Способ оценки влагообеспеченности полезащитных лесных полос

)5 А 01 6 23/00 ПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОР У СВИДЕТЕЛ У институ ние дрештановых , 48-57. ПЕЧЕ ЫХ П ют оса сител особ оценки влагоений, включающийа воды, израсходои влажности почвы, влагоемкости. Этот ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ(56) Черников Ф,С, Водообеспечевесных насаждений нэ светло-капочвах. Почвоведение, 1957, М 3,54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЛАГООБЕНОСТИ ПОЛЕЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЛОС57) Сущность изобретения: измери, температуру воздуха и его от Изобретение относится к лесному хозяйству и защитному лесоразведению, в частности к способам оценки влагообеспеченности полезащитных полос на обыкновенных черноземах.Известен способ оценки влагообеспеченности путем определения относительной влагообеспеченности по наименьшей влагоемкости почвы. Недостатком известного способа является то, что он позволяет оценить влагообеспеченность насаждений только на определенную дату и не пригоден для оценки влагообеспеченности насаждения на весь вегетационный период. Он применим только в условиях орошаемого лесоразведения,Известен также спобеспеченности растопределение количествванной растениями прравной наименьшей ную влажность, влажность почвогрунта в начале и в конце вегетационного периода, общий расход влаги лесополосой, ежегодный прирост стволов деревьев в высоту и их физиологическое состояние в лесополосах с различной влагообеспеченностью. На основании полученных данных составляют шкалу зависимости роста и физиологического состояния деревьев в лесополосах. Влагообеспеченность оценивают как критическую при показателе ниже 45%, как недостаточную - при 46 - 600/, как допустимую - при 61 - 760, как минимально необходимую - при 77 - 90 ф, как хорошую при 90% и более. 3 табл,способ очень трудоемкий и в производственных условиях не осуществим, так как поддержание оптимального увлажнения во взрослых лесных полосах и точный учет расхода влаги ими невозможны без изолирова- (с ния растений от факторов, алия,ощих на баланс влаги.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ оценки влагообеспеченности лесных полос, включающий измерение осадков и влажности почвы в течение вегетационного периода и определение общего расхода вла- - й ги лесополосой, Однако известный способ недостаточно точен, так как общий расход влаги лесополосой определяют по оптимальному показателю транспирации растений, за который принята испаряемость, и по общему расходу влаги лесополосой оценивают ее влагообеспеченность. Испаряемость же не может служить показателем45 50 55 оптимальной транспирации растений, так как. в отдельные (засушливые) годы транспирации лесной полосы превышает показатель испаряемости, а общий расход влаги лесополосой без увязки его с ростом и физиологическим состоянием насаждения также не дает точной оценки по влагообеспечен ности.Целью настоя щего изобретения является повышение точности оценки влагообеспеченности полезащитной лесной полосы. Поставленная цель достигается тем, что в способе оценки влагообеспеченности полезащитныхлесных полос, включающем измерение осадков, температуры воздуха, относительной влажности воздуха, влажности почвогрунта в начале и в конце вегетационного периода, определение общего расхода влаги лесополосой и расчет показателя влагообеспеченности, ежегодно определяют дополнительно прирост ствола деревьев в высоту и их физиологическое состояние в лесополосах с различной влагообеспеченностью, На основании полученных данных устанавливают шкалу зависимости роста и физиологического состояния деревьев в лесополосах с различным накоплением влаги за вегетационный период и в различные по увлажнению годы, при этом в насаждениях на обыкновенных черноземах при показателе влагообеспеченности ниже 45 обеспеченность влагой оценивают как критическую, при 46 - 604 - как недостаточную, при 