Таким чином, користуючись зіставленням витрачальних елементів балансу водозборів, пройдених рубками, з контролем, одержимо кількісну оцінку зміни водного балансу водозборів як під впливом рубок, так і наступного лісовідновлення. На основі цих даних можна виділити періоди, які відрізняються розподілом вологи по витрачальних статтях водного балансу і станом лісового покриву водозборів.

1. Суцільнолісосічна вирубка — десятирічний період зразу після проведення рубки і наступний п’ятирічний період, тобто за 11 — 15 років після рубки. Показник співвідношення грунтового стоку з І і III водозборів за десятиріччя дорівнює в середньому 0,92. Іншими словами, грунтовий стік І водозбору становить 92 % цієї статті балансу III водозбору, тобто близький до такого ж показника, отриманого за період калібрування, коли він досяг 0,98, але в наступні п’ять років зменшився до 0,50.

Зовсім інший характер мають зміни таких витрачальних елементів водного балансу, як стік поверхневий і сумарне випаровування. Середньорічні показники стоку поверхневого становлять за п’ятирічний період до рубки 1,59, за десятирічний після рубки — 3,30 і за наступний п’ятирічний — 1,66. Інакше кажучи, стік поверхневий за період калібрування був на 59 % більший, ніж на контролі, за десятирічний зразу після рубки період збільшився на 230 %, а за наступний п’ятирічний — на 66 %.

Сумарне випаровування (середньорічні показники якого становили до рубки 0,92, за десять років після неї — 0,71 і за наступні п’ять років — 1,32) зменшилось після рубки порівняно з періодом калібрування, але за наступні п’ять років помітно збільшилось.

2. Рівномірно-поступова рубка (II водозбір). Тут виділено такі характерні періоди: перший восьмирічний, який співпадає з відрізком часу між першим та другим кінцевими прийомами рубки, відтак наступний дворічний після проведення другого прийому рубки і кінцевий, тобто п’ятирічний період росту і розвитку нового покоління лісу. Ці періоди відрізняються між собою своєрідним розподілом витрачальних складових водного балансу.

Так само як і в першому випадку порівняємо показники співвідношення елементів водного балансу (стоку грунтового і поверхневого та сумарного випаровування) між II і III контрольним водозборами по встановлених періодах. Середньорічні показники грунтового стоку становлять у співвідношеннях II і III водозборів за період до рубки 0,45, за 8-річний період після першого прийому рубки — 0,47, за дворічний після другого прийому рубки — 1,06, за наступні п’ять років — 0,42. Під впливом двоприйомної рівномірно-поступової рубки грунтовий стік відносно контрольного водозбору майже не змінився. Він збільшився лише під впливом другого прийому цієї рубки, до того ж дуже короткочасно, усього за два роки.

Стік поверхневий (середньорічні показники). Співвідношення цієї складової водного балансу між II і III контрольним водозборами становлять за період калібрування 1,92, за восьмирічний період після першого прийому рубки — 2,42, за дворічний після другого прийому рубки — 4,53 і за наступні п’ять років — 1,61. Наведені дані свідчать про те, що стік поверхневий збільшився як під впливом першого, так і другого прийомів рубок, але найістотніше збільшення його мало місце після другого, кінцевого прийому рубки. За подальших 5 років, тобто через 11—15 років після першого прийому рубки, стік поверхневий зменшився навіть відносно періоду калібрування.

Сумарне випаровування. Середньорічні показники співвідношення величин між II і III водозборами такі: під час калібрування — 1,09, за восьмирічний період після першого прийому рубки — 1,01, за два роки після другого прийому — 0,73 і за наступні 5 років — 1,48. Як видно, сумарне випаровування неістотно змінилося під впливом першого прийому рубки, зменшилося воно і після другого, кінцевого прийому цієї рубки, а за останні п’ять років, тобто з 11 по 15-й після першого прийому рубки, збільшилося.

Таким чином, наведені вище показники, які служать критеріями визначення змін у структурі водного балансу, свідчать, що вони співпадають з періодами різного стану рослинного покриву водозборів.

Вплив рубок лісу і наступного лісовідновлення на зміни складових водного балансу визначали як шляхом одночасних зіставлень елементів балансу водозборів, пройдених рубками, і контрольного водозбору (що було показано вище), так і використовуючи результати спостережень, які одержано за період калібрування (табл. 3).

Спочатку зупинимося на змінах в розподілі елементів водного балансу, зумовлених суцільнолісосічною рубкою і подальшим розвитком нового покоління лісу на І водозборі.

Таблиця 3. ВПЛИВ СУЦІЛЬНОЛІСОСІЧНОЇ ТА ДВОПРИЙОМНОЇ РІВНОМІРНО-ПОСТУПОВОЇ РУБОК І НАСТУПНОГО ПРИРОДНОГО ЛІСОВІДНОВЛЕННЯ НА ЗМІНУ ВИТРАЧАЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ВОДНОГО БАЛАНСУ ВОДОЗБОРІВ

За перший десятирічний період після рубки істотно збільшився стік поверхневий: з 316 до 653 мм, або на 139 %. За цей час стік грунтовий, враховуючи гідрологічну неоднорідність І і III водозборів, зменшився на 14 %, а стік сумарний збільшився на 43 %. Таким же способом встановлено, що сумарне випаровування під впливом рубки зменшилось на 24 %.

За наступний п’ятирічний період, тобто з 11 по 15-й рік після рубки, складові водного балансу в результаті росту й розвитку молодого покоління лісу виражались так: стік сумарний відносно попереднього десятирічного періоду зменшився на 71 %, а відносно періоду калібрування— на 28 %. Відповідно зменшився стік грунтовий: по відношенню до попереднього десятирічного періоду після рубки він становив 29 %, а по відношенню до періоду калібрування — 43 %. Сумарне випаровування, навпаки, збільшилось відповідно на 66 і 42 %.

Зміни в розподілі складових водного балансу відбулися ось чому: за перший після суцільно-лісосічної рубки десятирічний відрізок часу значно збільшився поверхневий стік, тому що частина опадів не затримувалась лісовим наметом, а стікала по схилу (до цього вона випаровувалась). Крім того, збільшення витрат вологи на поверхневий стік зв’язане ще й з тим, що на водозборі, де була проведена суцільна рубка, інтенсивність опадів вища, ніж на площі, вкритій незайманим лісом. Адже надземна частина дерев не лише перехоплює певну кількість опадів, але й уповільнює їх доступ до поверхні грунту, тобто знижує інтенсивність опадів. Під наметом лісу повільніше проходить сніготанення. На вирубках, які являють собою внутрілісові прогалини, як правило, снігу нагромаджується більше, ніж під наметом лісу. Спостереження і періодичні зйомки на постійних маршрутах водозборів показали, що на водозборах, пройдених рубками, сніговий покрив зникає на 10—14 днів раніше, ніж там, де вони не проводились. В той же час максимальна кількість снігу на І і II водозборах, пройдених рубками, постійно була в 1,4—1,9 рази більша, ніж на контрольному водозборі. Ці особливості нагромадження снігу та його танення на І і II водозборах також спричинювали збільшення весняних паводків.

За п’ятирічний період після суцільної рубки на І водозборі поверхневий стік не тільки наблизився до норми, тобто до рівня, що був під час калібрування, а навіть зменшився на 26 %. За цей же час зменшився також стік грунтовий — на 40 % і сумарний — на 28 %. Сумарне випаровування порівняно з періодом калібрування збільшилось на 42 %.

Зміни в розподілі витрачальних елементів водного балансу можна віднести за рахунок таких факторів: за десятирічний період після суцільної рубки на І водозборі добре розвинувся підріст природного походження. Він являв собою високозімкнутий молодняк, який у віці 16—19 років досягав 3—7 м у висоту й істотно впливав на екологічні умови. У такому лісі вже нагромаджується природний відпад, кронами дерев затримуються атмосферні опади, а отже, зменшується фізичне випаровування вологи з поверхні грунту і, головне, збільшуються її витрати на життєдіяльні процеси, тобто транспірацію. Усе це не могло не вплинути на розподіл вологи по витрачальних елементах балансу. Як показали дослідження, намет молодого лісу затримує лише на 6,5—3,3 % менше опадів, ніж стиглий буковий деревостан, а вологи на транспірацію витрачає більше. Цим пояснюється зростання сумарного випаровування.

Вплив рівномірно-поступової рубки на кількісний розподіл елементів водного балансу, який полягає в порушенні водорегулюючої ролі лісу, проявився значно менше, ніж суцільнолісосічної рубки. За 8 років після першого прийому рубки поверхневий стік збільшився на 40 %, а сумарне випаровування зменшилось на 7 % порівняно з періодом до рубки. Стік грунтовий залишався майже таким же.

Більш істотні зміни в структурі водного балансу відбулися після другого, кінцевого прийому цієї рубки. Протягом двох років стік поверхневий збільшився на 161 %, а стік грунтовий — на 43 % порівняно з періодом калібрування. Збільшення як поверхневого, так і грунтового стоків зумовлене не стільки впливом цього прийому рубки, яка може бути певного мірою прирівняна до суцільнолісосічної, скільки збільшенням атмосферного зволоження за цей період.

