Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ НИЗКОРОСЛОГО КУСТАРНИКА В СТОКОРЕГУЛИРУЮЩИХ ЛЕСОПОЛОСАХ НА ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА ТАЛЫХ ВОД'

ВЛИЯНИЕ НИЗКОРОСЛОГО КУСТАРНИКА В СТОКОРЕГУЛИРУЮЩИХ ЛЕСОПОЛОСАХ НА ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА ТАЛЫХ ВОД Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
3
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
поверхностный сток / глубина промерзания / влажность почв / снегозапасы / runoff / freezing depth / soil moisture / snow reserves

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Барабанов Анатолий Тимофеевич, Шайфуллин Максим Рафаэльевич, Кулик Анастасия Владимировна, Гордиенко Олег Андреевич

Изучено влияние низкорослого кустарника в стокорегулирующей лесополосе комбинированной (плотно-продуваемо-ажурной) конструкции на природные факторы формирования стока талых вод: снегозапасы, глубину промерзания и влажность почвы. Исследования проводились на стоково-эрозионном стационаре «Амфитеатр» в агролесоландфаштах сухостепной природной зоны (г. Волгоград) с применением водно-балансового метода на стоковых площадках. В ходе полевого эксперимента с разным размещением кустарника в 3–4 рядных лесополосах (в середине, по верхней опушке, нижней и с обеих сторон) установлена положительная роль в повышении мелиоративного влияния стокорегулирующих лесополос: уменьшение глубины промерзания, накопление снегозапасов и дополнительной влаги в почве. Наиболее эффективным по воздействию на природные факторы стока талых вод было размещение низкорослого кустарника в стокорегулирующей лесополосе комбинированной конструкции на нижней и верхней опушках. Оно обеспечивало лучшее снегонакопление внутри лесной полосы и повышение в ней почвенной влаги. Таким образом, при создании новых противоэрозионных мероприятий необходимо вводить в состав стокорегулирующих лесных полос низкорослый кустарник, который воздействует на природные факторы формирования стока: снегозапасы, глубину промерзания и влажность почвы, и способствует сокращению поверхностного стока талых вод.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Барабанов Анатолий Тимофеевич, Шайфуллин Максим Рафаэльевич, Кулик Анастасия Владимировна, Гордиенко Олег Андреевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF LOW-GROWING SHRUBS IN RUNOFF-REGULATING FOREST BELTS ON THE FORMATION OF WATER RUNOFF FACTORS MELTWATER

The paper studies the influence of shrubs in a runoff-regulating forest belt of a combined (dense-blowing-openwork) design on the natural factors of meltwater runoff formation: snow accumulation, freezing depth and soil moisture. The research was conducted at the runoff-erosion station «Amphitheatre» in agroforestry landscapes of dry-steppe natural zone (Volgograd) with the use of water-balance method at runoff sites. During the field experiment with different placement of shrubs in 3-4 row forest belts (in the middle, on the upper edge, lower and on both sides) the positive role in increasing the ameliorative effect of runoff-regulating forest belts was established: reduction of freezing depth, accumulation of snow reserves and additional moisture in the soil. In terms of impact on natural factors of meltwater runoff, the placement of shrubs in the flow-regulating forest belt of combined design on the lower and upper edges was the most effective. This measure provided better snow accumulation inside the forest belt and increased soil moisture in it. Thus, when creating new erosion control measures, it is necessary to introduce shrubbery into the composition of runoff-regulating forest belts, which affects the natural factors of runoff formation: snow accumulation, freezing depth and soil moisture, and contributes to the reduction of surface runoff of melt water.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ НИЗКОРОСЛОГО КУСТАРНИКА В СТОКОРЕГУЛИРУЮЩИХ ЛЕСОПОЛОСАХ НА ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА ТАЛЫХ ВОД»

ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2024. Т. 79. № 3 LOMONOSOV SOIL SCIENCE JOURNAL. 2024. Vol. 79. No. 3

удк 631.6.02 китята

DOI: 10.55959/MSU0137-0944-17-2024-79-3-72-79

ВЛИЯНИЕ НИЗКОРОСЛОГО КУСТАРНИКА В СТОКОРЕГУЛИРУЮЩИХ ЛЕСОПОЛОСАХ НА ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА ТАЛЫХ ВОД