61 - 76 - как допустимую, при 47 - 904 - как минимально необходимую и при более 90 - как хорошую,Проведение в предлагаемом способе замеров ствола деревьев по высоте и учета их физиологического состояния дают возможность определить предел минимально допустимого накопления влаги лесополосой, ниже которого она не может долго существовать и предел минимально необходимого накопления влаги, обеспечивающего не только достаточно высокую устойчивость лесополосы, но и удовлетворительный прирост деревьев по высоте, что позволяет более точно оценить влагообеспеченность лесополосы и создать условия для ее долголетия,Способ осуществляется следующим образом; для оценки влагообеспеченности полезащитных лесополос выбраны объекты посадки 1937 г с главной древесной породой березой бородавчатой 3 - 5 рядов (число стволов на 1 км 1-1,2 тыс.) и акацией желтой. Ширина полос 10,5 м, высота указана в табл, 2, полнота 0,8 - 1,0. Лесоводствен ными мерами ухода были созданы конструкции в лесополосе М 1 в 1959 г, и в М 12 в 1970 г,5 10 15 20 25 30 35 40 С этой целью были подчищены стволы у деревьев до высоты 1,5 м, Кроме того, у продуваемой и ажурно-продуваемой лесополос убирались все кустарники, а у ажурных лесополос кустарники подстригались на заданную высоту ежегодно.Здесь представлены только ажурные лесополосы с кустарником 0,5 м, как полосы, обеспечивающие накопление минимально допустимого количества влаги по полосе, без которого невозможно создать долголетнее и устойчивое насаждение и с кустарником 0,7 м, обеспечивающие задержание твердых осадков в минимально необходимом количестве, способствующем не только повышению устойчивости насаждений, но и удовлетворител ь ному п ри росту ствола гла вной древесной породы в высоту для повышения агроэкономической эффективности полосы,Весной (период начала набухания почек) в полезащитной лесной полосе на глубине распространения корневой системы деревьев берут пробы почвогрунта и измеряют его влажность термовесовым методом. Осадки, температуру и относительную влажность воздуха измеряют регулярно в течение вегетационного периода. Измерение влажности почвы повторяют осенью по окончании вегетации деревьев. Затем по расходу влаги из почвы и количеству осадков, поступивших под полог деревьев (70от выпавших), определяют общий расход влаги лесополосой. В результате исследований нами установлено, что на кронах деревьев лесных полос задерживается 30 выпадающих осадков, поэтому при определении общего расхода влаги лесополосой это количество осадков не учитывают и показатель влагообеспеченности лесополосы определяют в процентах (,) от испаряемости по формуле= (РИ)где Пв - показатель влагообеспеченности лесополосы,;Р - расход влаги лесополосой из почвогрунта и в виде осадков за вегетационный период, мм;И - испаряемость с водной поверхности на открытом поле, вычисленная по формуле, мм; И = 0,0018(25 + 1) (100 - А), - формула Н,Н. Иванова,где 1 - среднемесячная температура воздуха, С;А - среднемесячная относительная влажность воздуха, .55 П р и м е р. Расчет общего расхода влаги лесополосами различной конструкции и определение показателя их влагообеспеченности за 1978 г. Для этого определяют испаряемость за вегетационный период с 30 апреля до 25 сентября в лесополосе М 12 и до 3 октября в лесополосе М 1;%12 М 1май: И - 0,0018(25 + 10,3) (100 - 44) - 1261262,июнь: И - 0,0018(25+ 18.4) (100 - 59) " 1391392,июль: И - 0,0018(25 + 19,3) (100 - 71) - 102102г,август; И - 0,0018(25+ 13,3) (100 - 74) - 68682,сентябрь: И - 0,0006(25+ 12,4) (100 - 69) - 26262,1 дек.И дек.: И" 0,0006(25+12,8) (100-59)-35352,Пдек.: И,0006(25+8,6) (100-67) 3 дн. 710 дн. 222,октябрь1 дек.: И - 0,0006(25 + 3) (100 - 63) 3 дн; 52.Итого 503 523Расчет общего расхода влаги по конструкциям полос.Продуваемая лесополоса: расход из почвы 96 мм ++ осадки 172 мм "268 мм.Ажурная с кустарником 0,5 м: расход из почвы 141 мм++ осадки 172 мм - 313 мм.