Лес и уровень грунтовых вод

Введение

Как влияет лес на влагу? Этот сложный вопрос изучается уже более 100 лет. В прошлом сто­летии и начале нынешнего века в России им интересовались известные ученые А.И.Воейков, Н.П.Адамов, П.А.Костычев, В.В.Докучаев, М.К.Турский, Г.Ф.Морозов, Н.С.Нестеров, П.В.Отоцкий и др., за рубе­жом (преимущественно в Германии, Австрии, Франции) - Г.Круч, Е.Эбермайер, А.Мюттрих, А.Бюлер, Гоппе, Риглер и др. В решение этой проблемы особенно много труда вложил Г.Н. Высоцкий, начавший разра­батывать ее еще до революции. Большое внимание ей уделяли А.А. Каминский, М.Е. Ткаченко, В.И.Рутковский, Н.А. Качинский, Г.Р. Эйтинген, Г.Ф. Басов, И.М. Лабунский и др. Широкие исследования за последние три десятилетия проводят ИЛ РАН (начатые ранее институтом леса АН СССР), ВНИАЛМИ, ВНИИЛМ, УкрНИИЛХА, Гидрометцентр России и другие научные учреждения.

Расширилось изучение гидрологической роли леса за рубежом, причем если раньше оно проводилось преимущественно в европейских странах, то в настоящее время проводится и на других конти­нентах. Значительные исследования осуществляются в США и Японии, усилилось внимание к гидрологии тропических лесов.

 

Влияние леса на влагу

Водный баланс складывается из прихода в виде осадков и рас­хода в различных видах испарения, а также стока воды, инфильтрации ее в глубинные горизонты почвы, аккумуляции влаги лесным фитоценозом и потребления ее почвенными микроорганизмами. Простая формула водного баланса была предложена Г.Н.Высоцким, включившим в приходную часть осадки, а в расходную сток, испарения, буфер (влажность почвы, грунто­вые воды). Эта формула несколько модифицирована в дальнейшем други­ми лесоводами. Большие исследования по изучению влияния леса на вод­ный баланс проводятся А.А.Молчановым, В.В.Рахмановым, И.Л.Раунером, С.Ф.Федоровым, за рубежом Г.Бургером, Л.Лейтоном, Г.Флеммингом, Д.Хьюлетом, А.Баумгартнером, П.Зинке и др.

Наша задача сводится к установлению роли леса в водном балансе, дальнейшему раскрытию взаимосвязей между лесом и влагой.

Влияние леса на осадки. Этот вопрос имеет две стороны: влияние ле­са на количество выпадающих осадков; влияние леса на распределение выпавших осадков. Влияние леса на количество выпадающих осадков (вертикальные осадки) - эта сторона представляется наиболее сложной и остается дискуссионной, особенно в отношении вертикальных осадков, то есть основного вида осадков. На VI мировом лесном конгрессе (1966 г.) комиссия по вопросам влияния леса на среду признала недоказанным дей­ствие леса на количество выпадающих осадков.

Первоначальные данные лесных метеонаблюдений в европейских странах, начатых в 60-х годах прошлого столетия, показывали значитель­ное превышение осадков, выпадающих в лесной местности по сравнению с осадками на соседней безлесной. Разница доходила до 50 - 100 мм в год, Г.Н. Высоцкий, проводивший наблюдения в течение 10 лет в Мариуполь­ском опытном лесничестве, получил данные: в степи 400 мм, в лесу 501 мм. Однако сам Г.Н. Высоцкий назвал эту разницу «фиктивной, не ис­тинной», хотя и не исключал некоторого увеличения летних осадков над лесом (1930, с. 41). Причина такой разницы заключалась в несовершенстве методики - не учитывался факт выдувания влаги ветром из дождемеров на открытых местах.

В результате этого дождемеры на таких участках уменьшали количе­ство выпавших осадков по сравнению с дождемерами в лесной местности с ослабленным действием ветра. В дальнейшем дождемеры начали оснащать защитой Ниферовой и различия заметно сгладились.

