ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС И ВАЛОВ НА ВОДНЫЙ
реклама
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ВАВИЛОВА» На правах рукописи ВИШНЯКОВА ВЕРА ВЛАДИМИРОВНА ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС И ВАЛОВ НА ВОДНЫЙ БАЛАНС И ПРОДУКТИВНОСТЬ ПАСТБИЩ В СТЕПНЫХ ЛАНДШАФТАХ ПРИВОЛЖСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ 06.03.03 – Агролесомелиорация, защитное лесоразведение и озеленение населённых пунктов, лесные пожары и борьба с ними Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор П.Н. Проездов Саратов - 2015 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………........ 4 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР (СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА)……………........ 9 2 ОБЪЕКТ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ…………....... 28 2.1. Объект исследования………………………………….….….… 28 2.2. Условия проведения исследования………………….….…..… 32 2.3. Методика исследования……………………………….…………. 40 3 Воздействие лесных полос и водозадерживающих валов на элементы водного баланса и влагоперенос в зоне аэрации......................... 3.1. Теоретическое обоснование влагопереноса в зоне аэрации под влиянием лесных полос и валов…………...…………...…... 3.2. Лесоводственно-таксационное описание лесных полос и характеристика валов в агролесоландшафтах ………..………... 47 47 52 3.3. Влияние лесных полос и валов на элементы водного баланса различной вероятности превышения……….…………………… 57 3.4. Воздействие лесных полос и валов на влагообмен почв с грунтовыми водами в агролесоландшафтах…............................. 77 4 ПРОДУКТИВНОСТЬ И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ ТРАВ ПАСТБИЩНЫХ УГОДИЙ ПОД ВЛИЯНИЕМ ЛЕСНЫХ ПОЛОС И ВАЛОВ………………….….......................................................................... 81 5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ ПАСТБИЩНЫХ УГОДИЙ.......................................................................... 88 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………...………………….......……… 91 РЕКОМЕНДАЦИИ……………………………...…………………….…..... 92 ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕЙ РАЗРАБОТКИ ТЕМЫ……………..... 92 3 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………….…………….…..….. 94 ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………….…………………….....… 119 Приложение А Данные климатических наблюдений метеостанции «Октябрьский городок»…………………………………... 120 Приложение Б Цифровая модель рельефа территории размещения объекта исследования ………………..……………………... 123 Приложение В Баланс талой и дождевой воды в прудах валов с лесными полосами агролесоландшафта – 3 (2009-2015 гг.)………... 125 Приложение Г Объем инфильтрации, сброса и притока воды в пруды валов агролесоландшафта – 3 весной 1977 г.……………... 128 Приложение Д Расчёт притока весеннего стока различной вероятности превышения к валам 2, 3, 4 и лесным полосам агролесоландшафта – 3……………………………………... 131 Приложение Е Расчёт статистических параметров весеннего стока с угодий и ландшафтов графоаналитическим методом...…... 134 Приложение Ж Вычисление ординат теоретических кривых вероятностей превышения снегозапасов на угодьях и ландшафтах ……………………………………………...... 136 Приложение З Вычисление ординат теоретических кривых вероятностей превышения весеннего стока с угодий и ландшафтов..…... 137 Приложение И Вычисление ординат теоретических кривых вероятностей превышения весеннего водопоглощения с угодий и 138 ландшафтов ……………………………………..... Приложение К Дисперсионный анализ продуктивности трав пастбищ...... 139 Приложение Л Справка о внедрении в учебный процесс результатов исследований ……………………………………………...... 142 Приложение М Акт о внедрении в производство научно-технических разработок и передового опыта ………………………...... 143 4 ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы исследования. Основным ресурсным дефицитом всхолмленного рельефа степных ландшафтов Приволжской возвышенности является влага. Перераспределение влагозапасов в почвогрунтах зоны аэрации под влиянием лесных полос и водозадерживающих валов, выполняющих функцию защиты земель от эрозии, не всегда отвечает эколого-мелиоративным требованиям и ограничениям по их применению как противоэрозионных рубежей. В частности, концентрация поверхностного стока в прудах валов и снежные шлейфы лесных полос дают начало провальной фильтрации, подъёму уровня грунтовых вод и оттоку воды за пределы агролесоландшафта. Задачей же является сохранение влаги в почвогрунтах зоны аэрации с последующим использованием её растениями. Решение проблемы заключается в более равномерном распределении снега и поверхностного стока по склону, для чего необходимо формировать оптимальные конструкции лесных полос и строить несколько сосредоточенных (сдвоенных, строенных) водозадерживающих валов с большим размером зеркала пруда, тем самым создавать максимально возможную площадь увлажнения. Используя многолетние материалы исследования элементов водного баланса, полученных за 1964 – 2015 гг. под руководством И.А. Кузника (1970, 1974, 1979) и П.Н. Проездова (1983, 1999, 2008, 2015), в данной работе даётся теоретическое обоснование и экспериментальная оценка влагопереноса в зоне аэрации под влиянием лесных полос и валов в степных агроландшафтах Приволжской возвышенности. Степень разработанности темы. Теоретическими разработками и 5 экспериментальными исследованиями классиками гидрологами, лесоводами, мелиораторами установлены уравнения водного баланса территории ландшафтов: А.Н. Костяков (1960), Г.Н. Высоцкий (1938), И.А. Кузник (1938, 1962, 1979), М.И. Львович (1963, 1974, 1989), Н.И. Коронкевич (1973), С.И. Харченко (1975), И.П. Айдаров (2004), Р. Keller (1971) и др. Элементы водного баланса претерпевают значительные изменения под влиянием лесных полос и валов в ландшафтах, что сказывается на формировании влагозапасов в зоне аэрации, влагообмене почв с грунтовыми водами и последующим влиянием на рост растений. Выявлено применение оптимальных конструкций лесных полос и ограничение строительства валов по рабочей высоте, при превышении которой более 2 м предусмотрено создание сдвоенных валов с рабочей высотой каждого менее 2 м. Главное преимущество сдвоенных валов перед одиночными: в пруду нижерасположенного вала не образуется ледяная корка от зимних оттепелей, и талая вода весной инфильтрует в почвогрунт (П.Н. Проездов, 1996, 1999). Цель исследования – выявить воздействие лесных полос и валов на элементы водного баланса, влагоперенос в зоне аэрации и продуктивность пастбищ в степных ландшафтах Приволжской возвышенности. Задачи исследования: обработка многолетних данных исследования элементов водного баланса с построением графиков на клетчатке вероятностей; выявление воздействия лесных полос и валов противоэрозионных агролесоландшафтов на элементы водного баланса различной вероятности превышения и влагозапасы в зоне аэрации; изучение влагопереноса в зоне аэрации под влиянием одиночных и сдвоенных валов при различном межвальном расстоянии; разработка эколого-мелиоративных требований и ограничений антропогенного воздействия на природные ландшафты; изучение продуктивности и водопотребления трав пастбищных угодий под влиянием лесных полос и валов с проведением дисперсионного и регрессионно - корреляционного анализа; 6 определение экономической эффективности агролесомелиорации пастбищных угодий. Научная новизна исследования. На основании многолетних исследований (1964-2015гг.) определена значимая динамика перераспределения элементов водного баланса в противоэрозионных агролесоландшафтах с установлением соответствующих величин осадков, запасов воды в снеге, поверхностного и подземного стока, влагообмена почв с грунтовыми водами различной вероятности превышения. Механизм перераспределения элементов водного баланса связан, прежде всего с применением лесных полос различной конструкции и одиночных более высоких в отличие от сдвоенных низких валов, выполняющих равноценные функции защиты почв от эрозии. В месте строительства валов в зависимости от межвального расстояния обосновано и установлено равномерное распределение влаги по длине склона без провальной фильтрации и смыкания поверхностных вод с капиллярной зоной и зеркалом грунтовых вод. Выявлена регрессионнокорреляционная зависимость водопотребления трав пастбищ от запасов воды в снеге и влаги в почве. Теоретическая значимость. Теоретические разработки и многолетние экспериментальные исследования позволили установить, что в местах концентрации снега и поверхностного стока агролесоландшафты формируют значительные влагозапасы в зоне аэрации близких к полной влагоёмкости для валов-канав Борткевича и одиночных валов с рабочей высотой более 2 м. Сдвоенные валы с высотой каждого менее 2 м и определённым межвальным расстоянием позволяют более равномерно распределять влагозапасы в зоне аэрации по длине склона на уровне наименьшей влагоёмкости, что значительно сокращает поступление талых и дождевых вод в грунтовые. Практическая значимость. Показана возможность практического применения лесных полос оптимальной конструкции и размещения валов на склоне с рабочей высотой менее 2 м и межвальным расстоянием 25-50 м, что позволяет равномерно распределить влагозапасы в зоне аэрации. Продуктивность пастбищ под влиянием лесных полос и валов увеличилась на 58,3%. 7 Материалы исследований использовались в рекомендациях производству и проектным организациям по применению технологических приёмов создания валов, формирования конструкций лесных полос и лесопастбищ согласно Государственному контракту с Минсельхозом РФ от 12.10.2014 г. № 1731а/20 «Разработка современных продуктивности выбывших технологий из ускоренного оборота восстановления сельскохозяйственных угодий, опустыненных пастбищ и сенокосов, комплексными методами проведения инновационных приёмов по био- и фитомелиорации и агролесомелиорации». Методология и методы исследования базируются на лесном, водном и земельном кодексах РФ с использованием принципов организации теории и практики классической агролесомелиорации, стандартных и частных методик планирования и проведения экспериментов. В исследовании были использованы: совокупность методов, применяемых в агролесомелиорации, мелиорации, гидрометрии, гидрологии, гидрогеологии и др.; системный подход анализа и синтеза; методы описательные, обобщения, наблюдения, картографические. Полученные сравнения, статистические, экспериментальные данные обработаны методами вариационной статистики с использованием типовых компьютерных программ. Положения, выносимые на защиту: высокой лесные полосы и валы в противоэрозионных агролесоландшафтах с эффективностью воздействуют на элементы водного баланса, влагообмен почв с грунтовыми водами и влагозапасы в зоне аэрации; способы строительства, количество и высота водозадерживающих валов являются значимыми факторами, влияющими на влагоперенос в зоне аэрации; водозадерживающие валы, построенные на склоне на расстоянии от 30 до 50 м способны обеспечить равномерное распределение снега и поверхностного стока по склону и предотвратить явление провальной фильтрации; комплексное использование лесных полос и валов обеспечивает 8 повышение продуктивности и экономическую эффективность пастбищ. Степень результатов многолетним достоверности и апробация результатов. исследования подтверждается экспериментальным Достоверность теоретическими материалом, разработками, статистической обработкой данных с использованием типовых компьютерных программ. Основные положения диссертации докладывались: на конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова в 2014 и в 2015 гг.; на международной научно-практической конференции молодых учёных и специалистов, посвящённой 140-летию акад. Н.М. Тулайкова международной (НИИ сельского научно-практической хозяйства ЮВ, конференции Саратов, молодых 2015); на ученых и специалистов (ВНИАЛМИ, Волгоград, 2015), на международной научнопрактической конференции (НИМИ ДГБАУ, Новочеркасск, 2015); на научнотехническом совете Минсельхоза РФ (Москва, 2014). По теме диссертации опубликовано объёмом 4,1 печ. л. (2,1 печ. л. лично автора), в том числе 2 научные работы объёмом 0,9 печ. л. в рецензируемых изданиях рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ. Личный вклад. Автор принимал участие в разработке программы исследований, выполнял натурные обследования, участвовал в сборе полевых материалов, проводил камеральную обработку, систематизацию и анализ полученного материала. На основе полученных результатов были сделаны выводы и разработаны рекомендации. 9 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР (СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА) Агролесомелиорация в общепринятом понимании означает улучшение сельскохозяйственных угодий с помощью искусственных лесонасаждений или специально оставляемых для этого перелесков. Такое определение отражает биосферную сущность явления и акцентирует внимание на конкретном объекте – «мелиорации лесоразведением» (по Г. Н. Высоцкому). Такого взгляда в своё время придерживался А. С. Козменко [98], подразделив фитомелиорации на лесо-, садо-, гидро-, агро- и другие мелиорации. В связи с закреплением в последнее время понятия «агросфера», под которой понимается обширная территория жизнедеятельного пространства сельской части населения со всей производственной и социальной инфраструктурой, т.е. как этноагроландшафтное образование, термин агролесомелиорация приобретает всеобщее значение [155]. Официальным началом защитного лесоразведения признана закладка Петром 1 дубовой рощи в урочище «Большая черепаха» близ города Таганрога (1698 г.). Таким образом истоки агролесомелиорации уходят корнями в конец 17 – начало 18 столетий. Почти 300 лет назад заложенный Петром I принцип постоянного и «неистощительного» пользования лесом явился основой современного лесоводства. В изданной им в 1723 г. «Инструкции обервальдмейстеру» были собраны все законы о лесе [82]. Двести лесных указов и инструкций Петра послужили основой создания лесного законодательства и лесной службы, организации лесного хозяйства и развития лесной науки. Ряд статей из обервальдмейстерской инструкции вошли в российский Устав Лесной. 10 Описные книги, ландкарты лесов стали прообразами современных таксационных описаний и планов лесонасаждений, межевание лесов положило начало устройству лесных территорий [82]. Идею защитного лесоразведения связывают с именем Болотова А. Т. [26]. Об особенном отношении к лесоразведению в России 19 века говорит и тот факт, что в 1845 г. Ф. К. Арнгольдом была составлена Инструкция для таксационных работ в лесных дачах, избираемых для ведения правильного лесного хозяйства. В ней заложены основы отечественного лесоустройства в государственных лесах. В том же году вышло в свет «Руководство к устройству и таксации лесов» [150]. К началу 19-го века по утверждению Ф. К. Арнгольда Российским обществом «защитность» лесов связывалось с двумя свойствами: закрепление почв корнями деревьев; образование высокой и густой преграды на пути вредоносных ветров [150]. На основании первого Лесоохранительного закона (от 4 апреля 1888 г) было разработано Положение о сбережении лесов, в котором предусматривалось выделение лесов, защищающих обрабатываемые земли, пески и другие угодья. В след за этим появились посадки лент защитных лесов по водоразделам рек для улучшения климата степей и ослабления вредоносного влияния суховеев (1894-1906 гг.). Работы проводились под руководством Н. К. Генко. Технология создания насаждений, их породный состав, густота и схемы смешения в основном были заимствованы в Донском образцовом лесничестве, которое возглавлял известный лесовод Ф. Ф. Тихонов, разработавший еще в 1870 г. «донской тип» лесных полос [52]. На овражно-балочных землях Орловской губернии для борьбы с водной эрозией в 1884-1888 гг. защитные леса создают под руководством Ф. Х. Майера, И. Н. Шатилова и И. И. Шатилова. Сыпучие пески закрепляют с помощью леса по берегам реки Северный Донец (И. Я. Данилевский). Аналогичные работы проводят на Арчединских и Терско-Кумских песках (1879-1895 гг.). В это время создаются лесные насаждения на эродированных 11 (Ф. Ф. Тиханов) и горных склонах (Н. И. Корольков, В. И. Лисневский, С. Ю. Раунер), вдоль транспорта (Н. К. Серединский). Для выполнения большого объёма по защитному лесоразведению в 1898-1900 гг. лесной департамент организует в 26-и губерниях песчано-овражные станции, в которых трудятся такие известные лесоводы, как Ф. А. Аверьянов, В. М. Борткевич, Ф. И. Готшалк, М. А. Орлов, Н. И. Сус, Ф. Ф. Тиханов [77]. Научные основы организации и ведения защитного лесоразведения были сформированы и предложены выдающимся русским ученым В. В. Докучаевым при обобщении результатов работы Особой экспедиции Лесного департамента (1892 – 1899 гг.), когда испытывались различные способы и приёмы лесного и водного хозяйства в степях России. Государственный статус полезащитное лесоразведение на территории России приобрело в XX столетии. Разработке современных технологий ведения работ, оборудования, способствовали созданию комплекса обеспечивающего достижения в необходимого комплексную области технического механизацию селекции работ устойчивых к экстремальным условиям произрастания видов древесных и кустарниковых растений [125]. Теоретические основы улучшения земель базировались на результатах крупных исследований В. В. Докучаева, В. Р. Вильямса, А. И. Воейкова, Г. Н. Высоцкого, И. И. Жилинского, А. А. Измаильского, П. А. Костычева и многих других. Их работы позволили установить объекты будущих мелиораций (почвы, растения, климат), увидеть в общем их взаимосвязи и взаимозависимости [219]. Эпизодические исследования учёных 20-го века влияния систем лесных полос на элементы микроклимата, увлажнение почвогрунтов и режим грунтовых вод способствовали формированию мнения научного сообщества о том, что территорий, агролесосистемы способствуют существенно улучшают повышению микроклимат продуктивности сельскохозяйственных угодий. Ряд теоретических и экспериментальных 12 исследований структуры агролесосистем, их поле- и почвозащитных функций послужил переходом на системный уровень теоретического развития агролесомелиорации. Функции, чрезвычайно которые выполняют многообразны и защитные значительны лесные для насаждения агролесоландшафтов. Ветроломные, стокорегулирующие, агрономические, почвозащитные и многие другие функции защитных лесных насаждений являются средообразующими и обуславливаются взаимодействием растительности с атмосферой, гидросферой, педосферой [155]. Защитные лесные насаждения оказывают влияние на перераспределение выпавших осадков, температуру воздуха и почвы, интенсивность снеготаяния, инфильтрацию влаги в почву, склоновый сток, эрозию и аккумуляцию мелкозёма. Системное изучение водного режима почв спровоцировала засуха 1891 г. В 1893–1894 гг. были опубликованы две книги