ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2008, № 6, с. 59-70
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 630*166.1:630*221.04(729.1)
ВЛИЯНИЕ РУБОК НА ВОДООХРАННУЮ И ПОЧВОЗАЩИТНУЮ РОЛЬ
СОСНОВЫХ ЛЕСОВ КУБЫ
© 2008 г. В. А. Мельчанов, X. Эрреро, Т. Плансессия
Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства 141200 Московская обл., Пушкино, ул. Институтская, 15 E-mail: vhiilm@mail.ru Поступила в редакцию 12.01.2006 г.
Водосбор, водно-балансовая площадка, твердый сток.
Для многолетних исследований влияния деятельности человека на водоохранно-защитные функции леса на Кубе в 1977-1978 гг. организована, построена и оборудована лесогидрологическая станция "Дружба" в сосновых лесах провинции Пинар-дель-Рио. Общая площадь станции 52 га. Здесь на 8 лесных водосборах построены железобетонные гидрометрические сооружения с углом водослива 90°, четыре воднобалансо-вые площадки размером 30 х 10 м каждая, метеостанция, 2 административных здания и общежитие. Детальная характеристика станции дана в работах [1, 2, 4].
Исследования и наблюдения организованы в соответствии с методическими и инструктивными рекомендациями для воднобалансовых [3], гидрологических станций и постов. Учет поверхностного стока
проводили самописцами "Валдай" с суточным заводом часов. Твердый сток определяли путем взятия проб воды с последующим фильтрованием. Химические анализы проб воды проводились в гидрохимической лаборатории Министерства строительства Кубы по общепринятым методикам.
В 1981 г. на водосборах проведены опытно-производственные рубки леса по вариантам:
1) сплошная рубка леса (водосборы 3 и 6);
2) рубка с формированием полосы из лиственных пород вдоль тальвега (водосборы 4 и 7);
3) выборочная рубка (водосборы 1 и 5) с выборкой 48% запаса за счет деревьев диаметром более 26 см;
3000 2800 2600 2400 2200 S 2000
м 1800
о
в 1600 Н
а 1400
о
Ц 1200 ° 1000 800 600 400 200 0
nN
?
У
/
л
V
Г
о
I
\
1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003
Год
I-И--2 -3 ------4
Рис. 1. Осадки и объем стока на опытных водосборах: 1 - осадки, 2 - сток при выборочной рубке, 3 - сток на контроле, 4 - сток при сплошной рубке.
1600 г
^ 1400 -
л
£ 1200 - /
м /
1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 Год
-1 ........2 ........3 ........4
Рис. 2. Твердый сток на водосборах 1-4 станции "Дружба": 1 - контроль, 2 - выборочная рубка, 3 - сплошная рубка, 4 - галерейная рубка.
4) в качестве контроля, т.е. без рубки древостоев оставлены водосборы 2 и 8.
Валку деревьев производили с помощью топоров и мотопил, трелевку древесины с помощью быков, вывозку на автомашинах. Порубочные остатки измельчали и разбрасывали по площади. После окончания рубки леса осенью 1982 г. проведена подготовка почвы под лесные культуры способом щелевания частично площадками 0.5 х 0.5 м. Посадку двухлетних сеянцев, выращенных в полиэтиленовых мешочках, производили вручную. Время посадки июль 1983 г., число посадочных мест 2.5-3.0 тыс. саженцев на 1 га.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Двадцатилетие наблюдения за стоком (1983-2003 гг.) позволяют сделать вывод, что водосборы, пройденные выборочными рубками, по сравнению с контролем и сплошными рубками способствовали увеличению стока на 28-31 мм, или на 280-310 м3 год с 1 га площади (табл. 1, 2). Учитывая, что стоимость 1 м3 воды составляет 1 песо, условный экономический эффект выборочной рубки только за счет увеличения водных ресурсов составит около 300 песо в год с 1 га вырубки. Более резкие показатели увеличения стока имеются на малых водосборах.
Основной причиной уменьшения стока с открытых площадей, по нашему мнению, является испарение. На Кубе огромная продолжительность солнечного сияния в течение года (2400-2800 ч), высокая среднегодовая температура воздуха +25°С, ежедневные сильные ветры. Так, например, среднегодовая скорость ветра в 1983 г. на станции "Дружба" составила 9.2 км ч-1 (2.5 м с-1). Испарение с открытой водной поверхности за 1979-1985 гг., по данным наших наблюдений, составило 1643 мм год-1.
