6.4. Вплив лісової рослинності на водний режим ґрунтів

Водний режим ґрунтів під лісами суттєво відрізняється від відкритих ділянок, що обумовлено в першу чергу значним впливом лісової рослинності на перерозподіл вологи, що надходить з опадами та формуванням водного балансу території. Основними відмінностями лісових ґрунтів є:

- ліс створює умови для високого поглинання та утримання вологи при таненні снігу та опадах;

- ліс затримує значну частину опадів на кронах дерев і тому при-хід вологи у ґрунт з опадами менший, ніж на відкритих ділянках;

- під лісом значно нижчі коливання температури ґрунту та фізичне випаровування вологи.

За усередненими даними ялинові ліси затримують на кронах до 32% опадів, змішані – до 27%, широколистяні – 20% та соснові і розріджені південні ліси до 15%. Разом з тим, під лісом ефектив-ніше використовуються весняні вологозапаси. Так, лісові підстилки не лише запобігають поверхневому стоку вологи, але й акумулюють значну кількість води. Вплив лісової підстилки на водний режим грунтів була виявлена іще в 19 ст. (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Вплив лісової рослинності на водний режим ґрунтів: де: 1 - затримується кронами - 30%; 2 - поверхневий стік - 5%; 3 - фізичне випаровування і використання трав'яною рослинністю - 10%; 4 - внутріґрунтовий стік - 10%; 5 - використання корінням дерев; 6 - відтікання в підґрунтові води - 10%.

Лісові підстилки знижують фізичне випаровування в 3-7 разів у порівнянні із відкритою місцевістю та можуть утримувати води у 5-7 разів більше своєї маси. Особливо велике значення як акумулятора вологи відіграє мохове покриття на поверхні ґрунту. Найбільшою здатністю затримувати вологу володіє покрив із сфагнових мохів - 227 мм, дещо менше - із зелених мохів, брусниці, лишайників (близько 80 мм), ще менше при мертвому покриві - 63 мм. Завдяки лісовій підстилці водопроникність ґрунтів залишається досить високою.

Динаміка вологості ґрунтів під лісовими насадженнями протягом року помітно відрізняється від ґрунтів з трав’янистою рослинністю. В другій половині весни весняні вологозапаси ґрунту досягають максимуму і розпочинається їх поступове зниження в результаті фізичного випаровування та транспірації рослинами. За даними В.І. Рудьковського до середини літа під лісом, незважаючи на значну транспірацію, вологозапаси у грунтів вищі ніж під луками. Лише в кінці вегетації під трав’янистою рослинністю спостерігається більш швидке підвищення вологозапасів за рахунок осінніх дощів, ніж під лісом, а під молодими лісовими посадками динаміка вологозапасів у ґрунті мало відрізняється від відкритих ділянок.

Лісові дерева використовують із ґрунту різну кількість вологи, враховуючи її витрати на транспірацію і синтез органічної речовини, затримання частини атмосферних опадів кронами дерев та трав'янисто-моховим покровом, випаровування затриманих опадів з їх поверхні. На її величину впливає вік і повнота насадження, наявність підліску, ступінь розвитку крони. Витрата на транспірацію коливається від 119 мм в сосняку сфагновому, до 217 мм в сосняку чорничному. Найбільш високою продуктивністю володіє сосняк брусничний, тому транспіраційна витрата для їх оптимального росту складає в середньому близько 200 мм, а сосняки ліщинові, липнякові і дубові, які мають вищий клас бонітету витрачають на транспірацію ще більше вологи (табл. 6.2).

Таблиця 6.2

Витрата вологи на транспірацію і випаровування різними типами насаджень (за А.А. Молчановим)

Типи дерев	Витрата вологи (мм за вегетацію) на: м
	транспі- рацію	випаровування з ґрунтового покриву	затримано кронами	Всього
Сосняк моховитий	173	79	80	332
Сосняк брусничний	195	83	86	364
Сосняк чорничний	217	121	90	428
Сосняк довгомошний	165	190	86	441
Сосняк сфагновий	119	227	80	426
Ялинник брусничний	225	86	70	381
Ялинник чорничний	297	55	121	473
Березняк чорничний	300	55	100	455

Витрата вологи на транспірацію ялинниками найвища - 225 та 297 мм, а для ялинника чистого - 368 мм. Загальна витрата вологи сосняком і ялинником брусничними становить відповідно 364 і 381 мм, а в більш зволожених умовах, сосняком і ялинником чорничним - більше 400 мм. Встановлена залежність витрати вологи на транспірацію від її запасу у ґрунті (табл. 6.3).

