Факультет

Студентам

Посетителям

Результаты наблюдений и обсуждение водного баланса водосборов с различной лесистостью

В лесу зафиксировано осадков на 20—25% больше, чем в поле.

Однако широко известный факт недоулавливания осадков в поле из-за выдувания их ветром заставляет нас критически оценить полученные данные. Специальной методической работы на точность определения осадков мы не проводили.

За последнее десятилетие в Государственном гидрологическом институте и Главной геофизической обсерватории им. Воейкова проведены большие работы по оценке ошибок осадкомерных приборов и методике введения поправок в данные осадкомерных наблюдений. По данным В. С. Голубева (1960), полученным им в Валдае, среднее значение недоучета осадков составляет около 2,5% при изменении скорости ветра на 1 м/сек. Л. П. Кузнецова (1957) также считает, что уменьшение силы ветра на 1 м/сек вызывает увеличение количества осадков, улавливаемых осадкомером, на 2—3%.

В сводке А. П. Бочкова (1965) даны поправочные коэффициенты увеличения осадков, измеряемых на полевых метеостанциях в различных физико-географических зонах и с разными условиями защищенности. Учитывая среднюю разницу в скорости ветра на высоте приемной поверхности осадкомера на лесной метеостанции и полевом посту, равную приблизительно 4 м/сек, целесообразно принять поправочный коэффициент, предложенный Бочковым для исправления измеренных жидких осадков в условиях средней защищенности осадкомера — в Ярославской обл., равным 1,15. Голубев (1960) для приблизительно таких же условий также рекомендует поправочный коэффициент 1,15. В зимнее время недоулавливание осадков осадкомерами Третьякова выражено гораздо сильнее и может достигать иногда 50% и более от количества измеренных осадков. Поправочные коэффициенты за периоды между снегосъемками, соответствующие средним за период скоростям ветра, мы заимствовали из книги И. С. Шпака (1968). Введение соответствующих поправок в данные полевых осадкомеров в значительной степени сглаживает разницу в осадках между лесом и полем. Сравнение исправленного количества осадков, выпавших в течение 1963— 1967 гг. над полевым водосбором и находящимся в 8 км от него лесным массивом, показывает, что над лесом осадков (с учетом поправок к показаниям полевого осадкомера) в 1963/64 гидрологическом году было больше на 7%, в 1964/65 г. — на 14%, в 1965/66 г. — на 7% и в 1966/67 г. — на 9%.

Сравним наши данные с литературными источниками. С. И. Костин (1948) установил, что в теплое время года над лесными районами Воронежской обл. выпадает осадков на 10— 12% больше, чем над безлесными.

По данным Г. П. Калинина (1950), на территории Московской обл. увеличение осадков в лесу в мае — октябре составило около 9%.

В. В. Рахманов (1962) пришел к выводу, что в центральной части европейской территории Советского Союза сильно облесенные местности по сравнению с безлесными или малозалесенными получают осадков на 10—12% больше.

Влиянием леса на осадки занимаются и в Валдайской научно-исследовательской гидрологической лаборатории. С. Ф. Федоров и А. С. Буров (1967) детально рассмотрели различия в улавливаемости осадков осадкомерами на полянах различной величины и формы и в поле. На основе тщательной методической разработки способов поправки на недоучет осадков авторы пришли к выводу, что лес способствует увеличению выпадения жидких осадков. По предварительным данным, это увеличение для среднемноголетнего периода составляет около 10—15%. Этот вывод подтверждается и анализом влияния фактора динамической шероховатости на выпадение осадков. При этом изменение количества осадков над отдельными подстилающими поверхностями находится в соответствии с разницей в величинах коэффициента динамической шероховатости, равных для хвойного леса 0,6, лиственного—0,5 и луга — 0,03.

Тот факт, что наш полевой водосбор, находясь в лесистой местности (расстояние от стен леса колеблется от 0,5 до 2 км) получает осадков меньше, чем лесной, можно объяснить также различной степенью динамической шероховатости.

По объяснению А. Р. Константинова (1968), над лесом происходит торможение воздушного потока, усиление его турбулентности вследствие увеличивающегося трения о новую подстилающую поверхность, шероховатость которой в 10—20 раз превышает величину шероховатости сельскохозяйственных угодий.

Наши данные о том, что, несмотря на очевидный больший суммарный расход влаги лесом (с учетом задержанных кронами осадков), сток с облесенного водосбора в среднем за исследуемый период оказался не меньше, чем с поля, также свидетельствуют, что лес получает осадков больше, чем поле.

Положение И. С. Шпака (1968) о том, что вопрос о влиянии леса на осадки до настоящего времени остается открытым, по нашему мнению, верно только в том, что не всегда и везде мы можем сказать о величине превышения осадков над лесом. Для этого, как и для более точной оценки увеличения осадков за счет росы, изморози, инея, потребуются дополнительные исследования.

