CC BY
9
1. Л1СОВЕ ТА САДОВО-ПАРКОВЕ ГОСПОДАРСТВО
УДК630*116 Проф. В.С. Олшник, д-р с.-г. наук; acnip. О.М. Ткачук -
Прикарпатський НУ т. Василя Стефаника, м. 1вано-Франшвськ
ВОДОРЕГУЛЮВАЛЬНА РОЛЬ СИСТЕМИ "НАСАДЖЕННЯ - ГРУНТ" У Л1САХ ПЕРЕДКАРПАТТЯ
Розглянуто вплив люистост регюну на випаровування вологи й водш ресурси. Проаналiзовано особливостi затримання атмосферних опадш лiсовим наметом залежно вщ породного складу деревосташв й лкистост водозборiв. Охарактеризовано процеси нагромадження сшгу на вiдкритих дшянках i в насадженнях вiком вiд 20 до 120 роюв. Наведено результати польових дослiдiв щодо змiни iнтенсивностi поверхневого всмок-тування вологи грунтом залежно вщ ступеня його попереднього зволоження в деревос-танах рiзного вшу. Проранговано природнi чинники формування водорегулювально! ефективностi лiсу.
Ключовi слова: деревостан, насадження, лiсистiсть, пасовисько, атмосфернi опади, сшговий покрив, волога, водопроникливють грунту.
Загальновiдома ефективнiсть гiдрологiчноí i грунтозахисно!' ролей прсь-ких лiсiв Карпат, якi через надмipне атмосферне зволоження, малопотужш грунти та piзноpозчленований рельеф, е потужним фактором запобтання паводкам, розвитку еpозiйних процеав та захисту грунтових вод ввд забруднення i виснаження. Кiлькiсну ощнку цих функцiй лiсу детально висвилено у працях [4, 11]. Водночас, поза увагою дослiдникiв залишаються питания захисних властивостей передкарпатських лiсiв, яю через низку негативних природних i антропогенних чинникiв мали б не поступатися аналопчнш pолi сусiдиiх прсь-ких лiсiв.
Аналiз лiтеpатуpних джерел [6-8, 10] свщчить про необхвдшсть посилен-ня захисних функций передпрних лiсiв. Це зумовлено такими чинниками:
1) транзитним протжанням через Передкарпаття карпатських piK з паводко-вим режимом, що спричиняе систематичнi збитки для господарсько1 ш-фраструктури передпрних територш. Пiдсилюе цi процеси штенсивне формування мкцево!' меpежi поверхневих вод;
2) частими зливовими дощами й посиленою водовщдачею i3 охоплених ними площ, як1 неpiдко сягають показникiв сусiднiх гipських pайонiв;
3) домшуванням деpново-опiдзолено-глейових, болотних та лучних Грунтав 1з слабкою водо проникливктю та заболоченням;
4) давньою аграрною культурою (з X-XIV ст.), внаслщок яко1 пеpедгipнi ду-6ов1 лки тpансфоpмованi в орн1 землi (43 %), сiножатi й пасовиська (~20 %), а л1сист1сть знизилася до критичного р!вня (~30 %). Це призвело до ерозшних пpоцесiв на 16 % земельних упдь.
Тому вивчення водорегулювальних властивостей сучасних насаджень та лiсистостi piчкових басейшв Передкарпаття з метою оптишзацп еколого-стабь лiзацiйних i захисних функций лiсового покриву pегiону досить актуальне як у теоретичному, так i практичному аспектах. У попередшх публiкацiях [4, 9] вис-
вiтлено особливосп водо проникливостi лiсових грунтов та вплив лiсистостi во-дозборiв на режим рiчкового стоку Передкарпаття. Мета цього до^дження -оцiнка опадо- i снiгорегyлювальноí ролi намету лкових насаджень рiзного вiкy та водорегулювально1 здатностi íхнiх грyнтiв пiд час pi3roro зволоження, якi визначають пдролопчш властивостi лiсy загалом. Методика вивчення названих питань полягала в такомy.
Оцiнкy опадозатримyвальноí ролi лiсy визначено розрахyнковим шляхом, використовуючи емпiричнy Формулу, наведенy в пyблiкацií [4]:
Р3 = 0,26 ■ Р - 1,22 ■ Хп - 37,5, де: Р3 - рiчна величина затриманих опадiв лковим наметом (iнтерцепцiя), мм; Р - рiчнi опади, якi в Передкарпатп змiнюються у межах 750-950 мм; Хп - час-тка хвойних порщ у запасi насаджень, %.
