CC BY
11
1. Л1СОВЕ ТА САДОВО-ПАРКОВЕ ГОСПОДАРСТВО
УДК 630*116(23) Проф. В.С. Олшник, д-р с.-г. наук -
Прикарпатський НУ iM. Василя Стефаника, м. 1вано-Франк1вськ
ПРОЦЕСИ ФОРМУВАННЯ ВОДНОГО РЕЖИМУ ЯЛИНОВИХ
Л1С1В КАРПАТ
Розглянуто вплив розвитку молодого ялинового насадження на динамжу надхо-дження атмосферних опадiв до Грунту, його волопсть i промерзання, нагромадження i танення снiгу, випаровування вологи та формування рiзних видiв стоку води.
Ключовг слова: рубання люу, люовщновлення, молодняк, опади, снiговий пок-рив, Грунт, випаровування вологи, стж води.
До найменш вивчених питань люово! пдрологп належить тривалють вщновлення, порушеного головними рубаннями люу водного режиму формування його нового поколшня. З л1швничих позицш з'ясування ще! законом1р-ност мае важливе значення для встановлення еколопчно допустимих площ зруб1в, термшв !х примикання та оптим1зацп вжово! структури насаджень прських водозбор1в.
На цей час теоретично i, частково, експериментально доведено [1, 2, 7, 9], що розвиток молодого поколшня люу сприяе наростанню сумарного випаровування вологи, внаслщок чого зменшуеться викликана рубанням надбавка поверхневого стоку води. Цей процес довготривалий. Залежно вщ ступеня нарушеност люового середовища тд час головного користування, мюцевих природних i люорослинних умов, особливостей формування молодняюв та шших чинниюв, вщновлення первюних показниюв стоку може тривати вщ 10-15 до 30-40 роюв. Кшьюсну ощнку позитивно! динашки окремих складников водного режиму через люовщновлення i розвиток люу в л1тератур1 вис-вгглено вкрай слабко. Особливо це стосуеться вiдновлення гiдрологiчних властивостей Грунту, а також опадо- i сшгорегулювально! ролi лiсу. Для над-мiрно зволожених умов Карпат найактуальшше е визначення тривалостi вщ-новлення схилового стоку води, що е основним мiрилом паводкорегулюваль-но! здатност лiсу.
Вивчення названих питань було частиною лiсогiдрологiчних досль джень, що ми проводилися на стацiонарi "Хрипелiв" УкрНДIгiрлiс у 19722010 рр. Вш розташований на гiпсометричних рiвнях 840-1240 м н.р.м. в умо-вах волого! буково-ялицево! раменi, що iз зростанням висоти переходить у вщповщну сурамiнь. Домiнантний склад насаджень 7Ял2Бк1Яц. Тут на ма-лих водозборах, площами 25,7-36,8 га, загальноприйнятими методами вивча-ли опади, сшговий покрив, гiдрологiчний режим Грунту, стж води й iншi ланки вологообм^. Детальну характеристику стацiонару i його об'еюв наведено у публжащях [6, 10]. Спочатку дослiдження проводилися на люовкритих ба-сейнах. З аналiзу гiдрологiчних характеристик за 1961-1973 рр., який здшсни-
ли ми, О.В. Чубатий [10] i Л.А Уваров [8], видно, що воднобалансовi складники водозборiв iз роками змшювалися залежно вiд атмосферного зволожен-ня майже iдентично. Коефiцieнти парно! кореляцп мiж !х рiчними показника-ми становили 0,9. Вiдмiнностi у багаторiчних величинах стоку води i випаро-вування на водозборах не перевищували 10-11 %.
