книги из ГПНТБ / Вопросы природных ресурсов сборник трудов

Г. М. Федюкин

ВЛИЯНИЕ ПОЛЕЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОС НА МИКРОКЛИМАТ и с м ы в п о ч в в ю ж н о м ПОДМОСКОВЬЕ

Тяготеющие к Оке и расположенные южнее территории Московской области назовем южным Подмосковьем. Нерав­ номерное увлажнение в течение года, заметные перепады высот на незначительном расстоянии и глубокое изменение растительного покрова в результате сельскохозяйственного использования территории за историческое время вызвали интенсивную эрозию, изучение п борьба с которой началась уже во второй половине XVIII в. Одним из первых иссле­ дователей эрозионных процессов п методов борьбы с ними был А. Т. Болотов (Соболев, 1948)', который проводил свои наблюдения, в частности, в Каширском уезде Московской губернии и по берегам р. Скниги.

Известное еще с начала XIX в. протпвоэрозионное влия­ ние полезащитных лесных полос побудило к созданию их в южном Подмосковье только в начале XX столетия. В 1902OS гг. лесничий Р. Ю. Обрехт произвел посадку сосны на площади 700 гектаров у с. Оенницы (Озерский район). Одной из причин, побудивших владельцев земли занять пашню ле­ сом, по свидетельству местных жителей, явилась необходи­ мость защиты ее от разраставшейся сети оврагов.

Посадки леса, проводились в небольших размерах и в других местах юга Подмосковья, правда, чаще не имевшие прямого назначения полезащитных полос (за исключением небольших древесных посадок, как правило, в один ряд на бровках террасированных склонов, да вокруг садов), но ко­ торые в той пли иной степени защищали сельскохозяйствен­ ные земли от смыва. Участки террасированных склонов, на­ блюдавшиеся нами в долине Оки и ее притоков (сс. Редкипские Выселки, Смедово, Липицы и др.), и в настоящее время сохраняют свою противоэрозиоиную устойчивость, хотя и заняты . посевами, пастбищами, сенокосами.

'■1

Но, в целом, размах изучения процессов смыва и размы­ ва почв, влияния искусственного лесоразведения на их со­ кращение в дореволюционное время был невелик.

Первые широкие почвенно-эрозионные исследования не только оврагов, но и смыва в южном Подмосковье были ор­ ганизованы Почвенным институтом им. В: В. Докучаева (создан в 1925 г.), а затем совместно с Географическим и Ботаническим институтами АН СССР, сельскохозяйственной академией им. К. А. Тимирязева, ВНИИ агролесомелиора­ ции и другими учреждениями.

Такая комплексная экспедиция проводилась с 1939 по 1941 гг. под руководством С. С. Соболева. Работы частью велись п в период Великой Отечественной войны. Наряду с другими частями Европейской территории СССР, маршру­ ты пересекали п южные районы Московской области: Моек ва — Рязань, Москва — Тула, Алексин — Кашира — За­ райск— Рязань. Одним из «ключей» комплексных исследова­ ний явился район д. Малеево (к Ю-З от Каширы). Исследо­ вания проводились и в Серебряпо-Прудском районе.

Большое значение в исследованиях уделялось вопросам разработки практических мероприятий по регулированию по­

роклиматические наблюдения.

В послевоенное время во многих областях, не упомяну­ тых в Постановлении Совета Министров СССР и ЦКВКП(б)

лесоразведения. Тогда лесные полосы появились н па полях Московской областной селекционной станции (СеребряноПрудский район). Всего с 1947 по 1951 г. здесь было поса­ жено почти 93 гектара лесополос. Тогда же были заложены первые приовражно-балочные полосы в Каширском районе.

К 1952 г. па Европейской территории СССР было поса­ жено около 3 млн. гектаров полезащитных лесных полос, из которых к 1956 г. сохранилось в удовлетворительном со­ стоянии около 1 млн. гектаров (Арманд, КГЭ). Это говорит о том, что и в настоящее время необходимы постоянные ис­ следования в области выращивания полезащитных лесных

72

русла от заноса смытым в половодье материалом. Все они размещаются в районах южного Подмосковья.