Ажурная с кустарником 0,7 м: расход из почвы 292 мм+ осадки 176 мм - 471 мм.Плотная лесополоса: расход из почвы 439 мм ++ осадки 172 мм - 611 мм.Расчет показателя влагообеспеченности.Продуваемая лесополоса (268: 503)х 100 - 53Ажурная с кустарн. 0,5 м (313: 503)х 100 - 620,7 м (471: 523)х 100 = 90Плотная лесополоса (611; 503)х 100 = 121 Аналогичные расчеты по определению показателя влагообеспеченности проведены во все годы исследований и представлены в табл, 1. В процессе исследований замеряют прирост ствола в высоту и учитывают физиологическое состояние деревьев в лесополосах с различной влагообеспеченностью (табл. 2). Затем на основании полученных данных устанавливают шкалу зависимости роста и физиологического состояния деревьев в лесополосах с различным накоплением влаги за вегетационный период и в различные по увлажнению горы (табл. 3), В результате этой зависимости более точно оценивают влагообеспеченность лесной полосы, Из табл, 1 и 2 видно, что наихудшее обеспечение влагой наблюдалось в ажурно-продуваемой и продуваемой лесополосах. Ажурно-продуваемая лесополоса погибла после засухи 1975 г, при показателе влагообеспеченности 41%. В продуваемой лесополосе после засушливых лет 1975 и 1977 гг. древостой значи 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 тельно изредился, главная древесная порода на 50% стала суховершинить, прирсст ствола в высоту практическ. пре,ра;ился (за 19 лет деревья прирости только на 0,98 м), в августе наблюдалось преждевременное пожелтение и сброс листвы, Такие отрицательные последствия отмечены при показателе влагообеспеченности 43% (1975 и 1977 гг), что дало основания считать критической влагообеспеченностью полезащитных полос показатель ниже 45%. В среднем же за 9 лет наблюдений Пв равнялся 54 еи мы назвали эту группу показателей недостаточной влагообеспечен ностью. Ажурная лесополоса с кустарником 0,5 м имела Пв в среднем 66 , а минимальную 48 , При такой влагообеспеченкости не наблюдалось гибели деревьев, но прирост их в высоту был значительно замедлен (за 19 лет прирост 2,4 мм), после засушливых лет отмечалась слабая суховешинность, ранее пожелтение и сброс листвы, Такую группу влагообеспеченности мы назвали минимально допустимой, при которой наблюдается достаточно высокая устойчивость насаждений (по сравнению с ажурно-продуваемой и продуваемой полосами), но замедленный прирост деревьев в высоту,Ажурная лесополоса с кустарником 0,7 м при среднем Пв, равном 87%, и самым низким 58 не имела отрицательных последствий после.засушливых лет, а прирост деревьев по высоте за 19 лет наблюдений отличался от плотной лесополосы, т. е. в наилучшей степени обеспеченной влагой, всего на 16 . Такую влагообеспеченность назвали минимально необходимой, т. е. способствующей не только высокой устойчивости деревьев, а, следовательно, и долголетию лесополосы, но и удовлетворительному ее росту,Границы предела между группами устанавливали следующим образом. Как уже говорилось выше, показатель влагообеспече н ности в 45 ослужит и редел ь н ы м рубежом для сохранения устойчивости лесополосы. Ниже этой отметки влагообеспечен ность будет критической. В ы ше 45 сона относится к группе недостаточной. Верхний предел ее мы считаем в промежутке между средними показателями двух групп;54% (недостаточная) и бб(минимально- допустимая), т. е. до 60 опервая и с 61% и выше - вторая грань, разделяющая группы влагообеспеченности минимально допустимую (66%) и минимально необходимую (87) будет 76 для первой и 77 и выше для второй. Верхний предел группы минимально необходимый 90 , т. е. половинавеличины до следующей группы, т, е, хорошей влагообеспеченности.