Влияние древесных насаждений на водный режим местности

Исключительная роль в накоплении почвенной влаги принадлежит полезащитным лесным полосам. Предохраняя снег от сдувания в зимнее время, они способствуют увеличению запасов влаги в метровом слое почвы к началу вегетационного периода на 50—80 мм и до 120 мм в отдельные годы (А. И. Шульгин). Под влиянием лесных полос сокращается непродуктивное испарение влаги с поверхности почвы, что также улучшает водообеспеченность полей. Наиболее эффективны ажурные и продувные лесные полосы.

Древесная растительность оказывает весьма существенное влияние и на водные свойства почв, и на их водный режим, и на процессы эрозии. Естественным следствием этого является возможность, путем соответствующего распределения древесных насаждений и ведения хозяйства в них, управлять водным режимом обширных территорий.

Мысль о такой возможности зародилась уже давно. Но самым замечательным периодом в ее развитии явилось начало 90-х годов прошлого века, когда В. В. Докучаев выступил со своей системой мероприятий по борьбе с засухой. Центральное место в этой системе занимало создание защитных насаждений.

Применение древесных насаждений для регулирования водного режима местности опирается на представления о гидрологической роли леса. Ниже в краткой форме обобщены эти представления. При этом использованы как старые работы различных исследователей, так и новые исследования, в частности исследования Всесоюзного института лесного хозяйства. Остановимся сначала на влиянии массивных насаждений, а затем перейдем к полосным.

• 1. Возвращение влаги в атмосферу достигает наибольшей величины на площадях, покрытых лесом, как вследствие более или менее значительной задержки атмосферных осадков кронами, так и вследствие большой десукции. Поэтому нельзя, по-видимому, говорить о повсеместной водоохранной роли леса, а правильнее рассматривать его преимущественно как водорегулирующий фактор.
• 2. В зимнее время в лесу накапливается больше снега, чем на больших безлесных пространствах, причем наибольшее накопление снега наблюдается в лиственных насаждениях, меньшее в хвойных, а среди них наименьшее — в еловых.
• 3. Интенсивность снеготаяния в лесу меньше, чем на безлесных площадях, причем в хвойных насаждениях она меньше, чем в лиственных, и наименьшая—в еловых. Зависимость продолжительности снеготаяния от состава насаждения имеет обратный характер.
• 4. Почва в лесу промерзает менее глубоко, чем на безлесных пространствах, и оттаивает раньше.
• 5. Водопроницаемость почв под лесом больше, чем под любым другим угодьем. Этот факт, в сочетании с меньшей промерзаемостью обусловливает наилучшее поглощение влаги почвой под лесом.
• 6. Весенний снеговой и летний ливневый поверхностный сток в лесу меньше, чем на безлесных площадях, т. е. лес в наибольшей стен пени способен превращать поверхностный сток в почвенный и грунтовый. Так как почвенный и грунтовый стоки совершаются значительно медленнее, чем поверхностный, то и общая продолжительность всех видов стока на лесных площадях больше, чем на безлесных.
• 7. Наличие лесных массивов в бассейне реки увеличивает продолжительность периода речного паводка и уменьшает его интенсивность.
• 8. Вследствие малой величины поверхностного стока и наличия лесной подстилки смыв почвы с облесенных площадей значительно меньше, чем с площадей, занятых любой другой растительностью. Из этого следует, что лес обладает и почвозащитным действием.
• 9. Уменьшение смыва почвы имеет своим следствием уменьшение заиления рек и водохранилищ.
• 10. Различные лесохозяйственные мероприятия, при помощи которых можно вмешиваться в жизнь леса и в той или в иной мере управлять ею, позволяют оказывать воздействие на водоохранное, водорегулирующее и почвозащитное влияние леса.

Совокупность влияний лесных массивов, в особенности изложенных в пунктах 1, 2, 3 и 6, может быть обобщена в форме положения, гласящего, что лес в виде массивных насаждений увеличивает оборот влаги в почве. Увеличение почвенного влагооборота особенно резко выражено в лиственных лесных насаждениях лесостепной и степной зоны, в которых, с одной стороны, задержка зимних осадков кронами близка к нулю, а с другой стороны, наблюдается полная сохранность влаги, выпадающей в виде снега, в то время как на прилегающих полях более или менее значительная часть последнего сносится ветрами. В лесной зоне, особенно в области распространения темнохвойных лесов, увеличение почвенного влагооборота выражено менее резко, так как здесь и зимние осадки в значительных размерах задерживаются кронами. В то же время снос снега с безлесных участков при более или менее значительной облесенности местности выражен слабо.

Иначе влияют на водный режим местности полосные древесные насаждения.

Узкие лесные полосы создаются обычно среди более или менее обширных безлесных пространств, чаще всего среди полей, и располагаются на расстоянии 300—1000 м друг от друга при ширине полосы от 10 до 30—60 м.