А. Т. Барабанов*, М. Р. Шайфуллин, А. В. Кулик, О. А. Гордиенко

ФНЦ агроэкологии РАН, 400062, Россия, Волгоград, Университетский просп., д. 97 * E-mail: [email protected]

Изучено влияние низкорослого кустарника в стокорегулирующей лесополосе комбинированной (плотно-продуваемо-ажурной) конструкции на природные факторы формирования стока талых вод: снегозапасы, глубину промерзания и влажность почвы. Исследования проводились на стоково-эрозионном стационаре «Амфитеатр» в агролесоландфаштах сухостепной природной зоны (г. Волгоград) с применением водно-балансового метода на стоковых площадках. В ходе полевого эксперимента с разным размещением кустарника в 3-4 рядных лесополосах (в середине, по верхней опушке, нижней и с обеих сторон) установлена положительная роль в повышении мелиоративного влияния стокорегулирующих лесополос: уменьшение глубины промерзания, накопление снегозапасов и дополнительной влаги в почве. Наиболее эффективным по воздействию на природные факторы стока талых вод было размещение низкорослого кустарника в стокорегулирующей лесополосе комбинированной конструкции на нижней и верхней опушках. Оно обеспечивало лучшее снегонакопление внутри лесной полосы и повышение в ней почвенной влаги. Таким образом, при создании новых противоэрозионных мероприятий необходимо вводить в состав стокорегулирующих лесных полос низкорослый кустарник, который воздействует на природные факторы формирования стока: снегозапасы, глубину промерзания и влажность почвы, и способствует сокращению поверхностного стока талых вод.

Ключевые слова: поверхностный сток, глубина промерзания, влажность почв, снегозапасы.

Введение

Интенсификация земледелия в сухостепной зоне вызывает различные деградационные процессы в почве, что приводит к снижению продуктивности земель. За последние 50 лет интенсивной сельскохозяйственной деятельности усилились процессы водной эрозии [Деградация земель..., 2019; Национальный доклад, 2019]. Для сокращения поверхностного стока и уменьшения смыва в настоящее время используются различные противо-эрозионные приемы. Ведущая роль принадлежит лесомелиорации и, в частности, стокорегулирую-щим лесным полосам, мелиоративная роль которых хорошо изучена [Комиссаров, Габбасова, 2014; Демидов, 2016; Барабанов, 2017; Сосновский, Осокин, 2023; ЬуиЬепоуа et а1., 2019; Potashkina, КоэНе1еу, 2023]. Они позволяют зарегулировать сток и способствуют дополнительному увлажнению почвы в весенний период. Важную роль в выполнении этих функций играет конструкция лесополос.

Для увеличения мелиоративной эффективности лесных полос А.Т. Барабановым, Е.А. Гар-шиневым и М.М. Кочкарем разработана новая конструкция — комбинированная (плотно-проду-

ваемо-ажурная) [пат. 2248116 Рос. Федерация, 2005]. Лесная полоса такой конструкции создается из двух рядов деревьев и 1-2 рядов низкорослого кустарника. Вертикальный профиль ее следующий: нижняя часть (до 30-50 см) — плотная, средняя (до 2 м) — продуваемая и верхняя (крона) — ажурная. Такая лесополоса хорошо выполняет снегорегулирующие функции, дифференцированно распределяя снег в агролесоландшафте. С первыми метелями благодаря кустарнику необходимое количество снега накапливается в лесополосе и на опушках (в шлейфах), а остальной откладывается в поле. Накопленный в полосе снег предохраняет почву от глубокого промерзания и увеличивает ее увлажнение, обеспечивая нормальное функционирование древостоев и выполнение ими мелиоративных функций.