Одним из главных доводов пользы влияния леса на количество вы­падающих осадков является факт более высокого содержания влаги в воз­душных слоях над лесом вследствие большего испарения им по сравнению с испарением на лугу или тем более с обнаженной поверхности земли. Ес­ли бы насыщенность воздуха была единственным фактором возникновения дождя в данной местности, то можно было бы предположить вероятность более обильных осадков в районах, прилегающих к обширным водным пространствам. Однако такое предположение опровергается рядом фактов. Например, группы островов в Красном и Средиземном морях имеют нуле­вой или ничтожный бюджет осадков, и, наоборот, пустынные или полу­пустынные территории расположены в районе таких крупных внутриматериковых водных массивов, как оз. Чад в Африке или оз. Эйр в Австралии.

 Г.Флеминг на основании исследований в Герма­нии и анализа обширной литературы также пришел к выводу, что над не­большими лесными массивами так же, как в холмистой местности и в го­рах, количество осадков, выпадающих над лесом и над полем равно.

Большинство исследователей приходят к выводу, что лес не оказы­вает существенного влияния на выпадение местных осадков. Что касается влияния лесов на осадки в более широком плане, то есть применительно к обширным территориям, то вопрос представляется пока мало изученным и заслуживает внимания. Он связан с необходимостью учета происхождения осадков и многостороннего анализа внутри материкового влагооборота.

В работах Г.Н.Высоцкого (1930) и некоторых других исследовате­лей лесам придается большая, даже ведущая роль в этом влагообороте. Действительно, нельзя исключать роль леса во внутриматериковом влаго­обороте, имея в виду не только его огромную испаряющую поверхность, но также и своеобразную неровность этой поверхности, которая способст­вует образованию турбулентных течений над лесом с вытекающими отсю­да следствиями. Применительно к большим лесным территориям эта роль, возможно, значительная. Трудно представить, чтобы огромные изменения, происходящие на поверхности Земли, - создание водохранилищ, каналов, создание лесонасаждений и их вырубка, строительство городов, выбросы газов в атмосферу и т. д. - совершенно не сказывались на режиме осадков. Однако пока мало достоверных экспериментальных данных, раскры­вающих эту сторону, особенно влияние леса на количество выпадающих осадков и механизм этого влияния. Прежние методы исследований, по-видимому, и не могли дать достаточно обоснованного ответа. В настоящее время и тем более в будущем методические возможности значительно расширяются в связи с проникновением науки в высокие слои атмосферы и даже космос.

Горизонтальные осадки.

Роль леса в образовании горизон­тальных осадков (туман, роса, иней, изморозь и т. д.), называемых иногда скрытыми осадками или обобщенным наименованием осажденный туман (Рубнер, 1927; Гейгер, 1960), значительна, так как огромная поверхность леса (ветви, листва, хвоя и т. д.) при ее охлаждении способствует надзем­ной конденсации паров влаги из воздуха. Это явление особенно проявляет­ся на наветренных опушках, когда массы пересыщенного влагой воздуха Приносятся ветром со стороны. Лес перехватывает эти осадки, поэтому на заветренную сторону они почти не попадают. Значение горизонтальных осадков в количестве приносимой ими влаги по сравнению с вертикаль­ными в равнинных районах умеренного пояса невелико. Более заметно оно проявляется в горах и приморских районах.

Влияние леса на распределение выпадающих осадков.

В этом отно­шении роль леса значительна. При этом имеется в виду влияние его на все виды осадков, включая вертикальные. При сравнительном рассмотрении распределения выпадающих осадков на определенной территории надо учитывать три наиболее резко отличающихся типа объектов: осадки в лесу на площади, занятой древостоем; осадки на прогалинах, полянах, выруб­ках, просеках и других небольших открытых местах среди леса; осадки на более или менее обширной безлесной территории.

Распределение осадков в древостоях.

Определенное количество выпадающих осадков задерживается кронами. Часть осадков, задержанных кронами, испаряется в атмосферу, часть их сдувается или скатывается вниз, некоторое количество стекает по ветвям и стволу. Дру­гая часть незадерживаемые осадки. Они проникают через свободные промежутки в кронах и особенно между кронами и доходят до земной по­верхности. Здесь часть их испаряется, а часть проходит в почву. Испарение с поверхности почвы в лесу значительно меньше, чем на открытом месте. Влага, попавшая в почву, частично используется лесом для своих жизнен­ных отправлений, частично в виде внутри почвенного стока стекает в реки.

