CC BY
62
21. Skabichewskaya, N. Ecological Analysis of Freshwater Diatoms in Palaeogeographical Reconstruction in Nothern Yenisey, U.S.S.R. / N. Skabichews-kaya // 10th Diatom Symposium, 1988.
22. Skabichevskaya, N.A. Diatomovihe vodorosli aljgo- i tanatocenozov Teleckogo ozera / N.A. Skabichevskaya, E.Yu. Mitrofanova, V.V. Kirillov, E.B. Pe-thevickaya // Regionaljnoe prirodopoljzovanie i ehkologicheskiyj monitoring. - Barnaul, 1996.
23. Mitrofanova, E.Yu. Fitoplankton Teleckogo ozera (Gornihyj Altayj, Rossiya) / E.Yu. Mitrofanova: avtoref. dis. ... kand. biol. nauk. - M., 2000.
24. Sevastjyanov, D.V. Osobennosti vozniknoveniya i ehvolyucii vulkanogennogo ozera Tehrkhiyjn-Cagan-Nur v Centraljnom Khangae (MNR) / D.V. Se-
vastjyanov, N.I. Dorofeyuk, A.A. Liyjva // Izv. VGO. - 1989. - T. 121. - Vihp. 3.
25. Popovskaya, G.I. Fitoplankton // Problemih Bayjkala. - Novosibirsk, 1978.
26. Davihdova, N.N. Izmenenie ehkologicheskikh usloviyj v ozere po dannihm diatomovogo analiza (Ladozhskoe ozero) // Istoriya Ladozhskogo, Onezhskogo, Pskovsko-Chudskogo ozer, Bayjkala i Khanki (Seriya: Istoriya ozer SSSR). - L., 1989.
27. Davihdova, N.N. Izmenenie ehkologicheskikh usloviyj v ozere po dannihm diatomovogo analiza (Onezhskoe ozero) / N.N. Davihdova // Istoriya La-dozhskogo, Onezhskogo, Pskovsko-Chudskogo ozer, Bayjkala i Khanki (Seriya: Istoriya ozer SSSR). - L., 1989.
28. Chernyaeva, G.P. Istoriya ozera po dannihm o diatomovoyj flore (Bayjkal) / G.P. Chernyaeva // Istoriya Ladozhskogo, Onezhskogo, Pskovsko-
Chudskogo ozer, Bayjkala i Khanki (Seriya: Istoriya ozer SSSR). - L., 1989.
29. Davihdova, N.N. Diatomovaya flora golocenovihkh otlozheniyj Ladozhskogo ozera // Iskopaemihe diatomovihe vodorosli SSSR. - M., 1968.
Статья поступила в редакцию 22.09.11
УДК 556.5 + 556.16 + 911.52
Cimbaley Yu.M, Andreeva I.V. BLOCK STRUCTURE OF WATER EXCHANGE ZONE IN HYDROLOGICAL CYCLE SYSTEM.
The processes of precipitation transformation within the block structure of water exchange zone are considered. The key factors for flow formation are distinguished. The logic scheme of vertical block structure of water exchange zone and precipitation transformation to improve the estimation of flow from the territory (landscape or watershed) is proposed.
Key words: hydrological cycle, precipitation transformation, flow formation, water exchange zone, landscape.
Ю.М. Цимбалей, канд. географ. наук, в.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, [email protected],
И.В. Андреева, канд. географ. наук, с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail:[email protected].
БЛОКОВАЯ СТРУКТУРА ВОДООБМЕННОЙ ЗОНЫ В СИСТЕМЕ КРУГОВОРОТА ВОДЫ В ПРИРОДЕ
Рассмотрены процессы трансформации атмосферных осадков внутри вертикальной блоковой структуры водообменной зоны. Выделены значимые факторы формирования стока. Предложена логическая схема вертикальной блоковой структуры водообменной зоны и трансформации осадков для оптимизации количественного расчета значений стока с территории (ландшафта или речного бассейна).
Ключевые слова: влагооборот, трансформация осадков, формирование стока, водообменная зона, ландшафт.
Возобновляемые ресурсы пресных и маломинерализованных поверхностных и подземных вод, необходимые для функционирования основной части представителей наземной (тер-ра- и аква-) биосферы, включая человека, формируются в процессе уникальнейшего явления - круговорота воды в природе, «работающего» как идеальный дистиллятор на солнечной энергии и не имеющего на земле аналога в отношении рассматриваемого результата, т.е. формирования водных ресурсов. По-существу, это единственный источник пресных вод на земле.