Кустарник играет важную роль в выполнении экологических функций. Почва под кустарниковыми растениями имеет более высокое содержание питательных веществ и влаги, чем окружающие открытые участки [Halvarson, Smith, 1997; King, 2008; Zheng et al., 2008; Naseri et al., 2012]. Локальное обогащение питательными веществами происходит из-за того, что кустарники препятствуют движению осадков и воды [Tongway, Ludwig, 1994]. Тень от ку-

© Барабанов А.Т., Шайфуллин М.Р., Кулик А.В., Гордиенко О.А., 2024 72

Рис. 1. Пример почвенных профилей на исследуемом агролесоландшафте

старника способствует сокращению прямых потерь углерода из поверхностного подстилочного слоя [Austin, Vivanco, 2006]; изменению состава почвенных микроорганизмов, температуры и влажности, что влияет на скорость минерализации органического вещества, запасы углерода в почве; снижению тепловых амплитуд и уменьшению испарения почвенной влаги [Pugnaire et al., 2011; Armas, Pugnaire, 2005]. Элдридж и Соливерс обнаружили положительную корреляцию между плотностью кустарников и рядом характеристик экосистемы, таких как биоразнообразие, связывание углерода, плодородие почвы [Eldridge, Soliveres, 2014]. Положительное влияние кустарника на ряд характеристик экосистемы зависит от его размещения [Breshears, 2006]. Несмотря на большое разнообразие научных работ по влиянию кустарника на экологические функции, их противоэрозионная эффективность практически не изучена.

Количественная оценка влияния различных вариантов размещения кустарника в лесополосах

важна для улучшения мелиоративной и противо-эрозионной функций, а также для обеспечения устойчивого управления земельными ресурсами в засушливых районах.

Цель исследования заключалась в выявлении мелиоративной эффективности стокорегулирующих лесных полос при разном размещении низкорослого кустарника в них.

Материалы и методы

Исследования проводились на стоково-эро-зионном стационаре «Амфитеатр», который расположен на юго-восточной части Приволжской возвышенности между балками Пахотина и Гри-горова на восточном склоне, падающем к р. Волге в районе г. Волгограда. Склон рассеивающего типа имеет выпуклую форму, протяженность 1 км и крутизну 2-4°. Базис эрозии 67 м. Склон северной экспозиции, падающий к балке Григорова, имеет протяженность 250-300 м и крутизну от 5 до 15°; склон южной экспозиции, относящийся к балке

Рис.2. Схема опыта по изучению мелиоративной роли разного расположения кустарника в лесополосе: 1 — по нижней опушке, 2 — в середине лесополосы, 3 — с обеих сторон, 4 — по верхней опушке

Таблица 1

Характеристика температуры воздуха и атмосферных осадков зимнего периода (по данным метеостанции г. Волгоград)

Месяцы Температура воздуха, оС Осадки, мм

среднемесячная шт шах средне-многолетняя всего снег дождь средне-многолетние

2022 г.

Декабрь -3,7 -14,3 +4,5 -4,7 27,6 13,7 13,9 45

2023 г.

Январь -6,3 -22,6 +8,6 -6,3 14,1 4,1 10 38

Февраль -4,5 -15,5 + 10,0 -6,6 23,4 20,7 2,7 30

Пахотина, крутизной 3-5°. Почвы представлены агроземами аккумулятивно-карбонатными сегрегационными (светло-каштановые пахотные) — ЕиШс СашЫэо1э (Ьоашк, Апс, РгоШсакк, ОсНпс) по WRB-2022 [ШББ..., 2022]) (см. рис. 1). Стоковые площадки шириной 15 м и длиной 70 м охватывали полевую часть и стокорегулирующую лесную полосу (рис. 2), состоящую из двух рядов дуба че-решчатого ^ыетсш тоЬыт Ь.). В ней были смоделированы разные варианты размещения низкорослого кустарника: по верхней опушке, в середине, по нижней опушке и с обеих сторон. Для мониторинга промерзания почвы на каждой площадке было установлено по 6 мерзлотомеров Данилина — в поле в верхней, средней и нижней частях, а также по краям и центру лесной полосы. Высота снега определялась снегомерной рейкой по профилям в поле через каждые 2 м, в лесополосах — через 1 м в 3-5-кратной повторности, а плотность при помощи весового снегомера ВС-43 в местах установки мерз-лотомеров в двукратной повторности. Мониторинг промерзания и снежного покрова проводили ре-

гулярно три раза в неделю с момента наступления зимы, в период весеннего снеготаяния — каждый день [Сурмач, 1967; Методика..., 1973; Производство наблюдений..., 2010].