В объеме стока по годам наблюдений (рис. 1) отмечается четкая зависимость от количества осадков, при увеличении осадков показатели стока повышаются.
На вырубках и покрытых лесом водосборах в основном отмечается внутрипочвенный сток, который составляет 80% и более (табл. 3).
Лесные насаждения благодаря наличию подстилки, хорошей водопроницаемости почвы, насыщенности почвенной толщи корневыми системами деревьев и кустарников способствуют высокой противоэрозион-ной устойчивости почв под лесом. Древесный полог и лесная подстилка, снижая ударное воздействие капель дождя на поверхность, предотвращают распыление почвенных агрегатов и тем самым способствуют уменьшению выноса почвы с поверхностными водами.
В природе различают ускоренную и нормальную эрозию почвы. Нормальная эрозия - это такое разрушение почвенного покрова, которое совершается очень медленно, и, как правило, последствия его ликвидируются за счет почвообразовательных процессов.
Ускоренная эрозия - быстрое разрушение и снос почвы за сравнительно короткое время. Выносится огромное количество мелкозема, исчисляемое сотнями тонн в год с 1 га площади. Ускоренная эрозия наблюдается на воднобалансовой площадке № 3, которая после вырубки леса в 1985 г. занята под посадку пропашных сельскохозяйственных культур - дюкка, ананаса и т.п. Средний твердый сток за три года составил 1.3 т га-1, и в это же время на контрольной водно-балансовой площадке № 4 - 94.5 кг, что в 14 раз меньше.
Результаты исследований, проведенных на стационаре, показывают, что по количеству смыва почв на водосборах до проведения рубок леса нами подобраны идентичные между собой водосборы. На лесных водосборах (табл. 4) эрозии почв не наблюдается, стекающие воды характеризуются незначительным количеством твердых взвесей порядка 0.022-0.039 г/л-1 и твердого стока, не превышающего 220 кг га-1 в год, что дает основание отнести его к нормальной эрозии, связанной почвообразовательными процессами.
Таблица 1. Показатели на открытых водосборах стационара "Дружба"
Выборочная рубка, водосбор 1 Контроль,водосбор 2 Сплошная рубка, водосбор 3 Галерейная рубка, водосбор 4
Год Осадки, (площадь 8.91 га) (площадь 10.3 га) (площадь 8.5 га) (площадь 9.9 га)
мм сток, модуль, л с-1 га-1 коэффи- сток, мм модуль, л с-1 га-1 коэффи- сток, мм модуль, л с-1 га-1 коэффи- сток, мм модуль, л с-1 га-1 коэффи-
мм циент циент циент циент
1979 2299 805 0.25 0.35 920 0.29 0.40 920 0.29 0.40 874 0.28 0.38
1980 1902 533 0.17 0.28 704 0.19 0.37 590 0.23 0.31 647 0.20 0.34
1981 1104 132 0.04 0.12 155 0.06 0.14 254 0.08 0.23 155 0.05 0.14
Среднее 1768 490 0.15 0.25 593 0.18 0.30 588 0.20 0.34 558 0.17 0.27
до рубки
После проведения рубок леса
1983 2171 868 0.28 0.40 932 0.30 0.42 1017 0.32 0.46 995 0.31 0.45
1984 1557 592 0.18 0.38 607 0.19 0.38 607 0.19 0.38 747 0.22 0.47
1985 1586 394 0.12 0.25 466 0.15 0.29 503 0.16 0.31 505 0.16 0.32
Среднее 1771 618 0.20 0.34 668 0.21 0.37 709 0.22 0.38 749 0.23 0.41
