WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 25 | 26 || 28 | 29 |   ...   | 45 |

Таблица 29 -Транспирация травостоем за вегетационный период на площадях опытных рубок в букняках ЛГС “Аибга” Сумма транспирации за вегетацию на площадях рубок, мм Год Сплошнолесо- Окно котловин- Добровольно- Контроль (под сечная рубка ной рубки выборочная рубка пологом леса) 1 2 3 4 1974 316 292 47 1975 454 378 81 1976 375 398 113 1977 267 362 140 1978 340 364 135 1979 527 722 269 1980 369 535 271 1981 328 309 185 1982 240 228 108 1983 219 220 98 1984 194 237 77 1985 140 135 70 1986 140 185 78 1987 119 185 69 1988 158 220 91 Среднее 279,1 318,0 122,1 92,122,0 153,0 69,1 32, По полученным данным, транспирация травостоем под пологом нетронутого рубкой леса в среднем составляет 103 мм за вегетационный период, т.е. почти одинакова с величиной испарения с поверхности почвы в лесу. При добровольно-выборочной рубке травостой испаряет влаги в 1,4 раза больше, чем под пологом леса, и в 2,4 раза меньше, чем на сплошной рубке. Наибольшая за сезон суммарная транспирация травостоем наблюдается на площади сплошнолесосечной рубки и в окне котловинной рубки - в среднем 357 и 399 мм, что превышает транспирацию травостоем под пологом леса соответственно в 3,4 и 3,9 раза.

Для сравнения отметим, что транспирация нетронутым рубкой высокополнотным буковым древостоем за указанный период наблюдений колебалась от 280 до 495 мм, а в среднем составила 410 мм, что всего на 13% выше средней величины транспирации на площади сплошнолесосечной рубки и почти равна транспирации травостоем в окне котловинной рубки.

Варьирование сезонных сумм транспирации зависит от погодных условий вегетационного периода (в особенности в первые 2 месяца) и достигает ± 30…40% от среднего значения. Наибольшее влияние при этом оказывает режим температуры воздуха.

Таким образом, зарастание травостоем сплошных вырубок в условиях буковых лесов Северо-Западного Кавказа происходит весьма интенсивно, и по расходованию влаги на транспирацию травянисто-кустарничковый покров уже на 3-ий год после рубки способен заменить материнское высокополнотное насаждение. Также интенсивно зарастают и транспирируют окна котловинных рубок. На площадях добровольно-выборочных рубок накопление фитомассы травостоя происходит сравнительно медленно и лимитируется величиной светового довольствия под пологом оставшегося после рубки древостоя.

Согласно расчетам, абсолютные значения транспирации травостоя в лесу и на вырубках в среднем составили: в лесу - 91 мм за вегетацию, при добровольно-выборочной рубке - 148, в окне котловинной рубки - 306, на сплошной вырубке - 270 мм. Отмечается уменьшение среднемноголетних величин транспирации за период 1980-1984 гг. в сравнении с первым пятилетием после рубок (1974-1979 гг.): на сплошной вырубке и в окне котловинной рубки - в 1,4 раза, при добровольно-выборочной рубке и в лесу - в 1,1 раза. По мере развития молодняков на вырубках наблюдается уменьшение фитомассы травостоя и соответственно - количества испаряемой травяным покровом влаги.

Изменение влагозапасов в почве Анализ физических свойств почв показал, что в буковых насаждениях кривые изменения объемной плотности почвы с глубиной по профилю на сплошной вырубке и в лесу характеризуются наиболее резкими различиями в верхнем 40-сантиметровом слое:

плавное увеличение плотности до 1,1 г/см3 в лесу и резкое увеличение до 1,3 г/см3 на вырубке. Поверхностный 10-сантиметровый слой почвы в 11-летнем молодняке отличается даже лучшими физическими свойствами, чем на контрольном участке (плотность соответственно 0,65 и 0,95 г/см3), что связано с мощным развитием поверхностной корневой системы бука в молодняках.

В связи с этим, влагозапасы на сплошной вырубке в 1,1…1,2 раза больше, чем в лесу. Количество гравитационной влаги в 1-метровом слое почвы контрольного участка составляет около 100 мм. На сплошной вырубке наименьшая влагоемкость (НВ) значительно выше, поэтому гравитационной влаги здесь почти в 4 раза меньше, чем в лесу.

Динамика влагозапасов в метровом слое почвы на водосборе с 17-летними молодняками колебалась в течение гидрологического года в пределах: от 535…606 мм в марте - апреле до 392 мм - в середине вегетационного периода. На контрольном 4-ом водосборе эти величины были равны соответственно 408…459 мм и 361 мм.