Наблюдения за динамикой влажности почвы проводили путем отбора почвенных образцов в предзимний период, перед началом снеготаяния и после его окончания, на глубину 1,5 м через 10 см в трехкратной повторности в центре и по краям лесной полосы. Влажность образцов определяли термостатно-весовым методом [Вадюнина, Корчагина, 1986]. Обработка полученных результатов осуществлялась в XLstat.

Результаты

На исследуемом объекте метеорологические условия сложились следующие. Климатическая зима началась с 27 ноября, когда среднесуточные температуры воздуха опустились ниже 0°С на протяжении нескольких дней. Зима 2022-2023 года была теплой и малоснежной со среднесезонной температурой -4,8°С и суммой осадков в 65 мм при

Рис. 3. Динамика климатических показателей по данным метеостанции г. Волгоград

среднемноголетних значениях 113 мм (табл. 1), были четыре оттепели продолжительностью 1-6 суток, в результате которых снежный покров частично или полностью сходил (рис. 3).

Осадки выпадали неравномерно по виду и времени, на снег пришлось 59% зимних осадков. Максимальная высота снежного покрова достигала 16 см. Весеннее снеготаяние протекало в период с 21 по 28 февраля (см. рис. 3).

Совокупность метеорологических факторов, главный из которых — низкие снегозапасы перед снеготаянием, обусловила высокую впитывающую способность почвы, и сток талых вод не сформировался. Перед снеготаянием (17.02.2023) на пло-

Таблица 2

Высота снега (см) и снегозапасы (мм) при разном расположении кустарника в лесной полосе перед снеготаянием

Таблица 3 Статистические показатели высоты снежного покрова (см) перед снеготаянием

Размещение кустарника Статистические показатели

n max M Me min Q1 Q3 0 V mM

Снизу 27 18 9 9 2 5 7 4 59 0,8

Посередине 19 18 10 10 1 4 8 4 57 0,8

С обеих сторон 27 19 11 10 2 4 10 3 41 0,6

Сверху 15 20 10 10 4 6 8 2 23 0,4

Примечание: n — объем выборки; min и max — минимум и максимум; Q1 и Q3 — нижний и верхний квартиль; Me — медиана; M — среднее арифметическое; а — среднеквадратическое отклонение; v — коэффициент вариации; mM — стандартная ошибка средней [Зайцев, 1984].

щадках проведена снегомерная съемка для расчета снегозапасов, результаты приведены в табл. 2.

Для характеристики снегоотложения под влиянием лесополосы комбинированной конструкции с разным размещением кустарника проанализировали изменение высоты снежного покрова в лесной части стоковых площадок на основе статистических показателей (табл. 3).

Построенная схема распределения снега и уровня промерзания почвы в агролесоландшафте под влиянием комбинированной лесополосы с различным размещением кустарника позволила визуализировать пространственные особенности снегонакопления, а также влияние мощности снежного покрова на глубину промерзания почвы (рис. 4).

Не менее важным показателем эффективности стокорегулирующей лесной полосы и фактором улучшения ее функционирования является влаго-накопление почвы под лесной полосой. Для анализа накопления влаги определили ее запасы (рис. 5).

Обсуждение

Результаты снегомерных исследований показали, что снега выпало мало, и различия по вариантам опыта были небольшие. Наибольшие снегозапасы накопились на участках с кустарником по нижней опушке и с обеих сторон, однако разница 4-6 мм не позволяет выявить более эффективный вариант размещения кустарника.

Внутри лесной полосы прослеживаются закономерности промерзания, связанные с наличием кустарника по опушкам. Там, где крайний ряд лесной полосы представлен кустарником, промерзание почвы составило в среднем 52 см, что на 22 см меньше, чем без него.