1986 1784 539 0.17 0.30 659 0.21 0.36 596 0.19 0.33 570 0.18 0.31
1987 1587 214 0.07 0.13 182 0.06 0.11 314 0.10 0.19 205 0.08 0.12
1988 1684 304 0.10 0.18 236 0.07 0.14 305 0.10 0.18 204 0.08 0.12
Среднее 1685 352 0.11 0.21 365 0.11 0.20 405 0.13 0.23 326 0.12 0.18
1989 1942 357 0.11 0.18 338 0.11 0.17 334 0.11 0.17 405 0.13 0.21
1990 1658 175 0.05 0.10 211 0.07 0.13 231 0.07 0.14 247 0.08 0.19
1991 1912 290 0.09 0.15 257 0.08 0.13 292 0.09 0.15 302 0.09 0.16
Среднее 1837 274 0.08 0.15 269 0.09 0.15 285 0.09 0.15 318 0.10 0.19
1993 1859 354 0.11 0.19 370 0.12 0.20 437 0.14 0.24 359 0.17 0.29
1994 1922 673 0.21 0.35 630 0.20 0.33 464 0.15 0.24 540 0.17 0.28
1995 2844 1263 0.40 0.44 922 0.31 0.33 1172 0.37 0.41 1115 0.37 0.40
Среднее 2208 763 0.24 0.34 640 0.21 0.35 691 0.27 0.30 731 0.24 0.32
1996 1959 694 0.22 0.35 679 0.21 0.29 613 0.19 0.37 618 0.20 0.32
1997 1972 522 0.17 0.26 454 0.15 0.35 531 0.17 0.27 659 0.21 0.33
1998 1935 724 0.23 0.37 755 0.24 0.23 563 0.18 0.29 574 0.18 0.30
Среднее 1955 647 0.21 0.33 629 0.20 0.39 569 0.18 0.29 617 0.20 0.32
1999 1938 773 0.25 0.40 677 0.21 0.45 721 0.23 0.37 - - -
2000 1245 196 0.06 0.16 189 0.06 0.15 202 0.06 0.16 - - -
2001 1822 591 0.19 0.32 450 0.14 0.25 546 0.17 0.30 380 0.12 0.21
Среднее 1668 527 0.17 0.31 439 0.14 0.28 490 0.15 0.28
2002 2060 890 0.18 0.43 922 0.29 0.45 667 0.21 0.32 649 0.21 0.31
2003 2038 754 0.24 0.37 662 0.21 0.32 422 0.13 0.21 - - -
Среднее 2019 822 0.26 0.40 792 0.25 0.38 544 0.17 0.24 - - -
Среднееза 1874 558 0.177 0.29 530 0.168 0.28 527 0.167 0.28 544 0.172 0.29
1983-2003
Таблица 2. Показатели стока на опытных водосборах
Год Осадки, Выборочная рубка, водосбор 5 (площадь 0.85 га) Контроль,водосбор 6 (площадь 1.0 га) Галерейная рубка, водосбор 7 (площадь 1.48 га) Контроль,водосбор 8 (площадь 0.81 га)
мм сток, мм модуль, л с-1 га-1 коэффициент сток, мм модуль, л с-1 га-1 коэффициент сток, мм модуль, л с-1 га-1 коэффициент сток, мм модуль, л с-1 га-1 коэффициент
До рубки леса
1979 2298 1012 0.32 0.44 736 0.25 0.32 690 0.20 0.30 828 0.27 0.36
1980 1902 804 0.28 0.47 399 0.12 0.21 533 0.18 0.28 552 0.11 0.29
1981 1104
реднее 1768 953 0.30 0.45 568 0.18 0.27 612 0.19 0.29 600 0.19 0.32
После проведения рубок леса
1983 2118 974 0.31 0.46 826 0.23 0.39 1017 0.32 0.48 424 0.14 0.20
1984 1557 576 0.14 0.37 493 0.16 0.32 670 0.21 0.43 202 0.05 0.13
1985 1588 478 0.15 0.30 405 0.13 0.26 438 0.16 0.28 205 0.07 0.13
Среднее 1754 676 0.20 0.38 576 0.17 0.32 708 0.22 0.40 277 0.09 0.16
1993 1859 617 0.20 0.33 438 0.13 0.25 - - - - - -
1994 1922 740 0.23 0.38 429 0.14 0.22 - - - - - -
1995 2844 1612 0.51 0.56 1382 0.43 0.49 - - - - - -
Среднее 2208 990 0.33 0.43 749 0.23 0.32 - - - - -
1996 1959 878 0.28 0.49 438 0.13 0.22 - - - - - -
1997 1972 895 0.28 0.45 592 0.19 0.30 - - - - -
1998 1935 895 0.28 0.46 447 0.14 0.23 - - - - - -
Среднее 1955 889 0.28 0.47 492 0.15 0.25 - - - - - -
1999 1938 737 0.23 0.38 572 0
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.