Количество воды, достигшее почвогрунта называется нетто-осадками в отличие от валовых осадков, то есть общего количество вы­павших осадков. Разница между ними выражает потери на перехват. Мак­симальное количество воды (в мм), которое может быть удержано поло­гом, получило название емкости влагозадержания данного полога (Лейтон, 1970). Количество осадков, проникающих под полог, зависит от их интенсивности и продолжительности, от состава древостоя, его сомкнутости, возрастного строения, сезонных особенностей и т. д. лесоводами давно установлено, например, что пихтовые древостой могут поддерживать кронами до 70 - 80, еловые - до 55 - 60, сосновые - до 30, лиственные - до 15 % осадков. Многие из данных для названных пород (особенно для ели) показывают меньшие величины и в то же время харак­теризуются значительной пестротой, что связано с многообразием харак­тера лесов (даже при одном и том же составе) и различиями в методике. Очень близкие к приведенным данные для ели получены Н.И. Костюкевичем (1956) в Белоруссии: наибольшее задержание осадков пологом высокополнотных еловых древостоев достигает 6 мм, что при­мерно и соответствует 58 - 60 %. Поэтому приведенные выше придержки как максимальные можно пока использовать для ориентировочного опре­деления емкости влагозадержания полога данных пород (в мм). Среднего­довые величины задержания осадков кронами названных пород характери­зуются широким варьированием.

Сомкнутость полога и его плотность связаны и с возрастом - наи­большее количество осадков задерживается древесным пологом в жердняковом возрасте. В этот период кроны наиболее смыкаются, причем не только в горизонтальном, но и в вертикальном направлении (период мак­симального накопления так называемой хворостяной массы).

Как показали исследования С. Андерса и г. Томасиуса, в чистых 80 - 100-летних ельниках Рудных гор Германии отмечается строгая корреляция между полнотой древостоя (площадью се­чений м /га) и влажностью верхнего слоя почвы, что свидетельствует и о различии в количестве проникших осадков и различии использования вла­ги при разной полноте.

Осадки задерживаются также и нижними ярусами лесного фитоцено­за, включая подлесок и напочвенный покров. Оценивая значение характера осадков при определении задерживающей способности лесного полога и нижних ярусов- их вида (летние, зимние), интенсивности и продолжи­тельности, надо также учитывать их повторяемость, интервалы между осадками. Задержание осадков прежде всего зависит от количества их при каждом отдельном дожде. Слабый дождь при высокой сомкнутости древо­стоя почти полностью остается на кронах. Для увлажнения лесной почвы более интенсивный дождь лучше нескольких слабых. Однако при частой повторяемости слабых дождей повышается влажность воздуха, ослабляет­ся задержка осадков кронами.

Зимние осадки в хвойных насаждениях, особенно в еловых, задер­живаются кронами до 50 - 60 %, в лиственных (а также в лиственничных) из-за отсутствия листвы подавляющая часть их проникает сквозь полог. Так, по данным Н.С. Нестерова, 70 - 75-летние березняки зимой задержи­вают кронами всего лишь 4 -5 % осадков. Более поздние многолетние данные показывают, что лиственные породы задерживают твердые осадки не более 3-5 (Воронков, 1970) - 6 % (Бочков, 1970).

Под пологом леса снег ложится равномернее, особенно в лиственных насаждениях, чаще бывает более рыхлым и достигает большей высоты по сравнению с покровом на открытом поле. Различны сроки таяния снега в лесу и вне леса, а также в разных по характеру лесах. Под защитой лесного полога и снегового покрова почвы промерзают на меньшую глубину, чем в открытом поле, хотя бывают и обратные явления. Но почва в лесу оттаива­ет весной медленнее, чем в поле, и с неодинаковой скоростью в разных ле­сах. В лиственных древостоях со 2-м ярусом или подростом ели снег исче­зает весной позднее, чем в простых лиственных древостоях. Наибольшие различия во влиянии на распределение снегового покрова наблюдаются между лиственными и хвойными (исключая лиственницу), но имеются существенные различия и в пределах каждой из этих групп. Особенно своеобразно влияние ели на снег, а в связи с этим и на тепловые условия почвы и, следовательно, на рост деревьев этой породы. В густом еловом лесу почва покрывается снегом позднее. Снеговой покров отличается меньшей мощностью в течение всей зимы, весной таяние его задерживает­ся. В связи с этим почва в таком лесу раньше и глубже промерзает и позд­нее оттаивает, чем в более осветленных насаждениях.