Влияние рубок на изменение водоохранной роли буковых насаждений - Суммарный сток. При анализе влияния способов рубок на суммарный сток следует иметь в виду, что сток с горных склонов является интегральным показателем изменений гидрологической обстановки на водосборах. По характеру изменения режима стока можно судить об изменениях мощности и водно-физических свойств почвенного покрова, состояния растительности и т.д. Поскольку при применении любого способа рубки и любой технологии лесозаготовок почвенному покрову и древостою наносится более или менее значительный ущерб, режим стока на таких водосборах должен обязательно изменяться.

Влияние рубок на сток анализировали с применением графиков связи месячных сумм стока контрольного водосбора и каждого из опытных бассейнов. Основой для сравнения служили графики связи, полученные в годы калибровочного периода, когда никаких хозяйственных мероприятий на водосборах не проводили.

Последующий анализ выявил не только количественные изменения стока в связи с рубками, но и время наступления таких изменений (с точностью до 1 мес). В результате определились три периода: калибровочный (1966-1973 гг.) и два периода после проведения рубок (1974-1979 гг. и 1980-2005 гг.).

Сопоставляя величины средних слоев стока до рубки и за каждый из двух периодов после рубки, можно отметить, что на водосборе со сплошнолесосечной рубкой суммарный сток увеличился (в 2,4 раза) только на 6-11-й год после рубки.



На 2-ом водосборе с четырехприемной котловинной рубкой (первый прием - котловин на 2,0 га в 1973-1974 гг., второй прием - 8 котловин на 2,6 га в 1981-1982 гг.), в среднем суммарный сток увеличился сразу после рубки в 1,35 раза и возрос в 1,92 раза на 6-11-й год после рубки.

На 3-ем водосборе (с добровольно-выборочной рубкой) суммарный сток за месяц связан с контрольным 4-ым водосбором уравнениями увеличения суммарного стока практически не наблюдалось. При Н4> 200 мм разница в стоке до и после рубки существенна - в 1,5 раза.

Поскольку из-за влияния площади водосбора генезис стока на опытных бассейнах различен (различна доля подземного питания ручьев), имеет смысл провести анализ суммарного сезонного стока каждого водосбора по периодам с помощью сравнительных коэффициентов. Анализ сравнительного изменения стока за период после рубок по отношению к контрольному водосбору показал, что в первый пятилетний период после опытных рубок наблюдалось увеличение стока на всех водосборах: в 1,3 раза - на сплошной вырубке, в 1,5 - на котловинной, в 1,06 раза - на добровольно-выборочной.

В следующий пятилетний период увеличение стока составило: на сплошной вырубке - в 2,8 раза, на площади котловинной рубки - в 1,7 раза. На водосборе с добровольно-выборочной рубкой сток стабилизировался.

- И з м е н е н и е в о д н о г о б а л а н с а с к л о н о в. По результатам измерений и расчетов элементов водного баланса в табл.30 и 31 приведен баланс влаги водосборов с опытными рубками в осреднении за 7 периодов: до рубки (1966-1973 гг.), после рубки (1974-1979 гг.), спустя 5 лет после рубок (1980-1984 гг.), 10, 15, 20, 25 и 30 лет.

Разбивка на периоды после рубок на несколько пятилеток обоснована сроком наиболее резких изменений элементов водного баланса во времени. Грунтовый сток на водосборах получен выделением из общего стока склоновой составляющей анализом гидрографов стока. Перехват осадков пологом леса в зимнее время и испарение со снежного покрова не определяли из-за методических сложностей.

Инфильтрационная часть баланса определена как остаточный член, поэтому включает и ошибки определения каждого элемента баланса. Контролем при этом служил водный баланс четвертого водосбора, где водоток дренирует почти весь сток (как и на основных реках региона). Для отдельных водосборов стационара коэффициент дренирования подземных вод до рубки изменялся от К=0,0 (для 1-го и 3-го водосборов) до К=0,067 (для 2-го водосбора) и К=0,823 (для 4-го водосбора). Изменение элементов водного баланса на водосборах наблюдаются по периодам лет и по годам независимо от хозяйственной деятельности. Это можно проследить по водному балансу контрольного водосбора, где в более многоводные годы (при сумме осадков 2600…2700 мм) общий сток возрастает до 0,61…0,72 (61…72% от осадков), и уменьшается (до 0,3 %) доля инфильтрации ниже уровня дренирования стока ложем ручья. При этом увеличиваются как склоновая, так и подземная составляющая стока. Инфильтрация за теплый сезон зачастую бывает отрицательной, что свидетельствует о большем расходе влаги в течение вегетационного периода, чем ее поступает на водосбор. Суммарное испарение, достигающее 25,0…26,5% от годовых осадков, зависит в основном от радиационного и теплового балансов вегетационного периода года.