Показники iнтерцепцií встановили на прикладi двох найбiльш лiсистих рiчкових басейшв Передкарпаття:
1) рiки Болохiвка до пункту с. Томашiвцi i3 загальною площею водозбирання 268 км2 i лiсистiстю 48 %. У лковому фондi басейну переважають листянi породи - 72,4 %, серед яких найбiльша частина дуба звичайного (39,3 %) i бука лiсового (23,6 %). Частка хвойних порiд невелика - 27,6 %, серед них найбшьша площа ялицi бшо!' - 13,8 %;
2) рiки Луква до с. Боднарiв i3 площею водозбирання 185 км2 i лкистктю 59 %. У лiсовому фовдд панують шпильковi породи - 60,8 % i3 домшуван-ням ялини (34,7 %) i ялицi (16,4 %). На листянi породи припадае 39,2 % площi вкритою лковою рослиннiстю, зокрема - 20,4 % букових лкосташв i 13,9 % - дубових.
В умовах малосшжносп зим перiодy дослiджень (2012-2014 рр.) спосте-реження за снiговим покривом вдалося провести в сiчнi й лютому 2014 р., що характеризувалися короткочасним снiгонагромадженням глибиною до 32 см на ввдкритих дiлянках i 28 см у лiсових масивах. Снiгозйомки проводили в ялице-во-буково-дубових насадженнях iз домiшкою ялини Богородчанського лкниц-тва ДП "Солотвинське лкове господарство" на висотi 300-400 м н.р.м. Спосте-реження за сшгом включали визначення його висоти й шдльносп, також запас1в води в ньому за допомогою вагового снiгомiра Любославського. 1х проводили в молодняках, середньовiкових, пристигаючих, стиглих i переспйних деревоста-нах, повнотою 0,6-0,8 i на контрольному об'eктi - пасовиську.
На цих же об'ектах визначали водо поглинальну здатнiсть поверхнi грунту залежно вiд ступеня його зволоження - за сухо!' погоди та шсля штучних опад1в величиною 40, 80 i 120 мм. Дослщи приурочувалися до верхнього 5-сантиметрового шару грунту, який безпосередньо поглинае вологу дощових i талих снiгових вод. Визначення водопроникливостi проводили методом трубок iз змiнним напором води за Н.А. Качинським, яку шзшше розрахунковим способом приводили до температури +10 0С [1]. Повторнкть вимiрiв характеристик снiгy i водо проникливостi грунту на кожнш дiлянцi i варiантах дослiдiв - 15-кратна, за яко1 помилка вимiрiв не перевищуе 5-10 %.
Перш нiж приступити до аналiзy зазначених питань, коротко розглянемо аспекти загальнорепонального гiдрологiчного прояву лiсiв Передкарпаття у сен-сi 1х впливу на багаторiчнi величини складових вологообмшу - атмосферних
опадав, сумарного випаровування й р1чкового стоку води. З щею метою у табл. 1 пор1внюються ид показники для шести р1чкових басейшв 1з змшою л1сис-тост1 в1д 23 до 59 %. Характеристики водозборiв та !х водного балансу запозиче-ш 1з пдролопчних довiдникiв 1 публшацп [2], а нами уточнено процент лкис-тост1 Наведен1 дан1 св1дчать про в1дсутн1сть залежност1 названих складник1в в1д р1вня л1систост1. Тут лише чггко виражений зв'язок опад1в в1д висоти водозби-рання, зб1льшення яко! зумовлюе прир1ст опад1в. Сумарне випаровування зм1-нюеться по водозборах лише на 5 % 1 майже не виходить за меж1 точност1 визна-чення г1дрометеоролог1чних елемент1в. Значно мшлиишою е величина стоку, коливання яко! по окремих басейнах становить 45-83 %. Проте це спричи-няеться не так зм1ною лкистост1, як грунтово-рельефними особливостями тери-торц Передкарпаття [4]. Таким чином, ц невисока л1сист1сть не проявляе пом1т-ного впливу на вологообмш 1 водн1 ресурси рег1ону, однак, як показують резуль-тати наших досл1джень, мае значення для покращення його водного режиму.
Табл. 1. Рiчнi величини складниюв водного балансу на водозборах з рiзною
лкистктю
Водозбiр (рiка - пункт) Характе ристик водозборiв Показник водного балансу
2 площа, км середня висо-та, м н.р.м. о4 А т О 'н с и о 'ц опади, мм випаровував-вння, мм стж води, мм т н .а ^ Л § н ес о к
Стрвяж - с. Лука 910 400 23 825 553 312 0,37
Ворона - м. Тисмениця 657 330 29 763 553 210 0,28
Тисмениця - м. Дрогобич 250 390 36 817 548 331 0,40
Бистриця - с. Озимина 206 520 37 930 546 385 0,41
Болохiвка - с. Томашiвцi 268 350 48 782 525 239 0,30
Луква - с. Боднарiв 185 480 59 895 544 373 0,41
У формуванш водорегулювально! рол1 л1су досить важливе значення нале-жить затриманню атмосферних опадш л1совим наметом (штерцепщя). У табл. 2 наведено величини перехоплення опадав лковими насадженнями Передкарпаття.
Залежно в1д величини атмосферного зволоження й частки шпилькових по-р1д у складд деревосташв, р1чне затримання опад1в 1хшм наметом тут змшюеться в1д 21 до 38 %. На найбшьш лкистих водозборах (50-60 %) штерцепщя становить в1д 12-18 % в1д загально! кшькосп опад1в. Враховуючи те, що л1си займають 30 % плошд передг1р'я, перехоплення 1хшм наметом опад1в перес1чно складае бшя 9 %. У сус1дн1х г1рських л1сах твшчно-схдаого мегасхилу Карпат 1нтернепц1я зм1-нюеться в1д 24 до 45 %, а з врахуванням л1систост1 теригорц (59 %) вона тут пере-с1чно становить 21 % [4]. 1з наведеного випливае, що показники затримання опа-д1в наметом передпрних лк1в у 2-3 рази менш1, н1ж у сус1дн1х, г1рських.
Одним 1з найважлив1ших аспект1в водорегулювально!' рол1 л1су е його вплив на величину сшгового покриву, яка визначае обсяги весняного водоп1лля. Наведен1 у табл. 3 результати сшгозйомок св1дчать, що в Передкарпатт1 л1сов1 насадження 1стотно знижують глибину 1 щшьнкть та запас води у ньому. При цьому назван1 характеристики сшгового вкриття досить ч1тко зменшуються в м1ру збшьшення в1ку насаджень.
Табл. 2. Рiчнi величини ттерцепци насаджень Передкарпаття
Величина рiчних опадiв, мм Частка хвойних порщ у насадженнях, % Затримання опадiв лковим наметом
мм %
1. Показники iнтерцепцií насаджень
700 0 145 20,7
700 50 206 29,4
700 100 267 38,1
900 0 197 21,9
900 50 258 28,7
900 100 319 35,4
2. Показники штерцепцп лгав рiчкових басейтв
а) водзбiр рiки Болохiвка до с. Томашiвщ, лiсистiсть 48 %
782 28 200 96 25,5 12,3
б) водозбiр рши Луква до с. Боднарiв, лкисткть 59 %
895 61 270 159 30,2 17,8
Приштка: у чисельнику - штерцепщя у насадженнях водозборш, у знаменнику -
iнтерцепдiя у перерахунку на процент лкистост водозборш.
Табл. 3. Показники максимального снконагромадження на безлкнт дЫянщ i _насадженнях р'пного вту в ачш-лютому 2014 р._
Характеристика д^нки спостережень Дата спостережень Показники сшгу
глибина, щшьтстъ, запаси води,
см г • см мм %
Пасовисько 28.01.2014 р. 11.02.2014 р. 30 26 0,24 0,32 72 83 100 100
насадження: 4Ял2Яц2Дз2Бп, 28.01.2014 р. 26 0,20 52 72
20 роюв, повнота 0,7 11.02.2014 р. 22 0,29 63 76
насадження: 8Ял2Яц, 50 роюв, 28.01.2014 р. 22 0,15 33 46
повнота 0,8 11.02.2014 р. 18 0,27 48 58
деревостан: 3Ял3Дз2Яц2Бп, 28.01.2014 р. 18 0,12 21 29
70 роюв, повнота 0,8 11.02.2014 р. 15 0,24 36 43
деревостан: 5Дз4Яц1Ял, 100 роюв, повнота 0,6, шдрют чисель-шстю 9 тис. шт-га-1 28.01.2014 р. 11.02.2014 р. 16 12 0,10 0,21 16 26 22 31
деревостан: 9Яц1Ял, 120 рокiв, повнота 0,6, шдркт чисельнiстю 7 тис. штта-1 28.01.2014 р. 11.02.2014 р. 13 10 0,09 0,18 11 18 15 22
Найслабше регулюють сшгонагромадження молодняки. Пiд 1х наметом величина сшгу вiдносно мало вiдрiзняeться вiд аналопчних показниюв ввдкри-то1 мiсцевостi. Найменшим нагромадженням снiгу характеризуються стиглi й перестшш деревостани з добре розвинутим пiдростом. Запас снiговоí води у них у 3-6 разiв менший, нiж на сiльськогосподарському угiддi. Зменшення сш-гозапасш у мiру збшьшення вiку насаджень пов'язане, як свдаать дослiдження у сусiднiх гiрських лках [4], iз збiльшенням опадозатримувально1 здатносп ль сового намету. Загалом, у лках Передкарпаття процеси снiгонагромадження подабш до снiгоакумуляцií у буково-хвойних карпатських деревостанах.
З позицДй виконання лiсом гiдрологiчних функцiй значний Днтерес вик-ликае питания його здатностД переводити поверхневий стiк у глибинний, грун-товий пiд час зливових опадДв. Для гДрських умов виявлено, що лiс добре регу-люе опади величиною 40-80 мм i в бiльшостi випадкДв ця можливiсть обме-жуеться величиною 140-200 мм, зокрема у ялинових лДсах таке явище спостерД-гаеться при опадах 150 мм, а в букових - 200 мм [4, 5]. Для передпрних лiсiв це питання не вивчалося. З метою його з'ясування розглянемо особливостi погли-нання вологи грунтами, яке значно визначае стокорегулювальну роль лiсових бюгеоценозДв.
У табл. 4 наведено результати дослвдв щодо змiни водо проникливостД грунту при рiзному його зволоженш пiд мiшаними насадженнями рiзного вДку i вiдкритих дшянках. Вони свДдчать, що вона посилюеться вiд переходу вДд пасо-виська до зрубу, а далi - в мiру зростання вiку деревосташв. Але у всДх випад-ках iнфiльтрацiя грунтДв рiзко знижуеться iз збшьшенням 1х зволоження.
Табл. 4. Водопроникливкть поверхт Грунту при рпному зволожент
Дщянка Одиниця Величина зволоження грунту, мм
дослiду вимiру 0 40 80 120
Поляна мм-хв % 0,39 100 0,26 65,5 0,12 30,7 0,05 14,1
Зруб мм-хв % 1,32 100 0,93 70,4 0,53 40,0 0,21 15,7
20^чне насадження мм-хв % 1,38 100 1,02 73,9 0,64 46,6 0,28 20,5
36"рiчне мм-хв 1,80 1,52 1,06 0,68
насадження % 100 84,5 59,1 37,6
120"рiчний деревостан мм-хв % 2,27 100 1,99 87,6 1,56 68,9 1,08 47,4
Оскшьки Дотенсившсть злив у карпатському регюш сягае 1,1 мм^хв"1 i бДльше [3], поверхневий стiк у дослДджуваних умовах може передусДм формува-тися на нелДсових упддях, незалежно вДд ступеня зволоження 1х груштв. Для зру-бДв i молодняюв I класу вiку цей процес, як випливае iз даних останньо! таблицД, може наставати при грунтовому зволоженш менше 40 мм, у молодняках II класу вiку - при опадах бДльше 80 мм i старших насадженнях -при зволоженнях 120 мм i бДльше. Загалом щ показники характеризують максимальну водорегулювальну роль аналiзованих угДдь. На основД порДвняння характеристик цiеí здатностi грун-тав у насадженнях для рДзних лкорослинних умов карпатського регiоиу, можна констатувати, що вона найвища у буковому поясД, дещо менша - у ялиновому Д найменша у передпрних ялицево-буково-дубових лДсах Передкарпаття.
При оцшщ водорегулювально! ролД лДсу досить важливим е рангування чинникДв за ступенем впливу на 11 формування. Воно мае не лише наукове, але й прикладне значення, особливо для вибору шляхДв оптимДзацц корисних фун-кцДй лДсу. 1з наведеного матерДалу випливае, що найсильнДшим фактором впливу на водний режим лДсу е метеоролопчш умови, передусДм величина Д режим опадДв. Другою за значенням е пдролопчна роль грунтового блоку. Трете мДсце належить загальнДй лкистостД Д четверте - лкшничо-таксацшним особливостям насаджень Д деревосташв.