По исследованиям П. Ваккури (Уаккип, 1960), в центральной и юж­ной Финляндии продолжительность периода от полного исчезновения сне­га до окончательного оттаивания почвы составляет: в густом еловом наса­ждении - 28 дней, в прореженном ельнике - 16. Эти существенные разли­чия должны учитываться практикой лесоводства.

Итак, лес перераспределяет выпадающие осадки, задерживая их кро­нами древесных ярусов, а также хотя и в меньшей степени, нижними яру­сами, стволами, поэтому не все осадки попадают в почву. К этому надо до­бавить еще неравномерность промачивания и промерзания почвы. Через просветы между кронами к почве попадает больше осадков, если они не перехватываются нижними ярусами. Имеются ещё два пути не только по­падания, но и значительного проникновения осадков в почву: под перифе­рийными частями крон (особенно при ниспадающем расположении вет­вей) в виде методичного падения капель в одни и те же места (каплепад); у оснований стволов в результате стока по ним влаги. Влага, попадающая непосредственно на ствол или с кроны, частично стекает вниз, частично испаряется. Количество влаги, доходящей до почвы, зависит от поверхности ствола (гладкая, шероховатая, сучковатый или бессучковый ствол), а также от интенсивности дождя. Хотя по стволу стекает незначительная часть осадков - от 1 до 16 %, а при слабых дождях она равна нулю (Китредж, 1951), приствольное промачивание почвы играет важную роль в жизни леса. Оно имеет экологическое и общегидрологическое значение. Первое связано с влиянием на корневую систему - какая-то часть ее обеспечивается влагой, второе – возможным увеличением инфильтрации в глубинные горизонты почвы.

Неравномерность промачивания почвы по отношению к лесу в целом меняется в связи с наличием в лесу прогалин, просек, редин, пересекается с сомкнутыми древостоями. Распределение осадков на лесных прогалинах и других небольших откры­ты местах среди леса. Небольшие участки без деревьев в лесу (почвы, узкие лесосеки, тропинки, просеки) отличаются режимом влаги как участков, занятых деревьями и другими лесными компонентами, так и обширных открытых безлесных мест. В этих небольших участках до почвой доходит большее количество осадков по сравнению с их количест­вом в насаждениях. Попадающие на поверхность почвы осадки защищены от выдувания окружающими стенами леса, в отличие от такого влияния на них в открытой степи, на полях и лугах. Особенно заметное влияние такие места оказывают на отложение снега.

Распределение снега, его накопление и таяние в лесу на лесные прогалинах и на больших открытых площадях происходит по-разному. От­крытые площадки характеризуются крайне неравномерным распределени­ем снега: с повышенных мест он обычно сдувается в пониженные (особен­но в овраги, балки), накапливается вблизи ветрозащитных преград, в том числе у различных лесных полос, в наветренных частях опушек и т. д. Все это означает, что значительные площади открытой местности недополу­чают осадки, выпавшие в виде снега. Небольшие открытые участки внутри леса или участки, находящиеся между лесными полосами соответствую­щей конструкции, характеризуются равномерным размещением снега. Лесные прогалины просеки и тропинки отличаются и большей толщиной снега как по сравнению с лесопокрытой частью, так и с обширной безлес­ной территорией. Под пологом сомкнутого елового или пихтового леса весной снег исчезает позднее, чем в других древостоях. Однако в прогали­нах и других небольших открытых местах, окруженных лесом, где больше накапливается снега, он может задерживаться дольше.

Таким образом, снег весной сходит в следующей последовательно­сти: на открытых больших площадях (с колебаниями в зависимости от рельефа и экспозиции); под пологом леса (в зависимости от характера его); на небольших открытых участках среди леса (в зависимости от их разме­ров и географических условий). Лесные поляны и другие открытые места в лесу характеризуются и определенным режимом горизонтальных осадков, например, здесь, в отличие от сомкнутого насаждения на поверхности поч­вы образуется роса.