Анализ динамики промерзания почвы показал неравномерность процессов промерзания — оттаивания. Ввиду того, что температурный режим зимы 2022-2023 гг. был нестабильным, с оттепелями (см. рис. 3), почва претерпела серию промерзаний — оттаиваний. В первый цикл замерзания максималь-

№ стоковой площадки Место Высота снега, см Снегозапасы, мм

определения по профилю средняя по профилю средние

Поле 9 9 22 22

I ряд лесополосы 5 14

I II ряд лесополосы 6 7 21 22

Кустарник снизу 11 31

Поле 10 10 29 29

I ряд лесополосы 5 14

II Кустарник в середине 5 5 15 16

II ряд лесополосы 6 18

Поле 11 11 16 16

Кустарник сверху 20 33

III I ряд лесополосы 5 10 8 17

II ряд лесополосы 6 11

Кустарник снизу 10 17

Поле 10 10 15 15

Кустарник сверху 15 24

IV I ряд лесополосы 7 10 11 15

II ряд лесополосы 7 11

Рис. 4. Распределение снега и глубины промерзания перед снеготаянием в лесополосе (А) и их корреляционная связь (Б) (¡-IV — номера стоковых площадок)

ная глубина промерзания достигала 16 декабря в среднем 49 см при минимуме 43 см и максимуме 56 см. Однако уже к 19 декабря была зафиксирована оттепель, и почва начала оттаивать. Местами оттаивание в лесной полосе наступило 2 января, а полное — 4 января.

С 9 января в связи с похолоданием начался новый цикл замерзания почвы, максимум был достигнут 2 марта со средним значением 72 см при минимуме в 41 см и максимуме в 94 см. Зафиксирована значительная разница промерзания в приопушеч-ных рядах лесной полосы с кустарником и без него. Так, в рядах кустарников по опушкам промерзание достигло в среднем 53 см, а без них — 81 см. Полное оттаивание полевой части зафиксировано 17 марта, а в лесной полосе — 20 марта, при этом отдельные ее участки начали оттаивать с 14 марта. Стоит отметить, что в месте размещения кустарника по центру лесной полосы почва не оттаивала и средняя глубина промерзания была немного больше.

Установлена взаимосвязь между мощностью снега и глубиной промерзания почв. В местах, где

накопилось меньше всего снега, почва глубже промерзала. На всех площадках с кустарником почва меньше промерзала и раньше оттаивала. Также воздействие кустарника на промерзание почвы сказывалось и при отсутствии снежного покрова, что говорит не только о его влиянии посредством дополнительного снегонакопления, но и об уменьшении солнечной инсоляции на поверхность почвы.

С точки зрения эрозионных исследований наиболее важным является не только распространение промерзания почв в глубину, но и по территории агролесоландшафта. К началу снеготаяния почва в поле промерзла на глубину до 88 см, в лесополосе — до 75 см.

Под лесной полосой влажность почвы всегда выше, чем на поле, что показывают данные осеннего и весеннего определения (рис. 5). Осенью влажность почвы в среднем на 3% выше в лесной полосе по сравнению с полем, весной — на 7%. Объясняется это влиянием лесной полосы: под ней уменьшается испарение влаги, зимой задерживается больше

снега, и соответственно поступает больше талых вод.

Большие влагозапасы в слое почвы (0-50 см) в зимний период, превышающие осенние показатели, объясняются частыми оттепелями, в результате которых происходило таяние снега. Талые воды впитываются в почву, при этом насыщаются только верхние слои, подпираемые снизу ледяным экраном, в результате чего в нем талой влагой насыщаются все поры (а не только капиллярные), вплоть до значений полной влагоемкости. Затем эти переувлажненные слои замерзают и превращаются в почвенно-ледяную массу, особенно верхние 10 см. При оттаивании почвы эта влага под воздействием гравитационного стока и испарения перераспределяется, остается только влага, удерживаемая капиллярными порами, не превышая значение наименьшей влагоемкости.

Заключение

Исследования показали, что стокорегулиру-ющая лесополоса комбинированной конструкции с низкорослым кустарником оказывает положительное воздействие на природные факторы формирования стока талых вод (глубина промерзания и влажность почвы, снегозапасы) в агролесоланд-шафтах. На главный фактор — глубину промерзания почвы — она воздействует дифференцированно через перераспределение снега на водосборе. Благодаря низкорослому кустарнику в лесополосе накапливается количество снега, необходимое для уменьшения промерзания почвы и дополнительного накопления влаги в ней, а остальной снег распределяется по полю. Важную роль в этом играет положение кустарника в лесополосе. Наиболее эффективным по воздействию на природные факторы стока является способ размещения его с обеих сторон лесополосы. Данная схема обеспечивает оптимальное снегонакопление внутри нее и повышенные влагозапасы в почве под ней. Кустарник по центру оказывал небольшое влияние на промерзание почвы. При разработке новых противо-эрозионных мероприятий необходимо вводить в состав стокорегулирующих лесополос низкорослый кустарник, влияющий на природные факторы формирования стока, что способствует сокращению поверхностного стока талых вод.