Висновки. Передкарпатсьш лки, не впливаючи на вологообмш i водт ресурси репону, здатт покращувати водний режим мкцевих територш. За сту-пенем водорегулювально! дц вони поступаються аналогiчнiй ролi сусщшх прсь-ких лiсiв. З метою посилення цих властивостей передгiрних лкш необхiднi оп-тимiзацiя лiсистостi водозборш, а також породно!' i вгково! структури насаджень.
Лiтература
1. Вадюнина А.Ф. Методы исследования физических свойств почв и грунтов / А.Ф. Вадю-нина, З.А. Корчагина. - М. : Изд-во "Высш. шк.", 1973. - 399 с.
2. Галущенко Н.Г. Водный баланс рек бассейна Днестра // Труды УкрНИГМИ : сб. науч. тр. - М. : Изд-во "Гидрометеоиздат". - 1977. - Вып. 153. - С. 125-139.
3. Голуб Е.В. Окатастрофических осадках в Украинских Карпатах / Е.В. Голуб // Метеорология и гидрология : сб. науч. тр. - 1971. - № 7. - С. 90-93.
4. Олшник В.С. Пдролопчна роль лвдв Украшських Карпат : монографiя / В.С. Олшник. -1вано-Франювськ : Вид-во НА1Р, 2013. - 232 с.
5. Олшник В.С. Стокорегулювальне значення люистост водозборiв букового поясу Карпат / В.С. Олшник, В.1. Блистав // Науковий вкник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Украши. - 2013. - Вип. 23.13. - С. 9-15.
6. Перехрест С.М. Шюдлиш стихшш явища в Украшських Карпатах та засоби боротьби з ними / С.М. Перехрест, О.М. Печковська, С.Г. Кочубей. - К. : Вид-во "Наук. думка", 1971. - 200 с.
7. Природа Украшських Карпат / за ред. К1. Геренчука. - Льшв : Вид-во Львш. ун-ту, 1968. - 267 с.
8. Тепловой и водный режим Украинских Карпат / под ред. Л.И. Сакали. - Л. : Изд-во "Гидрометеоиздат", 1985. - 366 с.
9. Ткачук О.М. Особливост водопроникливост грунтпв у передпрних i прських лках Карпат / О.М. Ткачук, В.С. Олшник // Науковий вюник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. -Лы^ : РВВ НЛТУ Украши. - 2014. - Вип. 24.5. - С. 52-57.
10. Украинские Карпаты. Природа. - К. : Вид-во "Наук. думка", 1988. - 208 с.
11. Чубатий О.В. Ирсью люи - регулятори водного режиму / О.В. Чубатий. - Ужгород : Вид-во "Карпати", 1984. - 104 с.
Олийник В.С., Ткачук О.М. Водорегулирующая роль системы "насаждения - грунт" в лесах Предкарпатья
Рассмотрено влияние лесистости региона на испарение влаги и водные ресурсы. Проанализированы особенности задержания атмосферных осадков лесным пологом в зависимости от породного состава древостоев и лесистости водосборов. Охарактеризованы процессы накопления снега на открытых участках и в насаждениях возрастом от 20 до 120 лет. Приведены результаты полевых исследований по изменению интенсивности поверхностного впитывания влаги почвой в зависимости от степени его предыдущего увлажнения в древостоях различного возраста. Прорангованы природные факторы формирования водорегулирующей эффективности леса.
Ключевые слова: древостой, насаждения, лесистость, пастбище, атмосферные осадки, снежный покров, влага, водопроницаемость почвы.
Olijnyk V.S., Tkachuk O.M. The Water-Regulating Role of the "Plantation-Soil" System in the Pre-Carpathian Forests
The influence of forest cover of the region on evaporation and water resources is considered. The features of precipitation detention by forest canopy, depending on the species composition of forest stands and watersheds forest cover are analysed. The processes of snow accumulation in open areas and in stands from 20 to 120 years age are characterized. The results of field experiments concerning the change of the surface soil moisture absorption intensity, depending on the degree of its pre-wetting in stands of different age are given. The natural factors of forming of forest water-regulating efficiency are ranked.
Key words: forest stands, plantations, forest cover, pasture, precipitation, snow cover, moisture, soils water permeability.