Влияние леса на влажность воздуха.

Различия в лесу и вне леса про­являются главным образом в относительной влажности. В лесу она несколько выше. По средним показателям за год и по отдельным месяцам разница во влажности в лесу и в поле незначительна и составляет около 5 - 10 % (с колебаниями от 1 до 15 % относительной влажности и несколько более). Однако в течение суток различия в ее величине под пологом леса и на соседних открытых местах, особенно в дневные часы, могут быть выше. Под тенистым сомкнутым пологом днем относительная влажность воздуха обычно выше, чем на открытом месте, ночью ниже. От влажности воздуха во многом зависит и интенсивность испарения.

 

Лес и испарение влаги

Испарение - важнейшая расходная часть водного баланса леса. Оно слагается из трех видов: физического испарения влаги, задержанной при выпадении осадков растениями (кронами деревьев, листовой поверхно­стью нижних ярусов и т. д.); физического испарения с поверхности почвы, транспирации.

Влага, задержанная верхним пологом, быстро испаряется. Она может испаряться быстрее, чем с открытой водной поверхности и значительно быстрее (в 4-5 раз) по сравнению с интенсивностью транспирации в одних и тех же климатических условиях (Лейтон, 1970). Этому способствует по­вышенная турбулентность воздуха в связи с большей высотой, продувае­мостью и шероховатостью лесного полога.

Условия для, испарения с поверхности почвы в лесу более затрудни­тельны вследствие влияния верхнего полога леса и его нижних ярусов. Это влияние особенно проявляется благодаря ослаблению ветра. По наблюде­ниям, Н.С.Нестерова (1960), в летние месяцы с поверхности почвы в лесу влаги испаряется в 8 раз меньше, чем с поверхности почвы в открытом месте. Эта величина не может быть одинаковой в разных географических районах и разных по характеру лесах, но по ней можно судить о различии в испаряемости с поверхности почвы в лесу и вне леса.

Значительное количество влаги расходуется лесом на транспирацию. На ее величину влияют различия в характере леса.

Имеющиеся в литературе данные, например для древостоев разного состава, разноречивы. Некоторые физиологи склонны лаже считать, что расход влаги сомкну­тыми насаждениями очень мало зависит от их видового состава. Однако они не отрицают, что темпы иссушения почвы зависят от строения корневой системы и физиоло­гических особенностей породы, но степень иссушения в конце вегетационного перио­да, по их данным, будет для разных пород почти одинаковой (Цельникер, 1964).

Более определенно выявлена связь величины максимального транспирациоино­го расхода с величиной испаряемости для данного места (т. е. количеством влаги, испа­ренной со свободной водной поверхности) и минимального - с запасом доступной вла­ги в почве. В соответствии с этим, как показала Ю.Л.Цельникер (1964), расход влаги на транспирацию может колебаться у сомкнутого леса умеренного климата в районах с разным гидротермическим режимом от 100 мм (для засушливых районов) до величины, близкой к испаряемости данного места. Этим же автором составлена сводка данных, характеризующих величину расхода влаги на транспирацию древостоев в разных климатических зонах земного шара. Она показывает, что только в дождевых тропических лесах расход не транспирацию равен испаряемости или даже превышает ее. В других районах этот расход меньше испаряемости и составляет от од­ной трети до половины годового количества осадков.

Исключать влияние характера леса на величину расхода влаги на транспирацию и в пределах одного климатического района, по-видимому, нельзя, поскольку физиологией растений доказана зависимость транспира­ции от света, тепла и влажности почвы, а эти факторы варьируют в зави­симости от характера леса. В сухой период у древесных пород с глубокой корневой системой транспирационная деятельность меньше нарушается (или даже совсем не нарушается), чем у пород с поверхностной корневой системой, и они легче переносят засуху. Примерами могут служить дуб (с глубокой корневой системой), способный переносить сухие периоды, и ель поверхностной корневой системой)- обитатель влажного климата и влажных почв, погибающая в крайне засушливые годы или сразу после даже в таежных районах.

Насколько далеко продвинулось изучение транспирации отдельных растений, настолько еще пока недостаточно разработана методика учета транспирации древостоя и насаждения в целом. На разрешение данной очень трудной задачи должны быть направлены объединенные усилия фи­зиологов, лесоводов, климатологов, почвоведов. Из всех слагаемых суммарного испарения лесом основное место занимает величина расхода вла­сти в виде физического испарения с поверхности, растительных ком­понентов (прежде всего с крон деревьев) и на транспирацию. Величины этих видов расхода влаги очень близки. Потери воды на физическое испа­рение с поверхности крон в густых хвойных лесах обычно больше транспирационного расхода, в лиственных же выше расход на транспирацию. Намного ниже этих двух величин расход на испарение с поверхности поч­вы под пологом леса.

Итак, основной компонент леса - древостой испаряет влаги больше, чем соседнее поле, луг или другой вид открытой поверхности земли, не считая случаев применения интенсивной поливной культуры земледелия. Но это не означает, что лес «неэкономен» в расходовании воды и не явля­ется ее хранителем.

 

Лес и сток воды

Различают поверхностный и внутренний (внутрипочвенный, грунто­вый) стоки. Первый может вызывать эрозию почвы, разливы и другие не­благоприятные последствия, второй питает более постоянный сток меже­ни. Большое значение имеет сокращение величины поверхностного стока и перевод части его во внутренний. Роль леса здесь, как подчеркивал еще Г.Н. Высоцкий, неоспорима. Эту неоспоримость подтвердили многочис­ленные исследования как в нашей стране, так и за рубежом, позволившие осветить многие особенности влияния леса на водный сток в различных климатических и почвенных условиях.

Лес уменьшает поверхностный сток вод. Это уменьшение выражает­ся в разных величинах: в одних условиях - в 2-3 раза, в других даже в 30-40 раз по сравнению с уменьшением стока полем, или лугом. Поверхностный сток в лесу уменьшается по мере перемещения с севера на юг в связи с большим поглощением лесной почвой талых вод. В Ленинградской об­ласти в лесу на суглинистой почве вода стекает в 2,5 раза меньше, чем с поверхности залежи, в Московской области талых вод стекает соответст­венно в 3 раза, в Воронежской - в 25-30 раз меньше, чем с открытых мест (Рутковский, 1949). Эти интересные данные иллюстрируют определенную географическую тенденцию. Но они не отражают всего многообразия яв­лений: во-первых, и в лесах Севера, как и в других районах, могут быть большие различия. Надо отдельно учитывать также горные районы. В вы­соко полнотных каштановых лесах Верхней Имеретин (Грузия), например, потери на поверхностный сток по сравнению с потерями на открытых уча­стках сокращаются в 5-6 раз, по сравнению с другими насаждениями - в 1,5-2,5 раза (Двалишвили, 1971). Отдельные показатели из разных районов не всегда позволяют точно представить общую картину. С другой стороны, оценка влияния, леса на сток вод в определенной местности зависит и от лесистости, общей площади лесов, их территориального размещения, в том числе расположения по отношению к речным системам.

Применительно к большим территориям, охватывающим лесные и безлесные участки, целые водосборы, многое еще остается невыясненным, дискуссионным. Более определенно, хотя и не полностью, выяснена при­рода стока воды и факторы, влияющие на нее непосредственно в лесу. По­верхностный сток воды в лесу уменьшается вследствие: неравномерности поверхности-почвы, выраженности микрорельефа (наличие кочек, пней, колод, небольших западинок и т. д.); слабого промерзания почвы; образо­вания в почве макропустот (на месте сгнивших корней, ходов землеройных животных и др.); влияния подстилки, играющей роль фильтра при прохо­ждении влаги сверху вниз и препятствующей ее передвижению в наклон­ном направлении. Все это способствует быстрому просачиванию воды в почву, т. е. переводу поверхностного стока во внутренний. Причиной уменьшения стока в лесу является также замедленная интенсивность сне­готаяния.