А. А. Измаильского (1851– 1914) – «Как высохла наша степь» и «Влажность почвы и грунтовая вода в связи с рельефом и культурным состоянием поверхности почвы». Не будучи профессиональным исследователем, он изложил наблюдения за динамикой влажности в глубоком профиле почвогрунта в Полтавской губернии которые позволили выяснить главные закономерности непромывного водного режима почв и степи. На их основе А. А. Измаильский пришёл к выводу, что причиной иссушения является ухудшение водного баланса [41]. Большое значение в изучении водных объектов России имели академические экспедиции 1768–1774 гг. [124, 125]. Основываясь на фактических наблюдениях, П. С. Паллас, И. И. Лепехин и С. Г. Гмелин высказывают соображения по вопросу о круговороте воды в природе. Палласом был сделан вывод о том, что уровень моря зависит в основном от притока в него речных вод и от испарения с его поверхности. Воейкову А. И. принадлежит первый научно обоснованный расчет водного баланса Каспийского моря за многолетний период. Так в работе 1884 г. «Климаты земного шара, в особенности России» он привел результаты выполненного 13 им расчета баланса моря по следующей схеме: , где (1.1) - испарение с моря; – атмосферные осадки на поверхность моря; – речной сток (приток в море). В 1896 г. австрийский географ А. Пенк, рассматривая средний за многолетний период годовой водный баланс речных бассейнов, использовал трехчленное уравнение водного баланса , где (1.2) – соответственно испарение, осадки и сток. Пенк обратил внимание на накопление влаги в бассейне в одни месяцы и расходование ее в другие [124, 125]. Русский ученый Е. В. Оппоков в работе 1904 г. отметил значение процессов накопления (во влажные годы) и расходования (в засушливые годы) воды, предложив для отдельных лет следующую структуру уравнения водного баланса: , где (1.3) – накопление или расходование воды в речном бассейне. Уравнение водного баланса речного бассейна вошло в гидрологическую литературу под названием уравнения Пенка – Оппокова [124, 125]. Келлером Г. и Э. М. Ольдекопом была предложена зависимость для годового коэффициента стока: , где и – коэффициенты, различные для отдельных рек, (1.4) – среднегодовая сумма осадков [83, 125]. В 1905 г. Э. А. Брикнер в обобщающей работе «Баланс круговорота воды на земле» [28], впервые предложил схему круговорота воды на земном шаре и представил количественные значения элементов этого круговорота. За исходное было принято положение, что общее количество влаги на 14 земном шаре остается постоянным и, следовательно, количество воды, поступающей с океана на сушу, возвращается в океан «неуменьшенным и неувеличенным». На основании этого баланс круговорота воды выражен Брикнером следующими равенствами [125]: – для океанов и морей в целом , (1.5) – для всей суши , где и (1.6) – годовое количество осадков соответственно над Мировым океаном (океанами и морями) и над сушей; и – годовое значение испарения соответственно с Мирового океана и с суши; – годовое количество воды, приносимой реками в океан и моря; – годовое и количество водяных паров в атмосфере, переходящих с океанов на сушу и с суши на океан . Брикнером были выделены в пределах суши «периферийные области» и «области, не имеющие стока (бессточные области)» в океан. В итоге им даны значения элементов водного баланса для всей Земли, океанов (в целом), периферийной и «бессточной» областей суши (в отдельности) [28, 124, 125]. В основе современного метода расчетов водного баланса земного шара лежит система уравнений Брикнера, которая с учетом последующей детализации (разделения всей суши на ее периферийную и внутреннюю части) записывается в следующем виде [125]: – для всего земного шара , (1.7) – для Мирового океана , (1.8) – для периферийной части суши, имеющей сток в Мировой океан, , (1.9) – для замкнутых («бессточных») областей суши, не имеющих стока в 15 Мировой океан, , (1.10) – для всей суши , (1.11) где и шара; – годовые осадки и испарение с поверхности всего земного и – годовые осадки и испарение с периферийной части суши (области внешнего стока, т. е. стока в Мировой океан); и – годовые осадки и испарение в пределах внутренних («бессточных») областей; – приток речных вод в Мировой океан (с периферийной части суши); остальные обозначения – прежние. Высоцкий Г. Н. в работах «Лес и его значение в борьбе с засухой и за полноту и равномерность речного стока» (1932 г.) и «О гидрологическом и метеорологическом влиянии лесов» (1938 г.) [45] развил и детализировал уравнение водного баланса речного бассейна, разделив сток на поверхностный (разливной и снос снега), ключевой (меженный) и глубинный; осадки – на нисходящие (вертикальные), конденсированные (горизонтальные) и приток по поверхности (и наносы снега); испарение – на непосредственное (прямое от смачивания надземных частей, снега и из почвы) и транспирационное; запас воды – на влагозапасы почвы (влажность) и в грунтовых водах. Как отдельный элемент водного баланса Высоцким выделен расход воды на органический синтез [124]. В 20-30-х годах проводились фундаментальные исследования водного режима растений физиологической школой Н. А. Максимова. Исследования на различных типах почв К. К. Гедройцем, И. Н. Антиповым-Каратаевым, Н. А. Качинским и др., посвящённые изучению их состава, свойств и режимов, значительно значительный обогатили материал теорию по и практику [219]. водно-балансовым Накапливается исследованиям, разрабатываются до уровня практического применения методы и способы поливов и осушения. Работами И. А. Шарона, А. Н. Костякова и других исследователей закладывается основа гидромелиораций. К этому периоду 16 относится также начало организации сети водно-балансовых станций на территории страны. Исследования по методологии изучения водных балансов, представлены в работах В.Г. Глушкова [53], М. А. Великанова [34, 83]. Так Великанов даёт уравнение водного баланса общего вида, позволяющее применять его к разным природным (водным) объектам и различным интервалам времени: , где (1.12) – среднее количество осадков для всей площади и за весь период; – поверхностный сток; – среднее значение испарения за вычетом конденсации; – значение сумм всех измерений запасов влаги; – значение водообмена данного бассейна с соседними (положительное или отрицательное). Для среднего многолетнего периода, приняв размеры бассейнов до площади, позволяющей пренебречь её размерами, Великанов предлагает простейшее уравнение водного баланса: , (1.13) Значительное внимание исследованиям водного баланса, его структуры и преобразований под влиянием агротехнических, лесомелиоративных и других мероприятий уделено в работах М. И. Львовича и его учеников [124, 125, 126]. В основу этих исследований положены уравнения: (1.14) , , (1.15) ; (1.16) ; где и (1.17) — соответственно средние годовые значения атмосферных осадков и суммарного испарения; и подземная составляющие общего речного стока — поверхностная и ; — 17 валовое увлажнение территории; и – названы М. И. Львовичем соответственно «коэффициентом питания рек подземными водами» и «коэффициентом испарения» и используются им для исследования структуры водного баланса Бабкин В. И. и Вуглинский В. С. внесли вклад в разработку уравнения водного баланса [43]. Исследованиями теоретических основ воднобалансовых отношений занимались М.И. Будыко и В.С. Мезенцев. М.И. Будыко использовал уравнение водного и теплового баланса. Работы В.С. Мезенцева основаны на предложении Л. Тюрка, где расчёт воднобалансового элемента ведётся по трёхчленному составу уравнения водного баланса. В уравнениях Будыко и Мезенцева учтены изменения влагозапасов в почве. В связи с развитием народного хозяйства в СССР во второй половине XX века возрастает роль знаний о водном балансе. В Советском Союзе была значительно расширена сеть гидрологических наблюдений за подземными водами. Профильными министерствами была организована широкая сеть наблюдательных станций для воднобалансовых исследований в стране. Государственным гидрологическим институтом был разработан и опубликован ряд методических указаний по изучению элементов водного баланса [139-145]. В работах Будаговского (1964), Кузнецова (1966), Шебеко (1965), Константинова (1968) и др. были представлены исследования по проблеме изучения испарения [29, 100, 112]. В работах С. И. Харченко (1966, 1968 и др.), Д. М. Каца (1967), И. Е. Жернова (1972), Б. С. Маслова (1970) и др. представлены исследования водного баланса и баланса грунтовых вод применительно к мелиорации земель [94, 115-119, 215 и др.]. Региональные исследования водного баланса и баланса грунтовых вод получили отражение в работах И.Б. Вольфцуна (1972), К.Д. Ткаченко (1965), А.В. Лебедева (1967, 1972) и др. Так, например, В.Г. Ткачук предложил метод расчёта уровня грунтовых вод при сезонных изменениях в их режиме. В работах В.Е. Водогрецкого [38, 39] отмечается, что зимний отток 18 грунтовых вод на разгрузку в водоисточники принят тождественным оттоку в весенне-летний период высокого стояния [125]. Биндеман Н.Н. предложил метод расчёта величины инфильтрационного питания грунтовых вод весной после снеготаяния, приняв её равной ; где (1.18) – наблюдаемое повышение уровня грунтовых вод после снеготаяния за время ; – величина, на которую уровень грунтовых вод снизился бы за время за счёт оттока по водоносному пласту. Ковалевским В. С. был предложен комплексный метод оценки питания грунтовых вод по режимным наблюдениям в одиночных скважинах с учётом генетических различий условий формирования режима подземных вод на различных элементах рельефа. При этом выделяются виды режима подземных вод: приречный (или прибрежный), террассовый, склоновый и междуречный (или водораздельный). В работах А.В. Лебедева даётся региональное обоснование дифференциации типов формирования баланса грунтовых вод в зависимости от корреляции результатов многочисленных расчётов. Вольфцун И. Б. широко использует метод общего водного баланса участка суши для определения величины питания грунтовых вод сверху. Инфильтрационное питание грунтовых вод на отдельных склонах водосборов им рассчитывается по уравнению водного баланса зоны аэрации: (1.19) где расчётный – слой водоотдачи из снега; период; – – количество осадков, выпавших за поверхностный снеготаянием или выпадением дождя; осадок, обусловленный – испарение с почвы (в период снеготаяния – испарение с поверхности снежного покрова и с проталин); – потери воды на аккумуляцию в понижениях на поверхности склона; – потери на доведение влажности всей зоны аэрации до значения наименьшей влагоёмкости (со знаком минус) или отдача избытка влаги над 19 наименьшей влагоёмкостью из верхних слоёв почвы (со знаком плюс) [124, 125]. Каменским гидродинамические Г.Н. были впервые выделены типы режима грунтовых вод, различные обоснован метод экспериментального определения питания грунтовых вод. Им же был впервые предложен метод конечных разностей, разработанный для целей гидрогеологии. Метод математического моделирования в гидрологии получает всё большее признание. Среди русских исследователей можно назвать такие имена как Н. Н. Павловский, В. И. Аверин, Н. И. Дружинин, П.Ф. Фильчаков, В.М. Шестаков и др. и зарубежных: Г. Либман, Д. Тод, У. Карплюс и др. Исследования инфильтрации как источника восполнения грунтовых вод за счёт атмосферных осадков проводятся в США, Франции и т.д. Среди работ в этом направлении можно отметить М. Комба, В. Н. Уайта, Н. О. Кларка, В. Вундта и др. Исследованиями водного баланса и эрозионных процессов, а также воздействие на них хозяйственного механизма занимались многие естествоиспытатели за рубежом. В нашей стране переведен ряд крупных монографий и работ: Х. Х. Беннетт (1958), М. Гудзон (1974), Д. Китридж (1951), Г. Конке и А. Бертран (1962), Р.Е. Хортон (1948), Дж. К. Родда (1980) и др [96, 216]. Известна в методическом плане работа Г.И. Фидлера «Методы почвенного анализа» (1973), где приводятся методы полевых исследований влагозапасов почвы, элементов водного баланса, эрозии почв. Исследованиями Р. Келлера (1971) установлено, что на четвертой части поверхности суши водный баланс находится под влиянием деятельности человека, а сельское хозяйство влияет на гидрологические и эрозионные процессы более глубоко, чем какой-либо другой вид хозяйственной деятельности. Им же отмечено, что сток с континентов в океаны уменьшился примерно на 10 % при почти постоянных осадках и увеличении испарения. 20 В работах чилийских учёных, исследовавших водный баланс применительно к биологической жизни растений представлено методическое обоснование уравнения водного баланса. В структуре предлагаемого ими уравнения фактически учитывается инфильтрация наравне с испарением и стоком [225, 231]. В работах М. И. Львовича и его учеников, А. П. Бочкова, В. Е. Водогрецкого, В. В. Рахманова и С. Ф. Федорова приведены результаты собственных и критические обзоры предшествующих исследований влияния неорошаемого земледелия и леса на сток и другие элементы водного баланса. М.И. Львович (1969) разработал несколько теоретических типов элементов водного баланса в зависимости от свойств почвы, а также ввел в уравнение водного баланса отдельным слагаемым «валовое увлажнение», разграничивая величины увлажнения почвы и испарения. Работы В. Г. Андреянова и Г. С. Семеновой, А. Г. Булавко, И. А. Шикломанова, посвященные широкому кругу вопросов влияния разных видов хозяйственной деятельности на сток рек, а также монографию М. И. Будыко, в которой значительное внимание уделено проблеме антропогенного влияния на климат. Изложение методов и основных результатов исследования водного баланса орошаемых земель дается в работах С. И. Харченко и Л. В. Дунина, Барковского Г. З., урбанизированных территорий – в книге В. В. Куприянова, осушенных болот и заболоченных территорий – в книге А. Г. Булавко. В работах Ю. Лямбора (1955 г.) и А. М. Грина (1965 г.) даются первые классификации водных балансов бассейнов рек с учетом степени их хозяйственного использования. Лямбором выделяются: а) первичный (девственный) водный баланс, охватывающий ряд прошедших веков в пределах современной геологической эпохи; б) естественный (первичный) водный баланс, не содержащий элементов искусственного управления влагооборотом (естественный) или содержащий не поддающиеся выделению антропогенные составляющие (первичный баланс); в) баланс водопотребления, отражающий не только существующее состояние водных 21 ресурсов, но и потребности в них (без рассмотрения возможностей и путей покрытия потребностей в случае, если они превышают ресурсы). Кроме этих балансов Лямбором рассматриваются разновидности водохозяйственного баланса: планируемый, перспективный и оперативный. Грин А. М. применительно к условиям Центрально-Черноземного района лесостепной зоны выделяет [56] различные типы водных балансов. При широком развертывании мелиоративных работ выявилась недостаточность теоретического обоснования и практического применения противоэрозионных технологий хозяйственного освоения склонов. Первые в СССР и России экспериментальные исследования влияния земледелия на сток и эрозионные процессы были выполнены Б.В. Поляковым (1939, 1946) и И.А. Кузником (1939, 1962) [113-115, 158]. Ускоренная эрозия является результатом неправильного хозяйственного воздействия человека на почву, однако человек же и располагает совокупностью приемов, позволяющих бороться с ней. По мнению А.А. Роде и В.Н. Смирнова (1973) в основе всех водно-эрозионных явлений лежит прежде всего поверхностный смыв, т.е. плоскостная эрозия [182, 183]. Остальные явления – развитие оврагов, дренирование ими местности, образование оползней, обмеление рек – представляют собой последствия плоскостной эрозии. Наконец, существенную роль в борьбе с последствиями эрозии играют инженерные сооружения: водозадерживающие валы и канавы, террасы, плотины и запруды в оврагах, различные водоотводные сооружения. И.А. Кузник (1979) писал, что «система земледелия и, что важнее всего, система основной обработки почвы и состав сельскохозяйственных угодий в бассейнах рек, играющих первостепенную роль в формировании стока, все время подвергаются значительным изменениям» [116]. Сток и эрозия неразрывно связаны друг с другом. Эрозионные процессы чрезвычайно сильно зависят от деятельности человека, который на протяжении веков способствовал повышению ее интенсивности. 22 Значительный вклад в изучение эрозионных процессов внесли естествоиспытатели Д.Л. Арманд (1961), М.Н. Заславский (1968, 1979, 1983), А.С. Козменко, (1953), Б.Ф. Косов (1970), И.А. Кузник (1962, 1979), В.А. Караушев (1977), Н.И. Маккавеев (1955, 1976), Ц.Е. Мирцхулава (1970), С.С. Соболев (1948, 1960), Г.П. Сурмач (1971, 1976, 1992), Н.И. Сус (1949), Г.И. Швебс (1974, 1981), В.М. Ивонин (1992), И.Г. Зыков (1985), В.В. Звонков (1962), А.Т. Барабанов (1983, 1993), Е.А. Гаршинев (1999), В.И. Панов (1975, 2008), А.И Шабаев (1986, 2004), Ю.В. Бондаренко (1982, 2004), П.Н. Проездов (1983, 1999, 2008, 2011) и др. С 30-х годов XX века начато планомерное изучение влияния агротехнических мероприятий на элементы водного баланса и эрозию почв. Анализируя ряд работ, можно считать, что на Юго-Востоке весенний сток с зяби в среднем в 2-3 раза меньше, чем по уплотненной почве (пастбище, озимые, стерня) (А.М. Бялый, 1964; П.Г. Кабанов, 1938; И.А. Кузник, 1938, 1962; М.И. Львович, 1963; В.И. Панов, 1972; Г.П. Сурмач, 1969, 1976, А.И. Шабаев, 1985, П.Н. Проездов, 1983,1999 и др.). Демидов В.В. [58] на основании обработки 20-летних данных выявил зависимость стока талых вод от снегозапасов, интенсивности и продолжительности таяния снега, времени полного оттаивания мерзлого слоя почвы, суммы положительных температур за период стока и коэффициента водопроницаемости. В полученном выражении снегозапасам отводится не значительная роль, и совсем не учитываются такие мощные природные факторы, как увлажнение почвы и глубина ее промерзания. Г.П. Сурмач, М.М. Ломакин, А.П. Шестакова (1989) разработали формулу по определению коэффициента стока в зависимости от влажности и глубины промерзания почвы, влагозапасов, типа и уплотненности почвы. Уже с 30–40-х годов XX века (Срибный С. Ф., 1940; Хортон Р. Е., 1948) интенсивность осадков рассматривалась как фактор активно влияющий на инфильтрационную способность почвы. Слой, продолжительность и интенсивность выпадения дождевых осадков сильно влияют на аналогичные 23 характеристики стока [49, 195, 216]. В отечественной и зарубежной литературе понятия впитывания, поглощения, просачивания и инфильтрации часто отождествляют [49]. Костяков А. Н. [106] предложил для описания впитывания (просачивания) влаги, как начальной стадии инфильтрации следующее выражение: ; где (1.20) – скорость впитывания в начальный момент времени ; = 0,3 – 0,8 – параметр. Хортон Р.