Співвідношення грунтового стоку II і III водозборів за цей період становило 0,86. Що ж до стоку поверхневого, то співвідношення цих показників становило 3,65, тобто поверхневий стік залишається ще досить високим, порівняно з періодом калібрування на 161 % більшим. Але ці значні зміни витрачальних складових водного балансу під впливом кінцевого прийому поступової рубки виявились короткочасними. Вони тривали всього два роки.

В наступні роки розподіл елементів водного балансу наблизився до норми, яка склалася на період калібрування. Більше того, намітилось деяке зменшення поверхневого стоку і збільшення сумарного випаровування. Так, за останні 5 років порівняно з періодом калібрування поверхневий стік зменшився на 48 %, а сумарне випаровування збільшилось на 38 %. Стік грунтовий залишився приблизно на рівні періоду калібрування. Підвищення сумарного випаровування за останні п’ять років як на І, так і на II водозборах пов’язане з тим, що за цей час посилився ріст молодого лісу, який досі (мається на увазі II водозбір — рівномірно-поступова рубка) знаходився під зрідженим материнським наметом, з чим пов’язане зростання транспірації. Це й призвело до збільшення сумарного випаровування.

Визначити величину транспірації, особливо в стиглому деревостані, досить важко, тому встановлювати її доводиться шляхом допоміжного аналізу і розрахунків. Відомо, що із збільшенням приросту деревини збільшується споживання вологи на транспірацію. Залежить воно від багатьох природних факторів: температури і вологості повітря, сили вітру, освітлення, кількості і стану грунтової вологи і, нарешті, від породи дерев, їх віку тощо. А. А. Молчанов (1963) довів, що інтенсивність транспірації збігається з динамікою поточного приросту деревини. Максимум споживання вологи на транспірацію для всіх деревних порід припадає на період кульмінації поточного приросту. Із збільшенням віку дерев сумарне випаровування прогресивно зменшується, а стік води в ріки збільшується. Е. Сінклер (1960) прийшов до висновку, що річковий стік зменшується до мінімуму, коли деревостани досягають 50-річного віку після рубки, оскільки основна частина опадів використовується в період кульмінації поточного приросту деревини на сумарне випаровування.

Одержані на стаціонарі «Свалява» дані про збільшення сумарного випаровування молодниками І і II водозборів порівняно із стиглим лісом ІІІ водозбору узгоджуються із змінами поточного приросту деревини, пов’язаними з її віком. Так, згідно з даними таблиць ходу росту букових насаджень Карпат І класу бонітету (Дмітрієв І. П., 1967), у віці 20 років поточний приріст становить 9,9 м³/га, у 130 років, що відповідає віку деревостану III водозбору,— З м³/га. Кульмінація приросту припадає на 35 років і становить 12,2 м³/га. Таким чином, витрати вологи на транспірацію та випаровування молодняками І і II водозборів з віком прогресивно збільшуються до досягнення кульмінації поточного приросту, а на сумарний стік — зменшуються.

А як змінився такий витрачальний елемент, як сумарне випаровування, за весь період спостережень на стаціонарі «Свалява», тобто залежно від стану лісового покриву водозборів? Щоб відповісти на це питання, зіставимо коефіцієнти сумарного випаровування за вегетаційні періоди в розрізі виділених проміжків часу, відмінних один від одного за станом лісового покриву водозборів. Порівняємо числові показники співвідношення коефіцієнтів сумарного випаровування по таких категоріях лісового покриву, як стиглий буковий ліс (період калібрування), суцільнолісосічна вирубка (десятирічний період після суцільної рубки на І водозборі), поступова рубка — перший прийом (восьмирічний період після першого прийому поступової рубки), поступова рубка — другий, кінцевий прийом (дворічний період після другого прийому поступової рубки на II водозборі), сформований зімкнутий молодняк на водозборах (І і II), пройдених рубками (наступні 5 років).

За період калібрування сумарне випаровування на І водозборі було на 7 %, а на II — на 27 % вищим, ніж на контрольному. Через 10 років після суцільнолісосічної рубки на І водозборі воно зменшилось на 23 %, а за наступний п’ятирічний період, коли розвинувся підріст, зросло на 22 % порівняно з періодом калібрування. Під впливом першого прийому поступової рубки на II водозборі сумарне випаровування зменшилось на 40 %, а під впливом другого, кінцевого прийому рубки це зменшення порівняно з періодом калібрування становило 51 %. За дальші 5 років з ростом і розвитком молодого покоління лісу сумарне випаровування збільшилось на 4 % (табл. 4).