В результате круговорота происходит глобальный водообмен по общей схеме «испарение - перенос влаги - осадки -сток», включающий испарение с поверхности всех водоемов и суши, латеральный перенос водяных паров, выпадение осадков, их трансформацию с перераспределением между вторичным испарением, поверхностным и подземным стоком, возвращение вод в океан [1].
В многолетнем плане вся поступающая на сушу атмосферная влага в полном объеме возвращается в океан, а депонирование вод в естественных и искусственных водных объектах, ледниках, грунтах, заболоченных участках носит временный характер и влияет, в основном, на динамику стока, не изменяя существенно общего баланса воды на земле. По весьма приблизительным расчетам суммарный сток соответствует общему количеству осадков и может быть оценен в 108 400 км3 в год [1].
Общая структура влагооборота весьма сложна, представлена широким набором физических, химических, биологических процессов и рассматривается в моделях многих исследователей.
Так в фильтрационно-емкостной модели стока Е.Г. Попова [2-3] составляющие водооборота, исключая поверхностный сток, объединены в единый блок - «потери стока» (водоудерживающая емкость водосбора). Уравнения модели описывают осадки, пополняющие собственный дефицит водообменной толщи и необходимые для внутренних реакций, а так же сквозную нисходящую фильтрацию.
Г.Д. Рихтер [4] в модели стокоформирующего геокомплекса выделял следующие элементы влагооборота: атмосферные осадки, влагообмен в приземном слое воздуха, осадки, перехватываемые растительностью и непосредственно используе-
мые ею, перемещение влаги по поверхности почвы и испарение с нее, транспирация, передвижение влаги к поверхности почвы и ее внутрипочвенный оборот (испарение, конденсация, отток), поглощение воды биотой, подвижная вода в почве и горных породах, боковой приток и отток грунтовых вод, водообмен между почвой и эдафоном.
А.Б. Горстко и П.А. Хайтер [5], моделируя поступление, перенос и трансформацию влаги, рассматривали такие процессы: перехват осадков кронами древостоев, испарение (в т.ч. со снега), снеготаяние, водоотдача из снега, инфильтрация, поверхностное стокообразование, распределение влаги между внутрипочвенными слоями, грунтовое стокообразование, приток к русловой сети.
Н.А. Назаров и А.А. Сирин [6] в модели лесного водосбора выделяли элементарные гидрологические процессы: перехват атмосферних осадков растительным покровом, формирование снежного покрова и снеготаяние, поступление талых и дождевых вод на водосбор, поверхностное задержание, вертикальный водообмен в приповерхностном почвенном слое, испарение, поверхностный и подповерхностный (включая возвратный) сток, грунтовый сток, движение воды в речном русле.
Как видим, при решении конкретных задач применяются различные комплексы ведущих процессов и методические подходы, но как отмечал еще ранее В.И. Бабкин [7], все авторы сходятся в том, что для балансовых расчетов в целом по бассейнам использование данных наблюдений по многим компонентам баланса нерационально, т.к. результаты могут содержать значительные ошибки. Полагаем, что они обусловлены не только недостаточной точностью измерения необходимых величин, но и в гораздо большей степени малой плотностью и нерепрезентативностью местоположения пунктов наблюдений, площадной вариабельностью измеряемых параметров, влиянием неоднородностей подстилающей поверхности и т.д., в результате чего даже добротно измеренный параметр будет иметь сугубо локальное значение. Например, В.И. Бабкин указывал, что «средний слой осадков в речных бассейнах ETC за месячные интервалы времени отдельных лет рассчитывается с ошибкой, как правило, не превышающей 5 %, но для бассейнов Севера ETC, Сибири и Дальнего Востока значение ошибки
в оценке среднего слоя осадков за указанные интервалы может достигать 30 %, а иногда и более» в связи с недостаточной плотностью осадкомерной сети [7]. С.Г. Копысов [8], анализируя состояние проблемы, ссылается на данные предшествующих исследователей, которые фиксировали 20 % различия осадков в точках, расположенных в нескольких метрах друг от друга, отмечали неуверенность суждения о разнице осадков над лесом и безлесными участками и т.д.