Е. [216] вывел более сложное выражение: ; где (1.21) – установившаяся скорость инфильтрации при естественных дождях. Приближённое выражения для суммарной инфильтрации было предложено J. R. Philip [49]: ; где – почвенный параметр, (1.22) называемый поглощающей способностью; – почвенный параметр, связанный с насыщенной гидравлической проводимостью и равный ей для с насыщенной водой поверхностью. Хортоном Р. В 30-е годы было высказано предположение о том, что сток формируется тогда, когда интенсивность осадков превышает интенсивность инфильтрации. В пояснении к вышесказанному Гаршинев [49] поясняет: сток не формируется тогда, когда интенсивность инфильтрации больше интенсивности осадков, т. е. тогда и только тогда, когда часть порового пространства остаётся свободной, не заполненной водою. И, далее утверждает, что «сток формируется тогда, когда просвет всех пор полностью перекрыт водою. При этом в субстрате образуется сначала сплошная менисковая плёнка (СМП), а затем и слой воды, ограниченный сверху и 24 снизу менисками» [49]. Роде А. А. описывает это явление, обуславливающее формирование стока как «сплошной слой подвешенной воды, полностью насыщающей» [182, 183] субстрат. Значение для инфильтрации сложения поверхности почвы отмечает Кулик В. Я. [119]. Связь образования сплошной менисковой плёнки с формированием поверхностного стока отмечает Дж. Керкби [49]. Сурмачем Г.П. были предложены понятия реальной и максимальной водопроницаемости почвы [198, 200]. Водопроницаемость, обнаруживаемая почвой при естественном поступлении на поверхность дождевых и талых вод и несплошном затоплении водою поверхности – реальная (по Сурмачу). После сплошного затопления поверхности наступает режим максимальной водопроницаемости. Многие авторы отмечали [29, 189, 200 и др.] зависимость образования стока от водопроницаемости почвы, особенностей микрорельефа, а также от размеров капли дождя. Сурмач связывает «реальную» инфильтрационную способность почвы при дождевых осадках с площадью затопления поверхности за счёт заполнения ёмкостей микрорельефа. О влиянии растительного покрова на инфильтрацию пишет Дж. Китридж [96]. На возможность относительного снижения водопроницаемости поверхности, покрытой подстилкой указывал П. А. Костычев [49]. Взаимодействие осадков с инфильтрующей почвой было обнаружено и обсуждалось учёными: М. Ф. Срибным [195], А. А. Роде [182, 183], А. И. Будаговским [29], Г. П. Сурмачем [200], Н. Ф. Бефани [24, 25] и др. Почвенные факторы водопроницаемости почвенного покрова рассматриваются в работах многих исследователей [105, 113, 202, 234, 273 и др.]. Большое внимание связи инфильтрации с агрегатным составом почв, влиянием некапиллярной скважности на водопроницаемость почвы, особенно в связи с формированием стока уделено в работах Г. П. Сурмача 25 [199, 200]. Free G. R., Browning G. M., Musgrave G. W. [49] определили величины коэффициентов корреляции r между инфильтрацией и характеристиками почвы: обнаружилась тесная связь с некапиллярной пористостью, довольно высокая связь с между объёмной массой и содержанием органического вещества, общая пористость функционально связана с объёмной массой. Исследования Н. А. Качинского [93] существенно расширили представления о водопроницаемости мёрзлых почв, им было отмечено, что мёрзлая почва усваивала влагу тем лучше, чем меньше её влажность. В работах Г. П. Сурмача [200], И. П. Сухарева [204, 205], А. И. Субботина [197] и др. отмечались случаи оттаивания почвы сверху на зяби под снегом. Гаршиневым Е. А. [49] это явление обнаруживалось в лесостепи на слабо промерзших зяби и уплотнённой пашне. Кузник И. А. считает неоднозначным влияние снегозапасов на поверхностный сток, по его мнению, с одной стороны, оазисное снегозадержание способствует предотвращению стока, а с другой – при повсеместном проведении оно не отразится на коэффициенте стока. Большинство исследователей считают, что инфильтрационная способность мёрзлых почв обусловлена их влажностью [19, 20, 49, 73, 93, 113, 200 и др.]. Считается, что при влажности мёрзлой почвы около НВ её водопроницаемость сохраняется на высоком уровне [49]. В работах разных учёных связь стока с влажностью почвы и влагозапасами оценивается по-разному. Одни не учитывают глубину промерзания, другие считают её значимой [15, 17]. Так А. Т. Барабановым было выявлено, что глубина промерзания как фактор инфильтрации (и стока) действует специфически: до некоторой критической (лимитирующей) глубины (около 30-50 см) мерзлая почва инфильтрует воду без образования стока. Исследователь приходит к выводу о том, что инфильтрационная способность почвы определяется её влажностью в мёрзлом состоянии [16, 17]. 26 Исследования гидрофизической лаборатории ГГИ (К. К. Павлова, И. Л. Калюжный, С. А. Лавров) представлены разработкой концепции формирования в мёрзлой почве так называемого «запирающего слоя», суть которой заключается в том, что при некотором соотношении влажности и температуры мёрзлой почвы в процессе её взаимодействия с инфильтрующей влагой в почве формируется водонепроницаемый (запирающий) слой [90]. Исследованиями влияния лесных полос на элементы водного баланса и эрозию почв посвящены работы Д.Л. Арманда (1954, 1958), И.А. Кузника (1962), М.И. Львовича (1963), Г.П. Сурмача (1967, 1971, 1976), И.П. Сухарева (1966, 1976), И.Г. Зыкова (1982), В.М. Ивонина (1983, 1992, 2007), А.Т. Барабанова (1993, 2008), Е.А. Гаршинева (1982, 1999), А.И. Шабаева (1985, 2004), П.Н. Проездова (1999, 2008), Ю.В. Бондаренко (2004) и др. Основными гидротехническими сооружениями, предназначенными для усиления лесных полос, являются водозадерживающие валы, валы-канавы и др. Ивониным В.М. (1992, 1995, 2009) была обоснована концепция и сформулированы принципы противоэрозионной инженерно-биологической системы (ПИБС) водосбора определенного состава, структуры и внутренней организации. Им же была экспериментально подтверждена гипотеза о связи протяжённости достоверных зон мелиоративного влияния лесных полос и углов их стоковой нагрузки. Глубокий анализ структурно-процессных особенностей агролесосистем с применением логико-математического и предметного моделирования (М. И. Долгилевич, Ю. В. Васильев, Н. Вудруф и А. Цинг, Дж. Кейборн, Н. Г. Петров и др.) позволил выработать математическую основу системной агролесомелиорации, а физико-географические исследования 1967-1973 гг. (Н. Г. Петров, М. В. Гончаров, А. И. Нестеров) придали ей ландшафтную ориентацию. Таким образом, оформилась ландшафтно-системная концепция агролесомелиорации, которая в целом рассматривает системы лесных полос, защитных насаждений и водозадерживающих валов в увязке с геоморфологической структурой природно-антропогенных территориальных 27 комплексов – агроландшафтов [90]. В практике гидрологических исследований используется линейнокорреляционная регрессионного модель, основанная анализа. на применении Предложения по корреляционноиспользованию равнообеспеченных величин для проведения воднобалансовых исследований представлены в работах З.К. Иофина (Иофин, 2012, 2013). Преимущества использования такой модели состоит в возможности кроме стандартных параметров оценить ряд вспомогательных элементов [83-85]. Поверхностный сток принадлежит к числу элементов водного баланса, подвергаемому наиболее существенным преобразованиям в результате хозяйственной деятельности. На черноземах степи Приволжской возвышенности наблюдения по воздействию антропогенного фактора на водный баланс и эрозию почв проводятся с начала 60-х годов и по настоящее время. Ввиду необходимости формирования объективного суждения о качестве наблюдений необходимо выполнять анализ и обобщение многолетних колебаний и изменений элементов водного баланса с целью разработки рекомендаций для проектирования и внедрения агролесомелиоративных противоэрозионных мероприятий в производство. 28 2 ОБЪЕКТ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 2.1 Объект исследования Объектом наблюдения и исследования являются противоэрозионные агролесоландшафты, расположенные в СПК «Вязовский» и Вязовском лесничестве Татищевского района Саратовской области. Исследуемые степные ландшафты находятся севернее с. Вязовка и имеют следующие основные параметры (рисунки 2.1, 2.2). Рисунок 2.1 – Космоснимок исследуемых агролесоландшафтов 29 Рисунок 2.2 – Схема опыта в СПК «Вязовский» и Вязовском лесничестве Агропастбищный ландшафт Вязовский – 1, немелиорированный до 2001 г. (1964). Объект располагается на склоне южной экспозиции, крутизна склона – от 3° до 5°. С 1964-2000 гг. территория была представлена полями севооборотов. С 2001 г. – агролесоландшафт – на месте полей были высажены лесные культуры сосны и берёзы общей площадью 105 га. Уровень грунтовых вод (УГВ) – 8,2 м. Водосборная площадь (F) – 55,5 га. Агролесоландшафт Вязовский Сафаровый (1983 г.) – 2. Располагается на склоне северной экспозиции, крутизной 3-5°. Сельскохозяйственное угодье – пастбище. Противоэрозионные мероприятия представлены стокорегулирующей лесной полосой (ЛП) ажурной конструкции. Полоса устроена из 6-ти рядов общей шириной 15 м, усилена в нижней опушке валом – канавой (рисунок 2.3). Главная порода – берёза повислая (Bétula péndula), сопутствующие – ясень ланцетный (Fraxinus lanceolata) и вяз приземистый (Ulmus pumila), кустарник в верхней опушке – смородина золотистая (Ribes aureum). Ниже по склону от ЛП размещены три кустарниковые кулисы, двухрядные, из бузины красной (Sambúcus racemósa) с межкулисным расстоянием равным 60 м. F = 61 га. Агролесоландшафт Вязовский (1964 г.) – 3. Расположен на склоне южной экспозиции, крутизной 3-5°. Сельскохозяйственные угодья – с 1964 по 2000 гг. – 30 поля севооборотов, с 2001 г. – пастбище. Водосборная площадь – 82 га. Была проведена засыпка оврагов. Насыпаны по горизонтали валы: в вершине засыпанного донного оврага вал высотой 1,6 м, длиной 150 м (рисунок 2.3 поз. 1) Рисунок 2.3 – Схема расположения лесных полос, валов и вариантов опыта в агролесоландшафтах и, совмещённые в верхней опушке со стокорегулирующей лесной полосой, валы общей длиной 508 м с размещением одиночного вала высотой 1,2 м и сдвоенных валов высотой каждого 0,9 м (рисунок 2.3 позиции 2-4). Ниже в 300 м вдоль засыпанного донного оврага посажена приовражная ЛП. Обе лесные полосы 31 имеют плотную конструкцию, 13-ти рядные, шириной 19,5 м. Главная порода – лиственница сибирская (Lárix sibírica), сопутствующие – ясень ланцетный (Fraxinus lanceolata), яблоня лесная (Málus sylvéstris), кустарники по опушкам – лох узколистный (Elaeágnus angustifólia), бузина красная (Sambúcus racemósa). УГВ – 6,3 м. Исходный УГВ – 8,4. Агролесоландшафт Вязовский Сафаровый (1970 г.) – 4. Склон северной экспозиции. Крутизна склона: в местах расположения валов – 3-5°, террас – 8-30°. Угодье – пастбище. Построены вал-канава Борткевича (рисунок 2.3 поз. 7) и вал высотой 2,5 – 3,0 м (рисунок 2.3 позиция 6), общей длиной 450 м. Ниже по склону от валов применено террасирование с насаждениями берёзы повислой (Bétula péndula) и вяза приземистого (Ulmus pumila). УГВ – 7,4 м. Лесной ландшафт Вязовский (лес – дубрава) – 5 (рисунки 2.1 и 2.2 поз. 5). Склон южной экспозиции с крутизной 3-5°. УГВ – 5,8 м. Исходный УГВ – 6,2 м. Рассматриваемые системы противоэрозионных мелиораций (ПЭМ) были созданы на Приволжской возвышенности в 60-70-х гг. XX века с целью прекращения и предотвращения эрозионных процессов и заилением рек. Описываемые ПЭМ состоят из защитных лесных насаждений (ЗЛН) и гидротехнических сооружений (ГТС – водозадерживающие валы, противоэрозионные пруды, быстротоки и др.), часть из которых построены и исследованы И. А. Кузником, П. Н. Проездовым в 1978г.; П. Н. Проездовым в 1983, 1999, 2008 гг.; П. Н. Проездовым, А. Н. Ковалевым в 2011г.; П. Н. Проездовым, О. Г. Удаловой в 2012-2013 гг.; в 2013-2015 гг. автором под руководством П. Н. Проездова. Для установления влияния лесных полос и валов на элементы водного баланса, влагоперенос в зоне аэрации, водопотребление и продуктивность пастбищ варианты опытов испытывались следующим образом (рисунок 2.3): 1. Пастбище открытое (Пб) – контроль (К); 2. Пб + лесные полосы (ЛП); 3. Пб + водозадерживающие валы (ВВ); 4. Пб + ЛП + ВВ. 32 Размеры стоковых площадок – 10м×5м. 2.2 Условия проведения исследования Исследуемый объект расположен в центральной части Приволжской возвышенности, на степных эродированных склонах Татищевского района Саратовской области. Географическое положение Саратовской области определяет свободный доступ на территорию региона воздушных масс с различными физическими свойствами, что предполагает серьёзные погодные контрасты [188]. Климат степной зоны Приволжской возвышенности – засушливо- континентальный. Средняя температура наиболее холодного месяца (январь) – 11,9 °C (амплитуда 34,6 °C), наиболее тёплого (июль) +20,8 °C (амплитуда 33,5 °C). Продолжительность вегетационного периода 150-160 дней. Заморозки в воздухе заканчиваются в последних числах мая, наиболее ранние заморозки отмечены в последних числах сентября. Осеннее увлажнение почвы обеспечивается осадками, которые в среднем за октябрь – ноябрь составляют 110 мм в соответствиями со среднемноголетним данными (около 26 % годовой нормы). Устойчивый снежный покров образуется к концу ноября – началу декабря и сохраняется, как правило до первой декады апреля. Снежный покров держится на поверхности земли от 120 до 130 дней. Осадки зимой выпадают до 87 мм, что составляет около 20 % годовой нормы, а весенний запас воды в снеге доходит до 78 мм. Начало снеготаяния в среднем начинается около 15 марта, заканчивается – 5 апреля. Продолжительность снеготаяния может составлять от полумесяца до месяца, т.е. где-то от 15 до 30 дней. Интенсивность снеготаяния в среднем равна 4,5 мм/сутки. Общий сток – 65 мм, коэффициент стока – 0,23. В летние месяцы (июнь-август) выпадает наибольшее количество осадков. Часто осадки носят ливневый характер со 33 средним максимумом интенсивности 1,6 мм/мин [177]. Черноземная степь Приволжской возвышенности характеризуется ливнево – снежным типом влияния климата на гидрогеологические и эрозионные процессы – с преобладающим влиянием снеготаяния при заметной роли ливней [13, 114, 132]. По данным метеостанции «Октябрьский городок» среднее значение температуры за период 2012 – 2015 гг. на исследуемой территории – 4,9 ºС, при этом минимальное значение температуры зафиксировано 31.01.2014 г. составляет –32,3 ºС, максимальное – +37,2 ºС, зафиксировано 20.06.2015г [227]. Норма температуры воздуха составляет 4,2 °C, осадков – 424 мм, в том числе за вегетационный период – около 300 мм (70%). Наибольшее количество осадков выпало 12.06.2014г. – 29 мм за 12 ч. Максимальная высота снежного покрова была зафиксирована 19.01.2015г. – 36 см, при среднем значении за расчётный период – 15,6 см (приложение А). В розе ветров в целом преобладают западные и юго-западные направления, приносящие осадки и суховейные ветры – восточного и юго-восточного направления (рисунок 2.4). Среднее число дней в году с метелями составляет 29 дней, а с суховеями 19 [227]. Рисунок 2.4 – Роза ветров 34 Рельеф Приволжской возвышенности всхолмленный, сильно расчленён долинами и густой овражно-балочной сетью с резко выраженными эрозионными процессами. Среднее значение коэффициента расчленённости равно 1,14 км/км2 [177]. С помощью программы GlobalMapper построены базовые морфометрические модели, характеризующие рельеф территории (приложение Б). Анализ рельефа показал, что территория представлена участками с абсолютными высотами от 100 до 200 м, преобладают склоновые ландшафты. Понижение высотных отметок до 100 наблюдается в восточной части (приложение Б). Варианты опытов расположены на участках с абсолютной отметкой 189. Преобладающие направления экспозиции склонов – южное (приложение Б, объекты 1, 3, 5) и северное (приложение Б, объекты 2, 4), со средней крутизной – 3-5°. Варианты опыта располагаются на территориях различных малых водосборов (приложение Б). В геоморфологическом отношении территория района, где расположены Вязовское лесничество и СПК «Вязовский», представляет собой волжский склон Приволжской возвышенности. На исследуемой территории протекают ручьи, принадлежащие к бассейну реки Курдюм для которой характерно преимущественно снеговое питание, преобладающее в весенний период [132, 133]. В комплексе деятельность рек, ручьев и временных водотоков способствует развитию эрозионных процессов. По описаниям Усова Н. И. [212] район в котором располагаются исследуемые территории отличается сложным геологическим строением и сложными формами рельефа. Это высокая водораздельная гряда с крутыми, местами обрывистыми и даже оползневыми склонами (рисунок 2.5). Почвообразующими породами служат коренные третичные породы и меловые. Коренные породы сильно размыты и на большей части территории прикрыты глинистым и суглинистым делювием. Почвенный покров на территории сложный. Встречаются серые лесные почвы, чернозём оподзоленный, чернозём южный, чернозём карбонатный, чернозём с неразвитым профилем на 35 коренных породах, тёмнокаштановая почва, серые карбонатные и железистые почвы малогумусные, солонцеватые чернозёмы и каштановые почвы и солонцы. Рисунок 2.5 – Рельеф в окрестностях исследуемых территорий Большую часть территории занимают почвы на коренных породах с неразвитым или слаборазвитым профилем, преимущественно щебенчатые. Развитые на карбонатных породах – на меле, мергеле и известняке и на кислых породах – на песке, песчанике и опоке [212]. Почвы опытного стоково-эрозионного стационара СПК «Вязовский» представлены черноземом южным, неполнопрофильным, слабо- и среднесмытый, хрящевато-щебенчатый, среднесуглинистый (согласно классификации Почвенного института им. В. В. Докучаева РАСХН). [161]. На территории образующая сплошной исследования травянистый преобладает покров: степная ковыль растительность, узколистный (Stipa stenophylla), типчак (Festuca sulcata), тонконог (Koeleria gracilis) и др. Опытные участки располагаются на территориях присетевого фонда (согласно классификации А. С. Козменко) [98]. Земли присетевого фонда расположены на склонах крутизной от 3,5° до 8-10° и характеризуются средне- и сильно смытыми почвами. Их выделяют, как правило, под почвозащитные севообороты в основном для борьбы со смывом почвы. Для изучения гранулометрического и агрегатного состава почвы, воднофизических свойств и влагораспределения по слоям были заложены почвенные 36 разрезы: 1 – вне зоны влияния лесной полосы (рисунок 2.3: Пб объекта 3) и 2 – в лесной полосе 1965 года создания (рисунок 2.3: ЛП объекта 3). Ниже приводятся таблица 2.1 с водно-физическими свойствами почв пастбищ и лесных полос на исследуемых объектах и морфологические описания почвенных разрезов. Таблица 2.1 – Водно-физические свойства почв пастбищ и лесных полос Генетические горизонты Наименование величины А А0 Пастбище А1 В С Итого Толщина слоя, см – 0-20 20-45 45-100 0-100 Объемная масса, г/см3 – 1,10 1,16 1,14 – Плотность, г/см3 Максимальная гигроскопичность (МГ): % от массы сухой почвы Влажность устойчивого завядания (ВЗ): % от