Таким образом, группы влагообеспеченности будут ограничены показателями, ( ); 45 и ниже - критическая; 45 - 60 - недостаточная; 61-76 - минимально допустимая; 77 - 90 - минимально необходимая; более 90 - хорошая,Использование предлагаемого способа позволяет точно оценить влагообеспеченность полезащитной лесной полосы по годам, прогнозировать срок ее службы, регулировать уже существующие конструкции лесных полос, рекомендовать соответственно эффективные конструкции вновь создаваемых полезащитных лесных полос на обыкновенных черноземах. Например, если существующая полезащитная лесная полоса по показателю влагообеспеченности находится на уровне йедостаточной или критической влагообеспеченности, то нужно рассчитать требующееся для нее накопление влаги до минимально необходимого и минимально допустимого расхода в самые влагодефицитные годы; разработать и применить мероприятия по формированию соответствующей конструкции лесной полосы, которая сможет обеспечить необходимое в ней снегонакопление для поддержания устойчивости и продолжительности срока службы с учетом накопления и равномерного распределения снега на поле.Для наглядного примера на основании показателя влагообеспеченности и погодных условий приводим расчет необходимого накопления влаги в полосах для проведения конкретных мероприятий по павы шению их долголетия и эффективности действия на прилегающие поля. Для этого по выбранному показателю влагообеспеченности рассчитывают минимум снеговой воды, который необходимо накопить в почвогрунте лесополосы на обыкновенных черноземах. Расчет ведут по формуле;Р = /(Пв х И):100/ - Ов,где Р - суммарный расход влаги лесополосой из почвогрунта и в виде осадков за вегетационный период, мм;Пв - общий расход влаги лесополосой, в сот испаряемости;И - испаряемость с водной поверхности на открытом поле, мм (рассчитанная по формуле Н.Н. Иванова);Ов - осадки за вегетационный период (700 от выпавших), мм.Экспериментальные исследования проводились в течение 30 лет. При расчете по средним многолетнимданным (испаряемость за вегетационныйпериод 512 мм, осадки 156 мм, плотностьснежного покрова 0,32) влагообеспечен ность лесополос будет достигнута при следующей мощности снежного покрова;На грани критического:Р - /(45 х 512):100/ - 156 - 74 мм; слой снега 23 см.Недостаточная влагообеспеченность: 10 Р - /(54 х 512):100/ - 156 - 120 мм; - " - " - 38 см.На грани минимально допустимой:Р - /(61 х 512):100/ - 156 156 мм; - " - " - 49 см.Минимально допустимая влагообеспеченность:Р - /(66 х 512):100/ - 156 - 182 мм; - " - " - 57 см.15 На грани минимально необходимой:Р - /(77 х 512):100/ - 156 " 239 мм; - " - "-74 см.Минимально необходимая влагообеспеченность:Р - /(87 х 512):100/ - 156 - 289 мм; - " - " - 90 см.20 Этиданные коррелируютс приведенными многолетники данными в табл. 3, Но средние многолетние данные позволяют объективно судить о слабой устойчивости полезащитной полосы, т, к. изреживание и 25 гибель ее происходят в экстремальных условиях, т. е. в засушливые годы. Поэтому привадим расчет влагообеспеченности по засушливому 1975 году(испаряемость за вегетационный период 569 мм, осадки 110 мм, 30 плотность снежного покрова 0,32):На грани критического:Р - /(45 х 569):100/ - 110- 156 мм; слой снега 49 см.Недостаточная влагообеспеченность:Р - /(54 х 569):100/ - 110 = 197 мм; -" - " - 62 см.35 На грани минимально допустимой:Р - /(61 х 569):100/ - 110 - 237 мм; - " - " - 74 см.Минимально допустимая влагообеспеченность:Р = /(ббх 569):100/ - 110 - 265 мм; - " - " - 83 см.На грани минимально необходимой:40 Р = /(77 х 569);100/ - 110 = 328 мм; - " - " - 102 см.Минимально необходимая влагообеспеченность:Р = /(87 х 569):100/ - 110 385 мм; - " - " - 120 см.