Что защищает лес?

Защитное значение леса в первую очередь определяется его ролью в водном балансе ландшафта. Занимая огромные территории, лес выполняет важные водорегулирующие и водоохранные функции. Создавая условия для выпадания повышенного количества летних осадков и накопления снега в зимний период, зеленые насаждения уменьшают суммарное испарение и поверхностный сток, поддерживают высокий уровень воды в реках, способствуют созданию запасов подземных вод.

Разрыхленная корнями деревьев лесная почва промерзает меньше. В лесу, по сравнению с открытыми пространствами, снег тает гораздо медленнее, что снижает сток воды по поверхности и дает возможность проникать ей на значительную глубину. Многочисленными опытами доказано, что в лесу вода просачивается в почву в десятки и сотни раз быстрее, чем на лугах и полях. Это приводит к тому, что при весеннем снеготаянии и ливневых осадках паводки в лесной зоне бывают менее бурными, а вешние воды через подземный сток более равномерно поступают в реки и другие водоемы.

Влияние леса на уменьшение поверхностного стока при таянии снега и ливневых осадках особенно резко проявляется в горах, где лес заметно смягчает наводнения. В равнинных районах гидрологическая роль леса наблюдается также достаточно ясно. Здесь она обусловлена в основном увеличением количества осадков и снижением коэффициента испаряемости; При этом влияние леса более сильно сказывается в районах недостаточного увлажнения и менее ясно - на территориях с высоким и избыточным количеством влаги. Наибольший сток наблюдается в северных широтах. По мере продвижения к югу сток уменьшается, а суммарное испарение увеличивается.

Поверхностный сток зависит от облесенности водосборных бассейнов. Чем меньше лесистость, тем больше сток и меньше воды поглощается почвой в процессе инфильтрации. При одинаковой залесенности территорий объем стока определяется составом насаждений, механическим сложением и генетическими особенностями почвы. Особенно много воды стекает по поверхности тяжелых суглинистых почв, где лес часто представлен еловыми древостоями, а безлесная часть площади занята сельскохозяйственными угодиями. На легких суглинках сток уменьшается, а на черноземах, супесчаных и особенно песчаных почвах становится еще меньше.

Положительное влияние на регулирование поверхностного стока оказывает лесной опад. Он не только обладает высокой влагоемкостью, но и выполняет роль фильтра, предохраняя верхние горизонты почвы от заиления. Кроме того, движение воды в самой подстилке проходит в 30-40 раз медленнее, чем на обнаженной почве, что повышает инфильтрацию и способствует поступлению влаги в замедленный подземный сток. Этому лучше помогает толстый и рыхлый слой опада лиственных лесов, нежели грубый гумус хвойных, особенно еловых насаждений.

Заметное влияние на сток в лесу оказывает хозяйственная деятельность людей в виде рубок главного и промежуточного пользования. При выборочных рубках, если сомкнутость полога снижается меньше чем на 30 процентов, за счет сокращения площади испарения достигается некоторая экономия влаги и увеличение общего стока. При вырубке половины массы древостоя общий сток уменьшается, так как под пологом разрастается густой травяной покров, усиливающий расход влаги на испарение. При полном удалении лесов с площади водосбора, с поверхности почвы стекает наибольшее количество воды. При этом сток проходит бурно, за короткое время, вызывая многие нежелательные последствия. Подсчитано, что при возрастании или снижении лесистости бассейна на один процент годовой сток рек увеличивается или, соответственно, уменьшается в среднем на 10 кубометров с одного гектара. При полном облесении бассейна годовой сток возрастает по сравнению с безлесными территориями на тысячу кубометров с гектара.

Отрицательное влияние на объем стока оказывает заболоченность речных бассейнов. С увеличением заболоченности на один процент годовой сток снижается на четыре- пять кубометров с гектара. Водоохранная роль заболоченных лесов примерно в два раза слабее, чем незаболоченных. Поэтому осушение лесов не только увеличивает прирост насаждений, но и повышает их водоохранное значение. Кроме того, осушение болот способствует обогащению кислородом поступающей в реки воды, что очень важно для рыбного хозяйства.

Долгие годы оставался спорным вопрос о влиянии леса на уровень грунтовых вод. Благодаря исследованиям в нашей стране все большее признание получает вывод, что влияние леса на запасы грунтовых вод неодинаково в различных географических районах, а в их пределах зависит от породного состава и типа леса, таксационных особенностей древостоев и их размещения на местности, сезона года и изменений погоды. Древесные растения, которые расходуют малое количество воды на транспирацию, способствуют накоплению влаги в почве. По сравнению с полем стояние грунтовых вод в лесу выше в весенний период и после продолжительных ливневых осадков.