Рассмотренные примеры моделей водооборота составлены из блоков, соответствующих перечисленным процессам и их комплексам. Для реализации моделей необходимы данные по каждому из процессов, однако такие сведения не всегда могут быть получены в полном объеме из-за ограниченного количества метеостанций и, особенно, водно-балансовых станций, сосредоточенных преимущественно в ЕТР. Кроме того, во многих случаях натурные опыты и связанные с ними модельные расчеты привязаны к конкретным локальным физико-географическим условиям, недостаточно полно охарактеризованным. Поэтому попытки обобщения и типизации их в целях экстраполяции полученных количественных закономерностей затруднены.
Очевидно, что накопление фактического материала по формированию стока в различных природных условиях было бы целесообразным осуществлять по некоторой унифицированной схеме, общие особенности которой рассмотрим ниже. Принципиальная структура модели влагооборота представляется в следующей логической последовательности.
1. Поступление влаги в атмосферу происходит за счет физического испарения с поверхности океанов, морей, внутренних естественных и искусственных водоемов, суши и растительного покрова, физиологического испарения (транспирации). Незначительное количество ювенильной влаги приходит при вулканической деятельности.
2. Все виды горизонтального атмосферного переноса водяного пара (регулярного - муссоны, пассаты, циклоны, антициклоны и т.д. и нерегулярного, эпизодического - за счет движения воздуха местного масштаба, например, фёны, бризы и др.).
3. Конденсация водяного пара и выпадение атмосферных осадков в виде дождя, снега, града, инея, росы, внутрипочвен-ного и внутригрунтового конденсата и др.
4. Трансформация осадков (начинается с момента конденсации водяного пара облаков и движения влаги к земной поверхности в закономерной вертикальной последовательности):
- испарение в нижних слоях атмосферы (имеет значение при дистанционном изучении содержания влаги в атмосфере и оценке возможности увлажнения за счет ее земной поверхности);
- выпадение осадков на полог леса и незалесенные территории, в т.ч. незадернованные (задержка осадков растительным покровом (интерцепция, по: [9]); предельная величина задержки лимитируется сомкнутостью растительного покрова и общей площадью смачиваемой листовой поверхности растительности (леса, луга, агроценоза), а также силой поверхностного натяжения воды, обеспечивающей «прилипание» [10] и определяющей толщину смачивающей пленки и способность удерживать влагу в капельной форме на надземной части растительного покрова. По достижении предела удержания начинается стекание влаги по стволам деревьев и в виде капели с крон и травянистого покрова на почву; осадки, не превышающие этот предел, не достигают почвенного покрова;
- физическое испарение влаги с поверхности суши (почв и незадернованных участков) и влаги, задержанной растительным покровом (контролируется водно-тепловым балансом, при этом капельно-жидкая влага требует для испарения больших затрат энергии, чем пленочная [8]);
- смачивание и насыщение поверхностного слоя - напочвенного покрова, в т.ч. под пологом растительного покрова (на лесных и задернованных участках напочвенный покров представлен подстилкой (лесной, луговой), которая удерживает часть осадков).
5. Формирование стока (сток является заключительным этапом глобального круговорота воды в природе и представляется основным ресурсообразующим фактором, обеспечивающим необходимые для жизнеобеспечения запасы поверхностных и подземных пресных вод):
- после насыщения напочвенного покрова и верхнего слоя почвы до влажности, приближающейся к уровню полной влаго-емкости, движение осадков может происходить в двух направлениях (продолжается вертикальная фильтрация в зону аэрации под действием гравитации и капиллярных сил и поверхностный склоновый сток по линии скатывания, если для последнего возникают условия; они определяются избытком влаги, превышающим нисходящую фильтрацию, и уклоном дневной поверхности (практически условиями рельефа); в противном случае склоновый сток не возникает);
- фильтрат в зоне аэрации восполняет дефицит ее увлажнения и частично всасывается корневой системой растительного покрова, обеспечивая транспирацию и построение его биомассы;
- при наличии более плотного (менее проницаемого) слоя, каковым может быть подпахотный или иллювиальный почвенный горизонт, или прослой более тяжелого механического состава, возникает верховодка, которая обеспечивает внутрипоч-венный сток; если условия ее возникновения носят площадной характер, они лимитируют фильтрацию осадков в грунтовые воды;
- оставшаяся часть фильтрата продолжает нисходящее движение до горизонта грунтовых вод, пополняет их и участвует в дальнейшем латеральном движении в составе грунтового потока до ближайшей дрены;
- основанием горизонта грунтовых вод является первый от поверхности региональный водоупор, через гидрогеологические окна в котором при отсутствии восходящих потоков высоко напорных вод часть грунтовых вод проникает в нижележащие горизонты, содержащие артезианские воды;
- артезианские (межпластовые) воды дренируются крупными водотоками или напрямую стекают в моря и океаны, таким образом участвуя в общем круговороте.