Из анализа табл, 3 и приведенных рас четов по средним многолетним видно, чта важурно-продуваемой полосе влаги накоплено достаточно только для ее существования в средний по основным метеопоказателям год, Но даже в таких условиях не обеспечи вается удовлетворительный прирост главной древесной породы по высоте, полоса отстает в росте и поэтому уменьшается дальность ее положительного влияния на прилегающие поля по сравнению с другими, 55 лучше обеспеченными влагой лесополосами. В засушливый же 1975 год такая полоса оказалась на уровне ниже критической влагообеспечен ности (Пв = 41) и в 1976 году она погибла.10 1761050 Формула изобретенияСпособ оценки влагообеспеченностиполезащитных лесных полос, включающийизмерение осадков, температуры воздуха,5 относительной влажности воздуха, влажности почвогрунта в начале и в конце вегетационного периода, определение общегорасхода влаги лесополосой и расчет показателя влагообеспеченности, о т л и ч а ю 10 щ и й с я тем, что, с целью более точнойоценки влагообеспеченности, ежегодно дополнительно определяют прирост стволадеревьев в высоту и их физиологическоесостояние в лесополосах с различной15 влагообеспеченностью, на основанииполученных данных устанавливают шкалузависимости роста и физиологическогосостояния деревьев в лесополосах сразличным накоплением влаги за вегета 20 ционный период и в различные по увлажнению годы, при этом в насаждениях наобыкновенных черноземах при показателевлагообеспеченности ниже 45обеспеченность влагой оценивают как критиче 25 скую, при 46 - 60070 - как недостаточную,при 61 - 76;ь - как допустимую, при 779004 з - как минимально необходимую и прибалЕЕ 90 оУЬ - как хсрсшуЮ,Табпица 1 Впагсобеспеченность,Впагообеспеченность ге:опопос по годам, ьУ т1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1980 198 Конструкция лесополос т песополосы срерняя санаянизкая Ажурно"продува- еная ч 80 70 41 66 50 43 59 43 Гогибпа 53 565550 5 70 12 Продуваемая Ажурная с куста рником 0,5 м ч 8 62 48 76 71 58 87 58 8082119 79 67 56 11 8 85 Ьс 12 5875 90 1132 83 0,7 нПлотная сс Я 3 12001 83 101 75 абг,ица 2 ГКонструкция песополос Поирост в аь. Высота главном древесной породы, см ьсизлопогическоесостояние гесмол попаси соту, ол 989 г 1970 г за 19 пет средний Вж и1 козр. точи. варна- опытации уо,н козО точи варна- опыта, ции 9,57 0,21 1 л,30 11,87 0,18 7,41 2,1 01,50 12,85 0,3 л 10,19 2,65 Погибла в 1976 г Ажурно-продуваенаяПродуваемая 0,98 5,2 Не впспне удовгетаорительное, малая обпиственность, рост практичеСки прекратится. После засухи " суховераинность и гибепь части деревьев Ажурная с кустарником 0,5 м 2,40 1,60 14,100,30 9,15 2,131,70 0,19 7,95 12,6 Удовпетаоритегьное Снимал прмрОСт 4,35 5,19 2,605,240,2 6,05 1,38 1,00 16,62.0,15 4,16 . О 90 10,8700,28 15,0611,430,12 4,21 0,7 мПлотная Из таблицы 3 и вышеприведенных расчетов также видно, что для хорошей устойчивости лесополос в засушливый год необходимо накопление снега слоем 74 - 83 см (минимально-допустимая влагообеспеченность), в средние по увлажнению годы этот объем влаги обеспечит кроме этого и вполне удовлетворительный прирост главной древесной породы по высоте, т. е. минимально необходимую влагообеспеченность. Такой объем твердых осадков накапливает ажурная лесная полоса с кустарником высотой 0,7 мм. Ажурная с таким кустарником эффективно действует на прилегающие поля, так как накапливает твер- дЫЕ ОСадКИ В ОбЪЕМЕ ВСЕГО 4,207 Ь От накопления их на поле, способствует равномерному распределению осадков при высокой дальности действия,Для полезащитных лесных полос существующих конструкций с целью регулирования влаги твердых осадков до минимально необходимого расхода требуется проведение таких мероприятий, как посадка кустарника или подстрижка его опушечных рядов на заданную высоту, или же определение интенсивности удаления боковых ветвей в нижней части ствола древесной породы. 2,9 Впогне удоагетаоритепьно27, 3 уо ровсе-О С ОЪ 1 л л 1 х о 1" Щ 1 ц о сс К Ф Щ с х о 1 а л щ С 1 Щ 1 Е 1 ц х, х с к о о щ 1 Е д 1ч Щ 1 (Оо 1 Э Х 1 1хШ (СЯ а Щ х 1 ц ФОес Хао(о С 3.1 о О ел ссса Шйей О 3-С13 щх йо ас а Х Х ехц 1 О( ц 1 О 11 312 л1 й 1 лц оЩфШЭ ЦЛ Я(ОЦХОс сцФ Ф112Х 1Фэоц х 1 3о ц ц щ ЩВ". Э% 11 Эа аО ЭО 23 1- 2 К ццо 1 2 1 1Ч 1 а(л 1 О 1 Фо(131 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1о 1 1- 1 Щ 1 1 3.1 1Эх Ш Щ11 Чэл1 О 21 а х1 Сх 1 Ц Х Ф а э с Х 3-(О Фо 33 СО О 3К 3 лэсС Лов Хсо 1 лс ц ц 1761050 1 чц 1а ххе а о Ф а о 3 Щ с сц й Я Я чэ х,х ас Э Э хФ алх осе Э ц ОХХ и ац