У 1974 р. на одному з водозборiв проведено експериментальне суцшь-нолiсосiчне рубання люу на площi 14,1 га, яке знизило його люистють вщ 84 до 29 %. Сусщнш басейн iз лiсистiстю 83 %> послужив контролем, на яко-му господарськi заходи не проводилися. Дослщження пiсля рубання [4] показали, що у його результат вщбулися таю змши водного режиму:
1) зникли таю статл водного балансу, як транстращя деревосташв [ пере-хоплення опад1в л1совим наметом (штерцепщя);
2) сумарне випаровування вологи зменшилося в 1,3 раза;
3) збшьшилося надходження опад1в до поверхш Грунту на 35 %, його воло-гозапаси - на 13-20 %; зросли показники: глибини [ тривалосп промер-зання Грунту в 1,7 раза, нагромадження й танення сшгу - в 1,7-2,0 раза, ф1зичного випаровування вологи з поверхш Грунту - в 2,4 раза, сумарно-го, Грунтового [ схилового вид1в стоку води вщповщно - на 40, 18 [ 57 %. На дшянщ експерименту вiдбулися таю змши люово! рослинностi. На
другий рж пiсля рубання внаслiдок збереженого тдросту корiнних порiд у юлькосп 3,5 тис. шт. на га були створеш лiсовi культури складом 5Ял3Яц2Бк +Яв чисельнiстю 5 тис. шт./га. Водночас на зрубi розвиваеться рясна трав'яно-чагарникова рослиннiсть, бiомаса яко! на 5-й рiк пiсля рубання сяга-ла 5-7 т-га-1. На 8-10-х роках лiсовi культури змикаються. Водночас мшмь зуеться надГрунтове вкриття. У вщ 17 рокiв молодняк мав запас деревини 53 м3-га-1, а у 22 i 28 роюв - вiдповiдно 114 i 204 м3-га-1. Для порiвняння заз-начимо, що пiд час розвитку молодняку запас стиглого деревостану контрольного водозбирання змiнився мало - вш зрiс вiд 614 до 650 м3-га-1.
Дослiдження показали, що тд впливом розвитку нового поколшня ль су процеси вщновлення первiсних показникiв рiзних складникiв водного режиму, що були рашше порушен рубанням - не однаковь Найшвидше вщнов-люеться водний режим Грунту. Передуим це стосуеться його промерзання i вологостi. Так, на етат невiдновленого зрубу середнi показники тривалосп та глибини промерзання Грунту перевищували аналопчш характеристики в стиглому деревостанi в 1,7 раза. Щд час змикання лiсових культур !х рiзниця зменшилася до 11-14 %, а в перiод сформованих 11 -20^чниих молоднякiв, цi показники в обох категорiях насаджень мало вiдрiзнялися. Процеси змен-шення цих явищ описують такими емпiричними формулами:
ЛИ = 215 - 7,26 • А при г = - 0,60±0,17; (1)
ЛТ = 242 - 9,69 • А при г = - 0,66±0,15; (2)
де ЛИ i ЛТ - шдекси вiдповiдно глибини i тривалостi промерзання (вщношен-ня показниюв експериментального об'екта до контролю iз стиглим деревоста-ном, %); А - в цш i наступних формулах вж молодняку, роки.
1з наведених формул випливае, що вщновлення первiсних показникiв промерзання Грунту вщбуваеться пiсля досягнення молодим лiсом 15-16 ро-
юв. На цей час припадае й вщновлення вологостi Грунту, яка, як уже зазнача-лося, в 60-сантиметровому його шарi зросла внаслiдок рубання в 1,2 раза. За-кономiрнiсть зменшення iндексу вологозапасiв (ДЖгр, %) вщ вiку молодняку характеризуеться таким рiвнянням регресп:
= 119 - 1,27-А при г = - 0,74±0,15. (3)
Пiд впливом лiсовiдновлення покращуються порушенi люоексплуата-цiйними процесами водно^зичш властивостi Грунту. Так, якщо об'емна ма-са i водопроникливють верхнього шару Грунту, на таких дшянках зрубiв ста-новить вщповщно 111 i 38 % вщ показникiв Грунту не пошкоджених мюць, то вже пiд 15-рiчним молодняком вони змшюються до 101 i 90 %, тобто майже вщновлюють сво1 первiснi значення. Але на дшянках iз задернiлою повер-хнею водно-фiзичнi властивостi Грунту залишаються в попршеному станi десятками роюв, доки на них не вщновиться лiсова рослиннiсть.