Объемная трансформация атмосферных осадков в процессе всего цикла водооборота сопровождается трансформацией качественной, связанной с растворением и выщелачиванием элементов, химическим взаимодействием воды с вмещающими породами, участием в процессах биологического метаболизма.
B.И. Бабкин [7] предложил выделять отдельные вертикальные зоны бассейна: поверхностную, аэрации и насыщения, применительно к которым анализировал водный баланс и связующие элементы влагообмена между ними. Это, по его мнению, расширяет возможности построения математических моделей формирования стока и позволяет разрабатывать более точные схемы оценки увлажнения речных бассейнов.
C.В. Долгов и Н.И. Коронкевич [11] рассматривают всю вертикальную водообменную зону как гидрологическую ярусную структуру, простирающуюся от наивысшей отметки осадкообразования в атмосфере до границы зоны весьма затрудненного водообмена, в которой происходят все процессы трансформации атмосферных осадков и перераспределение их по статьям водного баланса. В ее составе они выделяют надземную и подземную части, связанные единым вертикальным влагообменном, состоящие, соответственно, из атмосферы, растительности (древесной и травянистой, дикорастущей и возделываемой) и антропогенных объектов и всей нижележащей толщи от поверхности почв до уровня дренирующего воздействия наиболее глубоких дрен (так называемая зона интенсивного водообмена). В последней при решении конкретных задач выделяют зоны: аэрации (в составе слоев активного влагообмена и транзитноаккумулятивного), почв (при необходимости с выделением пахотного слоя), насыщения (в составе водоносных и слабопроницаемых горизонтов).
Такая трактовка структуры водообменной зоны наиболее соответствует представлению о вертикальной структуре ландшафтной сферы, учитывает ее взаимосвязи с функционированием компонентов ландшафтов, их вещественными и структурными особенностями, в конечном итоге определяющими характер и уровень трансформации осадков. Исходя из этого, при анализе и моделировании трансформации осадков целесообразно выделять вертикальные блоки, соответствующие компонентам ландшафтов (рис. 1), влияние которых на перераспре-
деление осадков по статьям водного баланса можно оценить в интегральной для каждого блока форме и проследить трансформацию осадков последовательно по всей цепочке нисходя-
щего движения атмосферной влаги от первичной конденсации водяных паров из облаков до выхода вод поверхностного и подземного стока в выводящие речные системы.
Максимальная высота осадкообразования
8
и
-Поверхностный СКЛОНОВЫЙ СТОК -4-■4----Сток почвенной верховодки
• Сток грунтовых вод -4-
-Сток пластовых вод
Суммарный поверхностный и подземный сток (русловой, подрусловой, непосредственно в океан)
Атмосфера
конденсация
осадки
(Н> Испарение в нижних слоях атмосферы —О
Кх
Растительный покров
■Кр.
(И>
Подстилка
І
Кнп-
Почва
і
Кп-
Грунты зоны аэрации | °
-^Кза-£
СЗ
О-
5
и
8
в
си
Грунты зоны насыщения
-------^—Кгв-------
Грунты зоны пластовых вод
с растительного покрова) -С> Транспирация--------------------
-> Эвапорация (испарение с поверхности —о» почвы и подстилки)
—
г:
и
X
Условные обозначения
Количество влаги на нижней границе блока:
Кх - атмосферного Кр - растительного покрова Кнп - напочвенного покрова Кп - почвы Кза - зоны аэрации Кгв • зоны насыщения (горизонт грунтовых вод)
| осадки ф инфильтрация
Направление процессов:
-► на сток -о на испарение
Подошва зоны весьма затруднённого водообмена
Рис. 1. Схема вертикальной блоковой структуры водообменной зоны и трансформации осадков
Упоминание о последовательности имеет следующий смысл. Как правило, влияние того или иного фактора на трансформацию осадков оценивается в абсолютной (мм слоя) или относительной (%) форме, но полученные данные обычно соотносится с первичными осадками, независимо от строения ландшафтов и вклада их в трансформацию осадков на предшествующих этапах нисходящей фильтрации. Более корректным было бы сопоставление их с объемом влаги, поступившей на вход данного этапа или блока.