Благотворное водорегулирующее влияние оказывает лес во время ливней и паводков, вызывающих наводнения. Уменьшая максимум поверхностного стока, лесной покров, если не совсем предотвращает, то, во всяком случае, сильно смягчает наводнения. Но положительное влияние леса может проявляться только в известных пределах. При исключительных по силе ливнях, особенно если они совпадают с бурным таянием снегов, наводнения достигают такой силы, что влияние леса становится совершенно незаметным. Борьба с наводнениями, наряду с посадками леса и соблюдением правил рубок, должна включать мероприятия по правильному сельскохозяйственному использованию земель и проведению гидротехнических работ.

Лесные насаждения оказывают положительное влияние на качество стоковой воды. Соприкасаясь с почвогрунтами, остатками растительности и животных организмов, вода выщелачивает из них различные вещества и приобретает определенный химический состав. Древостой, расположенные по берегам водоемов, предназначенных для обеспечения населения питьевой водой, играют роль естественных фильтров-очистителей, резко улучшающих химический и бактериологический состав воды. Так, лесная полоса шириной 30-40 метров снижает содержание аммиака в проходящей через нее стоковой воде в два раза. В воде, прошедшей через сосновый лес, уменьшается количество азота. Лесные насаждения положительно влияют на щелочность, жесткость и значительно повышают физические свойства воды.

Число болезнетворных бактерий в воде, прошедшей через полезащитные, водорегулирующие или приовражнобалочные полосы, сокращается в 10-25 раз. При этом различные древесно-кустарниковые породы по-разному влияют на изменение качества воды. По данным В. Т. Николаенко^*, в одном кубометре воды, поступающей в водо-хранилище из выгона, обнаружено 920 кишечных палочек; в воде, протекающей через акациевый лес, - в 10 раз меньше; вытекающей из соснового бора - в 18 раз, а из .дубового с примесью ясеня и акации - в 23 раза меньше, чем с выгона.

^* (Николаенко В. Т. О роли лесных насаждений в повышении качества воды. - В сб: Лесн. хоз-во и лесн. пром-ть СССР. М.: Лесн. пром-ть, 1972, с. 390-396.)

Лес положительно влияет на испарение и температуру воды в водоемах. Обычно в защищенном лесом озере, водохранилище, пруде или реке вода значительно прохладнее, чем в открытом водоеме, что оказывает положительное воздействие на многие физические, химические и бактериологические процессы, которые определяют ее пригодность для употребления человеком. Испарение воды с защищенных лесом поверхностей проходит менее интенсивно, что очень важно для сохранения ее запасов. В целом количество и качество стекающей в водоемы воды находится в прямой зависимости не только от залесенности берегов, но и от правильной организации лесного хозяйства в прибрежных лесах.

Большой вред сельскому хозяйству приносит водная эрозия в виде смыва и размыва почвы. Интенсивность водной эрозии зависит от рельефа и геологического строения местности, физико-механических свойств почвы, климатических условий, состояния растительности и хозяйственной деятельности человека. Наиболее опасен плоскостной смыв, при котором ухудшается структура, водопроницаемость и влагоемкость почв, теряются содержащиеся в них питательные вещества.

По данным Почвенного института АН СССР, только в европейской части страны плоскостной эрозии подвержено около 50 миллионов гектаров. При крутизне склонов один-два градуса смыв почвы составляет два-пять кубометров, а на склонах четыре-пять градусов - тридцать-сорок кубометров с одного гектара. С потоками талой воды с полей уносится 50-75 процентов влаги зимних осадков.

Размывы приводят к образованию оврагов, в результате чего из хозяйственного оборота исключаются значительные площади земель. Продуктами смыва заносятся пойменные луга и огороды, заиливаются реки, пруды и водохранилища, ухудшаются условия для судоходства. В европейской части СССР площадь оврагов достигает пяти миллионов гектаров. Печальная судьба постигла многие мелкие водохранилища и малые реки.

Использование леса для поддержания полноводности рек и водоемов является не новым делом. Еще в начале XVIII века Петром I были выделены водоохранные леса, находящиеся поблизости от источников. Позднее крестьяне многих волостей и губерний коллективно обсаживали берега прудов и особенно плотины для предохранения их от разрушения и заиливания.

