Роль леса


Ведущим приемом определения гидрологической роли леса было и остается сравнение элементов водного баланса речных бассейнов с разной лесистостью, или лесных и безлесных геосистем, имеющих сходство в других природных компонентах. Важен выбор метода оценки водно-балансовых составляющих, в том числе приборов или других способов экспериментального измерения гидрологических характеристик, что особенно существенно ввиду незначительных отличий значений осадков и испарения в лесу и поле, составляющих, как правило, не более 10 - 15%, в то время как ошибка определения элементов может быть значительно больше.
Исторические и методические аспекты исследований [5]. Оценка гидрологической роли леса включает анализ его водоохранной, водорегулирующей и почвозащитной функций.
Гидрологические свойства леса издавна интересовали гидрологов, лесоводов, климатологов, а в последнее время и экологов. Постоянный интерес к ним установился в XIX в. в связи с падением уровня воды в реках Европы. В дореволюционной России уделялось большое внимание водорегулирующей роли леса. По материалам первых гидрологических наблюдений на Волге у Астрахани А.И. Воейков в 1894 г. пришел к выводу, что в результате массовых вырубок лесов и распашек земель в бассейне усилилась неравномерность стока. Вопросу о влиянии леса на водный режим территорий были посвящены работы В.В. Докучаева, Е.В. Опокова. Позднее этим вопросом занимались Г.Н. Высоцкий и А.Д. Дубах [60, 89]. Представление о состоянии исследований по этой проблеме можно получить из обзорных работ [182, 260, 331, 366].
С изучением гидрологической роли леса тесно связаны исследования в области почвенной гидрологии [58, 269], а также работы по его почвозащитной, водорегулирующей и средообразующей роли [118, 240, 251]. Леса, обеспечивая перевод поверхностных вод в подземные, способствуют резкому уменьшению или полной ликвидации опасности возникновения эрозии почв. Влияние леса проявляется в ослаблении внутригодовых колебаний стока. Очень существенна в этом отношении водорегулирующая и почвозащитная роль горных лесов [258, 259].
Важные водорегулирующие, почвозащитные и санитарно-гигиенические функции выполняют леса и лесные полосы, расположенные по берегам рек, озер, водохранилищ (110, 212, 216). Их значимость особенно возрастает в связи с освоением пойменных земель, широким применением в сельском хозяйстве удобрений и гербицидов.
Под влиянием различных лесохозяйственных мероприятий, и в первую очередь сплошных рубок, все перечисленные выше функции леса резко изменяются. Эти изменения затрагивают часто значительные территории и иногда приводят к таким отрицательным последствиям, как формирование селей и снежных лавин, эрозия почв, заболачивание, снижение продуктивности древо- стоев и др.
Анализ данных водно-балансовых станций показывает, что сток с малых лесных водосборов значительно ниже, чем с безлесных (без учета подземного). Аналогичный вывод получен по результатам наблюдений на малых экспериментальных водосборах за рубежом. На этом основании некоторые исследователи делали неправильный вывод об отрицательном влиянии леса на сток, распространяя его и на большие водосборы, что явилось причиной дальнейшей дискуссии о роли леса. На самом же деле известно, что малые водосборы являются чаще всего незамкнутыми. При небольшой глубине эрозионного вреза значительная часть подземного стока уходит за пределы водосбора, минуя гидрометрический створ. Между тем малые водосборы можно использовать для изучения влияния леса на сток и процесс водорегулирования. Корректное решение этого вопроса может быть достигнуто на основе уравнения водного баланса.