Информация о финансировании работы

Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения РАН № FNFE-2022-0012.

СОБЛЮДЕНИЕ

ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

В данной работе отсутствуют исследования человека или животных.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Барабанов А.Т. Эрозионно-гидрологическая оценка взаимодействия природных и антропогенных факторов формирования поверхностного стока талых вод и адаптивно-ландшафтное земледелие. Волгоград: ФНЦ агроэкологии РАН, 2017.

2. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М., 1986.

3. Деградация земель и опустынивание в России: новейшие подходы к анализу проблемы и поиску путей решения / Под ред. Г.С. Куста. М., 2019.

4. Демидов В.В. Закономерности формирования эрозионных процессов при снеготаянии в лесостепной зоне Центральной России: теория и экспериментальные исследования. Новосибирск, 2016.

5. Зайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М., 1984.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Комиссаров М.А., Габбасова И.М. Эрозия почв при снеготаянии на пологих склонах в южном Предура-лье // Почвоведение. 2014. № 6. https://doi.org/10.7868/ S0032180X14060057

7. Методика по изучению влияния системы полезащитных лесных полос на микроклимат и урожай сельскохозяйственных культур. Волгоград, 1973.

8. Национальный доклад. Глобальный климат и почвенный покров России: опустынивание и деградация земель, институциональные, инфраструктурные, технологические меры адаптации (сельское и лесное хозяйство) / Под ред. Р.С.-Х. Эдельгериева. М., 2019. Т. 2.

9. Производство наблюдений над интенсивностью снеготаяния и водоотдачей из снежного покрова: РД 52.08.730-2010. СПб., 2010.

10. Сосновский А.В., Осокин Н.И. Высота снежного покрова в лесу и поле на равнинной территории России при современном климате // Лёд и снег. 2023. Т. 63, № 4. https://doi.org/10.31857/S2076673423040166

11. Способ регулирования снегоотложения для защиты почв от эрозии на склонах: пат. 2248116 Рос. Федерация. № 2003122810/12; заявл. 21.07.2003; опубл. 20.03.2005. Бюл. № 8.

12. Сурмач Г.П. Методика изучения водорегулирующей и противоэрозионной эффективности лесных полос и агротехнических приемов. Волгоград, 1967.

13. Armas C., Pugnaire F. Plant interactions govern population dynamics in a semi-arid plant community // Jour. Ecology. 2005. Vol. 93. https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2005.01033.x

14. Austin A.T., Vivanco L. Plant litter decomposition in a semi-arid ecosystem controlled by photodegradation // Nature. 2006. 442. https://doi.org/10.1038/nature05038

15. Breshears D.D. The grassland-forest continuum: Trends in ecosystem properties for woody plant mosaics? // Frontiers in Ecology and the Environment. 2006. № 4. https:// doi.org/10.1890/1540-9295(2006)004

16. Eldridge D.J., Soliveres S. Are shrubs really a sign of declining ecosystem function? Disentangling the myths and truths of woody encroachment in Australia // Australian Journal of Botany. 2014. Vol. 62. https://doi.org/10.1071/BT14137

17. Halvarson J., Smith J. The pattern of soil variables related to Artemisia tridentata in burned shrub-step site // Journal Soil Society of American. 1997. Vol. 61. https://doi. org/10.2136/sssaj1997.03615995006100010041x

18. USS Working Group WRB. 2022. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th edition. International Union of Soil Sciences (IUSS), Vienna, Austria, 2022.

19. King E.G. Facilitative effects of Aloe secundiflora shrubs in degraded semi-arid rangelands in Kenya // Journal Arid Environments. 2008. Vol. 72. https://doi.org/10.1016/j. jaridenv.2007.08.001

20. Lyubenova M., Petrov J., RadevR., Keca L., Al-Tawaha A., Chikalanov A. Forest shelter belts. Environmental and economic benefits // Forest ecosystem services and payment schemes. Ed. By M. Lyubenova. Sofia: Sofia University St. Kliment Ohridski, 2019.