массы сухой почвы, мм Наименьшая влагоемкость (НВ); % от массы сухой почвы мм Пористость, % от объема, мм – 2,59 2,62 2,60 – – 8,4 7,0 6,0 – – – 11,0 24 9,2 28 8,0 49 – 101 – – – – 27,9 61 57,5 115 21,9 66 55,7 145 19,4 119 56,2 303 – 246 – 563 Водоотдача, мм – 54 79 184 317 37 38 70 145 Продуктивная влага, мм Лесная полоса (год создания - 1965) Толщина слоя, см 0-0,7 0,7-24 24-58 58-100 0-100 Объемная масса, г/см3 0,27 0,97 1,08 1,19 – Плотность, г/см3 1,65 2,61 2,61 2,55 – МГ, % от массы сухой почвы ВЗ, % от массы сухой почвы мм НВ, % от массы сухой почвы мм Пористость, % от объема, мм Водоотдача, мм Продуктивная влага, мм – – – 75,9 14 83,6 16 2 - 7,9 10,6 21 24,4 54 62,8 138 84 33 7,1 9,5 26 20,1 74 58,6 215 141 48 6,4 8,5 53 17,6 88 53,3 266 178 35 – – 100 – 230 – 637 405 116 37 Разрез № 1. Пастбище без влияния лесных полос. Крутизна – 5º. Горизонт А (0 – 20) – 20 см. Серый, слабо увлажненный, пылевато – комковатый, слабо уплотненный, пористый. Включений опоки много (10-20%). Вскипания нет. Переход к горизонту В постепенный, ровный. Горизонт В (20 – 45), 25 см. Серовато – бурый, пылеватый, слабо увлажненный. Включений опоки много (20 – 30 %). От соляной кислоты не вскипает. Переход к горизонту С ясный. Горизонт С (45 см и более) темно-серая опока с продуктами ее выветривания, далее залегает сплошная плитчатая опока. Почва: чернозем южный, хрящевато – щебенчатая, легкосуглинистая на опоке. Разрез № 2. Стокорегулирующая лесная полоса посадки 1965 г. Главная порода – лиственница сибирская. Горизонт А0 (0 – 0,7) – 0,7 см. Подстилка из разложившихся листьев, остатков ветвей, хвои, травы. Горизонт А1 (0,7 – 24) – 23,3 см. Темно – серый, влажный, уплотненный, тонко – пористый, пылевато – комковатый, включений опоки немного. Вскипания нет. Горизонт В (24 – 58) – 34 см. Светло – серый, слабо увлажненный, пылевато – ореховатый, легко – суглинистый, слабо уплотненный. Много включений опоки. Пронизан корнями слабо, вскипания нет. Переход к горизонту В постепенный, ровный. Переход к горизонту С постепенный. Горизонт С (58 – 100) – 42 см. Светло – бурый, слабо увлажненный, сильно уплотненный, супесчаный, вскипаний нет. Почва: чернозем южный, хрящевато – щебенчатый, легкосуглинистый на опоке. Из приведённых выше данных видно, что в лесной полосе за 50 лет сформировалась лесная подстилка из опада листьев, хвои и травы мощностью до 38 1 см, на пастбище (без влияния лесных полос и валов), соответственно ничего подобного не сформировалось. Наименьшая влагоёмкость метрового слоя почвы лесной полосы по сравнению с почвами пастбищных угодий снижается на 15 мм (вне зоны влияния ЛП). Пористость почвы варьирует в значениях 53,3 – 56,2 %, наименьшая влагоемкость – 17,6 – 19,4 % (таблица 2.1). Показатели водоотдачи отвечают общим тенденциям: в лесной полосе – выше на 88 мм чем на открытом пастбище. В таблице 2.2 приведены водно-физические свойства почв и грунтов зоны аэрации агролесоландшафта 3, на котором сосредоточены варианты опытов (рисунок 2.3). Таблица 2.2 – Водно-физические свойства почв и грунтов зоны аэрации агролесоландшафта 3 Почва и грунты зоны аэрации Наименование величины Всего А+B C Суглинки Мощность слоя, м 0,5 1,7 3,8 6,0 Плотность сложения, г/см3 1,15 1,20 1,56 - Плотность твёрдой фазы, г/см3 2,61 2,68 2,65 - Пористость, % 56 55 41 - % от массы 24 22 27 - 449 1600 2187 55 41 - 1122 2430 3874 Наименьшая влагоёмкость (НВ): мм 138 Полная влагоёмкость (ПВ): % от массы 56 мм 322 70% НВ, мм Мощность слоя до капиллярной зоны, м 97 314 1120 1530 - - - 3,9 НВ до капиллярной зоны, мм - - - 640 0,7 НВ до капиллярной зоны - - - 450 Дефицит влаги до НВ - - - 190 Наблюдается постепенное снижение вглубь по почвенному профилю 39 значений основных почвенно-гидрологических констант – гигроскопичности, наименьшей влагоёмкости. По глубине возрастает плотность почвы, пористость уменьшается. Зона аэрации включает почвы с А+В равным 0,5 м с содержанием опоки до 20 – 30 %, глубже располагается трещиноватая опока толщиной 0,6 – 1,7 м, далее следуют суглинки мощностью 2,3 – 3,9 м, затем над водоупором грунтовых вод – супеси и пески. Пористость (полная влагоёмкость) пластов зоны аэрации изменяется от 41 до 56 %, наименьшая влагоёмкость – от 22 до 27 %. Мощность слоя до капиллярной зоны составляет 3,9 м со значением НВ = 640 мм. 70 % НВ почвогрунтов до капиллярной зоны равна 450 мм, тогда дефицит влаги до НВ в зоне аэрации при исходных влагозапасах 0,7 НВ составит 190 мм (рисунок 2.6). Обозначения: 1 – водозадерживающий вал; 2 – лесные полосы; 3 – усреднённая эпюра запасов воды в снеге; 4 – зеркало воды в пруду вала; 5 – купол грунтовых вод; 6 – эпюра увлажнения почвогрунта; 7 – почва с опокой; 8 – слой опоки; 9 – суглинок; 10 – супесь; УГВ и УГВ1 – уровень грунтовых вод в сентябре и мае, соответственно; УКЗ и УКЗ 1 – капиллярная зона в сентябре и мае, соответственно. Рисунок 2.6 – Профиль склона с лесными полосами, валом и гидрогеологическими условиями По всему профилю в пахотном горизонте отмечается наличие крупных 40 отдельностей опоки, что способствует повышению водопроницаемости щебенчатых почв. Одним из основных факторов в формировании весеннего стока является дефицит влажности верхнего слоя почвы, который зависит от влажности перед снеготаянием, льдистости и объёмной массы [18, 19, 49, 50, 55, 74, 93, 117, 118, 119]. Высокое увлажнение почвы, соответствующее её наименьшей влагоёмкости, а также глубокое промерзание (от 50-60 см) почвы перед началом весеннего половодья обеспечивают формирование значительной льдистости её. Талая вода, которая поступает в мёрзлую почву превращается в лёд, происходит закупорка свободных пор. Наступает временная водонепроницаемость почвы. Опытные исследования, проводимые Проездовым показали, что «промерзание и льдистость почвы уменьшают скорость просачивания в зависимости от угодий в 3-9 раз по сравнению с талыми почвами» [161]. Для хрящевато-щебенчатых южных чернозёмов величины скоростей просачивания перед снеготаянием составляют: на полях и пастбищах – 1,0-4,0; в лесу и лесных полосах – 25,0 [161]. 2.3 Методика исследования Основой исследования послужила совокупность методов, применяемых в агролесомелиорации, мелиорации, гидрометрии, гидрологии, гидрогеологии, почвоведении и др. Опыты выполнены по общепринятым методикам профильных НИИ и вузов России: МГУ (1976, 1981), ГГИ (1973,1975, 1984), МГУП (1983, 2001), ИГ РАН (1963,1974), ВНИАЛМИ (1973, 1985, 1987), ВНИИЗиЗПЭ (1985, 1991), НИИСХ Юго-Востока (1973). Для установления влияния агро- и лесомелиоративных приемов на инфильтрацию, элементы водного баланса зоны аэрации и эрозию пастбищ испытывались следующие четыре варианта опытов (рисунок 2.3): 1. Контроль – пастбище без лесных полос и валов – открытая местность. 41 2. Пастбище + лесные полосы. 3. Пастбище + водозадерживающие валы. 4. Пастбище + лесные полосы и водозадерживающие валы. В основу полевых исследований принят метод водного баланса с использованием полевых, лесных и комбинированных стоковых площадок, а также малых водосборов, рекомендованный [43, 45, 101, 102, 113, 115, 200, 214, 215 и др.]. Система уравнений водного баланса, предложенная М.И. Львовичем [133], нами рассматривается в следующем виде: ; ; ; (2.1) где P – осадки или снегозапасы перед весенним половодьем, мм; S, U, – соответственно, поверхностный, подземный сток, мм; E – испарение, мм; W – валовое увлажнение территории, мм. Влагообмен почв ( , мм) с грунтовыми водами определён по формуле: , где (2.2) – дефицит влаги до наименьшей влагоёмкости (НВ) в зоне аэрации, мм. Испарение фиксировалось мерным сосудом, оборудованным для защиты сетчатым колпаком. В агролесоландшафтах определены водно-физические свойства почв и грунтов зоны аэрации, глубины уровня грунтовых вод. Почвенные исследования выполнены по элементам рельефа водосборов, а также в лесных полосах и в лесу. Анализы почв и грунтов зоны аэрации на воднофизические свойства, содержание гумуса выполнены в почвенных лабораториях НИИСХ ЮВ и СГАУ им. Н.И. Вавилова. Водно-физические свойства почво-грунтов определялись по методике Н. А. Качинского [93]. Образцы почвы и грунтов брались до грунтовых вод. Влажность почвы определялась термовесовым методом в четырёхкратной повторности весной и 42 осенью и в течение вегетационного периода. Влагозапасы расчётного слоя почво-грунтов определяли по формуле [105, 182]. ; где (2.3) – влагозапасы расчётного слоя; – объёмная масса почвы, г/см3; – мощность корнеобитаемого слоя, м; – потенциальная влагоёмкость, %. Плотность твёрдой фазы почвы определялась в трёхкратной повторности пикнометрическим способом при закладке опыта [182,183]. По плотности сложения и плотности твёрдой фазы рассчитывали пористость почвы [182,183]. В лабораторных условиях определялись максимальная гигроскопичность (МГ), влажность устойчивого завядания принималась равной 1,34 МГ [182,183]. Наименьшая влагоёмкость почв определялась путём залива водой площадок в полевых условиях размером 1х1 м до полного насыщения почвогрунтов водой. Так как щебенчатые почвы обладают хорошей водопроницаемостью, то пробы на влажность и водно-физические свойства брались через 3 дня после затопления в четырёхкратной повторности. Повторные пробы отбирали через каждые сутки. За наименьшую влагоёмкость принимали влажность, которая отличалась от влажности предыдущего срока не более чем на 2% [182,183]. Запасы продуктивной влаги в почве, суммарное водопотребление и коэффициент водопотребления трав пастбищ определяли по общепринятой методике А.Н. Костякова [105]. Запасы продуктивной влаги определялись как разность общего запаса влаги и запас труднодоступной влаги. Суммарное водопотребление определялось как разница между начальным значением запасов воды в метровом слое почвы и конечным значением, и сумма осадков за вегетационный период. Коэффициент водопотребления – количество влаги, затрачиваемое на транспирацию и испарение с поверхности почвы на формирование единицы сухой биомассы, суммарного водопотребления к продуктивности. определялось как отношение 43 Снегомерная съёмка проводилась накануне снеготаяния на стоковых площадках и водосборах от водоразделов до гидрографической сети. На стоковых площадках толщина снега определялась на снегомерных профилях вдоль площадок с расстоянием между ними 1-2 м и от боковых валиков 1 м. На каждом профиле толщина и плотность снега измерялась через 1-2 м. Одновременно устанавливалось наличие ледяной корки на поверхности почвы и её толщина, а также глубина промерзания почвогрунта по наличию кристаллов льда в пробах почвы по методу Н.А. Качинского [93]. На водосборах измерения велись в приводораздельном и присетевом фондах и несколько выше створа гидрометрических наблюдений. Запасы воды в снеге определялись на различном расстоянии от лесных полос со стороны нижней и верхней опушек, в прудах водозадерживающих валов. Величина снегозапасов рассчитывались, а плотность ледяной корки принимали равной 0,8. Снегозапасы на водосборах определяли, как средневзвешенную величину из снегозапасов на угодьях, составляющих водосбор. Поверхностный сток измерялся, водосливами с тонкой стенкой (угол выреза 45º). Расходы воды определялись согласно «Методическим рекомендациям по учёту поверхностного стока и смыва почв при изучении водной эрозии» [142]. Замеры стока на водосливах в период снеготаяния проводились линейкой с точностью до 1 мм круглосуточно с интервалом 0,5-2 часа. По замерам строились гидрографы стока, определялся объём и слой стока. Смыв почвы определяли путём отбора проб на мутность с каждой стоковой площадки. В каждом из створов ежедневно с начала стока брались не менее 3-6 проб. Пробы отбирались в 0,5-2 л сосуды выше подпора осторожно, чтобы не взмутить воду. Для получения осадка все пробы отфильтровывались в обеззоленных фильтрах. После их высушивания и взвешивания определялось количество смытого осадка от каждой пробы. Строились графики колебаний твёрдого стока, определялся объём и слой смытой почвы. Для обоснования проектирования мелиоративных мероприятий в степных 44 ландшафтах Приволжской возвышенности нами обработан многолетний ряд наблюдений за элементами водного баланса: осадками, запасами воды в снеге, поверхностным стоком. Наблюдения и исследования проведены под руководством И.А. Кузника: в 1964-66 гг., 1970-74 гг. А.В. Лысовым (1968, 1974); в 1967-69 гг. В.А. Калужским (1970); в 1975-80 гг. П.Н. Проездовым (1978, 1983). С 1981 г. по настоящее время исследования ведутся П.Н. Проездовым и его учениками: Д.А. Маштаковым, Е.В. Самсоновым, В.Г. Поповым, А.В. Карпушкиным, Л.В. Кузнецовой, А.Н. Ковалёвым, О.Г. Удаловой (1988, 1999, 2008, 2012), автором – 2013-2015 гг. Абсолютные отметки мест бурения скважин для наблюдений за УГВ, отмечены реперами и составили 189 м (рисунок 2.1). Эффективность эксплуатации валов устанавливалась наблюдениями за притоком поверхностного стока, испарением, фильтрацией, сбросом стока воды с выявлением причин разрушения. Учёт урожая трав пастбищ выполнялось согласно Б. А. Доспехову [60] и «Рекомендациям по методике проведения наблюдений и исследований в полевом опыте» [179]. Для определения биологического урожая с каждого варианта перед уборкой брались растительные пробы в четырёхкратной повторности (площадь пробной делянки составляла для трав пастбищ – 0,25 м2). Данные учёта урожая трав пастбищ обрабатывались методом дисперсионного анализа [60]. Обследование и исследование лесных полос выполнено по методике [138]. Общепринятые методы таксации использовались для изучения насаждений [11]. На первом этапе обследования лесные полосы обследовались глазомерно. Определены их качественные показатели и определены участки для заложения почвенных разрезов. Пробные площади закладывались по методике ОСТ 56-3596. Для пробных площадей выбирались наиболее характерные участки лесных полос. С целью получения более достоверной информации выполнялось отступление от границ насаждений, которые находятся под наибольшим влиянием неблагоприятных факторов. В результате обследования лесных полос устанавливались ширина лесных 45 полос и междурядий, схема смешения, породный состав, число деревьев. При исследованиях проводился подеревный перечет, изучались качественные показатели древесных насаждений. По записям определялся год посадки растений, для подтверждения выполнялся распил модельных деревьев и проводился расчёт возраста по количеству годовых колец. С помощью высотометра Анучина измерялась высота каждого пятого дерева и вычислялся средний показатель. Диаметр деревьев измерялся мерной вилкой Никитина в продольном и поперечном направлениях на высоте 1,3 м и определялся средний показатель. Бонитет определялся по шкале М. М. Орлова (1973). Метеорологические элементы (нормы осадков, нормы температуры и др.) приняты по ближайшей метеостанции «Октябрьский городок» [227] Саратовской области 219, расположенной на расстоянии 20 км к юго-западу от опытного участка. В исследованиях использовались плювиограф, люксметр-термогигрометр ТКА-ПКМ и анемометр АТЕ-1034. Статистическая обработка многолетних эмпирических данных осадков, снегозапасов, поверхностного стока, валового увлажнения почвы была выполнена в соответствии с «Руководством по определению расчётных гидрологических характеристик» (1973) и других литературных источников [8, 92, 134, 140 – 145, 180, 186]. В основы построения теоретических кривых вероятностей превышения был принят графоаналитический метод (при коэффициенте вариации ). Статистическая обработка данных снегозапасов проводилась методом моментов при ( – коэффициент асимметрии). В расчётах эмпирической вероятности превышения использовали формулу С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля (1934, 1975): , где – вероятность превышения, %; – порядковый номер ранжированного ряда; – число членов ряда. (2.4) 46 Для построения кривой вероятности превышения гидрологической величины применяли клетчатку вероятностей с обычной вертикальной шкалой для кривых с умеренной асимметрией. Параметры теоретической кривой вероятности превышения поверхностного стока и валового увлажнения почв (водопоглощения) определяли графоаналитическим методом [8, 140 – 145]. На основании коэффициента скошенности [8, 137] определяли по таблицам коэффициент асимметрии, а также среднеквадратическое отклонение, среднее арифметическое значение гидрологической величины и коэффициент вариации. Установив связь между коэффициентами асимметрии и вариации, находили модульные коэффициенты и гидрологические величины данной вероятности превышения [8, 140 – 145]. Для математической обработки опытных данных применяли дисперсионный, регрессионный и корреляционный анализы с использованием методики Б.