Значно пiзнiше, шж водний режим Грунту вiдновлюеться здатшсть молодого поколiння лiсу затримувати сво1м наметом атмосфернi опади (штер-цепцiя) та впливати на нагромадження й танення снiгу. Спостереження свщ-чать, що iнтерцепцiя молодого насадження iз збiльшенням його вiку чггко зростае (рис.). Вiдхилення вiд ще! закономiрностi спостерiгалося лише в роки з надмiрними зливовими дощами. Загалом опадозатримувальна здатнiсть намету 11-20^чного молодняку в середньому в два рази менша вiд аналопчно-го показника стиглого деревостану, а в 21-30^чного насадження вiдповiдно менша лише на 20 %.
120
100 I во
г
а 40
ф
|
20 0
10 14 1В 22 26 30
В1к молодняку, роки
о в % в|д штерцепцп стиглого деревостану • в % вщ кииъкост! опад!в
Рис. Динамша ттерцепци в 11-30рчних ялинових молодняках (вегетацшт перюди 1985-2004рр.)
Кореляцшний аналiз засвщчив, що мiж величиною штерцепцп ялино-вого молодняку та його вжом (11-30 рокiв) юнуе тiсний зв'язок (г =0,81±0,09).
Емпiрична формула ща залежностi з врахуванням динашки надходження ат-мосферних опадiв мае такий вигляд:
Р3. = 0,032- Р + 5,56 ■ А - 36 при r = 0,82±0'07' (4)
де: Р3. - штерцепщя молодняку за вегетацшний перюд, мм; Р - атмосфернi опади за цей перюд, мм.
Вщповщно до отриманоï формули, iнтерцепцiя молодняку у вегета-цiйнi сезони щорiчно збiльшуеться на 5,7 мм. 1ншою залежнiстю, що характе-ризуе посилення опадоперехоплювальноï ролi намету молодого люу, е така:
АР3 = 3,19 ■ А - 2 при r = 0,86±0,05, (5)
де АР3 - iндекс перехоплення вологи молодим насадженням (% до показниюв стиглого деревостану).
Розрахунки за формулами (4)-(5) свщчать, що затримання дощовоï вологи наметом молодого ялинового лiсу сягае рiвня iнтерцепцiï стиглого дере-востану (164 мм) у вiцi 30-32 роки. Це майже на 10 роюв тзшше, порiвняно з набуттям аналогiчних показникiв молодими насадженнями букового поясу [5]. З 29-31 ^чного вжу молодого ялинового люу процеси нагромадження i танення в ньому снiгу стають такими ж, як i в стиглих деревостанах. Законо-мiрностi вiдновлення снiгорегулювальних функцш насаджень характеризу-ються наступними формулами:
AWH = 240 - 4,58 ■ А при r = - 0,61±0,12; (6)
А1н = 215 - 3,94 ■ А при r = - 0,60±0,14, (7)
де A WCH. i AICH. _ шдекси вщповщно максимальних снiгозапасiв та штенсивнос-тi снiготанення (вiдношення показникiв експериментального об'екта до контролю iз стиглим деревостаном, %);
Найдовше тривае вщновлення витратних воднобалансових складни-юв - сумарного випаровування та рiзних видiв стоку води. Про це свщчать
наступнi емпiричнi рiвняння:
АЕ = 75 + 0,82 ■ А при r = 0,81±0,06; (8)
AQ = 136 - 1,15 ■ А при r = - 0,91±0,03; (9)
AQu = 110 - 0,53 ■ А при r = - 0,59±0,11; (10)
AQs = 160 - 1,75 ■ А при r = - 0,90±0,04, (11)
де АЕ, AQ, AQu, AQs - iндекси вiдповiдно сумарного випаровування вологи, сумарного, Грунтового i схилового стоку води, %.
