книги из ГПНТБ / Холупяк К.Л. Устройство противоэрозионных лесных насаждений

участков необходимо размещать их в таких местах и таким спосо­ бом, чтобы к нему подходила та часть стока, которая принимает непосредственное и основное участие в развитии данного очага эрозии. Ввиду того, что возможность облесения и постоянного залужения значительной части водосборов, находящихся под сельскохозяйственными угодьями, весьма ограниченна, повышение показателя мелиоративного использования существующих и про; ектируемых лесных насаждений является одной из важнейших за­ дач лесомелиорации.

ПРОТИВОЭРОЗИОННАЯ УСТРОЕННОСТЬ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ

ИЕЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Всвязи с большим планом создания новых лесных насажде­ ний для борьбы с засухой, пыльными бурями и водной эрозией, охраны рек и водоемов, а также для других целей важно обобщить имеющийся опыт и дать им объективную оценку. Это позволит использовать лучшие образцы их для широкого внедрения. Такая оценка возможна лишь па основе количественной их характери­ стики. Она была получена путем установления показателей противоэрозионного устройства различных видов лесных насаждений.

Отдельные фрагменты выполненных исследований изложены в этой главе.

ПОЛЕЗАЩИТНЫЕ ЛЕСНЫЕ ПОЛОСЫ

, На пересеченной местности с длинными приводораздельными склонами, даже при уклоне 2—3%, полезащитные полосы должны не только улучшать экологические условия выращивания урожая, защищать почву от ветровой эрозии, способствовать равномер­ ному распределению снега, но также уменьшать величину потоков талой и ливневой воды и тем самым защищать почву от смыва и размыва. На более крутых, интенсивно эродируемых пахотных склонах стокорегулирующее и противоэрозионное значение лес­ ных полос настолько возрастает, что другие их мелиоративные функции играют второстепенную роль. В этих случаях к полосным насаждениям предъявляются особые требования в отношении их состава, конструкции, места и способа размещения на склонах.

Полезащитные полосы были изучены в Донецкой Степи, Левобережной и Северной Лесостепи Украины.

Система полезащитных полос на полях экспериментального хозяйства Мариупольской лесомелиоративной опытной станции была создана известным лесоводом Г. Н. Высоцким. Их возраст к началу изучения (1947 г.) колебался в пределах 20—55 лет. Полосы имели ширину 20—60 м. Цель их создания — изучение за­ щитной эффективности и использование опыта для полезащитного лесоразведения в степи. По своему составу насаждения листвен­ ные с богатым набором древесных и кустарниковых пород. Пло­

щадь межполосных полей до 35 га. Полосы размещены в основном поперек склона без учета местных поперечных прогибов и укло­ нов. Местность, где размещены полосы, представляет собой си­ стему пологих (1,5—2,0%) ложбин, являющихся водосбором вер­ ховий отвершков балок. Глубина отвершков, являющихся мест­ ными базисами эрозии, 5—7 м, уклон боковых водосборов

обусловливалось большим количеством стока и наклонным разме­ щением лесных полос, что видно из следующих примеров.

П р и м е р 1. Поле, защищенное полосами, размещено таким образом, что водораздельная линия б<3 (рис. 20, а) проходит приблизительно через его середину. Вдоль границ полей посажены полосы, имеющие номера 2, 3, 5 и 16. Полосы 3 » 16 размещены поперек слабовыпуклого склона. Возраст полос 51—53 года. Площадь защищенного поля 11,5 га. Рассматривая эту площадь

в качестве искусственного водосбора, по направлению стока ее можно разделить на четыре части: /=1,7, fi = 3,5, h — 3,9, /3= 2,4 га. С водосбора /3 сток посту­