А. Доспехова (1985). Для построения и анализа цифровой модели рельефа (ЦМР) использовался программный комплекс ENVI, GlobalMapper. Для камеральной обработки данных, анализа, построения графиков, схем и рисунков использовалось программное обеспечение Microsoft Excel 2010, Statistica 7.0, AutoCAD, PhotoshopCS6. MicrosoftWord 2010, 47 3 ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС И ВОДОЗАДЕРЖИВАЮЩИХ ВАЛОВ НА ЭЛЕМЕНТЫ ВОДНОГО БАЛАНСА И ВЛАГОПЕРЕНОС В ЗОНЕ АЭРАЦИИ 3.1 Теоретическое обоснование влагопереноса в зоне аэрации под влиянием лесных полос и валов В теоретическом обосновании влагопереноса в зоне аэрации учитывались значения водно-физических констант, с помощью которых были установлены модульные коэффициенты влагозапасов в почвогрунтах при различных значениях вероятности превышения по формуле (2.4). Модульные коэффициенты влагозапасов рассчитали по формуле: , где (3.1) – модульный коэффициент -го измерения влагозапасов; – влагозапасы в зоне аэрации -го измерения, мм; – влагозапасы в зоне аэрации до капиллярной зоны принятые 0,7 НВ, мм. На основании полученных модульных коэффициентов для различных лет вероятности превышения влагозапасов была установлена величина пополнения грунтовых вод от влагоёмкости (НВ), до , соответствующую значению наименьшей , равную полной влагоёмкости (ПВ) (рисунок 3.1). НВ = 0,4ПВ. Площадь, ограниченная линиями пополнение ГВ. Значения ниже кривой и (НВ), определяет отмечают, что пополнения ГВ нет, так как влагозапасы накануне снеготаяния соответствуют показателям меньше НВ, и 48 вода сначала должна насытить почвогрунты до НВ, а потом поступать в ГВ. Пополнение ГВ происходит при вероятности превышения влагозапасов в зоне аэрации менее 25%. Значение коэффициентов детерминации 0,60-0,67 в регрессионных уравнениях указывают на наличие связи между изучаемыми параметрами влагопереноса [135, 136, 170]. Рисунок 3.1 – Вероятность превышения влагозапасов в зоне аэрации с пополнением (К1) и без пополнения грунтовых вод (К2) Комплекс противоэрозионных мероприятий СПК Вязовский, включающий лесные полосы и водозадерживающие валы активно влияет на перераспределение влаги в зоне аэрации. Формирование влагозапасов находится в зависимости от способа строительства, расположения на склоне и параметров валов. Исследования влагопереноса в зоне аэрации бурением скважин показали, что применяемые валы-канавы В. М. Борткевича, валы с рабочей высотой более 2 м и сдвоенные валы с межвальным расстоянием 2-5 м и рабочей высотой каждого менее 2 м (рисунки 3.2, 3.3: позиции А, Б, В) способствуют смыканию поверхностных вод с капиллярной зоной и (или) ГВ благодаря концентрации 49 талой или ливневой воды. При этом влагозапасы в зоне аэрации соответствуют значениям близким к полной, или 1,5-ной наименьшей влагоёмкости на протяжении склона 10-40м (рисунок 3.2, позиции А, Б, В). Водозадерживающие валы, расположенные на расстоянии 30-50 м при рабочей высоте каждого вала менее 2 м обеспечивают более равномерное распределение влаги в зоне аэрации без смыкания поверхностных вод с капиллярной зоной и распространением по длине склона 70-80 м (рисунки 3.2 и 3.3, позиция Г). Чем многоснежнее зима, многоводнее весна, влажнее лето с ливневыми стоками и меньше дефицит влаги до НВ в зоне аэрации, тем больше воды поступает в грунтовые воды. А, Б, В, Г – позиции, параметры и расположение валов. НВ; ПВ – соответственно наименьшая и полная влагоёмкость (НВ = 0,4 ПВ); А – вал-канава Борткевича; Б – вал высотой 2м (агролесоландшафт 4); сдвоенные валы с межвальным расстоянием: В – 5м; Г – 40м (агролесоландшафт 3) Рисунок 3.2 – Схема расположения валов на склоне(1) и эпюры увлажнения почвогрунтов зоны аэрации (2) Бурение скважин для определения влагозапасов в зоне аэрации агролесоландшафтов 3 и 4 показало, что валы-канавы В. М. Борткевича и валы высотой более 2 м агролесоландшафта 4 (рисунки 3.2 и 3.3, позиции А, Б) концентрируют поверхностный сток около валов в большем объёме, 50 А – вал-канава Борткевича; Б – одиночный вал с высотой 2м; В – сдвоенные валы с межвальным расстоянием 2-5 м; Г – сдвоенные валы с межвальным расстоянием 30-50 м; ЭУ – эпюра увлажнения почвогрунтов зоны аэрации; ВУ – водоупор; УКЗ – уровень капиллярной зоны; УГВ – уровень грунтовых вод; hр – рабочая высота вала, м; -скважина; - купол ГВ (после половодья). Рисунок 3.3 – Динамика увлажнения зоны аэрации и уровня грунтовых вод после половодья в зависимости от способа строительства, расположения и высоты валов на склоне 51 чем сдвоенные валы агролесоландшафта 3 (рисунки 3.2 и 3.3, позиции В, Г). В агролесоландшафте 3 влагозапасы в зоне аэрации распределяются более равномерно по длине склона, поэтому смыкание поверхностных вод под прудами валов происходило только с капиллярной зоной. В агролесоландшафте 4 под валами-канавами Борткевича [27] поверхностные воды достигали грунтовые – имело место провальной фильтрации. Кроме того, при обследовании валов высотой более 2 м, построенных в 1950-1970 гг. прошлого столетия для борьбы с эрозией и заилением Волгоградского водохранилища, были обнаружены разрушения (в том числе вал-канава Борткевича в агролесоландшафте 4), потребовавшие последующего восстановления. Причинами разрушения валов являлись отсутствие водообходов (водосбросов); неравенство отметок дна водообходов и зеркала воды пруда вала; заиление пруда вала; ледяная корка в пруду вала от зимних оттепелей; рабочая высота вала более 2 м [97, 161]. Таким образом сдвоенные валы имеют преимущество перед одиночными: в пруду нижерасположенного вала не образуется ледяная корка от зимних оттепелей, и талая вода весной инфильтрует в почвогрунт. При рабочей высоте вала более 2 м депрессионная кривая выходит на сухой откос и вместе с водой фильтруется грунт вала [97, 161]. Для предотвращения разрушения вала возникает необходимость создания дренажной призмы, а это влечёт удорожание строительства, так как устройство дренажной призмы дороже чем строительство вала (рисунок 3.4). Рис. 3.4. Условия, ограничивающие создание водозадерживающих валов по рабочей высоте (hр): hр ≤ 2 м; h'р ≥ 2 м (Ковалёв, 2012) Под канавой вала Борткевича после весеннего половодья влагозапасы в 52 почвогрунтах зоны аэрации соответствовали значению полной влагоёмкости (ПВ) на протяжении склона 12-15 м, которые способствовали образованию купола грунтовых вод и дальнейшему подъёму УГВ (рисунки 3.2 и 3.3, позиция А). Валы высотой более 2 м формируют влагозапасы в зоне аэрации после схода снега ниже значений ПВ на протяжении склона 25-30 м, но также подвержены смыканию поверхностных вод с грунтовыми и порывам (рисунки 3.2 и 3.3, позиция Б). Более равномерное распределение влагозапасов в зоне аэрации по длине склона присуща сдвоенным валам высотой менее 2 м, причём с межвальным расстоянием равным 30-50 м. Содержание влаги на уровне несколько больше значения наименьшей влагоёмкости (НВ) распространяется по длине склона до 70-80 м при практически отсутствии смыкания почвенных вод с капиллярной зоной (рисунки 3.2 и 3.3, позиция Г). Необходимо отметить, что в пруду нижерасположенного вала сдвоенных валов не образуется ледяная корка в результате зимних оттепелей, и вода весной инфильтрует в почвогрунт, в отличие от одиночных, но более высоких валов. 3.2 Лесоводственно-таксационное описание лесных полос и характеристика валов в агролесоландшафтах Основой рассматриваемых систем противоэрозионных мелиораций являются лесные полосы и валы, валы-канавы (рисунок 2.3). Лесные полосы на исследуемых объектах созданы в агролесоландшафтах 2 и 3 в 1983 и в 1965 годах соответственно. Стокорегулирующая лесная полоса агролесоландшафта 2 имеет ажурную конструкцию, состоит из 6-ти рядов. Главная порода – берёза повислая (Bétula péndula) – два ряда в середине, сопутствующие породы – ясень ланцетный (Fraxinus lanceolata), так же встречается вяз приземистый (Ulmus pumila) – по одному ряду с каждой стороны. Верхняя опушка усилена кустарником смородины золотистой (Ribes aureum). Кустарник практически выбит (съеден) домашним скотом (рисунок 3.5). 53 Рисунок 3.5 – Стокорегулирующая лесная полоса агроландшафта – 2 Лесополосы агролесоландшафта – 3 – стокорегулирующая и приовражная. Обе имеют плотную конструкцию, первая (стокорегулирующая) совмещена с валами (рисунок 3.6). Рисунок 3.6 – Стокорегулирующая лесная полоса агролесоландшафта – 3 (справа сдвоенные валы на фоне лесной полосы) Главной породой в обеих полосах является лиственница сибирская (Lárix sibírica), сопутствующие породы – ясень ланцетный (Fraxinus lanceolata), в 54 крайних рядах встречается яблоня лесная (Málus sylvéstris). По опушкам высажены – лох узколистный (Elaeágnus angustifólia), бузина красная (Sambúcus racemósa). Лесоводственно-таксационное описание лесных полос приводится ниже в таблице 3.1. Стокорегулирую щая ЛП с валом 5 (Агролесоландшафт-2) 19,5 18 13 6 1,5 3,0 СмзЯл-ББ-ЯлСмз Тип лесорастительных условий Ширина междурядий, м 1,5 С1 - Судубрава 13 Лу-ЯбЛс-ЯлЛс-ЯлЛс-ЯлЛс-ЯлЛс-ЯлБк Лу-ЯбЛс-ЯлЛс-ЯлЛс-ЯлЛс-ЯлЛс-ЯлБк Д1-дубрава Приовражная ЛП (Агролесоландшафт-3) 19,5 Схема смеше ния Д1-дубрава Стокорегулирую щая ЛП с валами 2, 3, 4 (Агролесоландшафт-3) Количество рядов Назначение лесной полосы Ширина лесной полосы, м Таблица 3.1 – Лесоводственно-таксационное описание лесных полос (2015г.) Показатели Средние возраст, лет диаме высот тр, см а, м Бонит ет Лс-50 26,8 15,2 II Ял-50 17,8 10,1 IV Яб-50 10,1 6,8 - Лс-50 23,9 14,1 III Ял-50 16,9 9,1 IV Яб-50 9,8 6,6 Б-32 10,5 8,1 III Ял-32 6,8 7,2 IV Примечание – Лу-лох узколистный, Яб- яблоня лесная, Лс- лиственница сибирская, Ял- ясень ланцетный, Б- берёза повислая, Бк- бузина красная, Смз- смородина золотистая. В агролесоландшафте – 3 стокорегулирующая ЛП по сравнению с приовражной имеет лучшие таксационные показатели. Лиственницы одного возраста (50 лет) в стокорегулирующей полосе имеют в среднем диаметр на 3 см (12%) больше чем в приовражной полосе, а по высоте отличие в среднем на 7,8%. Бонитет выше на 1 класс так же у лиственницы из стокорегулирующей лесной 55 полосы. В целом состояние лесных полос удовлетворительное. Негативное воздействие оказывает антропогенный фактор (выпас скота, вырубка деревьев наиболее ценных пород). Для задержания поверхностного стока с вышележащего склона в агролесоландшафте по горизонтали в вершинах промоин и оврагов устроены водозадерживающие валы (рисунок 2.3). При строительстве ёмкость прудов валов рассчитывалась исходя из 10-ти процентной вероятности превышения задержания поверхностного стока. Для автоматического сброса стока большего половодья у валов устроены концевые шпоры, которые располагаются под углом в 110° к оси вала. Ширина гребня шпор и перемычек насыпана на 2 м, откосы перемычек – 1:1, а откосы шпор: мокрого – 1:2, сухого – 1:1. Расчет водообхода водозадерживающих валов произведен на максимальный расход вероятностью превышения 10% [178, 194]. Характеристика водозадерживающих валов дана в таблице 3.2. Таблица 3.2 – Характеристика валов Показатели Вал 1 Вал 2 с ЛП 1 Водосборная площадь, га: 1.1 Пашня* 1.2 Пастбище 1.3 Лес 2 Рабочая высота, м 3. Протяженность, м 39,8 21,6 12,0 6,2 1,6 150 13,8 13,8 1,2 296 Валы 3 и 4 (сдвоенные) с ЛП 9,9 9,9 0,9; 0,9 212 Вал 5 с ЛП Вал 6 Вал 7 42,4 42,4 0,8 375 34,4 34,4 2,6 290 20,9 20,9 3,0 160 * С 2001г. Пашня используется под пастбище Согласно таблице общая (совокупная) водосборная площадь всех семи валов составляет 161,2 га. При этом наибольшие значения у водосборных поверхностей 5, 6 и 1 валов (по убыванию). Водосборная площадь первого вала включает кроме пашни и пастбища ещё и лесной массив, тогда как водосбор седьмого вала представлен только пастбищем. Вал № 1 располагается у основания приовражной лесной полосы длина его 150 м и высота 1,6 м. Сброс объёмов превышения с пруда первого вала осуществляется в ЛП. 56 Валы 2, 3 и 4 (рисунок 2.3) представляют систему противоэрозионных объектов и работают вместе со стокорегулирующей лесной полосой. Вал 2 – одиночный. Длина вала 2 составляет 296 м. Валы 3 и 4 – сдвоенные. Расположены параллельно друг другу на расстоянии до 5 м. Длина валов 212 м. Согласно гидрологическим расчётам рабочая высота одиночного вала (глубина воды у вала) должна составлять более 2 м. Как было изложено выше (раздел 3.1) подобная конструкция валов приводит к их разрушениям. Во избежание этого одиночный вал 2 был построен с рабочей высотой 1,2 м, а для оставшегося объёма воды предусмотрен сброс через водообход шпоры в пруд вала 4 сдвоенных валов 3 и 4 (рисунки 2.3, 3.7). Рисунок 3.7 – Водозадерживающие валы 3 и 4 Оставшийся объём воды с вала 3 сбрасывается также через водообход шпоры в пруд вала 4. Объём воды больше чем расчётный вероятностью превышения менее 10% сбрасывается с пруда вала 4 в нижерасположенную ЛП. Рабочая высота каждого из валов 3 и 4 равна 0,9 м [162]. Вал 5 – одиночный вал высотой 0,8 м. Вал 6 – одиночный вал высотой 2,6 м. Вал 7 – вал-канава им. Борткевича – высотой 3 м. Наблюдения во время весенних половодий и дождевых паводков показали, что в прудах водозадерживающих валов поверхностный сток задерживается 57 полностью, исключая очень многоводные годы. Водозадерживающие валы и валы-канавы преобразуют поверхностный сток во внутрипочвенный, уменьшают эрозионные процессы на водосборе и служат дополнительным источником поступления влаги к корням сельскохозяйственных и древесных растений. 3.3 Влияние лесных полос и валов на элементы водного баланса различной вероятности превышения Основным источником накопления влаги в почвогрунтах являются осеннезимние осадки. Важными, иногда решающими, факторами в формировании весеннего стока являются промерзание почвогрунтов, их льдистость и наличие ледяной корки на поверхности почвы. Зима 2012-2013 – малоснежная. Осенние дожди обеспечили достаточное увлажнение почвы до 115 мм, что составило 100% нормы. В марте, накануне снеготаяния высота снежного покрова не превышала в среднем 22 см. Декабрь выдался довольно суровый: аномально холодная погода во второй половине месяца при периодических оттепелях в первой половине. Дальнейшее чередование оттепелей в течение января и февраля обеспечили образование ледяной корки и льдистости. Не достаточное количество осадков в течение зимних месяцев (высота снежного покрова 1-3 см) вызвало промерзание почвы до 50-70 см. В совокупности всё это способствовало увеличения стока и эрозии на почве. Ранние оттепели в марте (с 15 марта температура снега на поверхности не опускалась ниже 0 ºС), а также недостаточно низкая температура в ночное время вызвали интенсивное снеготаяние. Анализируя сток и эрозию на всех вариантах опытов можно отметить подобные тенденции для всех исследуемых объектов. Продолжительность стока на вариантах «Пб» - 44 часа, «ЛП» - 41 час (таблица 3.3). Максимальный расход воды наблюдался на варианте Пб – 0,021 л/с. Показатели мутности стока имели ту же закономерность: наибольшие на варианте 58 «Пб» (6,05 г/л). Показатели эрозии превысили допустимые значения на всех вариантах. Таблица 3.3 – Наблюдения за весенним стоком и эрозией на пастбищах в 2013 г. Продолжит Объём Величина Мутность, ельность стока, стока, мм г/л стока,л л Пастбище открытое, hc = 27,1 мм; Э = 1,46 т/га 1,6 0,012 20 437 8,7 4,10 1,9 0,021 24 918 18,4 6,05 Пастбище под влиянием ЛП, hc = 7,7 мм; Э = 0,37 т/га 1,0 0,003 18 97 1,9 3,21 1,3 0,007 23 290 5,8 5,31 Примечание – hc - сток; Э - эрозия Напор, см Эрозия Расход, л/с г т/га 1792 5558 0,36 1,10 311 1539 0,06 0,31 2014 год. Зиме 2013-2014 гг. предшествовала средне влажная осень. Зима 2013-2014 гг. – очень малоснежная. Высота снежного покрова перед снеготаянием на пастбище была 12-13 см с запасом воды в снеге - 61 мм, около лесных полос – 18-20 см (92 мм), что составляет 35-40% от нормы зимних осадков. Незначительное количество снега способствовало промерзанию почвы до 60 см с наличием кристаллов льда, что впоследствии предопределило значительный весенний сток. Начало стока отмечено 13 марта 2014 г. с продолжительностью 3 дня (таблица 3.4, рисунок 3.8). Таблица 3.4 – Наблюдения за весенним стоком и эрозией на пастбищах в 2014 г. Продол Объём жительн Величина Мутность Напор, см Расход, л/с стока, ость стока, мм , г/л л стока, л Пастбище открытое, hc = 43,9 мм; Э = 2,00 т/га 1,4 0,008 18 260 5,2 2,68 2 0,028 15 756 15,1 4,44 2,1 0,03 21 1134 22,7 5,24 Пастбище под влиянием ЛП, hc = 12,9 мм; Э = 0,54 т/га 1,6 0,013 12 280 5,6 4,42 1,5 0,011 18 365 7,3 4 Примечание – hc - сток; Э - эрозия Эрозия г т/га 637 3357 5942 0,14 0,67 1,19 1238 1460 0,25 0,29 59 Рисунок 3.8 – Температура воздуха на поверхности снега, расход и мутность воды весной 2014г. 60 В этот период температура воздуха на поверхности снега составляла до 7 ºС, что вызвало бурное снеготаяние с коэффициентом стока до 0,72. За три года исследований (2013-2015гг.) в 2014 г. наблюдался максимальный весенний поверхностный сток 43,9 мм. За весну 2014 г. ЛП уменьшили расход воды с пастбищ в 2,3-3 раза, а сток – в 3,4 раза по сравнению с контролем (открытое пастбище). Весенняя эрозия почв под влиянием ЛП снизилась в 3,7 раза. Весеннему стоку 2015 г. предшествовали средне влажная осень и средне снежная зима. За сентябрь - ноябрь 2014 г. выпало 101 мм дождя при норме 113 мм. Запасы воды в снеге накануне снеготаяния составили 84 мм при норме зимних осадков 96 мм, или около 88%. Весеннее снеготаяние проходило с запозданием 29 и 30 марта 2015 г. (средне многолетняя дата перехода через 0 ºС – 18 марта) с бурным нарастанием положительной температуры до 7˚С отмечается снижение расхода воды весеннего стока под влиянием ЛП в 3,3-4 раза по сравнению с открытым пастбищем (таблица 3.5). Коэффициент весеннего стока под воздействием ЛП снизился в 5,1 раза. Таблица 3.5 – Наблюдения за весенним стоком и эрозией на пастбищах в 2015 г. Числа набл юден ий Напор, см Расход, л/с Продол жительн ость стока, л Объём стока, л Величина стока, мм Эрозия Мутность , г/л г т/га 494 1940 0,09 0,40 77 504 0,01 0,10 Пастбище открытое, hc = 10,3 мм; Э = 0,49 т/га 29.03 30.03 1,0 1,5 0,004 0,009 18 23 130 373 2,6 7,7 3,8 5,2 Пастбище под влиянием ЛП, hc = 3,2 мм; Э = 0,11 т/га 29.03 0,7 0,001 17 30.03 0,9 0,003 22 Примечание – hc - сток; Э - эрозия 32 120 0,6 2,6 2,4 4,2 Дефицит влажности верхнего метрового слоя почвогрунтов перед весенним половодьем является эрозионных процессов интегральной 161. Как характеристикой показывают гидрологических результаты и наблюдений, гидрометеорологические факторы в виде зимних и весенних осадков, осеннего 61 увлажнения, оттепелей, являются определяющими для накопления влаги в почве перед снеготаянием. Высокая степень увлажнения (более 90% наименьшей влагоёмкости) и глубокое промерзание почвы перед снеготаянием способствует формированию льдистости почвогрунтов. С началом оттепели включается процесс превращения талой воды в лёд. Первые порции талой воды, которые поступают в мёрзлую почву замерзают и тем самым закупоривают свободные поры 16, 19, 49, 50 и др.. При этом наступает временная водонепроницаемость почвы. Ледяная корка на поверхности почвы усиливает создавшийся эффект. В этом случае практически все снегозапасы (100%) теряются на сток (зима 2012-2013 гг.) Невысокая степень увлажнения почвогрунтов (до 45-60 % НВ) и их промерзание позволяют талой воде свободно просачиваться в почву, тем самым уменьшая возможность образования стока. Наличие лесной подстилки, которая обладает пористостью более 85%, в лесу и лесных полосах формирует более высокие показатели дефицита влажности верхнего метрового слоя почвы, чем на пастбищных угодьях. В среднем отличие определяется в 1,5 раза. Это создаёт более благоприятные условия для впитывания талой воды в почву. Анализируя элементы водного баланса и эрозию почв за период 2013 – 2015 гг., можно отметить, что по значениям снегозапасов накануне снеготаяния наблюдались из трёх две малоснежные зимы – 61–62 мм (2012 – 13 гг., 2013 – 14 гг.) и одна средне снежная зима – 84 мм (2014 – 2015 гг.). Лесные полосы увеличили снегозапасы на пастбище в среднем за 2013-2015 гг. на 58% с уменьшением коэффициента весеннего стока под влиянием ЛП на 79,5%, ливневой – на 60,0%. Эрозия почв в 2013 – 2015 гг. под влиянием ЛП не достигла допустимой величины 0,3 т/га (П.Н. Проездов, 1999, 2008, 2012), указывая на необходимость применения в межполосных пространствах агромелиоративных приёмов (таблица 3.6). 