Сейчас важное место в системе противоэрозионных мер занимают посадки древесно-кустарниковых растений, создаются водорегулирующие, прибалочные и приовражные лесные полосы и насаждения. Полосы высаживаются обычно поперек склонов на всей водосборной площади. В зависимости от протяженности и крутизны склонов их ширина составляет от 12 до 21 метра, а расстояние между полосами изменяется от 200 до 600 метров. В непосредственной близости от оврагов высеваются травы или производятся сплошные посадки деревьев и кустарников.

Водорегулирующие полосы в сочетании с полезащитными насаждениями способствуют равномерному распределению снега, утепляют почву и повышают ее водопроницаемость, чем обеспечивают перевод надземного стока в подземный. Максимальная водопоглотительная способность территории проявляется при облесении водосбора до € процентов. Располагаясь поперек склонов, полосы задерживают твердые илистые частицы и обогащают гумусом верхние горизонты почвы. Полосы создаются плотной непродуваемой конструкции с густыми посадками кустарников. Расстояние между рядами деревьев два-три метра. Для лучшего удержания талых вод на склонах крутизной более четырех градусов нижние опушки полос оборудуются валами высотой 50-60 сантиметров.

Приовражные и прибалочные лесные полосы, располагаясь в непосредственной близости от защищаемых объектов, уменьшают сдувание снега, увеличивают внутрипочвенный сток, скрепляют почвы корневыми системами, предотвращают их смыв и оползание. При наличии приовражных полос почвы меньше иссушаются, на них лучше поселяется травянистая и кустарниковая растительность и зарастают дерниной склоны оврагов. Кустарники в таких полосах высаживаются в верхнем и нижнем рядах со стороны поля и оврага. Нижний ряд полосы желательно формировать из корнеотпрысковых пород, которые могут обеспечить естественное зарастание оврага. На откосы оврагов высаживают древесные и кустарниковые породы. В ямы-терраски высаживаются сеянцы или черенки облепихи, высеваются семена клена или других засухоустойчивых пород. Иногда откосы закрепляют плетеными фашинами. Лесомелиоративные работы по дну оврагов всегда сочетаются со строительством гидротехнических сооружений. Для облесения днищ оврагов используются древовидные и кустарниковые ивы.

Правильно созданная система противоэрозионных насаждений может ослабить силу ветра на прилегающих пахотных склонах на 20-40, повысить влажность воздуха на 5-6, уменьшить испарение на 13-16, глубину промерзания почвы на 15-50 процентов, вдвое снизить интенсивность снеготаяния и сократить коэффициент стока в два-четыре раза.

На горных склонах лес не только уменьшает смыв почвы, достигающий на безлесных территориях 500-700 кубометров с одного гектара в год, но частично предотвращает селевые потоки. Создание лесов в горных условиях связано с известными трудностями и, прежде всего, с устройством террас, площадок или траншей, шириной до полутора метров, с уклоном обратным склону. Террасы собирают влагу с межтеррасных пространств, изменяют тепловой и гидрологический режимы склонов, улучшают условия для роста древесных и кустарниковых растений.

Лесные насаждения выполняют важную роль в закреплении движущихся песков. На песках уже создано более миллиона гектаров защитных насаждений. Это существенно изменило микроклиматическую обстановку и снизило губительное действие пыльных бурь и суховеев, которые возникали в пустынях, а затем распространялись на плодородные черноземные степи юго-востока европейской части страны, Западной Сибири и Казахстана. В хозяйственный оборот включены многие не использовавшиеся ранее земли. Облесение песков обычно производится в два этапа. Первоначально они закрепляются посевом трав или посадкой шелюги, а затем на них высаживаются другие растения.

Большие площади сельскохозяйственных земель подвержены ветровой эрозии в виде пыльных бурь и пылевых поземок. Они уносят верхний плодородный слой почвы, засекают озимые и многолетние травы, вызывают полегание хлебов, выбивают зерна из созревших колосьев и частично засыпают посевы. В Западной Сибири и Северном Казахстане ветровая эрозия начинается при скорости ветра шесть-девять метров в секунду. При более сильном ветре черноземы обыкновенные, выщелоченные и южные, а также каштановые супесчаные почвы каждые полчаса теряют 40-90 центнеров мелкозема с каждого гектара. Тяжелые и средние суглинки характеризуются меньшей эродируемостью, их потеря составляет 10-40 центнеров с гектара.