Уменьшение поверхностного стока воды означает и уменьшение вы­носа почвы из леса. В этом проявляется почвозащитная роль леса и роль его как очистителя воды, попадающей в реки в виде внутреннего стока. Особенно значительна защитная роль леса в горах при ливневых осадках, таянии снегов, снежных обвалах. Своеобразие отложения и режима таяния снегового покрова в лесу, превращение поверхностного стока во внутрен­ний способствуют более равномерному поступлению воды в реки, ослаблению опасности наводнений и обмелений. В этом проявляется водорегулирующая роль леса.

В отдельных районах с высоким потреблением и острым дефицитом воды могут проявляться и некоторые отрицательные явления в связи с вы­сокой влагопоглотительной способностью леса, в том числе вследствие перевода поверхностного стока во внутренний. В некоторых странах рас­сматривают связанные с этим явления неблагоприятного водного баланса и разрабатывают мероприятия по его улучшению, в том числе путем со­ответствующих способов рубок, ограничения посадок деревьев в непо­средственной близости водоемов. Планы облесения составляются с учетом водного баланса. Для районов полезащитного лесоразведения, в том числе и в нашей стране, большое научное и практическое значение имеет разра­ботка оптимальных параметров защитных лесных полос (их размеров, кон­струкции, размещения).

 

Лес и уровень грунтовых вод

В лесоводстве к 30-м годам утвердилось положение, что лес иссуша­ет почву в зоне проникновения корней и понижает уровень грунтовых вод. Специальные исследования, по изучению грунтовых вод были проведены П.В. Огоцким (1905) в экспедиции В. В. Докучаева, установившим, что уровень их в лесу всегда ниже, чем за пределами леса. На основе этих и личных исследований Г.Н. Высоцкий пришел к заключению, что усилен­ная десукция (отсасывание) почвенно-грунтовой влаги лесом значительно понижает под ним уровень грунтовых вод на равнинах. В отношении же гор им сделан вывод об увлажняющей роли леса. В результате Г.Н.Высоцким был сформулирован тезис: «Лес сушит равнины и увлаж­няет горы» (1932), ставший широко известным в лесоводстве, гидрологии, почвоведении и других смежных областях.

Этот тезис в дальнейшем стал подвергаться пересмотру. Вторая его часть и сегодня не утратила своего значения, первая же половина тезиса начала оспариваться еще в 30-х годах этого столетия.

Появились разноречивые материалы. М.Е. Ткаченко (1939, 1952) высказал по­ложение, что в различных географических районах, а в пределах района на разных поч­вах, в разных типах леса, в разное время года и т. д влияние леса на влажность почвы, на уровень грунтовых вод неодинаково. Лес может не только понижать, но и повышать уровень грунтовых вод, или разница в уровнях в лесу и вне леса в ряде случаев может быть незначительной. Это было экспериментально подтверждено последующими ис­следованиями (Басов, 1948; Молчанов, 1961; Рутковский, 1949; Воронков, 1970). В.И. Рутковский пришел к выводу, что высокопроизводительные леса, произрастающие на суглинках, расходуют влаги примерно на 40% больше безлесных (залежных) пространств, а леса малопроизводительные, молодняки, сосновые насажде­ния на песках, расходуют столько же или меньше, чем залежи. А.А. Молчанов (1953) установил, что в сосновом бруснично-чернинном типе леса Прокудина бора (Московская обл.) уровень грунтовой воды и летом в лесу стоял выше, чем вне леса. В своих последующих исследованиях он показал различия во влиянии леса на уровень грунтовых вод в более широком географическом диапазоне.

Влияние леса на грунтовые воды зависит от глубины их залегания. При корнедоступных грунтовых водах под лесом обычно отмечается их понижение (вследствие десукции), но при глубоких более вероятно повышение в результате как показал Н.Л. Воронков, хороших фильтрационных свойств почв.

В.В. Рахманов (1971) пришел к выводу, что главная причина разнообразного со­четания уровней грунтовых вод в лесах заключается в особенностях динамики грунто­вых вод, определяемых большей, чем в безлесной местности, проницаемостью лесных почв.

Заключение

При изучении всех элементов водного баланса, разработке мероприятий по воздействию на них, необходимо учитывать не только пространство, но и фактор времени, изменение самого пространства во времени, современные и возможные будущие изменения гидротермических режимов в связи с индустриализацией и урбанизацией и влияние леса при этих меняющихся условиях.