Существенная особенность водного режима таких полос — значительное накопление в них снега в зимнее время. Накопление происходит вследствие сноса снега с соседних нолей ветром. Если лесных полос нет, большая часть снега, в конце концов, сносится в овраги, и содержащаяся в нем влага пропадает без пользы для окрестных полей. При наличии полос перенос снега делается менее энергичным, так как полосы уменьшают скорость ветра; та часть снега, которая все-таки переносится, задерживается полосами, образуя в них сугробы. Во время снеготаяния поля между полосами вследствие лучшей сохранности снега получают больше влаги, чем поля, на которых полос нет. Под лесными полосами за счет снега, скопившегося в сугробах, происходит особенно глубокое промачивание почвы, которое через несколько лет после закладки полосы нередко достигает уровня грунтовых вод и, следовательно, способствует их питанию.

Лесные полосы создают обычно в лесостепных и степных областях с водным режимом почв непромывного типа и с глубоко (от десяти и более метров) залегающими грунтовыми водами. В естественных условиях питание этих вод происходит за счет просачивания снеговых и [дождевых вод под небольшими углублениями, всегда имеющимися на полях: под плоскими вершинами балок, под степными блюдцами и т. д. В углубления всегда поступает некоторый избыток влаги за счет навевания в них снега, а также стекания талой воды и дождевой йоды. Поэтому под такими углублениями почвенно-грунтовая толща промачивается насквозь, т. е. под ними устанавливается водный режим почвы промывного или периодически-промывного типа. Г. Н. Высоцкий такие места сквозного промачивания, через которые происходит питание грунтовых вод в степных областях, назвал «кормителями», или потускулами).

При наличии лесных полос потускулы образуются под полосами за счет таяния сугробов. Аналогичная картина наблюдается и на опушках крупных лесных массивов. Если лесные полосы расположены слишком густо, сугробы, а, следовательно, и искусственные потускулы не образуются: в таких случаях достигается лишь более или менее равномерное задержание снега на полях. То же наблюдается и при более редком расположении полос, но при условии их малой ширины и такой конструкции, при которой скорость ветра ими не снижается до нуля, а лишь несколько уменьшается. Это так называемые ажурные и продуваемые полосы. Снегонакопление в ажурной полосе оказывается значительно меньшим, чем в плотной, зато на межполосном пространстве снег ложится более толстым и равномерным слоем.

Ажурные и продуваемые полосы имеют существенные преимущества перед непродуваемыми. Концентрация снега в непродуваемых полосах хорошо обеспечивает влагой их самих и создает условия для питания грунтовых вод. Но накопление снежных сугробов около непродуваемых полос может вызвать размыв почвы вдоль полосы, если она направлена вдоль склона. Кроме того, сугроб вдоль полосы тает медленно и влажность почвы здесь не позволяет приступить к обработке, в то время как все остальное поле уже начинает терять влагу за счет испарения. Поэтому размещение на полях узких ажурных I продуваемых полос гораздо целесообразнее.

Лесные полосы способствуют не только задержанию и накоплению снега, но и задержанию талых и ливневых вод, стекающих с соседних полевых участков. Объясняется это тем, что почва под полосой обладает всегда большой водопроницаемостью, как и любая почва под лесом. Кроме того, под зашитой мощного сугроба она не промерзает и следовательно, способна поглощать влагу гораздо быстрее и в большем количестве, чем почва под пашней. Весной во время снеготаяния и летом во время выпадения ливней часть воды на полях не успевает впитаться в почву и стекает по склону. Если поперек склона имеется лесная полоса, влага, дойдя до нее, впитывается в почву.

Полоса действует, таким образом, как губка, обрывая поверхностный сток. Особенно большое значение такой обрыв поверхностного стока имеет на краях оврагов, так как благодаря этому предотвращается размыв и смыв склонов. Однако необходимо иметь в виду, что приовражные полосы свое противоэрозионное и почвозащитное действие в полной мере могут осуществлять лишь в том случае, если они входят в систему полос, расположенных выше Лесные полосы существенно влияют на климат межполосных пространств. Они уменьшают скорость ветра в приземном слое воздуха. Это особенно важно в отношении суховеев, которые оказывают губительное влияние на урожай сельскохозяйственных культур. Понижение скорости ветра предотвращает развеивание почв и, в частности, возникновение черных бурь, которые могут привести к гибели посевов на десятках и сотнях тысяч гектаров. Ветрозащитное действие лесных полос простирается на расстояние, равное 20—30-кратной высоте полосы.

Далее, испаряя влагу, находящуюся в нижних слоях почвенно-грунтовой толщи, лесные полосы повышают влажность воздуха в межполосных пространствах, что также действует благотворно на произрастающие на этих пространствах сельскохозяйственные растения. Повышение влажности воздуха приводит к уменьшению испарения влаги из почвы, т. е. уменьшению бесполезного расхода влаги из почвы.

Создание лесных полос, называемых полезащитными лесными полосами, было предложено еще В. В. Докучаевым как одна из главных мер регулирования водного режима и борьбы с засухами на юге. Однако широкое применение эти полосы начали получать лишь при Советской власти. В настоящее время площадь лесных полос исчисляется сотнями тысяч гектаров, и создание их признано одним из важнейших мероприятий по борьбе с засухами и эрозией почв.