Таблиця 6.3

Запаси вологи ґрунту та витрата її на транспірацію, мм

(П. Ремезов, П. Погребняк, 1965)

Запас вологи в ґрунті в шарі 100 см	60	100	140	180	220	260	300	380
Витрата на транспірацію древостаном	184	200	220	225	210	195	155	126

Таким чином, найбільша витрата вологи на транспірацію при вмісті води у ґрунті 180 мм. По результатах досліджень в жарку і ясну літню пору 1 га дубово-ясеневого лісу у віці 25 років витрачає на транспірацію 26 т/га, або 2,6 мм води в день. Витрата води підліском становить близько 0,2 мм, або 7% від загальної витрати на транспірацію всіма насадженнями, а на транспірацію за добу протягом травня - жовтня - 3,5-3,7 мм, змінюючись по окремих роках від 2,9 до 4,2 мм за добу. Загальна витрата вологи на транспірацію в середньому становила 536 - 566 мм при достатньому її вмісті у ґрунті.

Проведений в Донецькій області (П. Ремезов, П. Погребняк, 1965) підрахунок витрати води лісом за вегетаційний період для 25-річних насаджень клена і ясена показав близькі величини - 244 і 262 мм, в середньому близько 250 мм. Якщо враховувати витрату на випаровування води, затриманої кронами дерев (60 мм) і поверхнею лісової підстилки (57 мм), то загальна витрата приблизно відповідає кількості опадів за рік (380 мм).

Встановлено, що у віці 25 років ліс витрачає на транспірацію найбільшу кількість вологи, а надалі її витрата поступово скорочується. Результати досліджень вказують на те, що існує пряма залежність між масою листя (хвої) і витратою води на транспірацію. Найбільша вага листя (хвої), а отже, і найбільша витрата вологи на випаровування в соснових насадженнях у віці в 20-40 років.

Крім витрат вологи на транспірацію деревостаном враховують затримання атмосферних опадів кронами дерев, випаровування з поверхні крон і надґрунтового покриву. Проведений сумарний облік витрати вологи сосняком брусничним показав, що у всі вікові періоди, за винятком жердняку, надходження атмосферних опадів перевищує сумарну витрату вологи сосновим лісом (табл. 6.4…5, рис. 6.4).

Таблиця 6.4

Витрата вологи на транспірацію древостаном сосняка брусничного (за А. А. Молчановим, 1953)

Показники	Вік деревостану, років
	10	14	33	65	120	150
Вага хвої в свіжому стані	11,0	14,2	17,2	13,8	10,6	8,8
Витрата вологи на транспірацію	250	261	345	238	208	183

Таблиця 6.5

Загальна витрата вологи на транспірацію і випаровування з поверхні крон і надґрунтового покриву в сосняку брусничному

(за даними А. А. Молчанова)

Показники	Вік древостану, років
	10	14	33	65	123	150
Опади	556	556	556	556	556	556
Витрата вологи лісом, мм	395	468	591	481	442	405
Різниця	161	88	-35	75	114	151

Додати цифри 1 і 2 в малюнок

Рис. 6.4. Витрата вологи на транспірацію і випаровування деревостанами сосняка брусничного різного віку ( за А. А. Молчановим). де: 1 - транспірація; 2 - випаровування

У віці жердняку витрата вологи на 35 мм більше її надходження з атмосферними опадами. Якщо в першому класі віку (1-20 років) може мати місце незначне накопичення в ґрунті вологи, частиною що витрачається на внутрігрунтовий сток, то в другому класі (21-40 років) виникає нестача вологи, особливо в роки із меншими атмосферними опадами. Саме у цей віковий період нерідко спостерігається всихання соснових насаджень, а в подальші роки витрата вологи насадженням зменшується, що призводить до утворення надлишку вологи та внутрігрунтового стоку.

Виходячи із прямого зв'язку між витратою вологи на транспірацію і масою листя (хвої) та залежністю між масою листя і величиною річного приросту деревостану можна зробити висновок про існування прямої залежності між величиною річного приросту і витратою вологи на транспірацію.