В соответствии с приведенной выше логической схемой модели влагооборота и структурой водообменной зоны, отраженной на рисунке 1, мы выделяем, как это предлагалось в работе [12], в нисходящей последовательности следующие блоки: атмосферный, растительного покрова, почвенный, грунтовый зоны аэрации, грунтовый зоны насыщения, грунтовый зоны пластовых вод. В пределах каждого из них сосредоточены процессы трансформации осадков, основные из которых обозначены в приводимом ниже составе.
1. Атмосферный блок: конденсация водяного пара облаков, испарение в нижних (нагретых, более теплых) слоях атмосферы в процессе выпадения осадков.
2. Блок растительного покрова: осадки, смачивание листовой поверхности и удержание твердых осадков или смачивающей пленочной и капельно-жидкой влаги, физическое испарение задержанной части осадков (жидких, твердых), физиологическое испарение (транспирация) влаги, поступившей из корневой системы растений.
3. Почвенный блок, включая напочвенный покров - подстилку, которую, в случае необходимости, можно выделять в самостоятельный блок: смачивание и насыщение подстилки,
поверхностного слоя почвы, обнаженных пород (скальных выходов), удержание влаги подстилкой, физическое испарение с поверхности подстилки, почвенного покрова, обнаженных пород, поверхностный склоновый сток, сток почвенной верховодки, нисходящая фильтрация, пополнение влагозапасов, расход на гидратацию (химическую, геологическую, биологическую, по: [1]), внутрипочвенная динамика влаги и межблочный обмен - испарение-конденсация, отсос корнями растений на транспирацию и формирование биомассы.
4. Грунтовый блок зоны аэрации: нисходящая фильтрация, пополнение влагозапасов, расход на гидратацию, внутригрун-товая динамика влаги с учетом каймы капиллярного поднятия и межблочный обмен - испарение-конденсация, отсос корнями растений на транспирацию и формирование биомассы.
5. Грунтовый блок зоны насыщения (горизонт грунтовых вод): испарение с поверхности грунтовых вод, отсос корнями растений (фреатофитов) на транспирацию и формирование биомассы, грунтовый сток, нисходящая фильтрация через гидрологические окна и водоупор, подпитка напорными межпла-стовыми водами.
6. Грунтовый блок зоны межпластовых вод: восходящая фильтрация напорных вод в грунтовые воды, сток межпласто-вых вод в наиболее глубокие дрены, сток непосредственно в моря и океаны.
Названные блоки количественно связаны по вертикали нисходящим потоком влаги, т.е. приход ее в нижележащий блок соответствует выходу из вышележащего, а все внутриблоковые процессы рассматриваются в едином комплексе (метод «черного ящика») (табл. 1).
Таблица 1
Схема водного баланса блоков вертикальной водообменной толщи
Блок Структура водного баланса
Вход процессы выход водный баланс блока
1 Атмосферный Катм ДКатм Кх Кх = Катм - ДКатм
2 Растительного покрова Кх ДКр Кр Кр = Кх - ДКр
3 Напочвенного покрова Кр ДКнп Кнп Кнп = Кр - ДКнп
4 Почвенный Кнп ДКп Кп Кп = Кнп - ДКп
5 Грунтовый зоны аэрации Кп ДКза Кза Кза = Кп - ДКза
6 Грунтовый зоны насыщения (горизонт грунтовых вод) Кза ДКгв Кгв Кгв = Кза - ДКгв
7 Грунтовый зоны межпластовых вод Кгв ДКарт Карт Карт = Кгв - ДКарт
Примечание
1. Атмосферный блок: вход - конденсация влаги из облаков (Катм), внутриблоковые процессы (ДКатм), выход - измеряемые осадки (Кх).
2. Блок растительного покрова: вход - измеряемые осадки (Кх), внутриблоковые процессы (ДКр), выход - сброс влаги на напочвенный покров (Кр).
3. Блок напочвенного покрова: вход - (Кр), внутриблоковые процессы, включая латеральный перенос (ДКнп), выход - сброс влаги на почву (Кнп).