I ПРИРОДНЫЕ ОСОБЕННОСТИ территории южного Подмосковья определяют необходимость значительного рас­ ширения полезащитного лесоразведения. В первую очередь это обусловлено незначительной залесенностыо. На леса Заочья приходится всего 13% площади (Михеева, I960). !К тому же леса очень неравномерно распределены по терри­ тории. Так-лесистость Серебряпо-Прудского района состав­ ляет—9%, причем в северной части (к северу от р. Осетр) на леса приходится 15%, а :в южной, черноземной половине района — всего 4%-

Рельеф заокских районов — эрозионный, долинно-балоч­ ный. Увалистые участки, местами холмисто-увалистые меж­ дуречья, чередуются с глубокими (а в районах выходов из­ вестняков— и крутостенными) долинами и балками. Север­ ные части Средне-Русской возвышенности относятся «к районам со значительными глубинами местных базисов эро­ зии»- (Соболев, 1948). Наибольшая гдубина местных базисов эрозии характерна для Серпуховского Заочья (100—125 м), для долины Осетра в Зарайском районе (75—100 м). Значи­ тельные участки территории имеют средние уклоны 6—9° (в Серпуховском Заочье — 9—11°). Это определяет сильное раз­ витие оваржной эрозии и смыва. Овражно-балочная сеть до­

долине Осетра близ Клемово, по Скниге в районе д. Сенино,

ус. Баскачи по Оке и др.) до 5—6 м в год.

Вряде районов на смытые почвы приходится до 50%. Ширина приовражных и прибалочных полос смытых почв в среднем по Заочыо составляет 180—200, а местами достига­ ет 250 м и более (Порубиновский, 1955).

Значительное влияние на усиление подобных процессов оказывает давнишняя распашка территории, сведение лесов. Пашня составляет 70% площади заокских районов Москов­ ской области (Михеева, 1960 г.).

Заочье — одно из наиболее теплых мест в Подмосковье. Средняя температура июля ~Ы8—18,5°, а на юге СеребряноПрудского района даже +19° (на севере области +17°), ян­ варя— 10,5°. Безморозный период длится 130—135 дней. Средняя сумма температур выше +10° — более 2100.

Рельеф оказывает влияние на распределение тепла. Сни­ жение температуры с высотой в, 50 м наиболее заметно в ап­ реле—июле (почти на 0,5°). В целом, влияние рельефа на

7 i

средниетемпературы месяца невелико, особенно летом, т. к. более высокие дневные температуры в защищенных формах рельефа (долины, овраги) частью компенсируются более низ­ кими ночными температурами. Некоторое снижение дневных температур на вершине холмов и на наветренных склонах частично покрывается за счет более высоких температур ночью. Только южные, защищенные от ветра склоны, имеют среднюю температуру летних месяцев на 0,5—1° выше. Зи­ мой и ранней весной застаивание холодного воздуха в пони­ жениях, снижает здесь температуры месяца на 0,5— 1°. На по­ вышенных участках обратное явление.

Заметнее влияние местных условий на минимальную тем­ пературу (в поймах рек, оврагах, балках на 0,5—1° ниже, чем на возвышенных местах).

Все это влияет на продолжительность безморозного пе­ риода,-Он длится на верхних участках возвышений на 10— 20 дней больше, а в днищах долин — на 9 дней меньше, чем на ровном открытом месте.

500) до 600 мм и более. Влияет экспозиция склонов: больше

овраги и балки. Более 25% зим малоснежных, когда высота снежного покрова меньше 20 см (Агроклиматический спра­

(Лазрев, 1951), чему содействуют сильные ветры. По нашим наблюдениям скорость ветра в мае, на открытых приводо­ раздельных участках севера Средне-Русской возвышенности, доходит нередко до 10—12 м/сек.

