ВОДНЫЙ РЕЖИМ ЛЕСА

совокупность явлений, определяющих поступление атмосферных и грунтовых вод в лес, использование их лесом, а также передвижение воды внутри леса и за его пределы. Лес - один из реальных действенных факторов, регулирующих запасы влаги, сохраняя и очищая ее. Водный режим леса характеризуется водным балансом в системе «атмосфера - лесная растительность - почвогрунт» для конкретного участка за определенный отрезок времени (чаще всего за год). Водный баланс складывается из прихода влага (осадки) и расхода влаги за счет испарения, аккумуляции лесным фитоценозом, стока воды, инфильтрации ее в глубинные горизонты почвы и потребления почвенными микроорганизмами. Годовое количество осадков - важный показатель для характеристики условий произрастания леса. При этом необходимо учитывать распределение осадков по сезонам, их интенсивность, продолжительность. Наиболее важное значение для российских лесов имеют осадки в виде дождя и снега. По мнению разных авторов, годичный минимум осадков, необходимый для леса, колеблется от 150 до 700 мм. В умеренном климате произрастание леса возможно при годичном минимуме 400 мм, в областях с преобладанием холодной погоды это количество снижается. Например, в Скандинавии на границе леса необходимый минимум 300 мм осадков, а в районах Восточной Сибири - около 200 мм. Наиболее велико значение осадков в начале вегетации. Прирост деревьев тесно связан с количеством осадков, выпавших в предыдущем году, особенно в осенне-зимний период.

В сомкнутых древостоях в почву попадают не все осадки, а только то их количество, которое проходит через просветы в древесном пологе и напочвенном покрове, стекает с листьев и по стволам. Это приводит к неравномерному распределению осадков по площади - более сильному смачиванию почвы в разрывах между кронами и вблизи стволов. Сток по стволам зависит от строения кроны и структуры поверхности коры. Например, к основанию стволов бука в почву проникает в 1,5 раза больше воды, чем на открытой местности. Большая часть воды, перехваченная кронами деревьев, испаряется. Разность между общим количеством выпавших осадков над пологом леса и количеством осадков, достигших поверхности почвы, - задержание осадков пологом - зависит от состава и сомкнутости растительного покрова и метеорологических условий во время их выпадения. Густые кроны деревьев с мелкими листьями или хвоей задерживают больше осадков, чем деревья с рыхлой кроной и крупными мягкими листьями. Так, кроны пихтовых древостоев могут задерживать до 80 %, еловых - до 60, сосновых - до 30, лиственничных - до 15, лиственных насаждений умеренной полосы - 20, густых тропических древостоев - 35-70 % осадков. Среднегодовые величины задержания осадков кронами широко варьируют. Наибольшее количество осадков задерживается древесным пологом в жердняковом возрасте, когда наблюдается высокая сомкнутость. Растения нижних ярусов, в т. ч. подлесок и напочвенный покров, задерживают в среднем 10 % (5-20 %) осадков. После взаимодействия атмосферных осадков с пологом леса изменяются их кислотность и состав. В трансформированных древостоями осадках доминируют те же ионы, что и в выпавших - SO4 , НС О , К+, NH4+, Ca2+, но меняется их соотношение. В результате взаимодействия с пологом леса осадки, прошедшие сквозь крону хвойных деревьев, характеризуются более высокой кислотностью, более богаты минеральными и органическими компонентами, чем осадки под пологом лиственных насаждений. При выпадении осадков происходит выщелачивание минеральных и органических веществ из тканей наземных растений, смыв пыли, выделений растений, экскрементов насекомых и других беспозвоночных. Зимние осадки также задерживаются кронами, в хвойных насаждениях - до 50-60 %, а в лиственных большая их часть проникает сквозь полог из-за отсутствия листьев. Например, 70-75-летние березняки зимой задерживают кронами только 5 % осадков.

Испарение состоит из физического испарения воды, задержанной растениями, и с поверхности почвы, и транспирации. Влага, задержанная пологом древостоя, испаряется быстрее, чем с открытой поверхности, из-за повышенной турбулентности воздуха на большей высоте, продуваемости и шероховатости лесного полога. С поверхности почвы вода в лесу испаряется медленнее, чем на открытом месте. Для лесов центральных районов европейской части России испарение с поверхности почвы и растений составляет 25-35 %. Несмотря на видовую специфичность транспирации, общий расход воды насаждениями разных пород, например, хвойными и лиственными, может быть близким.

Влага, попавшая в почву, частично используется лесом, частично, в виде почвенного и склонового стоков, стекает в реки, поступает в грунтовые воды. Количество воды, достигшее почвогрунта, называется нетто-осадками, в отличие от валовых осадков (общего количества выпавших). Лес уменьшает склоновый сток в 2-40 раз по сравнению с полем или лугом.

По мере перемещения с севера на юг склоновый сток в лесу уменьшается из-за большего поглощения талых вод лесной почвой, он зависит от неровности поверхности почвы, ее промерзания, фильтрующей способности подстилки, образования в почве макропустот. Склоновый сток переходит в почвенный, при этом уменьшается вынос почвы из леса, и вода равномерно поступает в реки, снижается опасность наводнений и обмелений рек. В этом проявляется водорегулирующая роль леса. Влияние леса на уровень грунтовых вод зависит от глубины их залегания. Если грунтовые воды доступны корням, наблюдается понижение их уровня, но при более глубоком залегании грунтовых вод возможно повышение их уровня из-за хороших фильтрационных свойств почвы.

По данным многих авторов, максимум водопотребления (и, соответственно, минимум стока) наблюдается в 40-60-летних хвойных насаждениях. Сокращение площади спелых и перестойных лесов и увеличение молодых и средневозрастных приводит к повышению расхода влаги на испарение и уменьшению стока. После рубки леса или пожаров возможно заболачивание почвы. Древесная растительность, испаряя со своего полога массу задержанных осадков, увлажняет атмосферный воздух в летнее время и одновременно способствует включению во влагооборот грунтовых вод, недоступных для другой растительности.