О мелиоративной роли снежного покрова в Нижнем Поволжье

О МЕЛИОРАТИВНОЙ  РОЛИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА В НИЖНЕМ ПОВОЛЖЬЕ

Роль снежного покрова в земледелии велика. Около 30-50% атмосферных осадков выпадает в виде снега. При их поглощении почвой в ней накапливаются значительные запасы продуктивной влаги, которые обеспечивают формирование урожая сельскохозяйственных культур. Однако в районах Нижнего Поволжья до 50% снега сносится с необлесенных полей в гидрографическую сеть [Калиниченко, Ильинский, 1976; Сурмач, 1964].

Снегозапасы являются одним из основных природных факторов стока талых вод. Поэтому для успешной защиты почвы от эрозии важно знать закономерности распределения снежного покрова на склонах разных экспозиций с системой защитных лесных насаждений (ЗЛН) и без них.

На характер отложения снега большое влияние  оказывает ветровой режим. Е. А. Гаршинев [Гаршинев, 1988], проанализировав данные почти 2000 метеостанций, пришел к выводу, что на большей части ЕТР (в т.ч. и Нижнее Поволжье) нет четко выраженного направления ветров, в том числе метельных, поэтому в разные годы снегосдуваемыми и снегозаносимыми могут быть склоны разных экспозиций. В связи с различным характером ветрового режима на склонах разных экспозиций, существуют определенные закономерности отложения и таяния снега. Так, на снегосдуваемых склонах мощность снежного покрова в направлении от водораздела до тальвега уменьшается, а на снегозаносимых увеличивается. Это приводит к разному характеру стаивания снега и обнажения почвы. На склонах снегосдуваемых экспозиций первой обнажается от снега почва нижних частей. Процесс снеготаяния идет снизу вверх, и талая вода, поступающая с верхних частей склонов на нижние, вызывает усиленный смыв и размыв почвы. На склонах снегозаносимых экспозиций сначала освобождается от снежного покрова почва верхних частей и формирующийся на них поверхностный сток попадает в снег, тем самым уменьшая эрозию. На склонах таких экспозиций смыв почвы бывает значительно меньше. Поэтому необходимо добиваться, чтобы мощность снежного покрова увеличивалась вниз по склону.

Система лесных полос является антропогенным фактором, оказывающим мощное воздействие на характер снегоотложения и накопление снеговой воды. Снегоотложение зависит от направления метельных ветров, способа размещения лесополос на территории, расстояния между ними, конструкции, параметров системы (количество рядов, ширина междурядий и др.), породного состава, характера подстилающей поверхности и др. Имеется много работ, в которых освещен вопрос о распределении снежного покрова в системе противоэрозионных лесных насаждений. Несмотря на положительное влияние систем лесополос на накопление дополнительного количества снега, распределяется он в них неравномерно. Так в лесополосах и шлейфах снега откладывается в 2-4 раза больше, чем на межполосном пространстве. Накопление больших снежных сугробов в стокорегулирующих лесополосах и в их приопушечной зоне явление в большинстве случаев отрицательное. Вследствие него межполосные поля недополучают снег, снеговая вода теряется на сток, а из-за длительного периода снеготаяния задерживается начало проведения весенних полевых работ. Добиться оптимального снегоотложения в системах лесополос на склонах возможно путем их правильного размещения на территории, совершенствования конструкции и изменения расстояний между ними.

Нами проводилось  изучение характера снегоотложения при контурной организации территории в системах стокорегулирующих лесополос на Нижневолжской опытной станции по селекции древесных пород ВНИАЛМИ и в ОПХ «Волгоградское». За пятилетний период исследований в районе г. Камышина снега в системе лесополос накапливалось в 2-3 раза больше, чем на открытом поле, но его отложение было неравномерным [Барабанов, 1993]. В лесополосах и шлейфах его накапливалось 234 и 129 мм соответственно, а на межполосном пространстве 64 мм против 61 мм в открытом поле.