Сильное противодействие возникновению и развитию пыльных бурь оказывают защитные лесные полосы, которые уменьшают скорость ветра, сдерживают выдувание почвенных частиц и задерживают приземную пыль. Для борьбы с ветровой эрозией высокоэффективны лесные полосы ажурно-продуваемой конструкции, обеспечивающие умеренную и среднюю проницаемость ветра в кронах и сильную в стволах. Полосы должны быть пяти-семирядные, шириной не более 20 метров. Они .уменьшают скорость ветра более чем на 20 процентов с подветренной стороны на расстояние в 40 раз превышающее высоту деревьев, а с наветренной - в 6 раз.

Положительное действие ветрозащитных насаждений определяется расстоянием между полосами и общей лесистостью местности. В зависимости от механического состава почв и ветрового режима территории максимальный эффект достигается при создании системы полезащитных лесных полос с разбивкой полей на прямоугольники размером от 200Х1000, до 400X1500 метров. Лесистость полей, подверженных пыльным бурям, должна быть не менее 3-5 процентов.

Более или менее широкое развитие полезащитное лесоразведение в России получило после выхода в 1882 году книги профессора В. В. Докучаева "Наши степи прежде и теперь", написанной по материалам трехлетней экспедиции в засушливые районы Голодной степи.

В результате исследований В. В. Докучаев сделал вывод, что одной из серьезных причин губительного действия засух и суховеев являлось обезлесение степей. Он рекомендовал комплекс мер по повышению урожайности, в том числе строительство прудов и водоемов, посадки полезащитных лесных полос. Не ограничиваясь полевыми исследованиями, ученый заложил постоянные опытные участки. Один из них впоследствии вырос в крупнейший научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной зоны имени В. В. Докучаева. Заключения и выводы ученого по борьбе с неблагоприятными условиями в черноземных районах не потеряли своей ценности до наших дней.

Первые полезащитные лесные полосы на территории Западной Сибири созданы в 1900 году на Омском опытном поле. В 1918 году произведены полезащитные посадки на Кулундинском опытном поле. Впоследствии большие агролесомелиоративные работы были выполнены колхозами и совхозами степных и лесостепных районов. Только за 1937-1940 годы было посажено более 25 тысяч гектаров j полезащитных насаждений. В послевоенные годы закончено создание систем поле- и пастбищезащитных лесных: полос во многих районах Алтайского края, Омской и Новосибирской областей, что позволило получать более высокие и стабильные урожаи сельскохозяйственных культур, улучшить содержание скота в засушливых южных, районах.

Для предупреждения снежных и песчаных заносов железных и шоссейных дорог широко используются защитные лесные насаждения. В зависимости от рельефа местности и ветрового режима они создаются в виде двухрядных аллей, однорядных или многорядных полос. В посадки часто вводят плодовые деревья, что обеспечивает защитное и повышает утилитарное значение насаждений. Многолетний опыт эксплуатации дорог показал, что защитные лесные полосы являются наиболее рентабельным и эффективным средством защиты их от заносов. Посадка полос позволила снять с ограждения миллионы щитов и кольев, уменьшить затраты труда и средств на содержание путей.

Продукты водной и ветровой эрозии, попадая в реки каналы и другие водоемы, заносят их песком, землей, илом, вызывают обмеление, пересыхание, изменение русел, приводят к наводнениям, размывам берегов и другим нежелательным последствиям. Хорошим регулятором речного стока является древесно-кустарниковая растительность. Лесные насаждения на берегах рек во время затопления и прохождения через них паводка осаждают песок, закрепляют грунты наносных образований береговых откосов и предохраняют их от размыва, способствуют повышению плодородия поймы.

При проектировании и строительстве крупных водохранилищ большое внимание уделяется закреплению берегов от волновой переработки - абразии. Для этого забивают сваи, укладывают каменные настилы, строят железобетонные стены. Однако наиболее надежным и дешевым способом защиты берегов от абразии является облесение их кустарниковой растительностью. Густые посадки кустарников надежно охраняют берега от размыва волнами.

По берегам 1325 рек, 80 озер, 15 водохранилищ и каналов страны выделены специальные водоохранные леса, запретные для рубки, с особым режимом ухода и эксплуатации. Общая протяженность этих лесных полос превышает 23 тысячи километров, а их площадь свыше 7 миллионов гектаров^*.