4. Почвенный блок: вход - (Кнп), внутриблоковые процессы, включая латеральный перенос верховодки (ДКп), выход - фильтрация в зону аэрации (Кп).
5. Грунтовый блок зоны аэрации: вход (Кп), внутриблоковые процессы (ДКза), выход - фильтрация в зону насыщения (Кза).
6. Грунтовый блок зоны насыщения: вход (Кза), внутриблоковые процессы, включая латеральный перенос (ДКгв), выход -фильтрация в зону пластовых вод (Кгв).
7. Грунтовый блок зоны межпластовых вод: вход (Кгв), внутриблоковые процессы, включая латеральный перенос (ДКарт).
Такая формализация вертикальной структуры водообменной зоны представляет ряд дополнительных возможностей для уточнения параметров трансформации осадков и перераспределения их по статьям водного баланса. В триаде элементов круговорота воды «осадки-испарение-сток» непосредственному и достаточно надежному измерению доступны осадки и речной сток в замыкающем створе. Все промежуточные параметры трансформации обычно получают расчетным путем. Однако, скорость и величину фильтрации через почвы и зону аэрации (блоки 3-5), поступление влаги в зону насыщения (блок 6) можно оценивать через динамику сезонных колебаний уровня грунтовых вод (УГВ), по аналогии с тем, как оценивалась нами фильтрация из каналов по скорости нарастания и объему фильтрационного бугра [13].
Следующей рабочей гипотезой является представление о том, что все процессы внутри каждого блока структурированы по горизонтали в зависимости от зональных и геолого-гидрогеолого-геоморфологических факторов дифференциации водообменной зоны, т.е. в соответствии с ландшафтной дифференциацией. Это дает прямой выход на ландшафтную структуру территории, и изучение особенностей трансформации осадков можно проводить применительно к конкретным типам природных комплексов различной размерности, расшифровывая структуру «черного ящика» в зависимости от их строения. При этом основными выходными элементами трансформации осадков являются связующие межблоковые параметры нисходящей фильтрации, контролируемые интегральным для блока коэффициентом фильтрации, обусловленным внутриблоковы-ми процессами.
Дифференцированность трансформации осадков в различных ландшафтах видна на примере растительного покрова. Так, в лиственных лесах величина интерцепции составляет от 10 % до 25 % от годового количества осадков: в буковых -24,4 % [11], в лиственных средней полосы - 10 % [14]. В хвойных лесах интерцепция, по данным разных авторов, колеблется от 25 % до 30-40 % годовых осадков: в ельниках - 26,7 % [9], в сосняках - 25 % [14]. Полог леса и напочвенный растительный покров практически целиком перехватывают небольшие дожди (до 1-3 мм), а при большей интенсивности - от 20 до 45 % выпадающих осадков [15]. Различен и размер стока по стволам деревьев в зависимости от породы: у елей стекает 0,7 % осадков [9], берез - 3-4 % [16], буков - 16,6 % [9]. Известна и сум-
марная потребность в воде лесных фитоценозов в разных природных зонах и для разных типов растительности [16]. Количество осадков, задерживаемых пологом леса внутри одной растительной ассоциации, зависит от возраста, типа и густоты (сомкнутости) насаждений. Так Р. Келлер, ссылаясь на работы Дж. Дельфса, указывает, что в хвойном лесу задержание осадков порослью составляет 10-12 %, молодым лесом - 20-22 %, строевым лесом - 26-30 %, старым лесом - 32-39 % [9]. При этом надо иметь в виду, что, как было показано выше, объем задерживаемой растительностью влаги физически ограничен, и приводимые данные относятся к конкретному бассейну и временному периоду, т.е. имеют сугубо локальное значение для фиксированного уровня осадков.
В целом же, к дневной поверхности приходит только часть атмосферных осадков, в долевом значении составляющая, по оценкам разных авторов, порядка 55-90 %. Это количество и является входным параметром для следующего блока. При наличии напочвенного покрова происходит трансформация их в зависимости от характера последнего: зеленые мхи задерживают до 4 мм осадков, кукушкин лен и сфагнум в различных комбинациях - до 5-6 мм. Лесная подстилка может аккумулировать до 10 % дождевой или талой воды [16]. При этом степень удержания воды существенно зависит от вида лесной подстилки: из опада карликовой березки она составляет 14 % от объема подстилки, кедра - 16 %, лиственницы - 18 %. Моховотравяной покров удерживает 19 %, а мох-сфагнум - 45 % своего объема [8]. Оставшаяся часть влаги поступает на вход собственно почвенного блока.
Подобные количественные (абсолютные или долевые) изменения поступившей на вход блока влаги в большинстве своем определяются расчетным путем или реже непосредственными измерениями для отдельных компонентов ландшафта, что позволяет путем логических построений и несложных выкладок оценивать суммарную трансформацию осадков, исходя из знания структурных и морфологических особенностей каждого компонента, слагающего ландшафт.
Заключение. Разнообразие существующих моделей влаго-оборота только подтверждает сложность процессов его образующих. Отсутствие универсального похода и субъективность в определении комплекса балансовых элементов приводят к значительным ошибкам в расчетах стока. Анализ материалов
ландшафтно-гидрологической тематики, результатов моделирования процессов тепловлагообмена в системе «почва - растительный покров - атмосфера» и стока показал, что количественные характеристики, полученные в ходе разрозненных и всегда локально выполняемых исследований, практически невозможно обобщить, типизировать и экстраполировать для расчета стока с территории. К существенным некорректностям приводит использование на всех этапах расчета в качестве базового параметра измеренное на метеостанции количество атмосферных осадков.
С целью единообразия и удобства сбора и использования фактического материала по формированию стока в различных природных условиях предложена универсальная логическая схема вертикальной блоковой структуры водообменной зоны и трансформации атмосферных осадков, которая позволяет рассчитывать сток на основании структурных, физических и физиологических признаков компонентов ландшафта. Вертикальные блоки схемы соответствуют компонентам ландшафта, а перераспределение осадков по статьям водного баланса оценивается в интегральной для каждого блока форме.
Библиографический список
1. Реймерс, Н.Ф. Природопользование: словарь-справочник. - М., 1990.
2. Попов, Е.Г. О расчете поверхностного задержания воды в речных бассейнах для целей прогнозов стока // Метеорология и гидрология. - 1950. - № 1.
3. Попов, Е.Г. Вопросы теории и практики прогнозов речного стока. - Л., 1963.
4. Richter, H. Beitrag zum Modell des Geokomplexes // Landschaftsforsching. Beitrage zur Theorie und Anwendung. - Gotha-Leipzig, 1968.
5. Горстко, А.Б. Моделирование гидрологической роли леса / А.Б. Горстко, П.А. Хайтер // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. - Л., 1991. - Т. ХШ.
6. Назаров, Н.А. Использование моделей формирования речного стока в задачах лесной гидрологии / Н.А. Назаров, А.А. Сирин // Ландшафтногидрологический анализ территории. - Новосибирск, 1992.
7. Бабкин, В.И. Водный баланс речных бассейнов (теория, методы и практика расчетов): дисс. ... д-ра геогр. наук. - Л., 1982.
8. Копысов, С.Г. Ландшафтная гидрология геосистем лесного пояса Центрального Алтая: дис. ... канд. геогр. наук. - М., 2005.
9. Келлер, Р. Воды и водный баланс суши. - М., 1965.
10. Полякова, А.В. Гидрохимия: учебное пособие. - М., 2009.
11. Долгов, С. В. Гидрологическая ярусность равнинной территории / С.В. Долгов, Н.И. Коронкевич // Изв. РАН. - 2010. - № 1. - Сер. география.
12. Росновский, И.Н. Методологический подход к изучению устойчивости почв к тепловым воздействиям / И.Н. Росновский, С.Г. Копысов // Вестник Томского государственного университета (приложение). - 2003. - № 3 (IV).
13. Цимбалей, Ю.М. Динамика уровня грунтовых вод как показатель интенсивности фильтрационных процессов в каналах / Ю.М. Цимбалей, А.М. Языков // Научно-организационные и прикладные вопросы охраны окружающей среды в Алтайском крае: тезисы докл. конф. - Барнаул, 1980.
14. Волчек, А.А. Закономерности формирования элементов водного баланса речных водосборов Беларуси в современных условиях: дисс. на соиск. уч. степени д-ра геогр. наук. - Брест, 2005.
15. Росновский, И.Н. Устойчивость почв в экосистемах как основа экологического нормирования. - Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2001.
16. Лесная энциклопедия. - М., 1985.