Розрахунки за формулами (8)-( 11) iз врахуванням вщмшностей у ви-паровуванш й стоцi води мiж контрольним i експериментальним водозбора-ми перед рубанням, засвщчують, що цi ланки водного режиму вщновлюють-ся лише тсля досягнення молодим лiсом 38-43^чного вiку. Такий тривалий час пов'язаний iз досить повiльним наростанням транстрацшних витрат вологи молодим люом, якi впливають на формування сумарного випаровування, а те своею чергою - на стж води. Загалом, вiдновлення цих воднобалансових складниюв припадае на початок досягнення ялиновими насадженнями кульмiнацiï поточного приросту, яка, зпдно з нормативно-довiдковими мате-рiалами [3], найбiльша у 40-80^чному вiцi.
Табл. Динамжа показнишв стоку води на експериментальному водозбор1 залежно вд тсовоТ обстановки та атмосферных опад1в
Пдроло-г1чний р1к Опади, мм Сумарний ст1к води Схиловий стж води
мм | р1зниця 1з контролем, мм мм | р1зниця 1з контролем, мм
Нез1мкнен1 5-6-р1чш л1сов1 культури
1978/79 928 445 +97 217 +77
1979/80 1430 854 +226 580 +201
9-10-р1чш л1сов1 культури у стан1 змикання
1982/83 1180 514 +114 296 +96
1983/84 899 341 +62 176 +58
16-17-р1чний молодняк
1989/90 749 200 +5 55 +11
1990/91 1400 764 +147 484 +145
28-29-р1чний молодняк
2001/02 1145 498 +24 248 +47
2002/03 791 253 -8 123 +1
Дослщження свщчать, що на процеси вщновлення стоку води впливае також величина атмосферного зволоження. Як видно з даних таблищ, у роки з опадами понад 1100 мм рiзниця у величинах стоку води на водозборах iз рiзним вжом люу ютотшша, шж у роки з меншим зволоженням. Статистич-ний аналiз показав, що шдекс зменшення схилового стоку води iз збшьшен-ням вжу молодняку в першому випадку становить майже 2 %, а в другому -1,6 %.
Таким чином, чим менше атмосферне зволоження, тим швидше може тривати вщновлення водного режиму звадяки розвитку нового поколiння ль су. Щдтвердженням цього можуть слугувити закономiрностi вщновлення схилового стоку води в букових люах стацiонару "Свалява". Тут за рiчних опадiв 950 мм цей вид стоку вщновлюеться на 25-30-му рощ формування мо-лодникiв [5], тобто майже на 15 роюв швидше, нiж в ялинових люах стащ-онару "Хрипелiв", де зволоження на 200 мм бшьше.
Осюльки в горах опади зростають з висотою мiсцевостi, то термiни вщновлення гiдрологiчного режиму пiсля рубання люу внаслiдок формування його нового поколшня можуть повторювати картину вертикального розпо-дiлу атмосферного зволоження. Найшвидше цей процес може тривати на нижшх гiпсометричних ступенях прсько! системи, а найдовше - у суборових умовах верхньо! смуги ялинового поясу з опадами 1400-1500 мм. Тут вщнов-лення стокорегулювання теоретично може тривати 50-55 роюв.
Висновки. Вщновлення порушеного суцiльними рубаннями водного режиму ялинового люу через формування його нового поколшня довготрива-ле: за 15-16^чного вжу молодникiв вiдновлюються попередш показники во-логостi й промерзання грунлв, з 29-32-рiчного вiку насадження добре регу-люють опади i снiговий покрив, а з досягненням молодим люом 39-43-рiчно-го в^ вiн починае повноцiнно регулювати схиловий стж води й iншi ланки вологообм^. На цi процеси впливае й режим зволоження. Пдролопчш влас-тивостi молодникiв швидше вiдновлюються за невисоких атмосферних опа-дiв i пiзнiше - за надмiрних.
