Лекции для студентов

Мерзлотное лесоводство — Лес и атмосферные осадки

Лес и атмосферные осадки

Основным источником влаги, которая необходима для жизнедеятельности растений, являются жидкие и твердые осадки, поступающие из атмосферы в виде дождя и снега. Общие закономерности трансформирующей роли леса в целом не отличаются от таковых в других природно-климатических зонах. Но применительно к мерзлотной области с высокой и достаточно равномерной лесистостью территории влияние лесного покрова на общее количество выпадающих осадков не является сколь-либо значимым. Однако его влияние на поступление их в деятельный горизонт почвы несомненно ощутимо.

Если учесть, что для высоких широт азиатской части России характерно преимущественно незначительное количество осадков (200-400 мм), величина которых определяется общеклиматическими условиями, то трансформирующая роль лесов и редколесий также приобретает некоторые специфические особенности. В целом, как и других природных зонах, она сводится, прежде всего, к задержанию жидких осадков пологом древостоев и нижними ярусами лесной растительности. При этом большая часть задержанной влаги снова испаряется в атмосферу, не достигая поверхности почвы.

Восьмилетние наблюдения в Центральной Якутии показали, что лиственничные, сосновые и березовые древостои разного возраста в этих условиях в среднем задерживают пологом от 7 до 15% жидких осадков (табл. 3.3). Полученные показатели примерно в 1,5-2,0 раза меньше того относительного количества атмосферной влаги, которое задерживают более продуктивные древостои в европейской части России или в горах юга Сибири.

Принято считать, что в среднем, по наблюдениям разных авторов, сосновые леса задерживают 24-27% жидких осадков, еловые — 32, а березовые — 22-24%. Следовательно, приспевающие и спелые хвойные насаждения Центральной Якутии задерживают пологом значительно меньшее количество жидких осадков. Это объясняется ажурностью и пониженной массой крон, а также невысокой сомкнутостью древесного полога. Иными словами, чем меньше будет смачиваемая жидкими осадками поверхность, тем меньшее количество их задерживается кронами деревьев и тем больше влаги достигнет поверхности почвы.

Таблица 3.3

Дождевые осадки, задержанные лесом в Центральной Якутии, % к осадкам на открытом месте (по: Поздняков, 1963)

Порода,	Полнота	Сомкну-	Сумма	Масса	Задержано осадков, %
возраст	древостоя	тость	проекции	крон,	в среднем	пределы
(лет)		полога	крон,	т/га
			тыс. м2
Лц., 50	0,62	0,66	7,2	15,6	15	9-26
Лц., 100	0,86	0,70	10,8	24,1	17	14-19
Лц., 130	0,67	0,61	7,8	20,2	12	8-27
Лц., 170	0,64	0,47	5,3	-	7	5-7
С., 115	0,60	0,40	4,6	23,8	12	6-32
С., 155	0,90	0,50	5,8	19,5	7	2-16
Б., 30	0,45	0,75	11,9	17,5	14	10-24

Отмечая, что в бассейне р. Яна, где за лето осадков выпадает почти в два раза меньше, чем в окрестностях Якутска, а масса крон лиственницы при одних и тех же диаметрах ствола в 2-3 раза ниже, Л.К. Поздняков (1986) приходит к заключению, что такая структура древостоев на Крайнем Севере в условиях дефицита влаги является экологически целесообразной. Вполне очевидно, что чем жестче будут условия произрастания древесной растительности, тем меньше будет смачиваемая поверхность массы ее крон, а следовательно, и относительное задержание изреженным пологом жидких осадков.

Для одного и того же участка леса с момента полного распускания листьев и хвои и до начала листопада предельная способность крон удерживать жидкие осадки остается примерно одинаковой. В зависимости от интенсивности, продолжительности и периодичности выпадения осадков, а также температуры воздуха и испаряющей поверхности лесной растительности количеств задерживаемой влаги будет различно.