Обычно максимум запасов влаги в почве приходится на март, а минимум — на середину лета, когда запасы продук­ тивной влаги в слое 0—20 см составляет 20—25 мм, в слое 0—50 см — 50—60 мм, а в метровом слое— 105—120 мм

(Лазарев, 1951).

В то же время ветры, проходящие над территорией юга Подмосковья несут значительное количество влаги. В кон­ денсации этой воды из воздуха заметную роль могли бы сыграть лесные полосы. По многолетним наблюдениям из­ вестно, что годовая сумма осадков в центральных областях

СССР увеличивается на 5—6% на каждые 10% лесистости.

74

достаточно глубоко врезана. Полезащитные полосы разме­ щены на высоте 40—50 м над урезом реки. Десятирядные ле­ сополосы имеют ширину 40—50 м. Высота деревьев— 15—■ 20 м. Основной фон посадок составляет береза. Во втором ярусе — клен, дуб, вяз, ясень и др. Среди кустарников обыч­ на акация. Полосы следует относить к типу непродуваемых.

Развиты лесная подстилка и травостой.

Полезащитные лесные полосы Каширского района распо­ ложены по склонам долин, по межбалочным приводораз­ дельным участкам. Они вытянуты в одном направлении (се­ вер— юг, запад-юго-запад — восток-северо-восток и т. д.), нередко вниз по склону, без учета господствующих ветров в районе. Длина полос составляет несколько десятков метров,

земляники. Имеется лесная подстилка, преимущественно хвойная, которая более устойчива по сравнению с листвен­ ной. Травостой в центре полос разрежен.

ВЛИЯНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС НА МИКРОКЛИМАТ сказывается прежде всего в изменении режима ВЕТРА, что в свою очередь, влияет на другие элементы микроклимата. Так отмечено, что лесополосы снижая скорость ветра в два раза, уменьшают на 30—40% испарение влаги с полей (Би­ тюков н др., 1953).

По данным Г. И. Матякина (1952) характер влияйия лес­ ных полос на режим ветра зависит от их конструкции. «При непродуваемой конструкции лесной полосы на заветренной опушке наблюдается резкое затишье (штиль). По мере уда­ ления от полосы скорость ветра быстро возрастает, и только на расстоянии свыше 12 высот полосы увеличение скорости ветра замедляется.

С заветренон стороны полос ажурной конструкции мини­ мум скорости менее выражен, чем у непродуваемых, и отне­ сен на расстояние, равное примерно трем высотам полосы...

затем в таком же темпе возрастает до расстояния равного 6-кратной высоте полосы. Дальше увеличение скорости ветра происходит медленно и равномерно.

Около полос продуваемой конструкции скорость ветра снижена незначительно и по мере удаления от полосы в за­ ветренную сторону скорость ветра уменьшается до расстоя­ ния, равного примерно 6—7 высотам полосы, после чего про­ исходит медленное нарастание скорости ветра.

Таким образом, характерной особенностью ветропрони­ цаемых конструкций (ажурной и продуваемой) является от­ носительное увеличение минимума скорости ветра и местона­

76

Летние наблюдения в лесополосе (направление юго-за­ пад—северо-восток) у Ледовеких Выселок Каширского райо­ на в солнечные дни, при слабом ветре, указывают на то, что температуры воздуха в полосе в 15 часов на 0,1—0,2° выше, чем па опушке с подветренной теневой стороны.

При наличии широких полос (как в Серебряно-Прудском районе — 40—50 м) из глубины их может вытекать нагре­ тый воздух, который повышает в опушечной зоне ночные температуры.

Н. Н. Галахов (1940) отмечает, что на уровне лесного полога в ясные н малооблачные осенние ночи, благодаря сильному излучению наблюдаются довольно сильные пони­ жения температур (ниже 0°), чего нет в открытой местности па топ же высоте и на поверхности почвы. На охлажденных ветвях может идти конденсация водяных паров, приводящая к образованию палета инея, а при тумане — изморози, ино­ гда в значительном количестве. Эти осадки опавши на поч­ ву образуют снежный покров.