пает на дорогу, размещенную параллельно полосе 5. Вдоль дороги он отводится

в угол 3. К нему присоединяется сток с водосбора /2, который также отводится вдоль стокоударной границы полосы 16. Объединенный поток, питаемый водо­ сбором /2 +/з = 6,3 га в этот же угол, поступает в облесенный отвершек балки В. Аналогичная схема сброса стока происходит с водосборов /+ /і= 5 ,2 га через угол 2 в облесенный отвершек А. Концентрации стока и его отводу способствуют напашкн и -отпашные ложбины, образовавшиеся вдоль границ. Их продольный уклон небольшой (0,4—2,9%), однако высота этих препятствий достигает 34 см. Этого достаточно, чтобы играть роль водоотводных земляных сооружений. Общая схема направления стока на больших полях, при том же способе разме­ щения полос и рельефе, будет аналогичной, однако величина расхода в погра­ ничных потоках соответственно увеличится. Характерным для такого способа размещения является отвод всего стока вдоль стокоудариой границы нижней поперечной полосы 16. Это значит, что показатель ее протпвоэрозиониой устроенности К. как для остальных полос (2, 3, 5), равен нулю. Несмотря на концентрацию стока в потоки и сброс их в ложбину А и отвершек балки, эро­ зия, по данным наблюдений в 1947 и 1972 гг., отсутствует. Это объясняется тем, что потоки вдоль дороги поступают под полог донных насаждений. При отсутствии этих насаждений и распашке ложбин при таких условиях стока воз­ можен донный размыв.

Путем незначительного прогиба полосы 16 вниз склона и размещения стоко­ ударной границы с возможным приближением к горизонтальному (что вполне позволяет рельеф и условия обработки поля) можно было достичь такой ее устроенности, при которой сток с водосборов /і+/2=7,4 га поступал бы в наса­ ждение, а не на дорогу. Сейчас это можно сделать путем соответствующего размещения границы пахоты вдоль полосы 16, однако в данных условиях

вэтом нет необходимости.

Пр и м е р 2. Поле XVII, имеющее площадь 21,8 га и средний уклон 1,2%, размещено в широкой пологой ложбине в верховье отвершка балки D, окайм­

/:>=4,7 га. Сток с водосбора / собирается на дно ложбины, по которому он на­

сива 43, где образуются пограничные потоки. В углах 3 и 4 они поворачивают вдоль напашек и разъемных борозд и соединяются с донным потоком до по­ ступления его под полог полосы 33 в возрасте 45 лет1. Объединенный донный поток, получающий питание с водосбора, равного 21,8 га, поступает в наса­ ждение через стокосбросной участок протяженностью всего 0,7 м при длине

В этих условиях в 1947 г. почти вся подстилка на рабочем участке была сне­ сена и влияние мелиорирующей среды ограничивалось некоторым торможением потока стволами деревьев и кустарниками. Таким образом, стокорегулирующая способность 45-летней полезащитной лесной полосы площадью 0,94 га, при раз­

развитой лесной среды теряет свою силу. Отсутствие эрозии в данных условиях говорит о том, что при соответствующем зарегулировании донного потока иижерасположенным лесным насаждением такое размещение лесной полосы без­

1 Подробная лесоводственная характеристика насаждения приведена в опуб­ ликованной автором работе (К. Л. Холупяк, 1948).

базиса эрозии) донный поток такой мощности приводит к возникновению очага интенсивного размыва.

Как и в первом случае, путем небольшого прогиба полосы 33 вверх склона можно было значительно расширить фронт сброса стока в насаждение и этим

раздельного склона, где размещены полосы склона, 1,3%. Поле окаймляют на­ саждения 43, 55, 51 и 73, их границы размещены под различным углом к гори­ зонталям. Возраст насаждений 42—55 лет.

Рис. 21. Общий вид наклонного стокосбросного участка. Сток по­ ступает через густую опушку

Под влиянием формы поверхности на межполосном поле выделяются три искусственных водосбора: /==9, /і =8,4 и /г=3,5 га. Общая площадь поля 20,9 га. Водосбор /г размещен по другую сторону водораздельной линии. С ос­ тального водосбора (17,4 га) сток направляется к наклонным границам, где

а затем в упоминавшуюся уже выше облесенную .ложбину, впадающую в отвершек балки D.

Наблюдения были проведены после ливня, выпавшего 12 августа 1947 г. Осадков выпало 47 мм за 62 мин, причем основная часть — за 10 мин. Средняя интенсивность ливня 0,8 мм/сек. Расход воды на дороге, определенный по сле­ дам потока, достигал 0,3 м21сек, а интенсивность стока— 1,7 л/сек/га.