В результате сплошной рубки на первом водосборе несколько возросло (на 10…% за теплый сезон) суммарное испарение: от 26 до рубки до 28 % после рубки, в 3,4 раза увеличился сток (с 4,4 до 15 %) и уменьшилась инфильтрация (от 68 до 58 % после рубки).

При этом происходило перераспределение составляющих суммарного испарения - взамен отсутствующих транспирации древостоем и перехвата осадков пологом леса на вырубке резко возросли испарения с почвы и транспирация травяным покровом. По мере формирования молодняков на вырубке происходит выравнивание всех составляющих суммарного испарения. Общая величина суммарного испарения в условиях переувлажненной зоны зависит от поступления солнечной радиации и адвективного тепла.

На втором водосборе (с котловинной рубкой) суммарное испарение в годовом водном балансе изменяется незначительно (в пределах 24…26 %). возрастает сток (как склоновый, так и подземный) - до 25 против 12 % до рубки, уменьшается инфильтрация - до 48 против 62 % до рубки (табл.30).

На третьем водосборе изменения водного баланса имели место только в первые лет после рубки, что выражалось уменьшением суммарного испарения и увеличением инфильтрации (табл. 30).

Таблица 30 - Средние за периоды значения статей водного баланса в букняках на водосборах сплошнолесосечной и котловинной рубок (ЛГС «Аибга») Хо, W1м, Рл, Z, Тд, Тт, Y, J, Периоды, годы мм % % % % % % % 1 2 3 4 5 6 7 8 1-ый водосбор (сплошнолесосечная рубка 1973 г.) 1966-1973 гг.

теплый сезон 1238 3,5 10,0 7,2 21,4 (8,0) 2,8 50,гидрологический год 2290 -1,0 5,6 4,0 12,0 (4,5) 4,4 68,1974-1979 гг.

теплый сезон 1214 -3,1 0 26,8 0 31,3 4.6 34.гидрологический год 2536 1,2 0 12.7 2,6 14,8 5.5 65.1980-1984 гг.

теплый сезон 1168 0,4 1,7 27,6 2,6 23,0 13,7 30,гидрологический год 2496 -0,9 0,8 13,0 1,2 10,8 14,8 58,1985-1989 гг.

теплый сезон 1275 3,5 9,2 19,4 8,3 10,7 9,7 39,гидрологический год 2723 0,3 4,3 9,1 3,9 5,0 10,3 69,1990-1994 гг.

гидрологический год 2270 4,4 3,4 10,1 18,0 5,7 9,6 48,1995-1999 гг.

гидрологический год 2676 1,6 4,2 8,0 19,0 4,0 9,5 53,2000-2005 гг.





гидрологический год 2599 -3,5 4,5 12,3 32,0 3,5 2,5 48,2-ой водосбор (котловинная рубка: 1-й прием 1974 г., 2-й-1982 г., 3-й-1994 г.

1966-1974 гг.

теплый сезон 1309 2,7 9,6 6,8 20,7 (7,9) 6,8 48,гидрологический год 2453 -0,8 5,3 3,8 11,3 (4,3) 12,2 62,1975-1979 гг.

теплый сезон 1336 -0,3 7,5 13,5 17,6 12,3 11,4 37,гидрологический год 2812 0,1 3,6 6,4 8,4 5,8 18,4 57,1980-1984 гг.

теплый сезон 1255 -0,1 5,7 17,8 19,0 13,3 19,8 24,гидрологический год 2697 -0,7 2,6 8,3 8,8 6,2 25,0 48,Продолж. табл. 1 2 3 4 5 6 7 8 1985-1989 гг.

теплый сезон 1370 3,5 11,6 14,4 17,5 9,6 10,6 24,гидрологический год 2943 -0,2 5,4 6,7 8,1 4,5 13,8 61,1990-1994 гг.

гидрологический год 2423 2,1 2,8 9,0 16,4 6,0 18,6 45,1995-1999 гг.

гидрологический год 2837 0,5 4,1 6,6 15,0 6,2 19,6 47,2000-2005 гг.

гидрологический год 2843 -2,3 8,0 14,0 20,0 6,0 11,0 43,Обозначения к таблицам 30 и 31 :

Xо- осадки на открытом месте; W1м - изменение влагозапасов в 1-метровом слое почвы; Рл- перехват осадков пологом леса; Z - испарение с поверхности почвы; Тд - транспирация древостоем; Тт - транспирация травяным покровом; Y -сток; J - инфильтрация.