Вопросу задержания осадков кронами деревьев и их перераспределению под пологом древостоя посвящено большое количество работ (Лучшее, 1940; Васильев, 1948; Хильми, 1950; Эйтинген, 1951; Молчанов, 1960; Поздняков, 1963; Таранков, 1964). И все же к этому вопросу приходится возвращаться, поскольку имеющиеся в литературе сведения статистического характера не всегда можно применить к конкретным физико-географическим условиям. При воднобалансовых расчетах значение точности определения задержания кронами недооценивать нельзя, поскольку этот элемент водного баланса составляет до 30%, а иногда и более от суммы осадков, в зависимости от типа леса, породы, полноты и структуры насаждений, а также характера осадков.

Некоторые авторы (Рахманов, 1962; Шпак, 1968) приводят многочисленные примеры того, что полевые и луговые культуры также задерживают большое количество осадков.

Однако следует иметь в виду то обстоятельство, что и в лесу под пологом древостоя развивается довольно мощный по объему растительной массы травяно-кустарничковый и моховой покров. По данным О. В. Шаховой (см. статью в настоящем сборнике), на исследуемом водосборе в березняке долгомошном продуктивность травяно-мохового покрова составляла от 1,2 до 3,7 т/га (в абсолютно сухом состоянии), в сероольшаннике таволговом — от 0,9 до 2,5 т/га, что не намного ниже продуктивности некоторых сельскохозяйственных угодий. Нельзя забывать, что севообороты предусматривают черные пары, раннюю уборку озимых или довольно поздний посев яровых.

Задержание осадков травостоем мы не исследовали, поскольку эта влага измерялась как часть суммарного испарения с поверхности почвы с помощью испарителей.

Задержание осадков древостоями поддается измерению пока только сопоставлением осадков на ближайшей прогалине и под пологом того или иного насаждения. О роли отдельных частей дерева в задержании и перераспределении осадков сообщалось в нашей работе (1967). Нужно лишь подчеркнуть особенность одних древесных пород сильнее увлажнять почву под периферийной частью кроны (ель), других — приствольную часть (береза). Кроны и стволы деревьев не только поглощают часть осадков на смачивание, но и в очень большой степени способствуют перераспределению осадков на поверхности почвы.

По нашим наблюдениям, при разной силе дождя (за «силу» мы принимаем слой осадков за один дождь) коэффициенты вариации показаний осадкомеров в одном насаждении не одинаковы (Осипов, 1967). Различны коэффициенты вариации в неодинаковых по составу, полноте и структуре насаждениях. В березняках при 16 осадкомерах этот коэффициент колеблется в зависимости от силы дождя от 15 до 4%, в спелом же еловом с примесью березы насаждении при таком же числе измерительных приборов — от 50 до 15%. Для повышения точности в таких насаждениях число осадкомеров доведено до 24.

На величине задержания сказывается не только сила дождя, температура воздуха и скорость ветра, но и состояние древостоя в период, предшествующий дождю. Л. К. Поздняков (1963) указывает, что при длительных бездождных периодах, особенно жарких и засушливых, степень задержания осадков при их выпадении будет наибольшей». Наши выводы о том, что влага, попадающая на поверхность листьев, веток и стволов, частично может впитываться живыми и мертвыми тканями растения, совпадают с сообщением этого автора.

При дождях силой не менее 2 мм часть воды начинает скатываться по стволам. Особенно четко этот процесс выражен у березы. Долю осадков, стекающих по стволам, мы определяли измерением их на отдельных деревьях, представляющих разные ступени толщины насаждения. Зафиксированный в сосудах объем воды переводился в слой осадков, рассчитанный на площадь, занимаемую всеми деревьями, на которых фиксировался сток по стволам. Доля стекающих по стволам осадков составила в разные сезоны от 4,4 до 4,9%. С учетом осадков менее 2 мм, не дающих стока по стволам, эта составляющая баланса округленно выразится в 4%. Таким образом, для получения величины осадков, достигших уровня напочвенного покрова, разницу в осадках над лесом и под пологом, выраженную в процентах ко всем осадкам, следует увеличить в березняках на 4% от общего количества жидких осадков.

На задержание осадков, кроме пространственных различий, обусловленных породным составом и структурой древостоев, оказывает влияние протяженность во времени: от дождя к дождю, от сезона к сезону, от года к году.

Представлены данные о задержании осадков в наиболее типичных древостоях водосбора в различные годы. Расчет задержания осадков на всем водосборе проводился нами в зависимости от процента задержания тем или иным древостоем и в связи с занимаемой им площадью отдельно для каждого года. Поскольку ежегодные наблюдения за задержанием осадков из-за недостатка осадкомеров не могли проводиться на всех площадях, процент задержания на них определялся по пропорциональному соотношению в другие годы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: