Задание 5. Лес и влага

Лес сильно влияет на выпадение и распределение атмосферных осадков и в то же время сам испытывает значительное влияние режима влажности.

Все виды влаги, имеющие значение для леса, можно свести к трем группам: осадки, влага в воздухе, почвенная влага.

Осадки могут быть в виде дождя, града, инея, ожеледи, снега. Наибольшее значение в лесоводстве имеет дождь, иногда снег. Лучшие леса в умеренном климате растут в районах с годовым количеством осадков 600-700 мм, однако фактически лесом используется около 150-175 мм воды в год. Особенно нужны осадки в начальный период интенсивного роста (май-июнь).

Зимние осадки оказывают как положительное, так и отрицательное физическое влияние на лес. С одной стороны, снег предохраняет почву от промерзания, а растения, особенно молодые, от вымерзания. С другой стороны, лес страдает от снеговалов и снеголомов, повреждений градом, изморозью, ожеледью.

Внутри снегового покрова создается особый микроклимат. Колебания внешних температур при глубоком рыхлом снеге почти не проявляется на почве, она не промерзает, а если и промерзает, то на небольшую глубину.

Глубокий снежный покров при запаздывании таяния весной задерживает рост покрытого им самосева и этим предохраняет его от поздних заморозков. Снег, выпавший осенью на талую землю, снижает опасность выжимания самосева морозом.

Под пологом леса снег ложится равномерно, особенно в лиственных насаждениях, обладает меньшей плотностью, чем в поле и достигает большей высоты. Почва в лесу оттаивает весной медленнее, чем в поле, и с неодинаковой скоростью в разных лесах. В хвойных лесах снег исчезает весной позднее, чем в лиственных без темнохвойного подроста. В густом еловом лесу почва покрывается снегом позднее. Снеговой покров здесь 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.

Распределение снега на безлесных участках в лесу зависит от размеров открытых участков. Если открытая площадь большая, то снег с повышенных мест сдувается в понижения, накапливается на наветренных опушках. Небольшие открытые участки внутри леса (прогалины, тропинки, узкие вырубки, просеки) отличаются и большей толщиной снега.

Весной снег сходит в следующей последовательности: большие открытые площади, под пологом лиственных и лиственничных лесов, сосновые леса, темнохвойные леса, небольшие открытые участки внутри леса. различие в скорости таяния снега может достигать двух недель.

Условия жизни леса во многом определяет влажность воздуха и влажность почвы. При засухе лес снижает прирост, а отдельные деревья отмирают. При падении относительной влажности воздуха ниже 40-45 % создается значительная опасность возникновения лесного пожара.

Многие древесные породы могут расти при различном увлажнении. Яркий пример – сосна обыкновенная, которая может расти и на сухих почвах, и на избыточно увлажненных торфяниках. Но, чтобы она росла лучше и давала древесину высокого качества, условия увлажнения должны быть средними.

В свою очередь лес оказывает значительное влияние на водный режим как самого леса, так и смежных территорий. Лес перераспределяет выпадающие осадки, задерживая их кронами деревьев и стволами. Пихтовые насаждения могут задерживать кронами до 70-80%, еловые – до 55-60, сосновые – до 30, лиственные – до 15% осадков. Наибольшее количество осадков задерживается насаждением в жердняковом возрасте. В этот период кроны наиболее сомкнуты, причем не только в горизонтальном, но и в вертикальном направлении.

Задерживание осадков кронами деревьев и листвой нижних ярусов зависит также от количества и интенсивности осадков. Слабый дождь при высокой сомкнутости крон и редкой повторяемости почти полностью ими задерживаются.

Более позднее начало снеготаяния в лесу и запаздывание схода снежного покрова на 2-3 недели по сравнению с открытыми участками на ходе весеннего половодья весенний сток в малых залесенных бассейнах ниже, чем в безлесных. Объясняется это повышенной инфильтрационной способностью лесных почв, переводом поверхностного стока в грунтовый. Лес растягивает половодье, увеличивает его продолжительность и уменьшает максимальный расход влаги. Наибольшее регулирующее влияние на паводковый сток оказывает не полная, а частичная (50-60%) залесенность бассейна, когда разновременность снеготаяния в поле и в лесу проявляется в наибольшей мере.

Лес оказывает существенное регулирующее влияние на все элементы водного баланса, умеряя колебания их как внутри года, так и в многолетнем периоде.

Задержанные лесом талые и дождевые воды расходуются не на увеличение испарения, которое с леса и других угодий в общем различаются незначительно, а просачиваются вглубь и идут на питание грунтовых вод. Уменьшая поверхностный сток и за этот счет увеличивая подземный сток в реки, лес оказывает большое водорегулирующее влияние. Вырубка лесов, уменьшая подземное питание рек, делает реки маловодными в межень. Лес выполняет водоохранную и водорегулирующую роль, препятствуя пересыханию рек в летне-осенний период и загрязнению их стоками с полей, ферм и предприятий.

Самой большой статьей расхода воды в лесу является транспирация растущими деревьями. Вода, потребляемая на транспирацию, сначала попадает в почву, затем извлекается корнями и подается в листья. Расход воды на транспирацию древостоями таежной зоны составляет 150-300 мм, в горных лесах юга России – 380-450 мм. Наибольшее количество влаги транспирируют высокопроизводительные высокобонитетные насаждения. Редкие и низкобонитетные насаждения расходуют влаги в 2,5-2,5 раза меньше.

В лесостепных и степных зонах недостаточного увлажнения и высокой испаряемости влаги древесные породы вынуждены приспосабливаться к недостатку влаги. При этом у насаждений снижается производительность, сокращается срок их жизни, насаждения теряют способность к естественному возобновлению.

Физическое испарение с почвы и травяного покрова в лесах в 2-3 раза меньше, чем на безлесных площадях, и составляет 50-90 мм. Величина физического испарения зависит от породы, густоты древостоя, развития подлеска и травяного покрова.

Среднегодовой баланс влаги на лесной территории равен нулю. Уравнение баланса имеет вид:

Ос = Окр + Т + Ифп + Сп + Свп +Сг + Ф, где

Ос – годовые осадки, мм;

Окр – количество осадков, задерживаемых кронами и испарившихся с них;

Т – расход воды на транспирацию;

Ифп – расход воды на физическое испарение с почвы и транспирация напочвенного покрова;

Сп – поверхностный сток;

Свп – внутрипочвенный сток;

Сг – грунтовый сток;

Ф – расход воды на синтез фитомассы и ее увлажнение.

Занятие 5. По табличным данным вычертите на одном чертеже две кривые задерживания осадков кронами (для двух пород, указанных в вашем варианте).