Как видно из плана (рис. 20, в), поля защищены насаждениями значитель­ ной ширины, однако распределение стока здесь такое же, как при аналогичном размещении полос любой ширины. При таком способе размещения они, за ис­ ключением насаждения 55, имеют нулевую устроенность. Полоса 55 имеет на­

хорошо развитой мелиорирующей среды, весьма ограниченна. Поэтому боль­ шое значение имеет правильная организация территории, в том числе разме­ щение лесных полос независимо от их ширины и процента лесистости.

На рис. 22 приведена схема донно-углового и углового размещения поле­ защитных лесных полос и полевой дороги. Полосы гв и кв образуют внутрен­ ний угол век, вершина которого совмещена с дном пологой широкой ложбины. Другие полосы образуют углы на склоне (например, дбг). Между этими поло­ сами имеются разрывы, поэтому угловой сброс потоков происходит по задернелой поверхности или вдоль колеи постоянных и временных полевых дорог. В этих условиях направление стока и образование потоков происходит следую­

щим образом.

Сток из искусственных водосборов /, и / 2 собирается вдоль стокоударных границ полос дб и гб в потоки I и 2. После объединения и прохождения через угол гбд в него вливается поток 7. (Потоки 7, 8 и 9 формируются в период

полос).,Дальше он движется вдоль границы бе, куда поступает сток с водо­ сбора h, и формируется поток 3, который направляется к донно-угловому сбросу. Сюда же поступает пограничный поток 4, питаемый водосбором fi, донный поток ложбины с водосбором f. Сток талых вод в междурядьях наклонных по­ лос гв, дб и кв собирается в потоки в продольных углублениях, сохранившихся после ухода за культурами, и также направляется в угол бек. Все эти потоки объединяются в поток 10, который через донно-угловой стокосбросной участок поступает на дорогу сем. К нему присоединяются потоки 8, 9, а также 5 н 6 (вдоль участков дороги мв и св) с водосборами fs и fe. Под влиянием такой идеальной дренажной системы весь сток с искусственного водосбора концентри­

полей этого колхоза размещена в верховье балки, впадающей в р. Берестовеньку. Отвершек балки постепенно переходит в широкую пологую ложбину, которая с давних времен используется как полевое угодье. Балка и ее отвершки покрыты естественными лесами типа сухой и свежей дубравы. Подлесок, состоя­ щий из подроста и кустарников, густой, хорошо развитый. Мощность подстилки 3—4 см.

До 1936 г. вся площадь водосбора ложбины была равна 26,8 га. На ее широком дне формировался донный поток, который сбрасывался в лес, не вы­

зывая размыва. Такие условия стока сохранялись на протяжении многих десяти­ летий, т. е. со времени освоения склона под сельскохозяйственные культуры. На облесенном дне отвертка аккумулировалась смытая с полей почва. Мощ­ ность отложении достигала 0,5—0,7 ж. Это способствовало увеличению ширины п уменьшению глубины потока, в результате чего снижалась эродирующая и транспортирующая его способность.

Начиная с 1936—1937 гг. в связи с новой нарезкой полей и созданием сети полезащитных полос вдоль их границ, гидроэрозиониая обстановка существенно изменилась. Две полосы (as и кв, рис. 23) были размещены под углом, как это показано на схеме (см. рис. 22), вблизи отвертка балки. Кроме того, была создана полоса нс (аналогично полосе дб на рис. 22). Ниже размещены дорога и граница леса. В условиях новой организации территории полевой сток соби­ рался с частных водосборов: деле—26,8; екл= 10,5; sad=13,l и лмв=3,\ га.

Рис. 24. Общий вид донного и двух (3 и 4) прирубежных потоков

Г

Общая площадь искусственного водосбора углового стокосбросного участка была равна 53,5 га.

На рис. 24 видны три потока талой воды (донный и боковые 3 и 4), кото­ рые сливаются в один поток на дне ложбины на границе углового соединения двух полос. Увеличение водосбора с 26,8 до 53,5 га создало огромную стоко­ сбросную и мелиоративные нагрузки. На рабочем участке лесной полосы про­ изошла почти полная гибель древесно-кустарниковых пород (рис. 25), поэтому стокорегулирующая роль полос здесь равна нулю.