^* (Николаенко В. Т., Плотников Л. Н., Воронина А. П. Леса I группы. - М.: Лесная промышленность, 1973. - с. 112.)

В зависимости от хозяйственной ценности водных бассейнов, рельефа местности, степени эродированности земель, качества почвогрунтов и особенностей водосборной территории ширина запретных полос изменяется от одного до нескольких десятков километров. Так, например, по берегам Волги, в ее верхнем течении, ширина водоохранных зон составляет 20 километров, в среднем - 6 и в нижнем- 3 километра. Запретные полосы вдоль Оби выделены пятидесятикилометровой шириной, а ее притоков - 1-3 километра. Состав защитных насаждений и схемы смешения пород принимаются с учетом местных почвенно-климатических условий и накопленного опыта.

К защитной категории лесов отнесены огромные площади на севере страны, на границе с тундрой. Притундровые редколесья противоборствуют проникновению на юг холодных северных ветров, значительно смягчают климат, являются основной кормовой базой оленеводства и местом промысловой охоты. В пределах Западной Сибири такие леса занимают площадь свыше 5,4 миллиона гектаров.

На полях колхозов и совхозов страны произрастает более 4,5 миллиона гектаров защитных насаждений, которые оберегают десятки миллионов гектаров пахотных земель от засух, пыльных бурь и эрозии почвы, изменяют микроклимат прилегающих территорий. Полезащитные лесные полосы снижают скорость ветра, дробят и разрушают воздушные вихри, изменяют относительную влажность воздуха. В сухие и жаркие дни под воздействием лесных полос влажность воздуха повышается на 5-15 процентов. Они заметно уменьшают испарение влаги с поверхности почвы.

Полезащитные лесные полосы влияют на снегозадержание, промерзание и оттаивание почвы, ее водно-физические и химические свойства, что способствует дополнительному увлажнению полей в период весеннего снеготаяния. При этом прибавка влаги весьма значительная. В лесостепи европейской части страны она достигает 28 миллиметров, в Западной Сибири - 27, в черноземной степи-47, в сухой степи Северного Казахстана - 22. Дополнительное увлажнение угодий значительно улучшает водный режим межполосных пространств, повышает терморегуляцию, увеличивает фотосинтез и активность физиологических процессов растений.

Накапливая и сохраняя влагу, усиливая ее поглощение, лесные полосы увеличивают поступление воды в водоносный горизонт, вносят коренные изменения в режим влажности почвогрунтов. Полосы способствуют увеличению мощности гумусного горизонта, а также содержанию мобильных форм азота и фосфора, улучшают физические свойства почв,

В лесостепной, степной и полупустынной зонах страны к 1975 году закончено создание 124 государственных защитных лесных полос на площади 133 тысячи гектаров. В зависимости от структур и местоположения они выполняют различные функции, служат основой, от которой широкой сетью разветвляются полезащитные полосы колхозов и совхозов.

В отличие от обычных посадок защитные лесонасаждения начинают изменять природную обстановку с 5-8-летнего возраста. В это время они уже становятся заметной преградой для ветра, созданная ими лесная подстилка успешно аккумулирует поверхностный сток, а корневая си-стема укрепляет почвогрунты.

Лесные полосы в зоне своего влияния создают благоприятные условия для роста и развития сельскохозяйственных культур, повышают эффективность агрономических приемов, обеспечивают дополнительный выпуск продукции земледелия и животноводства.

Полезащитные лесные полосы повышают производительность труда при работе в межполосных пространствах на 12-15, рентабельность возделывания зерновых культур и зеленой массы кукурузы на 30-40, технических культур на 50-60 процентов. Единовременные затраты на создание лесных полос в переводе на гектар мелиорируемых земель не превышают 30-45 рублей. Если принять срок службы защитных насаждений в 30-40 лет, то ежегодные затраты на гектар земель составят 0,75-1 рубль. Через пять-семь лет расходы на создание полос полностью окупятся и начнут приносить прибыль.

Большое защитное значение имеют колочные леса Западной Сибири и Казахстана. Располагаясь среди распаханных полей, они представляют естественные защитные заслоны и строго охраняются законом.

Все добрые дела леса трудно перечислить. Недаром выработанная веками народная мудрость наградила его многими эпитетами и поговорками: "Лес и вода - брат и сестра", "Лес и вода - поле красят", "Лес родит реки" и другими. Немало сложено песен о лесе. Все это дань уважения своему зеленому другу.