Анализ данных за 1986-2001 гг., полученных в ОПХ "Волгоградское" в районе г. Волгограда (табл. 1) показал, что на склоне с системой контурных  стокорегулирующих лесополос высота снега и запасы воды в нем были в среднем в 2 раза больше, чем  на необлесенном склоне. Однако распределялся снег крайне неравномерно. В лесополосах средняя высота снега и снегозапасы были 47 см и 124 мм соответственно. По годам исследований высота снега колебалась от 10 до 96 см, а снегозапасы от 21 до 340 мм. В приопушечных частях лесных полос (зонах снежных шлейфов) средняя высота снега равнялась 29 см, а средние запасы снеговой воды 76 мм. По годам эти характеристики соответственно варьировали от 8 до 76 см и от 17 до  250 мм. Высота снега и снегозапасы в межшлейфовых частях межполосного пространства составляли 16 см и 39 мм соответственно. По годам они изменялись от 6 до 39 см и от 12 до 130 мм. Наименьшие высота снега и снегозапасы отмечены в открытом поле (6-35 см и 11-118 мм). Эти показатели в межшлейфовых частях полей, защищенных лесополосами, были соответственно на 3 см и 8 мм больше, чем в открытом поле.

Таким образом, в Нижнем Поволжье в системах контурных  стокорегулирующих лесополос накапливается дополнительное количество снеговой воды. Однако, в связи с тем, что стокорегулирующие лесные полосы почти повсеместно имеют плотную конструкцию, основная масса снега задерживается в них самих и в их приопушеч-

Таблица 1

Характер снегоотложения в системе контурных стокорегулирующих  лесных полос в ОПХ «Волгоградское»

Годы	Высота снега (числитель), см, и снегозапасы (знаменатель), мм
	Лесополоса	Шлейфовая часть	Межшлейфовая часть	Открытое поле
1986	18 50	10 25	9 24	6 11
1987	82 270	76 250	39 130	35 118
1988	39 107	20 96	16 40	14 26
1989	87 340	63 180	9 25	9 25
1990	32 85	10 29	8 23	8 22
1991	47 103	20 43	16 35	14 28
1992	84 203	30 50	15 26	13 22
1993	23 40	17 31	13 19	13 19
1994	44 83	23 41	14 25	10 19
1995	45 129	29 85	19 56	17 52
1996	96 191	43 85	28 57	20 41
1997	48 120	35 88	24 60	20 50
1998	40 124	25 78	9 28	3 9
1999	26 46	33 75	14 32	10 22
2000	32 65	21 43	12 24	10 20
2001	10 21	8 17	6 12	6 12
Средние	47 124	29 76	16 39	13 31

ных частях. Поэтому  протяженность снежных шлейфов  не превышает 1-2 Н (Н- высота деревьев) вверх  и 2-4 Н вниз по склону. Всего же она  составляет в среднем 3-6 Н. Если взять средние запасы снеговой воды, накапливаемые в открытом поле за 100%, то в межшлейфовых частях межполосного пространства их накапливается 126%, в зоне снежных шлейфов – 245%, а в лесных полосах – 400%. Это безусловно, способствует выполнению стокорегулирующих и противоэрозионных функций системы. Однако для существенного пополнения запасов продуктивной почвенной влаги на полях и соответственно повышения урожайности сельскохозяйственных культур в межполосных пространствах, снега бывает недостаточно.

По данным И. Д. Копанева [Копанев, 1971], в степных районах Европейской территории России коэффициент вариации характеристик снежного покрова достигает 70%, что связано с особенностями рельефа и метельного снегопереноса. Они существенно отличались (на 14-57%) в системах лесополос и на открытом поле. При отсутствии метельного переноса снега варьирование этих характеристик в системе лесополос и на открытом поле небольшое (0-7%).

Важным природным  фактором стока талых вод является глубина промерзания почвы. Как  известно, снег, обладая хорошими теплоизоляционными свойствами, предохраняет ее от промерзания. А лесными полосами, которые являются мощным фактором снегоотложения, можно регулировать высоту снежного покрова, тем самым, воздействуя на замерзание почвы. Отепляющее действие снега на почву зависит от сроков установления устойчивого снежного покрова и морозов. Для предохранения почвы от замерзания достаточно того, чтобы мощность снега не превышала 20-30 см к началу установления морозов и в дальнейшем увеличивалась до 50-80 см по мере их усиления. Такое количество снега часто накапливается в лесополосах и вблизи от них при первых же метелях. С полей без лесных полос он, как правило, уносится, и почва остается незащищенной. Обобщение и анализ многолетних данных по глубине промерзания в лесных полосах, под их защитой и в открытом поле позволили выявить ряд интересных факторов и зависимостей, из которых вытекают важные следствия. Почва предохраняется от промерзания или глубина ее бывает небольшой в самих лесополосах и зонах отложения снежных шлейфов. В межшлейфовых частях межполосного пространства и в открытом поле она промерзает глубоко и примерно одинаково.

В Нижнем Поволжье роль лесополос в предохранении  почвы от промерзания очень высока (табл. 2).