62 Таблица 3.6 – Влияние лесных полос на элементы водного баланса и эрозию пастбищ (2009-2015гг.) Пастбище Запасы воды в снеге, мм 1 2 Пастбище (ПБ) открытое ПБ под влиянием ЛП Весенний сток, мм Ливневый сток,мм Эрозия почв весенняя, т/га коэффициен коэффициент т стока стока мутность, г/л 3 4 5 2009г. Ливень - 25.05.09; 44мм за 157 мин. ливневая, т/га мутность, г/л 6 всего, т/га 7 98 0/0 12,0/0,27 0/0 1,10/9,2 1,1 124 0/0 0/0 0/0 0/0 0 2010г. Пастбище (ПБ) открытое ПБ под влиянием ЛП 90 9,5/0,10 0/0 0,12/1,80 0/0 0,12 134 0/0 0/0 0/0 0 0 2011г. Ливень - 22.06.11; 20мм за 80 мин. Пастбище (ПБ) открытое ПБ под влиянием ЛП 1 76 9,7/0,13 3,6/0,18 0,31/3,20 0,41/11,40 0,72 113 0/0 0/0 0/0 0/0 0 2 3 4 5 6 7 2012г. Ливень - 18.07.12; 64мм за 133 мин. Пастбище (ПБ) открытое ПБ под влиянием ЛП 190 0/0 14,9/0,23 0/0 1,34/9,0 1,34 248 0/0 9,4/0,15 0/0 0,38/4,1 0,38 18,7/0,29 1,96/10,5 1,96 12,7/0,29 1,21/9,5 1,21 2012г. Ливень - 18.08.12; 65мм за 187 мин. Пастбище (ПБ) открытое ПБ под влиянием ЛП 2013г. Ливень - 14.06.13; 47мм за 29 мин. Пастбище (ПБ) открытое ПБ под влиянием ЛП 62 27,1/0,44 16,2/0,3 1,47/5,4 2,32/14,3 3,79 97 8,1/0,08 9,1/0,19 0,37/4,5 0,66/7,3 1,03 28,1/0,49 4,13/14,7 4,13 17,1/0,30 1,21/7,1 1,21 1,12/17,5 3,12 2013г. Ливень - 20.65.13; 57мм за 153 мин. Пастбище (ПБ) открытое ПБ под влиянием ЛП 2014г. Ливень - 12.06.14; 37мм за 112 мин. Пастбище (ПБ) открытое 61 43,9/0,72 6,4/0,17 2,00/4,56 63 Продолжение таблицы 3.6 1 ПБ под влиянием ЛП 2 3 4 5 6 7 92 12,9/0,14 1,7/0,04 0,54/4,18 0,23/13,5 0,77 2015г. Ливень – 22.06.2015 ; 52 мм за 40,5 мин.; imax = 1,6 мм/мин Пастбище (ПБ) 69 15,1/0,29 0,88/11,7 открытое ПБ под 138 3,1/0,06 0,10/6,4 влиянием ЛП 2015г. Ливень – 30.06.2015 ; 37 мм за 1 час 43 мин.; imax = 0.72 мм/мин Пастбище (ПБ) 8,4/0,23 0,35/8,2 открытое ПБ под 0/0 0/0 влиянием ЛП В среднем 2013-2015гг. Пастбище (ПБ) 69 27,1/0,39 14,8/0,30 1,32/4,9 1,76/11,9 открытое ПБ под 109 8,1/0,08 6,2/0,12 0,34/4,0 0,44/6,2 влиянием ЛП В среднем 2009-2015гг. Пастбище (ПБ) 96,16 15,03/0,23 12,49/0,24 0,65/2,49 1,55/11,06 открытое ПБ под 134,67 3,5/0,04 6,25/0,12 0,15/1,45 0,53/5,19 влиянием ЛП 0,88 0.10 0,35 0 3,08 0,78 2,04 0,58 Анализируя ливневый сток 14 июня 2013 г. (1-й ливень) можно сделать заключение, что сумма осадков за 29 мин (с 17 ч 43 мин до 18 ч 12 мин) равна 47 мм (1740 с) (таблицы 3.6, 3.7, рисунок 3.9). Продолжительность стока по вариантам: «Пб» - 29 мин; «ЛП» - 24 мин Таблица 3.7 – Наблюдения за ливнем на вариантах опыта 14.06.13 г. Время наблюдени я стока, ч; мин. 1 Напор на водосл иве, см 2 17:43 0,00 17:50 6,20 17:58 18:01 3,00 10,70 Продол Объём Средняя жительн Мутно стока, мутность, ость сть, г/л л г/л стока, с 3 4 5 6 7 8 Открытое пастбище (Контроль) hс=16,2 мм; Э=2,32 т/га 0,00 0,00 0,29 420 121 10,00 0,58 20,00 0,33 480 158 10,00 0,08 0,10 1,16 180 209 20,60 2,24 41,30 1,12 120 134 20,60 Расход, л/с Средний расход, л/с Эрозия, г 9 1210 1580 4305 2760 64 Продолжение таблицы 3.7 1 2 18:03 0,00 17:43 17:50 17:58 18:01 18:03 18:08 18:12 3 4 5 6 7 8 0,00 0,00 18:03 Открытое пастбище (Контроль) hс=16,2 мм; Э=2,32 т/га 0,00 0,00 0,00 0,29 420 121 10,00 6,20 0,58 20,00 0,33 480 158 10,00 3,00 0,08 0,10 1,16 180 209 20,60 10,70 2,24 41,30 1,12 120 134 20,60 0,00 0,00 0,00 0,36 300 108 9,00 6,80 0,72 0,18 0,36 240 86 9,00 0,00 0,00 0,00 1740 816 (29 мин) Пастбище под влиянием лесной полосы hс=9,1 мм; Э=0.66 т/га 17:43 0,00 0,00 17:50 4,80 0,30 17:58 2,10 0.03 18:01 9,70 1,75 18:03 0,00 0,00 18:08 5,30 0.4 18:12 0,00 0,00 0,43 420 181 0,48 480 230 0,00 9 0,00 1210 1580 4305 2760 972 774 11601 10,50 54 10,50 162 21,70 1967 21,70 1124 9,50 180 9,50 72 4,00 0,20 1,71 180 310 21,10 1,67 120 200 0,00 0,54 300 162 6,00 0,54 240 130 1740 1213 0,00 3559 Максимальный расход на водосливе стоковой площадки наблюдался на вариантах «ЛП» - 2,24 л/с, по сравнению с «Пб». Максимумы расходов стока практически совпадают по времени с наибольшими значениями интенсивности ливня, а по мутности – максимум наступает несколько позже. При воздействии ЛП на ливень 12 июня 2014 г. с максимальной интенсивностью дождя 1,8 мм/мин (средняя интенсивность – 0,33 мм/мин) снижение расхода воды поверхностного стока составило 3,3 раза, мутности – в 1,3 раза (таблицы 3.6, 3.8, рисунок 3.10). 65 Рисунок 3.9 - Интенсивность ливня, ливневый сток и эрозия 14.06.13 г. 66 Рисунок 3.10. - Интенсивность ливня, ливневый сток и эрозия 12.06.14 г 67 Таблица 3.8 – Наблюдение за ливнем на пастбище 12.06.2014г Продолж Расход, ительност л/с ь стока, с Напор, см 1 Объём стока, л Величин а стока, мм Эрозия Мутност ь, г/л 2 3 4 5 6 Пастбище открытое, hc = 6,4 мм; Э = 1,12 т/га 0,095 6720 319 6,4 17,55 Пастбище под влиянием ЛП, hc = 1,7 мм; Э = 0,23 т/га 1,5 2,1 0,029 5760 85 1,7 13,5 г т/га 7 8 5598 1,12 1147 0,23 В 2014 г. эрозия почв превысила допустимую величину 0,3 т/га, что указывает на необходимость применения среди ЛП агромелиоративных приёмов. В течение лета 2015 г. наблюдались два ливня со стоком 22 и 30 июня. Лесные полосы предотвратили сток и эрозию на пастбище с величиной поверхностного стока 8,4 мм и смывом 0,35 т/га, превышающим допустимую величину (таблицы 3.9 и 3.10, рисунки 3.11, 3.12). Таблица 3.9 – Наблюдения за ливнем на вариантах опыта 22.06.15 г. Время наблюдения стока, ч; мин. Напор на водослив е, см 1 2 22:25 0,00 0,00 22:37 9,40 1,62 22:40:50 0,00 0,00 Расхо д, л/с Средни й расход, л/с Продол житель ность стока, с Объём стока, л Мутн ость, г/л Средня я мутнос ть, г/л 3 4 5 6 7 8 Открытое пастбище (Контроль) hс=15,1 мм; Э=0,88 т/га 5,85 994,00 930,00 753,00 Пастбище под влиянием лесной полосы hс=3,1 мм; Э=0,10 т/га 4404,00 0 22:37 6,3 0,6 22:40:50 0 0,1 583,00 0,00 3410,00 0 720,00 9 5,85 22:32 0,81 Эрозия, г 11,70 0,81 0,3 210,00 300 170,00 90 0,00 0 3,2 288 3,2 202 6,4 0.3 210 63 510 153 0 490 68 Рисунок 3.11 – Интенсивность ливня, ливневый сток и эрозия 22.06.15 г. 69 Рисунок 3.12 – Интенсивность ливня, ливневый сток и эрозия 30.06.15 г. 70 Таблица 3.10 – Наблюдения за ливнем на вариантах опыта 30.06.15 г. Время наблюден ия стока, ч; мин. 0:25 0:55 1:53 Сред Средний няя Расхо Объём Мутност расход, мутно д, л/с стока, л ь, г/л л/с сть, г/л Открытое пастбище (Контроль) hс=8.4 мм; Э=0,35 т/га 0,00 0,00 0,00 0,08 1800,00 144,00 4,10 3,80 0,16 8,20 0,08 3480,00 278,00 4,10 0,00 0,00 0,00 5280,00 422,00 Напор на водосли ве, см Продол жительн ость стока, с Эрозия, г 590,00 1140,00 1730,00 Пастбище под влиянием лесной полосы hс=0 мм; Э=0 т/га Ливень 22 июня 2015 г. с максимальной интенсивностью 1,6 мм/мин предопределил образование поверхностного стока на открытом пастбище 15,1 мм, что в 4,9 раза больше, чем под влиянием лесных полос. Максимальные расходы воды на водосливах снизились под влиянием лесных полос в 2,7 раза, а мутность потока – в 1,9 раза. Лесные полосы обеспечили допустимую норму эрозии во время ливня 22 июня 2015г. В 2013-2015 гг. наблюдались три весны и четыре ливня со стоком. За три года исследований водозадерживающие валы аккумулировали 84,3 тыс. м3 стока талых и ливневых вод, из которых 55,2 % за весеннее снеготаяние. Баланс воды распределился следующим образом: испарение составило в среднем 4,6 %, фильтрация – 93,7 % (таблица 3.11, приложение В). Таблица 3.11 – Баланс талой и дождевой воды в прудах валов с лесными полосами агролесоландшафта 3 (2013-2015гг.; 1975-2015 гг.) Приход Расход приток стока испарение сброс фильтрация воды к валам и ЛП тыс. м3 мм тыс. м3 мм тыс. м3 мм тыс. м3 мм 2 3 4 5 6 7 8 9 2013 – 2015 гг. Три весны со стоком. Четыре ливня со стоком 49,6 147,1 2,4 6,8 0 0 47,2 140,3 Наименование валов с лесными полосами и показателей 1 Вал 1. 71 Продолжение таблицы 3.11 1 2 20,2 3 147,1 4 0,9 5 6,8 6 0 7 0 8 19,3 9 140,3 14,5 147,1 0,6 6,8 0 0 13,9 140,3 В том числе: талая вода дождевая вода 84,3 46,5 37,8 147,1 81,2 65,9 3,9 2,7 1,2 6,8 4,7 2,1 0 0 0 0 0 0 80,4 43,8 36,6 140,3 76,5 63,8 В среднем за 2013-2015 гг. 28,1 49,0 1,3 2,3 0 0 26,8 46,7 Всего 1975-2015 гг. 585 1021 25 44 32 56 528 921 В среднем за 1975-2015 гг. 14,3 24,9 0,6 1,0 0,8 1,4 12,9 22,5 В процентах за 2013-2015 гг. 100% - 4,6% - 0% - 95,4% - В процентах за 1975 – 2015 гг. 100% - 4,2% - 5,6% - 90,2% - Вал 2 + ЛП. Валы 3 и 4 (сдвоенные) + ЛП. Итого: Примечание – Сброс с валов: 1977 – 17 тыс.м3; 1981 – 6 тыс.м3; 1999 – 9 тыс.м3 Сброс стока воды через водообходы (шпоры) валов, как расходная часть водного баланса, наблюдался ранее трижды за весны 1977, 1981 и 1999 годов, когда объём поверхностного стока превышал расчётное значение – 10% [161]. Сброс воды через водообходы валов за период наблюдений 1975 – 2015 гг. составил 32 тыс. м3, или 5,6% от приходной статьи водного баланса (притока поверхностного стока к валам и лесным полосам), испарение – 25 тыс. м3 или 4,2%. Фильтрация талой и дождевой воды в прудах валов за 41 год наблюдений составила 528 тыс. м3, или 90% от общего притока поверхностного стока к валам и лесным полосам (таблица 3.11, приложение В). Наблюдения во время весенних половодий и дождевых паводков показали, что в прудах водозадерживающих валов агролесоландшафта – 3 поверхностный сток задерживается полностью, исключая очень многоводные годы. Сброса дождевой воды с водозадерживающих валов в период 2013-2015гг. не наблюдалось. Результаты наблюдений за поступлением талой воды в пруды водозадерживающих валов в условиях 1977 года представлены в приложении Г. Волжские эродированные склоны представлены в основном хрящевато- 72 щебенчатыми среднесуглинистыми чернозёмами, развивающимися на эллювии коренных пород (опока, песчаник, известняк). Таких почв на территории Приволжской возвышенности в пределах Саратовской области насчитывается более 80% от общей площади [102]. В связи с этим для Приволжской возвышенности для построения кривых вероятности превышения гидрологической величины необходимы свои гидрологические ряды. Согласно шкале интенсивности стока талых вод, предложенной Г. П. Сурмачем [201], в условиях весенних половодий маловодные годы повторяются 60 раз в 100 лет, а многоводные – 40, при этом 25 раз в 100 лет наблюдаются вёсны весьма многоводные и 25 – очень маловодные или безводные [161]. Соответственно, и водная эрозия почв 40 раз в 100 лет принимает ускоренные размеры, а 25 раз в 100 лет – катастрофические. Статистическая обработка многолетних эмпирических данных позволила построить теоретические кривые вероятности превышения снегозапасов, весеннего стока и валового увлажнения почвогрунтов с различных угодий (рисунки 3.13, 3.14, 3.15). 1 – снегозапасы в агропастбищном ландшафте; 2 – снегозапасы в агролесопастбище; 3 – ливневые осадки за сутки; 4 – снегозапасы (ажурные ЛП); 5 – снегозапасы (плотные ЛП) Рисунок 3.13 – Вероятность превышения запасов воды в снеге и ливневых паводков 73 Агропастбищный ландшафт: 1 – сток весенний; 2 – сток ливневый. Агролесоландшафт: 3 – сток весенний; 4 – сток ливневый. Рисунок 3.14 – Вероятность превышения поверхностного стока с агроландшафта и агролесоландшафта Расчёты величин модульных коэффициентов и гидрологических величин приведены в приложениях Ж–И. Элементы водного баланса установлены на основании многолетних исследований (1964-2015 гг.) с построением графиков на клетчатке вероятностей превышения соответствующих величин. В зависимости от вероятности превышения весенний сток является превалирующим над ливневым в 1,5-2,5 раза. Ливневые осадки за сутки уступают запасам воды в снеге: в агропастбищном ландшафте в 1,4-3 раза, в агролесоландшафте – 2,3-3,8 раза. В агропастбищных (немелиорированных) ландшафтах весенний поверхностный сток в среднем составляет 40,0% от приходной статьи водного баланса (запасов воды в снеге), что характеризует коэффициент поверхностного стока, соответственно испарение – 28,0%, подземный сток – 32,0%. С уменьшением вероятности превышения доля весеннего поверхностного стока в водном балансе снегозапасов увеличивается до 53,9%, доля испарения уменьшается до 11,0%, а подземный сток 9 раз в 10 лет (90% вероятность превышения) составляет 20,0% от прихода (запасов воды в снеге) (таблица 3.12). Для ливневых паводков агропастбищных ландшафтов 74 присущи те же тенденции, что и для весенних половодий с разницей долей участия элементов водного баланса. В среднем ливневый поверхностный сток составляет 54,2% от осадков, испарение – 20,8%, подземный сток – 25,0%. Иное соотношение статей водного баланса складывается в агролесоландшафтах (мелиорированных ландшафтах) с различной конструкцией ЛП. Поверхностный весенний и ливневый сток составляют в среднем 0,4-0,9% от осадков и запасов воды в снеге, а 1 раз в 100 лет (1% вероятность превышения) – 3,1 – 7,5%. Испарение в среднем изменяется в пределах 2,5 – 4,9%. Подземная составляющая водного баланса за весенние половодья и ливневые паводки варьирует в зависимости от значений вероятности превышения 1-90% в пределах 83,7 – 97,2% от суммы осадков и притока поверхностного стока воды, изменяющейся от 598 до 910 мм, тем самым пополняя грунтовые воды (таблица 3.12). Приток поверхностного стока к валам и лесным полосам составляет от суммы осадков 3,1 – 0 % для дождевых паводков в зависимости от значений вероятности превышения 1–90% и в пределах от 6,2% до 0%, соответственно для весенних половодий (таблица 3.12, рисунки 3.13, 3.14). Графики зависимости элементов водного баланса от превышения и степени открытости ландшафта иллюстрируют общую динамику элементов водного баланса как отдельные сечения многомерной поверхности отклика. Валовое увлажнение, независимыми запасы воды в переменными. снеге, На поверхностный что указывают сток, не являются нулевые значения коэффициентов регрессии и нулевые значения дисперсии для них. Это означает, что указанные переменные либо связаны прямой функциональной зависимостью, либо отличаются на постоянные величины (рисунок 3.15). Под влиянием ЛП и валов снижаются потери на поверхностный сток до 0,4 – 7,5 % от запасов воды в снеге и ливневых осадков, увеличивается подземный сток до 83,7 – 97,2% (таблица 3.12). Это приводит к формированию непериодического вторичного промывного, а при близком залегании грунтовых вод – гидроморфного или полугидроморфного режимов почв в антропогенных ландшафтах [47, 105 и др]. Таблица 3.12 – Вероятность превышения элементов водного баланса (1964-2015гг.) Элементы водного баланса, мм расход приход запасы воды в снеге осадки за сутки 1% 10% 50% 90% 1% 10% 50% 90% Ландшафт Вязовский природный (1964 г.) - 1. С 2001 г. – агролесоландшафт (лесные культуры) 191 127 140 58 75 24 45 9 103 71 66 26 30 13 15 2 Агролесоландшафт Вязовский (1983 г.) - 2: ажурные ЛП +валы. 730* 455* 520* 305* 340* 285* 104* 75* 45 14 16 5 3 1 0 0 Ландшафт поверхностный сток Агролесоландшафт 910* 690* 475* 190* 45 16 3 0 Вязовский (1964 г.) - 3: 455* 305* 285* 75* 14 5 1 0 плотные ЛП +валы. Агролесоландшафт 598* 430* 325* 98* 45 16 3 0 Вязовский Сафаровый 455* 305* 285* 75* 14 5 1 0 (1970г.) - 4: валы Лесной ландшафт (лес275 200 125 75 90 25 5 0 дубрава) Вязовский 127 58 24 9 9 1 0 0 (1964г.) - 5 Примечания – 1. *С учётом притока поверхностного стока воды к валам и лесным полосам 2. Числитель – весенние половодья, знаменатель - дождевые паводки. испарение подземный сток 1% 10% 50% 90% 21 5 67 51 53 27 24 6 9 2 16 7 669 434 488 293 321 277 88 68 16 7 849 434 658 293 456 277 174 68 16 7 537 434 398 293 306 277 82 68 12 11 173 107 163 46 108 13 63 0 1 3 2 4 Рисунок 3.15 – Зависимость запасов воды в снеге (1), поверхностного стока (2), подземного стока (з), валового увлажнения (4) от вероятности превышения и открытости ландшафта (поверхность отклика) 77 Весенний влагоперенос различной вероятности превышения в зоне аэрации мощностью 6,3 м агролесоландшафта – 3 под влиянием плотных ЛП и валов приведён на рисунке 3.16. Рисунок 3.16 – Вероятность превышения увлажнения талой водой зоны аэрации мощностью 6,3 м под влиянием лесных полос и валов Вероятность превышения увлажнения в зоне аэрации определяется перераспределением снега и поверхностного стока под влиянием ЛП и валов. Один раз в 100 лет под влиянием ЛП и валов увлажнение талой водой зоны аэрации превышает открытые пространства в 3,8 раза, соответственно один раз в 10 лет – в 6, 2 раза, в среднем – в 25 раз (рисунок 3.16). 3.4 Воздействие лесных полос и валов на влагообмен почв с грунтовыми водами в агролесоландшафтах Динамика элементов водного баланса в агролесоландшафтах приводит к значительному влагообмену почв с ГВ (таблица 3.13). Явно просматривается роль конструкции лесных полос в трансформировании элементов водного баланса: в ландшафтах с лесной полосой ажурной конструкции (таблица 3.13, позиция 2) Таблица 3.13 – Валовое увлажнение и влагообмен почв с грунтовыми водами различной вероятности превышения (1964-2015 гг.) Ландшафт 1% 10% 50% 90% 88 56 74 32 45 11 30 7 685* 441* 504* 300* 337* 135* 865* 441* 674* 300* 553* 441* 185 118 414* 305* 175 57 Дефицит влаги до НВ в зоне аэрации при исходных запасах 0,7 НВ, мм Влагообмен почв с грунтовыми водами (WВо), мм 1% 10% 50% 90% 258 0 0 0 0 0 0 0 0 60* 9* 250 419* 184* 238* 43* 71* 0 0 0 409* 135* 75* 9* 187 662* 247* 471* 111* 206* 0 0 0 322* 135* 120 24 48* 9* 108 9 327* 224* 0 0 188* 83* 0 0 96* 0 0 0 0 0 0 0 78 Ландшафт Вязовский природный (1964 г.) - 1. С 2001 г. – агролесоландшафт (лесные культуры) Агролесоландшафт Вязовский (1983 г.) - 2: ажурные ЛП +валы. Агролесоландшафт Вязовский (1964 г.) - 3: плотные ЛП +валы. Агролесоландшафт Вязовский Сафаровый (1970г.) - 4: валы Лесной ландшафт (лесдубрава) Вязовский (1964г.) - 5 Валовое увлажнение территории ландшафтов * С учётом притока поверхностного стока к валам и лесным полосам Примечание – Числитель – весенние половодья, знаменатель - дождевые паводки. 210 175 79 по сравнению с плотными (таблица 3.13, позиция 3) весенний влагообмен почв с ГВ в среднем меньше в 2,9 раза, что вполне согласуется с коэффициентом выровненности снежного покрова в зависимости от конструкции (в среднем: для ажурных – 0,19; плотных – 0,36 – в снежные зимы высота снега в плотных лесных полосах на порядок выше соответствующих величин межполосных пространств с запасами воды до 1000 мм) 170, 172. Под лесными полосами и валами влагообмен почв с грунтовыми водами за дождевые паводки не превышал 247 мм (54% от осадков). В агропастбищных (немелиорированных) ландшафтах при дефиците влаги до НВ 187 мм в зоне аэрации мощностью 6,3 м с исходными влагозапасами 0,7 НВ влагообмен практически отсутствует (таблица 3.13). Во временном отношении влагообмен почв с ГВ в немелиорированных и лесных ландшафтах происходит с вероятностью превышения менее 1%, при дефиците влаги до НВ в зоне аэрации при исходных запасах 0,7 НВ (таблица 3.13, позиции 1 и 5). В мелиорированных ландшафтах (с влиянием ЛП и валов) влагообмен почв с ГВ вероятностью превышения более 50% незначителен или отсутствует (таблица 3.13, позиции 2, 3, 4). Явление промывного режима почв, складывающееся в антропогенных ландшафтах, может отрицательно воздействовать на функционирование системы «вода-почва-растение»: приводить к заболачиванию, а соленосные грунты и минерализованные грунтовые воды к засолению рядом расположенных земель, где сохранился непромывной режим, и восходящие токи воды и солей преобладают над нисходящими [135, 165]. Лесные полосы и валы в агролесоландшафте – 3 способствовали повышению УГВ за 50 лет 2,1 м, или 4,2 см/год. В агропастбищном ландшафте 1, расположенном рядом с агролесоландшафтом – 3 (рисунки 1.1 и 1.2), УГВ за тот же период повысился на 0,2 м, в среднем составил 0,4 см/год, или в 10,5 раз меньше, чем в опыте с валами и лесными полосами, что указывает на гидрогеологическую роль влияния лесных и гидротехнических мелиораций. Антропогенные воздействия на природные ландшафты предполагают следующие эколого-мелиоративные требования и ограничения: 80 конструкция для стокорегулирующих и приовражно- прибалочных лесных полос ажурная при крутизне склона 1,5-8о; усиление лесных полос валами-канавами проводится по опушкам (преимущественно нижней) с высотой вала при крутизне склона: 3-5° – 0,6-0,8м; 5-8° – 0,8-1,0м; водозадерживающие валы строятся на склонах крутизной до 8° и высотой не более 2,0 м, в противном случае создаются сдвоенные валы высотой каждого до 2 м и межвальным расстоянием на длину шпоры – 30 – 50 м при уклоне 0,05-0,14; валы создаются с совмещением с лесными полосами по опушкам. 