Так за период режимных наблюдений на якутском стационаре с 1954 по 1960 гг. установлено, что более 40% дождей было силой до 3 мм . В результате в большинстве случаев количество проникших на поверхность почвы осадков в лесу и на открытом месте оказывалось примерно одинаковым. В среднем за летние месяцы здесь выпадает лишь около 140 мм жидких осадков и примерно 86% из них проникает под полог древостоев. В целом сомкнутые лиственничные древостои задерживают в среднем от 12 до 17% выпадающих осадков. Однако в изреженных насаждениях это количество может составлять и менее 10%. Различия в проникновении жидких осадков под полог леса в зависимости от интенсивности дождя между исследуемыми древостоями оказались не столь существенными. Некоторые колебания показателей обусловлены изменчивостью влагоудерживающей способности полога древостоев, степени развития подлеска и живого напочвенного покрова в отдельных типах леса, различиями температуры воздуха в момент выпадения осадков, скорости ветра и рядом других факторов.

Поступление влаги в почву под пологом леса обеспечивается и за счет стекания части осадков по стволам деревьев. Общее количество воды зависит от поверхности стволов, по которым она стекает, суммарной поверхности ветвей, листьев и хвои, с которой она попадает на стволы деревьев, характера коры разных древесных пород и ее влагоудерживающей способности, а также от интенсивности дождя. Установлено, что в среднем за период наблюдений в разных вариантах опытов относительная величина поступления осадков в почву за счет стекания их по стволам изменяется от 0,09 до 0,74% общего количества жидких осадков.

Таким образом, учитывая довольно высокую лесистость территории Центральной Якутии, можно считать, что примерно 20-25 мм поступающей из атмосферы в теплое время года влаги не достигает почвы и испаряется с поверхности крон деревьев, кустарников и живого напочвенного покрова.

Общее количество твердых осадков, выпадающих в зоне многолетней мерзлоты, в основном составляет не более 25-30% их годовой суммы. По наблюдениям в Центральной Якутии выявлено, что глубина снежного покрова перед началом снеготаяния на безлесных участках, сплошных вырубках и под пологом древостоев разной сомкнутости примерно одинаково и в среднем изменяется от 38 до 43 см. По данным пятилетних наблюдений под пологом лиственничников высота снежного покрова составляет от 95 до 100% от наблюдаемых показателей на открытом месте, в сосняках — 88-93, а в березняке- 95% (табл. 3.5).

Таблица 3.5

Характеристика снежного покрова в насаждениях Центральной Якутии (по: Поздняков, 1986)

Участки	Высота	Плотность	Вода
наблюдений	см	%	г/см2	%	мм	%
Открытое место	41	100	0,17	100	67	100
Лиственничник, лет
50	39	95	0,17	100	65	97
100	38	93	0,17	100	64	96
130	38	93	0,17	100	60	90
210	39	95	0,17	100	63	94
Сосняк 115	36	88	0,17	100	60	90
155	38	93	0,16	94	61	91
Березняк 30	39	95	0,18	106	65	97
Ерник на опушке	42	102	0,16	94	71	106

Показатели плотности снега практически одинаковы как на открытом участке так и под пологом насаждений разных древесных пород и составляют 0,17 г/см². Также близки значения абсолютного запаса воды в снеге. Они меньше, чем на открытых участках, лишь на 3-10% и в целом изменяются от 60 до 71 мм (см. табл. 3.5).

Если учесть, что по данным станций метеорологического наблюдения высота снежного покрова в конце марта не превышает 40-50 см не только на основной части Якутии, но и примыкающих к ней территориях, то приведенные данные вполне могут быть применимы для характеристики твердых осадков большей части мерзлотной зоны. Естественно, следует иметь в виду, что в горах Крайнего Севера как суммарное годовое количество осадков, так и их сезонное поступление на разных элементах рельефа будет существенно отличаться.

В зависимости от погодных условий интенсивность весеннего снеготаяния может быть различной и в отдельные годы сопровождаться интенсивным поверхностным стоком, который порой приводит к развитию эрозионных процессов.