Анализ изменений водного баланса методом сравнительных коэффициентов до и после рубки (аналогично анализу суммарного стока) дает следующие результаты. На первом водосборе суммарное испарение уменьшилось в первую пятилетку после рубок на 15, во вторую - на 25%; сток возрос соответственно в 1.25 и 2,8 раза. На втором водосборе суммарное испарение уменьшилось на 12…15%, сток в первую пятилетку возрос в 1,5 и во вторую - в 1,7…1,9 раза. На третьем водосборе уменьшение испарения составило 13…16%,увеличение стока в первый период в 1,1 раза и уменьшение его на 13% -во второй период.

Таким образом, при анализе изменений элементов водного баланса на площадях рубок в буковых насаждениях отмечается, что на сплошной вырубке 33-летнего возраста значительно снизились транспирационные расходы влаги травостоем, инфильтрация возросла на 15…20%. На водосборах с котловинной и добровольно-выборочной рубками наблюдается тенденция к стабилизации элементов водного баланса в сравнении с контрольным водосбором.

Анализ приведенных данных свидетельствует, что в буковых насаждениях элементы водного баланса определяются как динамикой изменения лесной растительности после рубок, так и величиной площади водосбора, с чем связана глубина вреза русла, и как следствие - степень дренирования глубоких подземных вод.

Так, величины годового стока для 4-х водосборов колебались от 93 до 1744 мм, что составляет 3,8 … 68,9 % от годовых сумм осадков. Испарение изменялось от 14,4 до 16,%; наибольшим изменениям подвержены величины инфильтрации в подстилающие почву породы - от 13,6 до 77,6 %. Это доказывает, что в формировании суммарного стока на водотоках ЛГС “Аибга” принимает участие как склоновый сток, так и глубоководное грунтовое питание. При этом для отдельных ручьёв коэффициент дренирования подземных вод равен: для 1-го и 3-го - k1= 0,0, для 2-го ручья k1 = 0,067, и для 4-го k1= 0,823. Осредненная кривая изменения коэффициентов годового суммарного стока с увеличением площади водосбора аппроксимируется в пределах 0…20 га экспонентой:

= 0,67 * е 0,225 F – 0,7, (79) где: - коэффициент годового стока в %; F – площадь водосбора в га.

С дальнейшим увеличением площади бассейна для водосборов более 20 га рост замедляется, и экспонента (79) заменяется S-образной кривой (для F =0…30 га):

= F * 10 -4* е -0,183 F (80) 60,50,40,30,20,10,0,-10,сток испарение инфильтрац. измен. влагозап.

руч. 1 руч. 2 руч. 3 руч. Рисунок 36 – Средний водный баланс водосборов с опытными рубками и контрольного на ЛГС «Аибга» за период наблюдений 1999-2005 гг.

По опубликованным О.В. Чубатым данным мы проанализировали изменения водного баланса малых водосборов в буковых лесах Карпат [357…360] в связи с рубками главного пользования на горных склонах стационара “Свалява”. Наш анализ дал следующие результаты для трех водосборов площадью 3,9, 6,7 и 7,3 га, насаждения которых представлены древостоями одинакового возраста, и где О.В. Чубатый проводил наблюдения за осадками и стоком в течение 22 лет (первые 5 лет - калибровочный период). В результате сплошнолесосечной рубки на водосборе 3,9 га увеличение стока, т.е. отношение стока наблюдаемого к рассчитанному по графику приведения, составило 1,56 раза в первый же год после сведения леса, оставаясь на том же уровне (увеличение в среднем в 1,раза) в течение 10 лет после рубки. В последующие 7 лет, когда на водосборе сформировались молодняки, сток здесь уменьшился на 16% (в сравнении с калибровочным периодом). На водосборе площадью 6,7 га, где была проведена двухприемная семеннолесосечная рубка с осуществлением второго приема спустя 8 лет после первого, сразу же после разреживания древостоя сток возрос в 1,76 раза, а в среднем за первые 8 лет после первого приема - в 1,55 раза. После второго приема увеличение стока составило 2,4 раза, и затем наблюдалось постепенное его уменьшение, хотя в целом сток на 20% превосходил уровень калибровочного периода. Следовательно, трансформация элементов водного ба% от осадков ланса после лесохозяйственных мероприятий имеет региональные особенности.

Таблица 31 - Средние за периоды значения статей водного баланса в букняках на водосборе с добровольно-выборочной рубкой и на контрольном (ЛГС «Аибга») Периоды, годы Хо, W1м, Рл, Z, Тд, Тт, Y, J, мм % % % % % % % 1 2 3 4 5 6 7 8 Третий водосбор (добровольно -выборочная рубка 1974г.) 1966-1973 гг.

Pages:     | 1 |   ...   | 25 | 26 || 28 | 29 |   ...   | 45 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.