Bibliography
1. Reyjmers, N.F. Prirodopoljzovanie: slovarj-spravochnik. - M., 1990.
2. Popov, E.G. O raschete poverkhnostnogo zaderzhaniya vodih v rechnihkh basseyjnakh dlya celeyj prognozov stoka // Meteorologiya i gidrologiya. -1950. - № 1.
3. Popov, E.G. Voprosih teorii i praktiki prognozov rechnogo stoka. - L., 1963.
4. Richter, H. Beitrag zum Modell des Geokomplexes // Landschaftsforsching. Beitrage zur Theorie und Anwendung. - Gotha-Leipzig, 1968.
5. Gorstko, A.B. Modelirovanie gidrologicheskoyj roli lesa / A.B. Gorstko, P.A. Khayjter // Problemih ehkologicheskogo monitoringa i modelirovaniya ehkosistem. - L., 1991. - T. Khlll.
6. Nazarov, N.A. Ispoljzovanie modeleyj formirovaniya rechnogo stoka v zadachakh lesnoyj gidrologii / N.A. Nazarov, A.A. Sirin // Landshaftno-gidrologicheskiyj analiz territorii. - Novosibirsk, 1992.
7. Babkin, V.I. Vodnihyj balans rechnihkh basseyjnov (teoriya, metodih i praktika raschetov): diss. ... d-ra geogr. nauk. - L., 1982.
8. Kopihsov, S.G. Landshaftnaya gidrologiya geosistem lesnogo poyasa Centraljnogo Altaya: dis. ... kand. geogr. nauk. - M., 2005.
9. Keller, R. Vodih i vodnihyj balans sushi. - M., 1965.
10. Polyakova, A.V. Gidrokhimiya: uchebnoe posobie. - M., 2009.
11. Dolgov, S.V. Gidrologicheskaya yarusnostj ravninnoyj territorii / S.V. Dolgov, N.I. Koronkevich // Izv. RAN. - 2010. - № 1. - Ser. geografiya.
12. Rosnovskiyj, I.N. Metodologicheskiyj podkhod k izucheniyu ustoyjchivosti pochv k teplovihm vozdeyjstviyam / I.N. Rosnovskiyj, S.G. Kopihsov // Vest-nik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta (prilozhenie). - 2003. - № 3 (IV).
13. Cimbaleyj, Yu.M. Dinamika urovnya gruntovihkh vod kak pokazatelj intensivnosti filjtracionnihkh processov v kanalakh / Yu.M. Cimbaleyj, A.M. Yazih-kov // Nauchno-organizacionnihe i prikladnihe voprosih okhranih okruzhayutheyj sredih v Altayjskom krae: tezisih dokl. konf. - Barnaul, 1980.
14. Volchek, A.A. Zakonomernosti formirovaniya ehlementov vodnogo balansa rechnihkh vodosborov Belarusi v sovremennihkh usloviyakh: diss. na soisk. uch. stepeni d-ra geogr. nauk. - Brest, 2005.
15. Rosnovskiyj, I.N. Ustoyjchivostj pochv v ehkosistemakh kak osnova ehkologicheskogo normirovaniya. - Tomsk: Izd-vo Instituta optiki atmosferih SO RAN, 2001.
16. Lesnaya ehnciklopediya. - M., 1985.
Статья поступила в редакцию 22.09.11
УДК 631.41:631.445.51: 631.459.3 (571.54)
Ко^nova TS.D-TS. WAYS of INCREASE of FERTILITY of SOILS of Transbaikalia. In areas of Transbaikalia where organic and mineral fertilizers under grain crops are brought few, and an eddish are pitted at osenne-spring cattle, the root rests of field cultures are the basic and often unique source of organic substance which fill up loss humus and raise fertility of the degraded earths. Key words: the vegetative rests, fertility, organic fertilizers, humus.
Ц.Д-Ц. Корсунова, канд. биол. наук, с.н.с. лаборатории биохимии почв Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, г. Улан-Удэ, Е-mail: [email protected]
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ 0Л0Д0Р0ДИЯ ПОЧВ ЗАБАЙКАЛЬЯ
В районах Забайкалья, где вносится мало органических и минеральных удобрений под зерновые культуры, а стерня и опад стравливаются при осенне-весеннем выпасе скота, корневые остатки полевых культур являются основным и часто единственным источником органического вещества, которые пополняют потерю гумуса и повышают плодородия деградированных земель.