Л1тература
1. Аникиева В. А. Изменения составляющих водного баланса в связи со сплошными рубками в северо-таежных лесах / А.В. Аникиева, Н.И. Курбак // Гидрологическая роль лесных геосистем. - Новосибирск : Изд-во "Наука", Сиб. отд-ние, 1989. - С. 118-124.
2. Битюков Н.А. Гидрологическая роль горных лесов Северо-Западного Кавказа : авто-реф. дисс. на соискание учен. степени д-ра биол. наук: спец. 03.00.16 - экология / Ин-т лесоведения. - М., 1996. - 53 с.
3. Нормативно-справочние материалы для таксации лесов Украины и Молдавии. - К. : Изд-во "Урожай", 1987. - 560 с.
4. Олийник В.С. Водорегулирующая и водоохранная роль нарушенных горнах лесов / В.С. Олийник // Гидрологическая роль лесных геосистем. - Новосибирск : Изд-во "Наука", Сиб. отд-ние, 1989. - С. 124-130.
5. Олийник В.С. Количественная оценка водорегулирующей роли буковых лесов Украинских Карпат / В.С. Олийник // Лесоведение : научно-теоретич. журнал. - 1994. - N° 4. - С. 3-10.
6. Олшник В.С. Основш результати 50^чних стащонарних експериментальних люогщ-ролопчних дослщжень у Карпатах / В.С. Олшник // Науковi пращ Лгавничо! академп наук Укра1ни : зб. наук. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Украши. - 2010. - Вип. 8. - С. 38-45.
7. Побединский А.В. Водоохранная и почвозащитная роль лесов / А.В. Побединский. -М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1979. - 176 с.
8. Уваров Л.А. Особенности формирования основных составляющих водного баланса в зоне еловых лесов Горган в Украинских Карпатах : автореф. дисс. на соискание учен. степени канд. с.-х. наук: спец. 06.03.03 - лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними / УСХА. - К., 1973. - 26 с.
9. Федоров С.Ф. Гидрологическая роль леса / С. Ф. Федоров, С.В. Марунич // Гидрология суши. Обзорная информация. - Обнинск : Изд-во ВНИИГМИ-МЦД, 1985. - Вып. 2. - 43 с.
10. Чубатий О.В. Водоохоронш прсьга люи / О.В. Чубатий. - Ужгород : Вид-во "Карпа-ти", 1972. - 120 с.
Олийник В.С. Процессы формирования водного режима еловых лесов Карпат
Рассмотрено влияние развития молодого елового насаждения на динамику поступления атмосферных осадков к почве, ее влажность и промерзание, накопление и таяние снега, испарение влаги и формирование разных видов стока воды.
Ключевые слова: рубки леса, лесовосстановление, молодняк, осадки, снежный покров, почва, испарение влаги, сток воды.
Olijnyk V.S. Formation of the water regime in the Carpathians spruce
forests
The influence of young spruce stants on the water rainfall dynamic into the soil, its humidity and frost, and snow accumulation, evaporation of moisture and the formation of different types of water flow.
Keywords: forest cutting, reforestation, young growth, precipitation, snow cover, soil, evaporation, water runoff.
УДК 630*232.411.5 Ст. наук. сп1вроб. В.О. Манойло, канд. с.-г. наук -
УкрНДЫГА, м. Хартв
ВИРОЩУВАННЯ С1ЯНЦ1В ДУБА ЗВИЧАЙНОГО У КОНТЕЙНЕРАХ З "ПОВ1ТРЯНИМ П1ДР1ЗАННЯМ" КОР1ННЯ
Наведено результати дослщжень з вирощування шянщв дуба звичайного зi зак-ритою кореневою системою у контейнерах з рiзним складом субстрату i "пов^ряним пiдрiзанням" коршня в умовах вщкритого Грунту й у теплищ.
Ключовг слова: дуб звичайний, субстрат, контейнер, шянщ, "пов^ряне шдр> зання", теплиця, вщкритий Грунт, лiсовi культури.