Таблица 2

Показатели  средней и разной вероятности  превышения глубины промерзания почвы в лесополосах и открытом поле, см

Место определения	Средняя глубина промерзания, см	Вероятность превышения, %						Cv	Cs
		1	10	30	50	70	90
Лесополоса	20	70	35	15	5	0	0	2,20	1,50
Открытое поле	70	190	120	80	55	30	5	0,79	0,72

Примечание. Коэффициенты: C_V и C_s – вариации и асимметрии

На светло-каштановых почвах (в районе Волгограда) средняя  глубина промерзания почвы составляет в открытом поле 70, а в лесных полосах 20 см. Совсем почва не замерзает три года в 10-летие, а в открытом поле один год из двадцати лет. Промерзание почвы до 50 см в лесополосах бывает в годы с 90-97%-ной вероятностью превышения, то есть почти ежегодно она бывает талой или промерзает на небольшую глубину. В открытом поле в таком состоянии почва бывает в годы с 50%-ной вероятностью превышения, то есть пять лет в 10-летие.

Большие различия во влиянии лесополос на предохранение  почвы от глубокого промерзания  связаны с сочетанием сроков установления снежного покрова и морозов, а  также с гидрометеорологическими  условиями зимнего периода. Эти сочетания могут быть следующими.

1. Снег выпадает  на талую или слабозамерзшую (30-50 см) почву, сильных оттепелей нет, и он стаивает в течение зимы, почва предохраняется от замерзания как в поле, так и в лесополосах и сохраняет высокую впитывающую способность; стока не бывает ни в поле, ни в лесополосах. Такие же условия могут создаваться, если почва в зиму уйдет замерзшей глубоко, но потом оттает после глубокой и продолжительной оттепели и выпадения снега.

2. Снег выпадает  на талую или слабозамерзшую почву, во время зимних оттепелей он в поле стаивает полностью, а в лесополосах и на опушках (иногда только в лесополосах) частично, затем после наступления морозов почва в поле глубоко промерзает, а в лесополосах (и шлейфах) оставшийся снег предохраняет ее от промерзания; почва здесь обладает высокой водопроницаемостью, и лесополосы хорошо поглощают талую воду, поступающую с поля.

3. Снегоотложение  происходит одновременно с наступлением  морозов. В лесополосах и на опушках сразу начинает откладываться снег, сдуваемый с полей. Почва в лесополосах замерзает слабо, а в поле на большую глубину. Если в течение зимы нет глубоких оттепелей с полным сходом снега в поле и лесополосах, то почва в лесополосах может оттаять снизу и сохранит высокую впитывающую способность.

4. Снег выпадает  раньше или одновременно с  наступлением морозов. Почва уходит  в зиму талая или слабозамерзшая. Во время глубоких оттепелей  снег полностью стаивает, почва глубоко промерзает в поле и в лесополосах, впитывающая способность ее значительно снижается.

5. Морозы наступают  раньше установления снежного  покрова, почва промерзает на большую глубину в поле и в лесополосах, и в таком состоянии находится всю зиму независимо от наличия или отсутствия оттепелей и количества снега, водопоглощающая способность почвы становится слабой, а стокорегулирующая роль лесополос низкой.

Могут быть и  другие сочетания условий, при которых  стокорегулирующая роль лесополос  в связи с промерзанием почвы  занимает промежуточное положение.

Оценивая в  целом влияние лесополос на снегоотложение и промерзание почвы, следует отметить, что с их помощью можно в значительной степени регулировать глубину промерзания. Лесополосы, оказывая мощное воздействие на снегоотложение, способствуют предохранению почв от глубокого промерзания, увеличению водопоглощения и сокращению стока талых вод.

Литература

1. Калиниченко  Н. П., Ильинский В. В. Лесомелиорация  овражно-балочных систем. - М., Лесн. пром-сть, 1976. - 200 с.

2. Сурмач Г.  П. Борьба с эрозией почв  на основе поверхностного стока // Вестн. с.-х. науки. - 1964. - №8. - С. 81-90.

3. Гаршинев Е.  А. Выбор способа размещения  лесополос на водосборах с  учетом направления вредоносных ветров // Лесомелиорация при контурном земледелии: Сб. науч. тр. ВНИАЛМИ. – Волгоград, 1988. - Вып. 1(93). – С. 30-42.

4. Барабанов А. Т. Агролесомелиорация  в почвозащитном земледелии. –  Волгоград, 1993. – 156 с.

5. Копанев И.  Д. Методы изучения снежного  покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 226 с.