21. Naseri S., Adibi M.A., Javadi S.A. et al. Investigation of the Effect of Biological Stabilization Practice on Some Soil Parameters (North East of Iran) // Journal Rangeland Science, 2012. № 2(4).

22. Potashkina Y.N., KoshelevA.V. Impact of Field-Protective Forest Belts on the Microclimate of Agroforest Landscape in the Zone of Chestnut Soils of the Volgograd Region // Forests. 2022. Vol. 13. https://doi.org/10.3390/f13111892

23. Pugnaire F.I., Armas C., Maestre F.T. Positive plant interactions in the Iberian Southeast: Mechanisms, environmental gradients, and ecosystem function // Journal Arid Environments. 2011. Vol. 75. https://doi.org/10.1016/j. jaridenv.2011.01.016

24. Sadeghi Shahrakht T., Jankju M., Mesdaghi M. Effects of Shrub Canopy on the Microclimate and Soil Properties of Steppe Rangeland' // Journal of Rangeland Science. 2013. 3(3).

25. Tongway D.J., Ludwig J.A. Small-scale resource heterogeneity in semi-arid landscapes // Pacific Conservation Biology. 1994. № 1. https://doi.org/10.1071/PC940201

26. Zheng J., Hea M., Lia X. et al. Effects of Salsola passerine shrub patches on the micro scale heterogeneity of soil in a Montana grassland, China // Journal Arid Environments. 2008. № 72. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2007.05.010

Поступила в редакцию 09.02.2024 После доработки 27.03.2024 Принята к публикации 25.04.2024

ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2024. Т. 79. № 3 LOMONOSOV SOIL SCIENCE JOURNAL. 2024. Vol. 79. No. 3

INFLUENCE OF LOW-GROWING SHRUBS IN RUNOFF-REGULATING FOREST BELTS ON THE FORMATION OF WATER RUNOFF FACTORS MELTWATER

A. T. Barabanov, M. R. Shaifullin, A. V. Kulik, O. A. Gordienko

The paper studies the influence of shrubs in a runoff-regulating forest belt of a combined (dense-blowing-openwork) design on the natural factors of meltwater runoff formation: snow accumulation, freezing depth and soil moisture. The research was conducted at the runoff-erosion station «Amphitheatre» in agroforestry landscapes of dry-steppe natural zone (Volgograd) with the use of water-balance method at runoff sites. During the field experiment with different placement of shrubs in 3-4 row forest belts (in the middle, on the upper edge, lower and on both sides) the positive role in increasing the ameliorative effect of runoff-regulating forest belts was established: reduction of freezing depth, accumulation of snow reserves and additional moisture in the soil. In terms of impact on natural factors of meltwater runoff, the placement of shrubs in the flow-regulating forest belt of combined design on the lower and upper edges was the most effective. This measure provided better snow accumulation inside the forest belt and increased soil moisture in it. Thus, when creating new erosion control measures, it is necessary to introduce shrubbery into the composition of runoff-regulating forest belts, which affects the natural factors of runoff formation: snow accumulation, freezing depth and soil moisture, and contributes to the reduction of surface runoff of melt water.

Keywords: runoff, freezing depth, soil moisture, snow reserves.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Барабанов Анатолий Тимофеевич, докт. с.-х. наук, гл. науч. сотр., заведующий лабораторией защиты почв от эрозии ФНЦ агроэкологии РАН, e-mail: [email protected]

Шайфуллин Максим Рафаэльевич, мл. науч. сотр. лаборатории защиты почв от эрозии ФНЦ агроэкологии РАН, e-mail: [email protected]

Кулик Анастасия Владимировна, канд. с.-х. наук, ст. науч. сотр. лаборатории защиты почв от эрозии ФНЦ агроэкологии РАН, e-mail: [email protected]

Гордиенко Олег Андреевич, мл. науч. сотр. лаборатории защиты почв от эрозии ФНЦ агроэкологии РАН, e-mail: [email protected]

© Barabanov A.T., Shaifullin M.R., Kulik A.V., Gordienko O.A., 2024

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.