Для исследования влияния леса на сток в последнее время активно применяются корреляционный [16, 198, 260, 383] и системный анализы с привлечением материалов лесоустройства [10]. Все шире используется ландшафтногидрологический метод, основные положения которого были сформулированы В.Г. Глушковым [6, 69, 308]. В отличие от других методов он базируется на выявлении причинных связей водных ресурсов с характеристиками ландшафтов и может быть применен к объектам разного пространственного уровня, включая малые и большие водосборы.
Л.П. Кузнецова анализировала данные об осадках на равнинной территории ЕТС и в Кулундинской степи в Западной Сибири. Влияние лесистости на годовую сумму осадков оценивалось в радиусе 30 км от метеорологической станции. По ее данным, в отдельных районах при увеличении лесистости от 18 до 100% количество осадков возрастает до 60 мм в год [151]. Подобные исследования были выполнены также А.В. Лебедевым в бассейнах рек Оби, Иртыша и Енисея. Установлено, что в среднем при возрастании лесистости на каждые 10% увеличение годовой суммы осадков составляет 12-13 мм [165]. Еще более сильное воздействие леса на формирование осадков было выявлено Р.В. Опри- товой для Приморского края [223]. Аналогичные результаты получены
В.В. Осиповым для Ярославской области [226].
Специальные экспериментальные работы проводились в Новгородской области. Оказалось, что независимо от состава насаждений (еловые, сосновые, лиственные, смешанные) имеет место положительное влияние леса на осадки: увеличение жидких осадков составляет 10 - 14% [330]. Это объясняется тем, что основной фактор, определяющий влияние леса на осадки, - динамическая шероховатость - для разного состава насаждений в среднем одного порядка. Такие же данные приведены в ряде других работ [131, 183, 257]. В зимний период влияние леса на осадки незначительное.
Из табл. 2.1 следует, что положительная разница сумм осадков над лесом и безлесной территорией за теплый сезон для отдельных районов ЕТС колеблется от 7 до 18%. Увеличение количества жидких осадков над лесом обусловлено внутримассовыми осадками, а не фронтальными. Кроме этого, лесная растительность способствует также накоплению конденсационных осадков. Конденсация имеет особенно большое значение в предгорных и горных районах и является важным дополнительным источником увлажнения.
К основным таксационным характеристикам, оказывающим влияние на суммарное испарение, относятся состав насаждений и возраст. Лиственные насаждения (с преобладанием березы) за теплый сезон испаряют столько же, сколько и еловые. Однако в первую половину вегетации они расходуют влаги на испарение несколько больше, а во вторую - несколько меньше, чем еловый. Показатели суммарного испарения елового и смешанного леса различаются несущественно - в пределах 5%. В еловых и березовых типах леса расход влаги на суммарное испарение заметно выше, чем в сосновых [203]. По данным Валдайского филиала ГТИ суммарное испарение с водосбора, занятого преимущественно сосновым лесом, на 8 - 11% меньше, чем с водосборов, покрытых еловым и смешанным лесом [330].
Расход влаги на суммарное испарение как с лесных, так и безлесных территорий происходит в основном в период интенсивной вегетации и в мае - сентябре составляет, например, в южной части таежной зоны соответственно 81 и 82%
Таблица 2.1