Таблиця 4. СПІВВІДНОШЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ СУМАРНОГО ВИПАРОВУВАННЯ НА І і II ВОДОЗБОРАХ ПО ВІДНОШЕННЮ ДО КОНТРОЛЬНОГО ЗА ХАРАКТЕРНІ ПЕРІОДИ

Оскільки витрати вологи на сумарне випаровування прогресивно збільшуватимуться, зменшуватимуться витрати як на ґрунтовий, так і на сумарний стік.

Результати багаторічного активного експерименту показали, що рівномірно-поступові рубки, з точки зору збереження водоохоронно-захисних властивостей лісу, мають певні переваги над суцільнолісосічними. Під впливом останніх значно зростає шкідливий поверхневий стік, зменшується грунтовий і сумарне випаровування. Перевага рівномірно-поступових рубок ще й у тому, що викликані ними зміни в розподілі елементів водного балансу триваліші, а масштаби їх прояву значно менші, завдяки чому порушені ними водоохоронно-захисні функції лісу відновлюються швидше. Проте рівномірно-поступові рубки не можна оцінювати як найбільш досконалий варіант заготівлі деревини, що забезпечує збереження і стабілізацію оптимальних водорегулюючих і водоохоронних функцій лісу. Цим вимогам найкраще відповідає таке ведення лісового господарства, при якому постійно зберігається лісовий покрив водозборів. При цьому треба орієнтуватись на створення різновікових деревостанів із складною структурою як їх просторової,так і надземної частини. Відомо, що чим складніша вікова і просторова структура деревостанів, тим масштабніший і різноманітніший вплив лісу на навколишнє середовище.

Переваги рівномірно-поступових рубок з точки зору збереження водоохоронно-захисних функцій лісу над суцільнолісосічними підтверджують такі розрахунки. Порівняємо зміни водоохоронно-захисної ролі лісу, викликані суцільнолісосічною рубкою за десять років після її проведення, з результатами двоприйомної рівномірно-поступової рубки за такий же період (вісім років після першого прийому і два роки після другого, кінцевого прийому рубки). Як зазначалось вище, під впливом суцільнолісосічної рубки стік сумарний за цей період збільшився на 43 %, а під впливом рівномірно-поступової — на 34 %. Стік поверхневий — відповідно на 139 % і 58 %. Стік ґрунтовий під впливом суцільнолісосічної рубки зменшився на 14 % , а після поступової збільшився на 5 %, сумарне випаровування відповідно зменшилось на 24 % і збільшилось на 9 %. При цьому враховано сумарний вплив рівномірно-поступової рубки за перший і другий прийоми. Наведені дані переконливо підтверджують переваги рівномірно-поступових рубок над суцільнолісосічними.

З’ясувавши ступінь порушення водоохоронно-захисної ролі лісу на контрольному та пройдених двома способами рубок водозборах, приходимо до висновку, що поступова рубка меншою мірою спричинює порушення водоохоронно-захисних властивостей лісу, ніж суцільнолісосічна. Тому обмежене, поступове і рівномірне втручання у природу лісу, в даному випадку головне користування, слід розцінювати як один із важливих заходів збереження середовищетвірної його ролі. Отже, ефективність природоохорони не завжди може бути

обмежена статичною охороною лісових ділянок. Такої охорони потребують особливо цінні реліктові, рідкісні, а також зникаючі лісові екосистеми. Щодо деревостанів, які в першу чергу служать лісосировинною базою і мають середовищетвірне значення на значній території, то вони повинні використовуватися раціонально і, головне, без шкоди для навколишнього середовища. Дотримуючись цих вимог можна забезпечити поступовий перехід до ведення лісового господарства на принципах безперервного і раціонального лісокористування. Воно передбачав розумне освоєння, охорону, відтворення і збереження, а інколи й поліпшення лісового середовища.

На відтворення первісного стану лісу з властивим йому середовищем, який внаслідок господарської діяльності помітно погіршав, потрібно чимало часу і зусиль. Але, якщо й вдасться справитися з цим завданням, то ще довго відчуватимуться наслідки заподіяної лісовому біоценозу шкоди. Це виявляється у посиленні паводків, ерозійних процесів, змиву грунтів на гірських схилах, погіршенні мікроклімату і гідрологічного режиму. А все, разом взяте, несприятливо впливає на розвиток майбутнього лісу. Порушення гідрологічної рівноваги істотно позначається на стані водних ресурсів і їх використанні в народному господарстві.

Таким чином, шкода, яку спричинює навколишньому середовищу порушення оптимальних гідрологічних умов лісових масивів, в економічному відношенні може бути більш істотною, ніж вартість вилученої із лісового біоценозу деревини.

Джерело: Чубатий О.В. Гірські ліси – регулятори водного режиму. Карпати. Ужгород. 1984

Tags: ліс