Изменение скорости ветра лесополосами влияет па темпе­ ратурный режим почвы. М. Е. Васильев и Г. Г. Ибрагимов (1965) указывают па то, что повышение температур утром и ночью и понижение их днем благоприятно действует на созревание хлебов.

ИСПАРЕНИЕ влаги в лесостепи достигает 10—12% (а в засушливые годы и больше) годовых осадков. Особенно большие потери влаги из почвы наблюдаются вскоре после схода снега. Это объясняется тем, что почва в это время бы­ вает сильно увлажненной, а чем влажнее почва, тем больше она испаряет влаги. По данным опытных учреждений, по­ требности растений во влаге удовлетворяется в размере 40—60% за счет весенних запасов влаги в почве. (Битюков и др., 1953).

Испарение влаги с полей уменьшается под воздействием лесных полос. Уменьшение испарения положительно сказы­ вается на увлажненности почв. Так, в южных районах Под­ московья излишне сухими бывают апрель и май. Тогда на открытых полях, подверженных воздействию ветра и высо­ ких температур (как в апреле 1972 г.), усиливается иссу­ шение почвы. Высушенные частицы почвы уносятся с ролей ветром. Среди лесных полос этого не наблюдается.

СМЫВ верхнего слоя почвы связан с наличием уклонов поверхности, возвышений и понижений, с высоким уровнем сельскохозяйственного использования территории, с интенсив­ ностью линейной эрозии, небольшой облесенностью поверх­ ности, что характерно для южного Подмосковья. Недаром в

78

результате смыва и линейной эрозии некоторые совхозы и колхозы центральных областей «каждые 10 лет теряют 3— 4% пахотных и других земель» (Васильев, 1967).

Смыв обусловлен формированием СТОКА, который воз­ никает на склонах весной при таянии снега или летом в пе­ риод дождей. Fla хорошо подготовленной зяби, вспаханной поперек склона, в годы мало- и среднеснежные или на уча­ стках с незамерзшей почвой, даже в многоводные годы, сток почти не формируется. Fia пашне в многоснежные и сред­ неснежные годы или по замерзшей почве сток всегда фор­ мируется. Для регулирования стока необходимы определен­ ные меры: водозадерживающие валы, стоковые каналы, лес­ ные полосы по водоразделам и поперек склона.

Насколько важны лесные насаждения на юге Подмо­ сковья в деле регулирования стока говорят исследования В. Ф. Харитоновой (Васильев, 1967). Р4зучмв архивные ма­ териалы она установила, что в бассейне верхней Оки (до устья р. Москвы —- Г. Ф.) в 1860 г. лесистость составля­ ла — 6,7%, а.к 1950 г. упала до 3,1%.

Проф. П. С. Кузин установил, что средний годовой рас­

сти в два раза убавило сток в 1,5 (Васильев, 1967).

По данным проф. Молчанова в лесостепи (лесистость 20%) 25% выпавших осадков стекает по поверхности, в лес­ ной местности — 7%. Даже в слабопроппцаемой почве под лесом впутрипочвенпый сток составляет до 18% осадков, а поверхностный — 4% (Васильев, 1967).

По данным К. К- Битюкова и др. (1953) заокские райо­ ны Московской области находятся в зоне полного весеннего насыщения влагой. Годовой сток составляет 100—125 мм, весной — до 90 мм.

Сток в значительной степени зависит от характера сель­ скохозяйственных угодий. Так по данным С. И. Небольсина (1948) в Подмосковье сток талых вод с залежи в 1,5 раза меньше, чем с пашни (летний — в 5 раз меньше).

В бассейне Оки твердый сток обусловлен весенним тая­ нием снега. В 1934 г. твердый сток летом составил лишьЗ% от годового (Зееберг, 1940).

По С. С. Соболеву в средней и южной полосе Русской равнины в прошлом ежегодно смывалось свыше 142 млн. т почвы, содержащей 426 тыс., т азота, 142 тыс. т фосфора, 2340 тыс. т калия.

На урожае зерновых сток сказывается отрицательно при смыве почвы и обнажении узла кущения растений. Такие

79