Река, в бассейне которой расположены парные водосборы

Период наблюдений, годы

Водосбор

Площадь
водосбора,
км2

Вид поверхности

Лесистость,
%

Осадки,
мм

Разница в сумме осадков,
%

Вологда

1974- 1983

Р. Ершовка

5,84

Еловый лес

94

437/437

11

(Вологод


Р. Лопач

3,60

Пашня

10

370/389


ская обл.)








Ветлуга

1969- 1983

Р. Красницы

3,25

Сосновый

86

383/383


(Г орьков-




лес




ская обл.)


Р. Мокруша

4,52

Пашня

2

337/357


Клязьма

1973 - 1983

Р. Саворня

3,73

Смешан

82

398/398

7

(Ивановская




ный лес




обл.)


Р. Лух

2,73

Пашня, луг

14

353/37


Вятка

1971 - 1983

Руч. Меж

2,48

Хвойный

79

466/466

10

(Кировская


ник


лес




обл.)




(ель, сосна,








пихта)






Руч.
Ключи

1,99

Пашня

10

401/422


Ток

1971 - 1983

Р. Ток,

27,0

Сосновый

100

294/332

13

(Оренбург


п. Боровое


лес




ская обл.)


Р. Ток,


Постройки

0

252/290

18



ст. Бузулук








Р. Ток,

-

Пашня

0

238/272




агрометео








станция








Бузулук






* В числителе - с поправкой на смачивание; в знаменателе с поправкой на смачивание и ветровой недоучет.
Зависимость среднемноголетней суммы осадков (за май - октябрь) от вида подстилающей поверхности [224]
годовой суммы. По экспериментальным данным [203, 322, 330], максимальное испарение наблюдается с леса в возрасте 35 - 45 лет. Между тем в условиях малого полевого водосбора испарение из года в год остается стабильным, определяется в основном климатическими факторами и частично видовым составом культурных растений. Отсюда следует, что соотношения показателей испарения с леса и поля постоянно изменяются в зависимости от возраста насаждения.
Влияние размера лесного массива на испарение осуществляется через краевой эффект. Роль этого фактора в лесной зоне практически не проявляется или мало заметна. Она возрастает при переходе от лесной зоны к лесостепной и степной, для которых характерны лесные участки небольших размеров. Так, по Ю.Л. Раунеру, при площади лесного массива 10, 100, 1000 км2 увеличение суммарного испарения с леса составляет соответственно 16, 7 и 3% [257]. Следовательно, в этих зонах испарение с небольших лесных массивов может быть больше, чем с безлесных территорий. Однако меньший расход влаги на испарение сосновыми лесами по сравнению с лиственными насаждениями и безлесными участками является характерным и для этих районов.
В лесной зоне влияние краевого эффекта на соотношение показателей суммарного испарения с леса и поля выражено слабо, а значение возраста насаждения проявляется лишь на малых водосборах. В итоге для этой зоны соотношение суммарного испарения и стока с лесного и полевого водосборов определяется в основном климатическими факторами. Поэтому здесь чаще всего имеет место однозначное увеличение среднемноголетнего годового стока при росте лесистости водосбора, что следует и из материалов наблюдений на равнинной территории.
  1. В. Рахманов [258, 260], используя метод сопоставления годового стока рек с разной лесистостью водосборов, пришел к выводу, что увеличение стока под влиянием леса происходит по линейному закону и обусловлено главным образом повышением количества осадков над лесом. Связь годового стока с лесистостью, например, для 12 рек в бассейне Вятки (в Кировской области) характеризуется коэффициентом корреляции 0,88. Аналогичные результаты были получены для водосборов, расположенных в бассейне верхнего Днепра, в Среднем Поволжье и на Украине. Согласно С.Х. Будыко [41], в Белоруссии увеличению лесистости водосборов на каждый процент соответствует приращение годового стока в 1,4 мм, т. е. примерно такое же, как и в бассейнах верхнего Днепра и Вятки. Причем повышенный сток наблюдается в весенний период и летнюю межень. Этот же метод применяли Д.Л. Соколовский [297],

А.П. Бочков [40].
А.В. Лебедев при изучении влияния леса на сток рассматривал водный и тепловой балансы природных комплексов речных бассейнов в равнинных лесостепных и степных районах Средней и Западной Сибири [166]. Он показал, что в лесных ландшафтах все элементы водного баланса имеют большие значения по сравнению с лугово-остепненными комплексами. Так, при лесистости водосбора 20 - 40% разница в стоке в лесу и степи составляет 60 - 80 мм. Лесные ландшафты возвышенных частей водосборов формируют на 130 - 200 мм стока больше лугово-степных. Здесь следует отметить существенное влияние рельефа, опосредованное через растительность.
  1. Ф. Федоровым [330], изучавшим влияние леса на элементы водного баланса малых водосборов в условиях северо-запада ЕТС, также подчеркивается большое водоохранное и водорегулирующее значение лесов. Им показано, что по мере увеличения лесистости увеличивается среднемноголетний сток за весеннее половодье. Для условий Новгородской области разница в значениях годового стока с лесного и полевого водосборов составляет 10 - 14%. Положительное влияние леса на сток обнаруживается и в различные по водности годы. Увеличение летнего меженного стока отмечается для водосборов площадью более 6000 км2, что хорошо прослеживается по повышению значений подземного стока по мере роста лесистости водосборов (табл. 2.2).

