г р у н т а х ........................... 94
5.1. Гидрологическая роль лесной подстилки
.............................................—
5.2. Гидрологическая роль п о ч в о г р у н т о в ............................................................. 99
5.2.1. Водно-физические свойства п о ч в о г р у н т о в ....................................... —
5.2.2. П ромерзание почвогрунтов и факторы, его обусловливающие . 102
5.3. Гидрологическая роль корневых с и с т е м .......................................................117
5.4. Влагооборот в почвенно-грунтовой т о л щ е ..................................................... 122
5.5. Расход влаги
изпочвы на т р а н с п и р а ц и ю ........................................133
5.5.1. Различия транспирации в зависимости от породного состава и
возраста н а с а ж д е н и й .........................................................................
134
5.5.2. Зонально-географические особенности транспирации н асаж де­
ниями ................................................................................................................. 137
5.6. Поверхностный и почвенный с т о к ..................................................................140
5.7. Влияние лесов на питание и расход грунтовых вод . . . . . .
147
6. Водный баланс лесов и открытых пространств, их влияние на испаре­
ние и с т о к ......................................................................................................................... 157
6.1. Гидрологические особенности отдельных периодов г о д а ........................ —
6.2. Водный баланс лесов и открытых пространств в холодный и пере­
ходные периоды года .' : ............................................................................. 165
6.3. Особенности влагооборота в теплый период года, ихопределение
. 169
6.4. Особенности годового влагооборота в насаж дениях различной струк­
туры ................................................................................................................................172
6.4.1. Состав насаждений . . . : .......................................................... —
6.4.2. В озраст насаждений . ........................................................................
180
6.4.3. Густота
н а с а ж д е н и й ............................................................................. 188
6.4.4. Продуктивность ф и т о ц е н о з о в ................................................................. 196
6.5. Гидрологические последствия осушительных мелиораций . . . .
202
7. Анализ основных закономерностей влагооборота в лесах и на открытых
п р о с т р а н с т в а х ......................... ...................................................... • ..................................205
7.1. Особенности внутригодовой структуры влагооборота в лесах и на
открытых п р о с т р а н с т в а х ..................................................................................206
7.2. Многолетние и зонально-географические закономерности влагообо­
рота в лесах и на открытых п р о с т р а н с т в а х ............................................ 215
8. Анализ основных концепций гидрологической роли л е с о в ....................... 220
8.1.
8.2.
8.3.
8.4.
8.5.
Концепция иссушающей роли л е с о в ............................................................. —
Концепция иссушающ е-увлажняющей роли л е с о в .....................................225
Концепция неопределенной роли л е с о в ........................................................228
Концепция всеобщей увлажняю щ ей роли л е с о в .......................................... 230
Соотношение гидрологической роли полей и открытых пространств
среди леса. Антропогенные воздействия на с т о к ..................................235
9. Критерии оценки, пути и методы целенаправленного регулирования
рологической роли л е с о в
гид­
240
9.1. Существующие требования к лесам гидрологического значения, их
н е д о с т а т к и ................................................................................................................ —•
9.2. Дифференцированные критерии гидрологической роли лесов . . . 245
9.2.1. Породный состав н а с а ж д е н и й ........................................................... —
285
9.2.2. В озраст и густота н а с а ж д е н и й ............................................................ 247
9.2.3. Продуктивность н а с а ж д е н и й ...................................................................248
9.2.4. Лесные и нелесные п л о щ а д и ............................................................... 249
9.3 М ероприятия по повышению гидрологической роли л е с о в ..................... 250
9.3.1. Рекомендации по дифференцированной оценке и повышению
гидрологической роли лесных н а с а ж д е н и й ...................................... 251
9.3.2. Классификация лесных площ адей и насаждений по их гидроло­
гической р о л и ................................................................................ .
253
9.3.3. Экономическая оценка гидрологической роли лесов . . . . 257
Заключение
.
;
Список литературы
.
.
.
Предметный указатель
s
...............................................................................................262
.•
...................................................................................... 269
.....................................................................................27&
Монография
Николай Александрович Воронков
Роль лесов в охране вод
Редактор Т. С. Шмидт. Художник Е. Е. Городная. Технический редактор Г. В. Ивкова.
Корректор Л. А. Сандлер. ИБ № 1558. Сдано в набор 28.03.88. Подписано в печать 3.08.88.
М-38299. Формат 60X88'/is- Бумага типографская № 1. Л итературная гарнитура. Печать
высокая. Печ. л. 18,0. Кр.-отт. 18,0. Уч.-изд. л. 20,58. Тираж 2720 экз. Индекс ГЛ-66. З аказ
№ 827. Цена 3 р. 50 к. Гидрометеоиздат. 199226. Ленинград, ул. Беринга, 38. Ленинградская
типография № 4 ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского объединения «Техни­
ческая книга» им. .Евгении Соколовой Союзполиграфпрома при Государственном комитете
СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 191126, Ленинград, Социа­
листическая ул., 14. ►
Отпечатано с набора в Ленинградской типографии № 4 ордена Трудового Красного Знамени
Ленинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой Союзполиграф­
прома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной
торговли, 190000, Ленинград, Прачечный переулок, 6. Зак. 481.