В связи с тем, что в смежных хозяйствах защитные насаждения отсутство­ вали, в полосах колхоза нм. Ленина, имеющих непродуваемуго конструкцию, накапливалось много снега. Так, в 1953 г. к 1 апреля, когда снег в поле сошел и начались полевые работы, количество снега в полосах протяженностью 2550 ж

на площади 8,4 га. По сравнению с открытыми полями таяние снега в сугробах запоздало на 10—12 дней. Вследствие многолетнего стока и процессов эрозии, вдоль границ наклонных полос сформировались ложбииовидные углубления, способствующие концентрации стока. В результате создания большого искус­ ственного водосбора, накопления снега и образования донно-углового сброса воды в лес, где раньше происходил процесс кольматажа смытой почвы, возник донный овраг Р (см. рис. 23).

В 1947—1948 гг. после постройки дороги аб условия стока снова резко из­ менились. Дорожная насыпь изолировала верхнюю часть водосбора адкл. Сток

из нее был отведен кюветом в другой отвершек балки. К вершине оврага Р теперь сток поступал только из водосбора огвмл, площадь которого равна 29,4 га, т. е. лишь на 3,4 га больше по сравнению с тем водосбором, который был до 1936 г. Несмотря на резкое уменьшение стока, овраг Р продолжал ин­ тенсивно расти в сторону донно-углового сброса (см. рис. 25). Водосборная нагрузка стокосбросного участка границы на задернелом дне ложбины состав­ ляла 30 га/м, а рабочего участка — до 2 га/м*. Ни дернина, ни лес при такой нагрузке не могли обеспечить защиту от эрозии.

Таким образом, несмотря на небольшой средний уклон поле­ вого водосбора (2—3%), размещение полезащитных полос и дорог без учета опасного в эрозионном отношении перераспределения

Рис. 25. Угловой сброс потока через изреженное лесное насажде­ ние и общий вид вершины размыва

снега и стока привело к концентрации больших масс воды и обра­ зованию оврага. Для борьбы с ним необходимо осуществить ряд сложных мероприятий, требующих отвода новых участков пахот­ ной земли. Вместе с тем своевременное осуществление правильной организации территории, противоэрозионного устройства лесных полос, а также применение других приемов регулирования стока обеспечило бы предупреждение образования оврага, смыва и раз­ мыва по дну ложбины.

В практике полезащитного лесоразведения часты случаи, когда поперек длинных ложбинных водосборов, площадь которых пре­ вышает десятки и сотни гектаров, размещается ряд лесных полос. Примером могут служить полосы в степной зоне Сахновщанского района Харьковской области. При таком способе размещения про­ исходит концентрация больших масс ливневой и талой воды вдоль

наклонных стокоударных границ полос, расположенных на боко­

выносов k. Это способствовало некоторому расширению фронта сброса стока в полосу. Однако ниже полосы поток снова сужается и на дне ложбины образует про­

дна и потравы скотом.

Таким образом, размещение ряда полезащитных полос поперек склона с широкими ложбинами способствует созданию крупных искусственных водосборов, концентрации больших масс стока, снижает стокорегулирующую и почвозащитную способность наса­ ждений.

Поперечные (размещенные вдоль склона) полезащитные полосы рекомендуется создавать на расстоянии одна от другой до 1,5—2 км. Если показатель продольное™ таких полос А 3 прибли­ жается к I, стокоударные границы и собственные искусственные водосборы у них отсутствуют. Однако, как показал опыт, попереч­ ные полосы, имеющие длинный (более 1—2 км) снегосбор и плот­ ную конструкцию, в своих опушках и вблизи их накапливают большие массы воды в виде сугробов снега. Таяние его возле лес­ ных полос в Левобережной Лесостепи Украины запаздывает по сравнению с межполосными полями на 13—18 дней.

В качестве примера приведем результаты наблюдений за тая­

0,75 м. Породный состав: ясень американский, клен ясенелистный, акация желтая и аморфа. Полнота неравномерная — от 0,4 до 0,9,