81 4 ПРОДУКТИВНОСТЬ И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ ТРАВ ПАСТБИЩНЫХ УГОДИЙ ПОД ВЛИЯНИЕМ ЛЕСНЫХ ПОЛОС И ВАЛОВ Наблюдается закономерное увеличение продуктивности трав пастбищ 1-го укоса под влиянием лесных полос и водозадерживающих валов на расстоянии от лесных полос 3Н. Для определения продуктивности пробные снопы трав брались через 12 м в пределах 3Н от ЛП и длины шпоры (перемычки) вала (50 м). Существенное увеличение продуктивности трав пастбищ под влиянием лесных полос и валов составило по годам исследований раздельно 9,6–44,0 %, совместное воздействие ЛП и валов дало прибавку 46,1-77,0%. В среднем за три года наблюдений раздельное влияние ЛП и валов предопределило повышение продуктивности трав по сравнению с открытыми пастбищами до 30,8%, совместное воздействие ЛП и валов– на 58,3% (таблица 4.1, рисунки 4.1, 4.2, 4.3). Таблица 4.1 – Водопотребление естественных трав пастбищ 1-го укоса под Варианты опыта Запасы воды в снеге, мм Осадки эффективные, мм Использование почвенной влаги, мм Суммарное водопотреблен ие, мм Продуктивност ь, т/га* Коэффициент водопотреблен ия, м3/т влиянием лесных полос и валов в 2013 - 2015гг. 1 2 3 4 5 6 7 2013г. Влажная осень 2012. Малоснежная зима. Весна со стоком. 2 ливня со стоком. Пастбище (ПБ) открытое (контроль) 62 77 97 174 2,09 832 ПБ+лесные полосы (ЛП) 97 77 124 201 3,01 668 82 Продолжение таблицы 4.1 1 ПБ+ валы (ВВ) ПБ+ЛП+ВВ ПБ (К) ПБ+ЛП ПБ+ ВВ ПБ+ЛП+ВВ 2 3 4 5 6 77 77 109 186 2,56 110 77 141 218 3,70 2014г. Малоснежная зима. Весна со стоком. 1 ливень со стоком. 61 130 89 219 1,52 92 130 111 241 1,75 69 130 129 259 1,89 101 130 149 279 2,36 7 726 589 1441 1377 1370 1182 2015г. Средневлажная осень 2014г. Среднеснежная зима. Весна со стоком. Два ливня со стоком ПБ (К) ПБ+ЛП ПБ+ ВВ ПБ+ЛП+ВВ 84 138 97 147 ПБ (К) ПБ+ЛП ПБ+ ВВ ПБ+ЛП+ВВ * НСР 05 = 0,24 т/га 69 109 81 119 92 133 92 169 92 147 92 184 В среднем за 2013-2015гг. 100 106 100 135 100 128 100 158 225 261 239 276 2,71 3,53 2,97 3,96 830 739 804 697 206 235 228 258 2,11 2,76 2,47 3,34 976 851 923 772 Рисунок 4.1 – Водопотребление естественных трав пастбищ 1-го укоса под влиянием лесных полос и валов в 2013г. 83 Рисунок 4.2 – Водопотребление естественных трав пастбищ 1-го укоса под влиянием лесных полос и валов в 2014г. Рисунок 4.3 – Водопотребление естественных трав пастбищ 1-го укоса под влиянием лесных полос и валов в 2015г. Диаграммы 4.1 – 4.3 наглядно иллюстрируют зависимость коэффициента потребления и продуктивности от системы мелиоративных мероприятий. Так при сравнительно одинаковых количественных показателях эффективных осадков и равномерно распределённых параметров использования почвенной влаги на всех 84 графиках заметно превышение коэффициента водопотребеления на открытом пастбище при самой низкой продуктивности. И заметна значительно высокая продуктивность у ландшафтов под влиянием лесных полос и валов, причём коэффициент водопотребления заметно ниже. Дисперсионный анализ (приложение Ж) показал, что имеются существенные различия по продуктивности трав пастбищных угодий под влиянием лесных полос и валов по сравнению с открытыми пастбищами. Также отмечаются существенные различия по продуктивности травостоя при раздельном применении лесных полос и валов. Под влиянием ЛП закономерно прибавка продуктивности выше чем валов за исключением 2014 г., когда формирование урожая трав перед валом происходило за счёт притока поверхностного стока воды от таяния снега, составившего 14,8 тыс.м3 - 43,9 мм. Продуктивность трав пастбищ 1-го укоса в 2014 г. ниже по сравнению с другими годами, хотя эффективные осадки выше до 68,9 %, что объясняется крайне неравномерным выпадением дождей за май – июнь: 1-я декада мая – 42 мм, 2-я, 3-я декады мая, 1-я декада июня – 2,4 мм, 2-я и 3-я декады июня – 92 мм (70% от суммы осадков за два месяца вегетационного периода). Коэффициент водопотребления трав пастбищ закономерно снижается с увеличением продуктивности с меньшим значением при совместном влиянии ЛП и валов: уменьшение по годам составляет 16,0-29,2 %, в среднем за три года – 20,9%. Для определения внутрипочвенных влагозапасов на опытных участках проводилось бурение с интервалом в 10 суток на глубину 1 м буром Н. А. Качинского, что позволило проследить движение влаги для установления водопотребления естественных трав пастбищ: , (4.1) где W – влагозапасы в активном расчётном слое почвы, мм; Wнач, Wкон – соответственно влагозапасы на начало и конец декады, мм; n – число декад. Эффективная норма осадков в водопотреблении для данной местности 85 принята 21 мм за период отрастания трав до первого укоса (май – июнь). Суммарное водопотребление и коэффициент водопотребления вычисляли по А.Н. Костякову 106. Для определения последующего количества влаги (подтягиваемой корневой системой многолетних естественных трав), которая поступает из нижних пластов в корнеобитаемый слой почвы был определен интервал для бурения скважин в 10 дней 164. На контрольном участке (открытый ландшафт) влага в зоне аэрации накоплена только из снежных запасов, а на опытных участках с гидро- и лесомелиоративными сооружениями – под влиянием лесных полос и прудов водозадерживающих валов – снега и талой воды поверхностного стока. В связи с этим значение снежных запасов и весеннего поверхностного стока особенно значимо в первые декады весеннего вегетационного периода. Повышение продуктивности многолетних трав напрямую связано с запасами воды в снеге (снежностью зим), формированием весеннего поверхностного стока (водностью весен) и задержанием стока в лесных полосах и прудах водозадерживающих валов. Вблизи лесных полос и валов фиксировались наивысшие влагозапасы в почве, которые формировались за счёт восходящих токов воды из нижних пластов зоны аэрации. Коэффициент водопотребления естественных трав пастбищ 1-го укоса на 99% обусловлен запасами воды в снеге и использованием почвенной влаги (рисунок 4.4). Рисунок 4.4 – Зависимость коэффициента водопотребления трав пастбища под 86 влиянием лесных полос и валов от запасов воды в снеге и использования почвенной влаги Лесные полосы оказывают влияние не только на продуктивность пастбищ, но и видовой состав трав, который меняется от степного к лесостепному типу с появлением новых видов сложноцветных, злаковых, бобовых и др. растений (чина, клевер, астрагал, эспарцет, кострец, мятлик, клубника и др.) (рисунок 4.5). Рисунок 4.5 – Травяной покров у стокорегулирующей лесной полосы Гидротехнические и лесные мелиорации способствуют устойчивому повышению урожайности трав пастбищ, при этом коэффициент водопотребления существенно снижается по отношению к открытым ландшафтам, особенно реагируя на понижение снежности зим. Особенно эффективные результаты представляются при совместном использовании лесных полос и водозадерживающих валов. Даже при самом неблагоприятном стечении погодных условий – малоснежные зимы и маловодные весны – прибавка урожайности доходила до 25,3%, что существенно отличается от результатов применения только лесных полос или отдельно гидротехнических мелиораций. Повышению продуктивности пастбища площадью до 5га и свыше на 1км длины, в весенний и раннелетний периоды, способствуют снежные шлейфы и талые воды, образующиеся в прудах валов вблизи лесных полос. 87 Средние прибавки продуктивности трав пастбищ по отношению к открытой местности составляют: от лесных полос – 0,79 т/га (33,5%), от валов – 0,81 т/га (34,3%), от совместного влияния лесных полос и валов – 1,19 т/га, или 50,4%. Даже при уменьшении снежности зим гидротехнические и лесные мелиорации способствуют увеличению относительных прибавок урожайности травостоя пастбищ до 65-145%. С уменьшением водности весен относительные прибавки урожайности естественных трав увеличиваются с 5,4 до 34,6%, а в среднем на – 16,7%. Особенно актуальным видится необходимость создания системы лесных полос и водозадерживающих валов в напряженных эрозионноопасных агроландшафтах с крутизной склона 3-8º. С целью формирования более продуктивных и ценных по разнотравью пастбищ необходимо устраивать водозадерживающие валы в верхней опушке лесополос высотой 1,2-2,0 м 164. 88 5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ ПАСТБИЩНЫХ УГОДИЙ Расчёты рентабельности пастбищных угодий под влиянием лесных полос и валов приведены в таблице 5.1. В затратах учтена уборка и транспортировка трав к месту скармливания. Продукция оценена, исходя из переводного коэффициента в кормовые единицы по отношению к овсу: 0,23 для трав вблизи валов и на контроле и 0,37 для трав вблизи лесных полос (разница в переводных коэффициентах – преобладание бобовых трав около лесных полос, имеющих более ценные кормовые качества по сравнению с другими видами растений). Цена овса во втором квартале 2015 г. составляла 4,2 тыс.руб/т. Таблица 5.1 – Экономическая оценка пастбищных угодий под влиянием лесных полос и валов (в среднем за 2013-2015гг.) Варианты опыта Продуктивнос ть трав, т/га Затраты, тыс.руб/га Оценка продукции, тыс.руб/га Прибыль, тыс.руб/га Рентабельн ость, % 2013 г. Пастбище (Пб) открытое (контроль) 1,52 0,94 1,47 0,53 56,4 Пб+лесные полосы (ЛП) 1,75 1,09 2,72 1,63 149,5 Пб+ валы (ВВ) 1,89 0,98 1,82 0,84 85,7 Пб+ЛП+ВВ 2,36 1,17 3,67 2,5 213,7 2,02 4,68 0,85 3,2 72,6 216,2 2014г. Пб (К) Пб+ЛП 2,09 3,01 1,17 1,48 89 Продолжение таблицы 5.1 1 Пб+ ВВ Пб+ЛП+ВВ 2 2,56 3,7 Пб (К) Пб+ЛП Пб+ ВВ Пб+ЛП+ВВ 2,72 3,52 2,96 3,96 Пб (К) Пб+ЛП Пб+ ВВ Пб+ЛП+ВВ 2,11 2,76 2,47 3,34 3 4 1,2 2,47 1,6 5,75 2015 г. 1,22 2,63 1,54 5,47 1,3 2,88 1,67 6,18 В среднем за 2013-2015гг. 1,11 2,04 1,37 4,29 1,16 2,39 1,48 5,20 5 1,27 4,15 6 105,8 259,4 1,41 3,93 1,58 4,51 122,4 273,6 126,5 281,1 0,93 2,92 1,23 3,72 83,8 213,1 106,0 251,4 Совершенно очевидно, что рентабельность пастбищ под влиянием лесных полос и валов выше, чем открытых ландшафтов (рисунок 5.1). Рисунок 5.1 – Рентабельность мелиоративных приёмов на вариантах опыта за 2013-2015 гг. На графике наглядно представлено, что рентабельность (соответственно и 90 продуктивность) пастбищ под влиянием лесных полос и валов и под влиянием только лесных полос существенно выше, чем открытых пастбищ и пастбищ под влиянием только валов. В 2015 году разница рентабельности пастбищ под влиянием лесных полос и валов, и пастбищ под влиянием валов составила 54%, при этом затраты выше (соответственно) только на 20%. Продуктивность пастбищ под совместным воздействием лесных полос и валов наиболее рентабельна и составляет 251,4%, благодаря снежным шлейфам около лесных полос и прудам валов, обеспечивающих впоследствии лучшую влагообеспеченость трав (таблица 4.1). 91 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Лесные полосы и водозадерживающие валы в противоэрозионных агролесоландшафтах изменяют и перераспределяют элементы водного баланса, прежде всего запасы воды в снеге и поверхностный сток. Валы-канавы В.М. Борткевича строились с созданием глубокой канавы перед валом, что приводило к провальной фильтрации, смыканию поверхностных вод с капиллярной зоной и (или) грунтовыми водами с подъёмом УГВ. Насыпка земляных валов должна производиться с зоны строительства 30-50 м вверх по склону на длину шпоры, перемычки. При рабочей высоте вала более 2 м необходимо строительство сдвоенных валов с высотой менее 2 м. Расстояние между валами должно быть равным не менее длины шпоры (перемычки), составляющим 30-50м, при уклоне 0,05-0,14: при таком расположении эпюра увлажнения почвогрунта в зоне аэрации более равномерная с распространением по длине склона до 70-80 м. Многолетние исследования позволили построить графики вероятностей превышения элементов водного баланса, необходимых для проектирования противоэрозионных лесных полос и гидротехнических сооружений: весенний поверхностный сток вероятностью превышения 10% на пастбище и озимых составляет 66 мм, зяби и в лесу 25 мм. В немелиорированных ландшафтах весенний поверхностный сток составляет в среднем 40% от запасов воды в снеге, а совместно с ливневым стоком – 43% от осадков соответственно, испарение – 28%, подземный сток – 32%. В снежные зимы и многоводные весны с вероятностью превышения снегозапасов и поверхностного стока менее 10% весенний поверхностный сток увеличивается до 54% от запасов воды в снеге. Под влиянием лесных полос и 92 валов снижается поверхностный сток до 7,5% от снегозапасов и ливневых осадков, увеличивается подземный сток до 97,2%. В немелиорированных ландшафтах не происходит влагообмена почв с грунтовыми водами при вероятности превышения 1%, глубине их залегания более 6 м и дефиците влаги до НВ 70%. В агролесоландшафтах весенний влагообмен составляет один раз в 100 лет от 327 до 662 мм (до 0,7 м), или 27,229,9% от запасов воды в снеге, соответственно в среднем – от 71 до 206 мм, или 52,6 – 65,5%. Такая же закономерность наблюдается при ливнях. Лесные полосы ажурной конструкции уменьшают весенний влагообмен почв с грунтовыми водами в среднем в 2,9 раза по сравнению с плотными: коэффициент выровненности снежного покрова для ажурных лесных полос составляет 0,19, плотных – 0,36. Подъём уровня грунтовых вод в немелиорированных ландшафтах связан исключительно с частотой повторения многоснежных зим, многоводных вёсен, ливней со стоком и влагозапасами накануне снеготаяния в зоне аэрации 100 % НВ. В агролесоландшафтах подъём УГВ превышает на порядок немелиорированные (агропастбищные) ландшафты. Перераспределение влаги в зоне аэрации агролесоландшафтов определяет наибольшую существенную прибавку продуктивности естественного травостоя пастбищных угодий, которая характерна при сочетании лесных полос и валов: после предшествующих малоснежных зим и незначительного выпадения летних осадков – самого неблагоприятного сочетания погодных условий – прибавка составила 23-44% по сравнению с раздельным применением лесных полос и валов, а с контролем – 55-77%. Снежные шлейфы и талые воды в прудах создают более продуктивные пастбища вблизи валов и лесных полос со средней существенной прибавкой по отношению к открытой местности 58,3%. Рентабельность пастбищ в агролесоландшафтах превышает соответствующую величину естественных угодий без мелиораций до 167,6%. РЕКОМЕНДАЦИИ 93 Антропогенное 1. воздействие на немелиорированные природные ландшафты предполагают следующие эколого-мелиоративные требования и ограничения: применять в противоэрозионных агролесоландшафтах ажурную конструкцию контурных стокорегулирующих и приовражно-прибалочных лесных полос; устранять причины порывов валов: заиление прудов и водообходов на шпорах; строить сдвоенные валы при рабочей высоте одиночного вала более 2м и водообходы на шпорах; осуществлять контроль равенства отметок дна водообхода и зеркала воды в прудах валов для сброса объёма стока больше чем расчётный; совмещать стокорегулирующие лесные полосы с сдвоенными валами и рабочей высотой каждого вала менее 2 м; принимать межвальные расстояния 25 – 50 м в зависимости от уклона склона 0,14 – 0,05, соответственно. 2. Применять в лесных полосах в качестве главных пород лиственницу сибирскую, берёзу повислую, сопутствующих пород – ясень ланцетный, яблоню лесную, кустарников – смородину золотистую, лох узколистный, бузину красную. ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕЙ РАЗРАБОТКИ ТЕМЫ установить влияние противоэрозионных прудов и селитебных объектов на водный баланс и уровень грунтовых вод ландшафтов; распространить исследования в лесостепную и сухостепную зоны Приволжской возвышенности 94 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Конституция Российской Федерации [Электронный ресурс] (принята всенародным голосованием 12.12.1993) (с учетом поправок, внесенных Законами РФ о поправках к Конституции РФ от 30.12.2008 N 6-ФКЗ, от 30.12.2008 N 7-ФКЗ, от 05.02.2014 N 2-ФКЗ, от 21.07.2014 N 11-ФКЗ). Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс» (дата обращения: 05.06.2015). 2. Водный кодекс Российской Федерации от 03.06.2006 N 74-ФЗ [Электронный ресурс] (ред. От 13.07.2015) (с изм. и доп., вступ. в силу с 24.07.2015). Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс» (дата обращения: 09.09.2015). 3. Земельный кодекс Российской Федерации от 25.10.2001 N 136-ФЗ [Электронный ресурс] (ред. От 13.07.2015) (с изм. и доп., вступ. в силу с 24.07.2015). Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс» (дата обращения: 09.09.2015). 4. Лесной кодекс Российской Федерации от 04.12.2006 N 200-ФЗ [Электронный ресурс] (ред. От 13.07.2015). Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс» (дата обращения: 09.09.2015). 5. О мелиорации земель: федеральный закон от 10.01.1996 N 4-ФЗ (ред. от 31.12.2014). Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс». 6. Агролесомелиорация [Текст] / под ред. А. Л. Иванова и К. Н. Кулика. – В.: ВНИАЛМИ, 2006. – 746 с. 7. Агролесомелиорация [Текст] / под ред. П. Н. Проездова. – С.: СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2008. – 668 с. 95 Алексеев, 8. Г.А. Отыскание формы связи между случайными величинами методом квантилей [Текст]: в кн. Великанова М. А. Ошибки измерений и эмпирические зависимости. – Л.: Гидрометеоиздат, 1962. – 299 с. Альбенский, А.В. Защитное лесоразведение в Нечерноземной 9. зоне [Текст] / А.В. Альбенский. – М.: Россельхозиздат, 1977. – 56 с. 10. Андреянов, В.Г. Применение уравнений водного баланса и теплового баланса к исследованию и расчёту внутригодового режима стока [Текст] / В.Г. Андреянов. – Труды ГГИ, 1960. – Вып.73. – С. 3-54. 11. Анучин, Н. П. Лесная таксация [Текст] / Н. П. Анучин // Учебник для вузов. – М.: Лесная промышленность, 1982. – 552 с. 12. Алпатьев, А.М. Влагообороты в природе и их преобразование [Текст] / А.М. Алпатьев. – Л.: Гидрометеоиздат, 1969. – 323 с. 13. Арманд, Д.Л. Физико-географические основы проектирования сети полезащитных лесных полос [Текст] / Д.Л. Арманд. – М.: Изд-во АН СССР, 1961. – 367 с. 14. Арманд, Д. Л. Наука о ландшафте (основы теории и логико- математические методы) [Текст] / Д.Л. Арманд. – М.: Мысль, 1975. – 288 с. 15. Барабанов, А. Т. Агролесомелиорация в почвозащитном земледелии [Текст] / А.Т. Барабанов. – В.: ВНИАЛМИ, 1993. – 156с. 16. Барабанов, А. Т. Закон лимитирующих факторов [Текст] / А.Т. Барабанов. – Докл. РАСХН. – 1994. – «6. – С. 36–38. 