Таблица 2.2
Зависимость подземного стока от лесистости водосборов [54]

Река - пункт

Площадь водосбора, км2

Лесистость,
%

Осадки за год, мм

Суммарный сток за год, мм

Доля подземного стока в суммарном, %

Луга - Кенгисепп

12200

62

751

256

30

Луга - Толмачено

5990

59

740

245

34

Великая - Гуйтово

13400

40

730

234

26

Ловать - Сельцо

8230

40

742

220

26

Шелонь - Заполье

6820

26

754

214

15

По данным В.Е. Водогрецкого [57], в лесной зоне леса повсеместно способствуют увеличению стока. В лесостепной зоне сток с лесных водосборов больше, чем с полевых, при условии, когда грунтовые воды залегают на глубине меньше 10 м. При их залегании на глубине более 10 м имеет место обратное соотношение.
Для точного и однозначного решения вопросов о роли леса в формировании гидрологических особенностей малых рек необходим учет всего набора природных факторов, а не только растительности. Следует иметь в виду, что воздействие леса может осуществляться косвенно, через другие природные компоненты, например почвы или микроклимат. Большую роль играет и размерность исследуемого объекта, когда каждому пространственному уровню явления соответствует свой набор влияющих факторов. Известно, что гидрологические процессы в малых речных бассейнах более зависимы от характеристик лесного массива, чем у средних и больших рек. В последнем случае типологические, таксационные или биометрические характеристики могут быть интегрированы в такой показатель, как лесистость или площадь древостоев и их расположение на малом водосборе. Только учет всего набора природных факторов в совокупности, системный анализ объектов изучения может привести к обоснованным и достоверным выводам о гидрологической роли леса.
В заключение этого раздела о значении лесомелиорации для малых водосборов и стока. Система защитных насаждений обеспечивает равномерное распределение снега, переводит поверхностный склоновый сток во внутрипочвен- ный, защищает почву от эрозии, кольматирует твердые наносы, препятствуя заилению малых рек, предотвращает ионный сток, защищает берега рек от боковых размывов, а поймы - от заноса песком и овражно-балочным аллювием. Лесные полосы делятся на стокорегулирующие, закладываемые на пахотных землях поперек склона, прибалочные, приовражные и приречные, создаваемые вдоль берегов, береговые, балочные и овражные насаждения. Существует группа древесных насаждений-илофильтров из кустарниковых видов, размещаемых в днищах балок, донных частях оврагов, насаждения на конусах выноса и в прирусловых частях. Каждая категория защитных насаждений в малом бассейне выполняет свои функции [212, 252]. Количественная оценка водоохранной роли леса с оценкой влияния его на речной сток и водоочистительной роли на примере Волжского бассейна приведена в работе [275].
<< | >>
Источник: Ткачев Б.П., Булатов В.И.. Малые реки: современное состояние и экологические проблемы = Small rivers: state-of-the act and ecological problems: Ана- лит. обзор / ГПНТБ СО РАН. - Новосибирск,2002. - 114 с.. 2002

Еще по теме Роль леса:

  1. 3. Криминальный экспорт леса
  2. Немецкий союз Богемского леса
  3. Руководящая роль в складывающемся блоке социальных сил, представленных в нижней палате, безоговорочно принадлежала рыцарству; роль
  4. РОЛЬ-ИДОЛ И РОЛЬ-ЗАЩИТА
  5. Лесной фонд, право собственности на лесной фонд и на леса, не входящие в лесной фонд
  6. 30. Роль служебных слов в тексте. Синонимия предлогов, их нормативно-стилистическая характеристика. Роль частиц и модальных слов в выражении субъективной модальности текста.
  7. ЭВРИСТИЧЕСКАЯ РОЛЬ АКСИОЛОГИИ
  8. Роль государства в экономике
  9. 1 Роль информации в обществе
  10. 1.Роль государства в экономике
  11. і РОЛЬ СТРАТЕГІЇ
  12. Роль установок в запоминании.
  13. § 2. МОНОПОЛИЯ: МЕСТО И РОЛЬ НА РЫНКЕ
  14. § 2. НОРМА ПРИБЫЛИ И ЕЕ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ РОЛЬ
  15. РОЛЬ ПРАВОСОЗНАНИЯ В ПРАВОТВОРЧЕСТВЕ