Водный баланс в лесу

Водный баланс – соотношение прихода и расхода воды.

Приходной частью водного баланса (Пр. ч.) конкретного участка леса являются: вертикальные и горизонтальные осадки (О), подземный приток влаги (П) со стороны выше расположенной местности (из водотоков или из глубины от напорных вод), поверхностный сток, включающий сдуваемый с других участков снег или снежные лавины (С). Незначительную роль в лесу по сравнению с открытым пространством играет в верхних горизонтах почвы конденсационная влага (К) из атмосферного воздуха, образующаяся при охлаждении почвы ниже температуры воздуха. Таким образом, приходная часть водного баланса может быть выражена формулой: Пр. ч. = О+П+С+К

Расходная часть (Р. ч.) зависит от климатических, почвенно-грунтовых условий, степени покрытия почвы растительностью и других условий. На поверхностный сток влаги (С) расходуется в среднем 15-35%, внутрипочвенный сток (П) – 20-40%, на испарение (И) - 15-50%, транспирацию (Т) – 30-50% общего количества всей влаги. Расходная часть водного баланса выражается формулой: Р. ч. =Т+И+С+П

Таким образом, формула водного баланса в лесу будет выглядеть следующим образом:

Пр. ч. = Р. ч.

О+П+С+К=Т+И+С+П

Лес оказывает существенное влияние на отдельные позиции водного баланса. Поверхностный сток в лесу значительно слабее, чем на открытом месте, и приближается к нулю. Испарение влаги с поверхности древесного яруса, подлеска и напочвенного покрова зависит от сезона года, интенсивности дождя, силы ветра, состава, формы, сомкнутости крон и возраста древостоя, оно может быть выше, чем с полевой растительности. Расход воды на испарение с поверхности почвы в лесу всегда ниже, чем в поле. Общий расход воды на транспирацию в лесу больше, чем в поле.

Влияние леса на уровень грунтовых вод и сток

В лесной зоне влияние леса на уровень грунтовых вод зависит, главным образом, от глубины их залегания и рельефа местности. При глубоком (недоступном для растений) залегании грунтовых вод уровень их под лесами повышается. При невыраженном мезорельефе (перепад высот до 10 м) неглубокий уровень малопроточных вод под лесом понижается. Деревья задерживают на кронах и транспирируют влаги больше, чем другая растительность, а корни осуществляют биодренаж, разрушая водонепроницаемые горизонты (при раскачивании, росте и отмирании корней). После рубки леса, несмотря на возникающий слабый поверхностный сток, уровень вод повышается на 0,5-1,0 м, иногда происходит заболачивание.

Такое «иссушение» почвы лесом отмечается не только в лесной зоне. Г.Н. Высоцкий описал случай исчезновения малого ручейка в водораздельной, почти ровной, нераспаханной степи после возникновения Велико-Анадольского леса и высказал тезис: «лес сушит равнины и увлажняет горы».

Отрицательные явления, связанные с влагой

В периоды обильных снегопадов при мягкой погоде и температуре около 0°C снег и дождь сменяются неоднократно, возможно значительное накопление снега и льда на кронах хвойных пород. При этом кроны ели и пихты с наклонными ветвями легче освобождаются от снега, сосна с хрупкими горизонтальными или приподнятыми ветвями повреждается снегом. Это может закончиться снеголомом - обламыванием ветвей и даже переломом ствола ниже загруженной снегом кроны. Может произойти снеговал - полное вываливание дерева с корнем или сгибание его кроной к земле. Молодые деревца высотой до 4-5 м впоследствии выпрямляются, но более высо­кие не способны к этому, их приходится удалять.

Чаще от снега страдают перегущенные жердняки с тон­кими, сильно вытянутыми стволами, особенно деревья с широко или однобоко развитыми кронами. В очень густых жердняках сосны и ели вред от навала снега усиливается, т.к. поникающие от перегрузки снегом деревца опи­раются на кроны соседей. В результате среди хвойных молодняков и жерд­няков создаются целые группы снеговала и снеголома, на месте которых возникают прогалины. Своевременное разреживание насаждений способно предупредить эти явления, ускорить рост ствола по диаметру, повысить устойчивость деревьев против слома и полегания.

Лиственные породы менее подвержены снеговалу и снеголому, но страдают от ожеледи - льда, намерзающего на поверхности ветвей. Ожеледь образуется в густых дубовых жердняках, кроны и стволы которых поникают от чрезмерной нагрузки. От ожеледи и навала снега страдают насаждения тополя всех возрастов, т.к. у них обламываются крупные ветви, иногда вершины. Наибольшее количество нависающего снега и льда наблюдается на лесных опушках, но опушечные деревья более приспособлены к перегрузкам и менее страдают от этих явлений. Снег накапливается в лесу в больших количествах и лучше сохраняет­ся до весны.

Град повреждает листья, цветки, плоды, камбий, ветви и кроны.

Зимняя засуха возникает при частых оттепелях, когда уси­ливается транспирация, а корневая система в мерзлом грунте не может восполнить потери влаги в живых тканях.

Ранневесенние засухи характерны для лесостепных и степ­ных районов, где сильные ветры и резкие перепады температур, интенсивная инсоляция вызывают обесцвечивание хвои сосны взрослых деревьев и даже их усыхание. Эти засухи сочетается с солнечно-морозным припеком хвои.

Летние засухи характеризуются отмиранием отдельных деревьев, которое может усилиться в ельниках за счет активизации стволовых вредителей (особенно короеда-типографа) и возбудителей корневых гнилей.

Заболачивание почв. При интенсивном заболачивании, как и при засухе, происходит ослабление деревьев и заселение их стволовыми вредителями. При недостатке кислорода в почве древесные породы переходят на анаэробное дыхание, но от на­копления недоокисленных продуктов обмена веществ наступает токсикоз, и дерево погибает.

Подтоплением называют сохраняющийся во время вегетационного периода уровень почвенно-грунтовых вод выше 80-140 см с зоной аэрации меньше 20-80 см. Избыток воды вытесняет из почвы воздух, что приводит к нарушению дыхания корней. Усиливается процесс денитрификации, увеличивается накопление метана, токсичных восстановленных форм железа и марганца в почве и токсичных органических соединений в расте­ниях.