17. Барабанов, А. Т. К методике прогнозирования поверхностного стока талых вод [Текст] / А. Т. Барабанов // Теория и практика агролесомелиорации: материалы международной научно - практической конференции, посвященной 125-летию со дня рождения Н. И. Суса. – В.: изд. ВНИАЛМИ, 2005. – С. 218-223. 18. Барабанов, А. адаптивно-ландшафтного Т. Научные обустройства основы водосборов агролесомелиоративного и разработки систем земледелия [Текст] / А. Т. Барабанов // Агролесомелиорация в системе адаптивноландшафтного земледелия: поиск новой модели (к 90-летию академика РАСХН Е.С. Павловского): материалы Международной научно - практической 96 конференции аспирантов и молодых ученых. – В.: ВНИАЛМИ, 2013. – С. 25-30. 19. Барабанов, А. Т. Поверхностный сток талых вод, его прогноз и регулирование [Текст] / А. Т. Барабанов // Защитное лесоразведение в Российской Федерации: материалы Международной научно – практической конференции, посвященной 80-летию ВНИИ агролесомелиорации. – В.: ВНИАЛМИ, 2011. – С. 157 - 164. 20. Барабанов А. Т. Расчет теоретических кривых вероятности превышения поверхностного стока талых вод и характеристика его в Поволжье и на Северном Кавказе [Текст] / А. Т. Барабанов //Лесомелиорация склонов. – В., 1985. Вып. 3 (86). – С. 74-81. 21. Басов, Г. Ф. Гидрологическая роль лесных полос [Текст] / Г.Ф. Басов, М.Н. Грищенко. – М.: Гослесбумиздат, 1963. – 201с. 22. Белолипский, В. А. Ливневый сток и его регулирование [Текст] / В. А. Белолипский, Н. М. Шелякин, А. Р. Зубов // Земледелие – 1987. – № 7. – С. 28-30. 23. Бейлин, И. Г. Очерки по истории лесных обществ дореволюционной России [Текст] / И.Г. Бейлин. – М.: Гослесбумиздат, 1962. – 128 с. 24. Бефани, Н. Ф. Упражнения и методические разработки по гидрологическим прогнозам [Текст] / Н. Ф. Бефани, Г. П. Калинин. – Л.: Гидрометеоиздат, 1965. – 439 с. 25. Бефани, Н. Ф. Основы теории ливневого стока [Текст] / Н. Ф. Бефани, – Тр. ОГМИ, 1958. – Ч.2. – Вып. 14. – 310 с. 26. Болотов А. Т. Избранные труды [Текст] / Составители: А. П. Бердышев, В. Г. Поздняков. – М.: Агропромиздат, 1988. – 416 с. 27. Борткевич, В. М. Укрепление оврагов водосборными валами и канавами [Электронный ресурс] / В. М. Борткевич. – П.: Якорь, 1915. – 45 с. Режим доступа: http://gpntb-gw-1.free.net/reader/flipping/Resource- 977/Bortkevich_V.M.Ukreplenie_ovragov_vodosbornymi_valami_i_kanavami/index.ht ml (Дата обращения 06.07.2015). 28. Брикнер (Брюкнер), Э. А. Баланс круговорота воды на земле [Электронный ресурс] / Проф. Э. А. Брикнер ; Пер. с печатн. и рукоп. оригинала 97 Е. В. Оппоков // Почвоведение. Т. 7. № 3 - СПб., 1905. - C. 177-193. Режим доступа: http://books.e-heritage.ru/book/10077453 (Дата обращения 06.07.2015). 29. Будаговский, А. И. Впитывание воды в почву [Текст] / А. И. Будаговский. – М: Изд-во Академии наук СССР, 1955. – 139 с. 30. Быковский, В. К. Использование лесов в Российской Федерации: прав. регулирование [Электронный ресурс] / К. В. Быковский // – М.: Волтерс Клувер, 2009. – 220 с. – Режим доступа: http://www.booksite.ru/rusles/38.html#1 (дата обращения 24.02.2014). 31. Бялый, А. М. Водный режим в севообороте на черноземных почвах Юго-Востока [Текст] / А. М. Бялый. – Л.: Гидрометеоиздат, 1971. – 232 с. 32. Васильев, Ю. И. Методические указания по размещению полезащитных лесных полос в районах с активной ветровой эрозией [Текст] / Ю.И. Васильев [и др.] – М.: ВАСХНИЛ, 1984. – 59 с. 33. Вадюнина, А. Д. Методы исследования физических свойств почв и грунтов (в поле и в лаборатории) [Текст] / А. Д. Вадюнина, З. А. Корчагина. – М., 1986. – 89 с. 34. Великанов, М. А. Гидрология суши. [Электронный ресурс] / М. А. Великанов – 4-е изд., доп. и перераб. – Л.: Гидрометеорол. изд-во, 1948. – 530 с. Режим доступа: http://books.e-heritage.ru/book/10078332 (Дата обращения: 06.06.2015). 35. Виноградов, Ю. Б. Математическое моделирование процессов формирования стока. Опыт критического анализа. / Ю. Б. Виноградов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 312 с. 36. Виноградов, Ю. Б. Математическое моделирование в гидрологии: учеб. Пособие для студ. Учреждений высш. проф. образования. / Ю. Б. Виноградов, Т. А. Виноградова. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 304 с. 37. Вишнякова, В. В. Влияние лесных полос и валов на элементы водного баланса в степных ландшафтах Приволжской возвышенности [Текст] / В. В. Вишнякова //Экологическая стабилизация аграрного производства: сборник 98 докладов Международной научно-практической конференции молодых учёных и специалистов / Саратов, 18-19 марта 2015 г. – С.: НИИСХ Юго-Востока, 2015 г. – С. 196-200. 38. Водогрецкий, В. Е. Влияние агролесомелиорации на годовой сток. Методика и результаты исследований [Текст] / В. Е. Водогрецкий. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 184 с. 39. Водогрецкий, В. Е. Оценка и учёт влияния агролесомелиоративных мероприятий на сток и испарение с водосборов [Текст] / В. Е. Водогрецкий. – Тр. IV Всесоюзного гидрологического съезда. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – 4 т. – С. 403-409. 40. Воейков, А. И. Воздействие человека на природу [Текст] / В.Е. Воейков. – М.: Издат. АН СССР, 1963. – 251 с. 41. Володин, В. М. Аграрная Россия: история, проблемы, перспективы: Монография [Текст] / Под общ. ред. В. М. Володина. – Пенза: Изд-во ПГУ, 2007. – 288 с. 42. Вопросы антропогенных изменений водных ресурсов [Текст] / Под ред. Н. И. Коронкевича. – М.: Изд. Института географии АН СССР, 1976. – 214 с. 43. Вуглинский, В. С. Методы изучения и расчёта водного баланса [Текст] / В. С. Вуглинский, Г. С. Клейн, И. Н. Образцов, Г. А. Плиткин и др. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1981. – 397 с. 44. Высоцкий, Г. Н. Водоразделы и увлажнение степей [Текст] / Г. Н. Высоцкий. – М.: ВАСХНИЛ, 1937. – 20 с. 45. Высоцкий, Г. Н. О гидрологическом и климатическом влиянии лесов [Текст] / Г. Н. Высоцкий. – М.-Л.: Гослесбумиздат, 1952. – 112 с. 46. Высоцкий, Г. Н. Возможно ли надежное лесоразведение в степи? Ч. 1. Природные условия [Электронный ресурс] / Г. Н. Высоцкий – Лесовод. – 1925. – № 3. – С. 25-30. Режим доступа: http://www.booksite.ru/rusles/20_14.html#0 (дата обращения 24.02.2014). 47. Высочайше утвержденное Положение о сбережении лесов [Электронный ресурс] / Полное Собрание законов Российской империи: 99 Cобр. третье. Том VIII. – СПб., 1888. – С. 148-155. Режим доступа: http://www.booksite.ru/rusles/38.html#1 (дата обращения 24.02.2014). 48. Гаврик, П. А. Корреляционная зависимость между впитыванием влаги и физическими свойствами чернозёмов обыкновенных [Текст]/ П. А. Гаврик, Д. И. Назарова – Почвоведение. – 1973. - №11. – С. 149–151. 49. Гаршинев, Е. А. Эрозионно-гидрологический процесс и лесомелиорация: Теория и модели [Текст] / Е. А. Гаршинев. – В.: ВНИАЛМИ, 1999. – 196 с. 50. Гаршинев, Е. А. Эрозионно-гидрологический процесс и лесомелиорация: Экспериментальная оценка, расчёт, проектирование [Текст] / Е. А. Гаршинев. – В.: ВНИАЛМИ, 2002. – 220 с. 51. Гаршинев, Е. А. Основные направления противоэрозионной мелиорации [Текст] / Е. А. Гаршинев, А. Т. Барабанов, И. Г. Зыков // Вестник с.-х. науки. – 1988. – № 1. – С. 145-151. 52. Гиряев Д. М. Видный лесничий Отечества [Электронный ресурс] / Д. М. Гиряев // Лесное хозяйство. – 1989. – № 12. – С. 46-48. Режим доступа: http://www.booksite.ru/rusles/st_0050.html (дата обращения 24.02.2014). 53. Глушков, В. Г. Вопросы теории и методы гидрологических исследований [Текст] / В. Г. Глушков. – М.: Издат. АН СССР, 1961. – 416 с. 54. Грани гидрологии [Текст] / Под ред. Дж. К. Родды. – Л.: Гидрометеоиздат, 1980. – 448 с. 55. Григоров, М. С. Противоэрозионные гидротехнические сооружения. Основы проектирования, строительства и эксплуатации [Текст]: учеб. пособие / М. С. Григоров, А. Ю. Черемисинов, Н. Н. Дубенок. – М.: Изд-во МСХА, 1993. – 147 с. 56. Грин, А. М. Динамика водного баланса Центрально-Чернозёмного района [Текст] / А. М. Грин. – М.: Наука, 1965, – 146 с. 57. Давыдов, Л. К. Общая гидрология [Текст] / Л. К. Давыдов, А. А. Дмитриева, Н. Г Конкина. – Л.: Гидрометеоиздат, 1973, – 462 с. 58. Демидов, В. В. Охрана окружающей среды и рациональное 100 использование природных ресурсов [Электронный ресурс]: дис. ... доктора биологических наук: 11.00.11 / В. В. Демидов. – Москва, 2000. – 294 с. Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/zakonomernosti-erozii-pochv-lesostepnoi- zony-pri-snegotayanii-kak-nauchnaya-osnova-sistemy-p (дата обращения 24.08.2015). 59. Докучаев, В. В. Наши степи прежде и теперь [Текст] / В. В. Докучаев. – М.: Сельхозгиз, 1953. – 152 с. 60. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта [Текст] / Б. А. Доспехов. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с. 61. Дюшофур, Ф. Основы почвоведения. Эволюция почв [Текст] / Ф. Дюшофур - [Пер. с франц.] – М. : Прогресс, 1970. – 591 с. 62. Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях [Текст] / под. ред. Н. И. Маккавеева. – М.: изд. МГУ, 1976. – 420 с. 63. Заславский, М. Н. Почвозащитное земледелие [Текст] / М. Н. Заславский, А. Н. Каштанов. – М.: Россельхозиздат, 1979. – 208 с. 64. Зайцев, Д. М. Государственное лесное хозяйство в связи с аграрной реформой и нуждами промышленности [Электронный ресурс] / Д. М. Зайцев – СПб.: Санкт-Петербургское лесоустроительное и земельнотехническое товарищество, 1910. – 46 с. Режим доступа: http://www.booksite.ru/rusles/1.html (дата обращения 24.02.2014). 65. Зайцев, Д. М. Лесное законодательство: (коммент. к проекту нового Устава лесного): докл. 1-му Всерос. съезду представителей лесн. пром-ти и торговли [Электронный ресурс] / Д.М. Зайцев. – СПб.: Журнал «Лесопромышленник», 1913. – 152 с. Режим доступа: http://www.booksite.ru/rusles/38.html#1 (дата обращения 24.02.2014). 66. Законодательство о лесах [Электронный ресурс] / А. М. Каверин [и др.] – М.: Юридическая литература, 1978. – 111 с. Режим доступа: http://www.booksite.ru/fulltext/rusles/zakonod/index.htm (дата обращения 24.02.2014). 67. Защитное лесоразведение в СССР. [Текст] / Абакумов Б. А., Бабенко 101 Д. К., Бартенев И. М. [и др.]; под общ. ред. Павловского Е. С. – М.: Агропромиздат, 1986. – 263 с. 68. Зобов, Н. М. Пётр Великий, как первый лесовод в России [Электронный ресурс] / Н. М. Зобов // Лесоводственные устои/ [сост.: Ю. П. Дорошин и др.] – М., 2006. – С. 21-28. Режим доступа: http://www.booksite.ru/rusles/st_0223.html. 69. Зыков, И. Г. Защита склонов от эрозии [Текст] / И. Г.Зыков, В. М.Ивонин, В. К. Духнов. – М.: Россельхозиздат, 1985. – 64 с. 70. Зыков, И. Г. Гидрологическая роль защитных лесных насаждений в агроландшафтах [Текст] / И. Г. Зыков, Ю. И. Зыков // Тезисы Российской научной конференции к 100-летию И. А. Кузника. – С.: СГАУ, 1998. – С. 138-139. 71. Зыков И. Г. Основные параметры комплекса лесных полос и гидротехнических сооружений на склонах [Текст] / И. Г. Зыков. // Проблемы и резервы контурного земледелия. – М., 1982. – С. 71-78. 72. Зыков, И. Г. Поверхностный сток у лесных полос и его регулирование [Текст] / И. Г. Зыков, В. И. Антонов. – Земледелие, 1984. – № II. – С. 39-40. 73. Иванов, В. Д. Оценка влияния экспозиции склона на сток талых вод и смыв почвы [Текст] / В. Д. Иванов. – Почвоведение, 1979. – №10. – С. 57-59. 74. Иванов, Л. Н. Гидрология и регулирование стока [Текст] / Л. Н. Иванов, Т. Л. Неговская. – М.: Колос, 1979. – 384 с. 75. Ивонин, В. М. Агролесомелиорация разрушенных оврагами склонов [Текст] / В. М. Ивонин. – М.: Колос, 1983. – 176 с. 76. Ивонин, В. М. Лесные мелиорации ландшафтов [Текст]: уч. пособие для вузов / В. М. Ивонин. – Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ, 2004. – 280 с. 77. Ивонин, В. М. Лесомелиорация ландшафтов [Текст]: учебник / Под редакцией В. М. Ивонина. – Сочи, 2012. – 173 с. 78. Ивонин, В. М. Научные основы агролесомелиорации эродированных склонов [Текст] / В. М. Ивонин // Известия вузов. Лесн. ж. – 1984. – № 2. – С. 2025. 79. Ивонин, В. М. Почвозащитная роль производственных лесов на 102 водосборах горных рек Северо-Западного Кавказа [Текст] / В. М. Ивонин, А. В. Тертерян // Агролесомелиорация в системе адаптивно-ландшафтного земледелия: поиск новой модели (к 90-летию академика РАСХН Е. С. Павловского): материалы Международной научно - практической конференции аспирантов и молодых ученых. – В.: ВНИАЛМИ, 2013. – С. 119-123. 80. Ивонин, В. М. Противоэрозионные мелиорации водосборов в районах оврагообразования: научное издание [Текст] / В. М. Ивонин. – М.: Инженерномелиоративный ин-т, 1992. – 378 с. 81. Ивонин, В. М. Экологическое обоснование земельных улучшений [Текст] / В. М. Ивонин. – Новочеркасск: Инженерно - мелиоративный ин-т, 1995. – 195 с. 82. Инструкция обер вальдмейстеру: учр. Указом Петра I от 3 дек. 1723 г. Лесоводственные устои [Электронный ресурс] / сост.: Ю. П. Дорошин и др. – М., 2006. – С. 35-36. Режим доступа: http://www.booksite.ru/rusles/38.html#1 (дата обращения 24.02.2014). 83. Иофин, З. К. Совершенствование теории формирования элементов водного баланса речных бассейнов [Текст] / З. К. Иофин. – М.: Логос, 2012. – 196 с. 84. Иофин З. К. Линейно-корреляционная модель водного баланса как отражение генетической теории стока / [Электронный ресурс] // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. – 2012. №4 – С. 15-22. Режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/lineyno-korrelyatsionnaya-model-vodnogo-balansa-kakotrazhenie-geneticheskoy-teorii-stoka (дата обращения: 06.07.2015). 85. Иофин, З. К. Теоретическое обоснование линейно-корреляционной модели водного баланса [Электронный ресурс] / З. К. Иофин // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. – 2013. – №3 – С. 19-27. Режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/teoreticheskoe-obosnovanie-lineyno-korrelyatsionnoymodeli-vodnogo-balansa (дата обращения: 13.07.2015). 103 Кабанов, П. Г. О поверхностном стоке талых вод в Поволжье [Текст] / 86. П. Г. Кабанов // Соц. зерн. хоз-во. – 1938. – № 2. – С. 44 - 57. Калиниченко, Н. П. Противоэрозионная лесомелиорация [Текст] / Н. 87. П. Калиниченко, И. Г. Зыков. – М.: Агропромиздат, 1986. – 279 с. Калужский, В. А. Интенсивность водоотдачи из снега и инфильтрации 88. воды в почву на черноземах Приволжской возвышенности [Текст]/ В. А. Калужский, П. Н. Проездов // Сборник работ по гидрологии. – №20. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – С. 16-20. Калужский, В.А. Воздействие комплекса агролесомелиоративных 89. мероприятий на формирование стока и эрозии [Текст] / В. А. Калужский, П. Н. Проездов // Почвоводоохранное земледелие в Поволжье. – С., 1985. – С. 128-135. Калюжный, И. Л Формирование потерь талого стока [Текст] / И. Л. 90. Калюжный, К. К. Павлова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 160 с. Караушев, А. В. Проблемы динамики естественных водных потоков 91. [Текст] / А. В. Караушев. – Л: Гидрометеоиздат, 1960. – 390 с. Караушев, А. В. Теория и методы расчёта речных наносов [Текст] / А. 92. В. Караушев. – Л: Гидрометеоиздат, 1977. – 271 с. Качинский, Н. А. Физика почв [Текст] / Н. А. Качинский. – М.: Высш. 93. школа, 1970. – 2 ч. – 358 с. Кац, Д. М. Основы гидрологии и гидрогеология [Текст] / Д.М. Кац. – 94. М.: Колос, 1981 – 351 с. Каштанов, А. Н. Почвоводоохранное земледелие. [Текст] / А. Н. 95. Каштанов, М. Н. Заславский. – М.: Россельхозиздат, 1984. – 462 с. Китридж, Дж. Влияние леса на климат почвы и водный режим [Текст] 96. / Дж Китридж. – М.: Изд-во иностр. литературы, 1951. – 456 с. Ковалёв, А. Н. Мелиорация эродированных земель в степных 97. ландшафтах приволжской возвышенности [Электронный ресурс]: дис. ... кандидата сельскохозяйственных наук: 06.01.02 / А. Н. Ковалёв. – Волгоград, 2012. – 22 с. Режим доступа: Диссертации о http://earthpapers.net/melioratsiya-erodirovannyh-zemel-v-stepnyh-landshaftah- Земле 104 privolzhskoy-vozvyshennosti#ixzz3oxiYQ7XG (дата обращения: 09.09.2015). 98. Козменко, А. С. Основы противоэрозионной мелиорации [Текст] / А. С. Козменко. – М.: Сельхозгиз, 1954. – 423 с. 99. Козменко, A. C. Режим поверхностного стока в Центральной лесостепи [Текст] / А. С. Козменко, А. Д. Ивановский //Гидротехника и мелиорация. – 1953. -№ 1. – С. 3-18. 100. Константинов, А. Р. Испарение в природе [Текст] / А. Р. Константинов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1968. – 532 с. 101. Коронкевич, Н. И. Гидрология антропогенного направления: теория, методы исследований [Текст] / Н. И. Коронкевич // В кн.: Природные ресурсы Русской равнины в прошлом, настоящем и будущем. – М.: 1976, – С.321-331. 102. Коронкевич, Н. И. Преобразование водного баланса [Текст] / Н. И. Коронкевич. -М.: Наука, 1973. – 119 с. 103. Коронкевич, Н. И. Состояние водных ресурсов в 70-х годах и в перспективе [Текст] / Н. И. Коронкевич // В кн.: Вопросы антропогенных изменений водных ресурсов. – М.: 1976. – С. 5-24. 104. Коронкевич, Н. И. Весенний сток со склонов, малых водосборов и речных бассейнов [Текст] / Н. И. Коронкевич, З. А. Крылова. – Водные ресурсы, 1973, №3. – С. 98-109. 105. Костяков, А. Н. Основы мелиораций [Текст] / А. Н. Костяков. – М., 1980. – 622с. 106. Костяков, А. Н. О динамике коэффициента просачивания воды в почвогрунты и необходимости динамического подхода к его изучению в мелиоративных целях [Текст] / А. Н. Костяков. – Почвоведение – 1932. – №3. – С. 293–297. 107. Кочкарь, взаимодействии М. М. природных Роль и стокорегулирующих антропогенных лесополос факторов во эрозионно- гидрологического процесса в Нижнем Поволжье [Электронный ресурс]: дис. ... кандидата сельскохозяйственных наук: 06.03.04 / М. М. Кочкарь. – Волгоград: Всерос. науч.-исслед. ин-т агролесомелиорации, 2002. – 164 с. Режим доступа: 105 http://dlib.rsl.ru/01002305545 (дата обращения: 16.02.2015). 108. Кретинин, В. М. Научные достижения агролесомелиоративного почвоведения за последние 50 лет [Текст] / В. М. Кретинин // Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных и лесостепных районах России: Материалы Всероссийской научно - практической конференции. – В.: ВНИАЛМИ, 1998. – С. 59-60. 109. Крицкий, С. Н. Расчеты речного стока [Текст] / С. Н. Крицкий, М. Ф. Менкель. – Л.: Госстройиздат, 1934. – 260 с. 110. Крицкий, С. Н. Гидрологическоие основы управления речным стоком [Текст] / С. Н. Крицкий, М. Ф. Менкель. – М.: Наука, 1981. – 257 с. 111. Крицкий, С. Н. Многолетние колебания речного стока [Текст] / С.Н. Крицкий, М. Ф. Менкель, Д. Я. Раткович // Труды VI Всесоюзного гидрологического съезда. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 1 т. – С. 181-196. 112. Кузнецов, М. С., Глазунов Г.П. Эрозия и охрана почв [Текст] / М. С. Кузнецов, Г. П. Глазунов. – М.: Изд-во МГУ, 1996. – 335 с. 113. Кузник, И. А. Обоснование гидрологических расчетов при проектировании водохозяйственных мероприятий в Поволжье [Текст] / И. А. Кузник. – С., 1958. – 160 с. 114. Кузник, И. А. Агролесомелиоративные мероприятия, весенний сток и эрозия почв [Текст] / И. А. Кузник. – Л., 1962. – 220 с. 115. Кузник, И. А. Водная эрозия почв и воздействие на нее элементов противоэрозионного комплекса на Приволжской возвышенности [Текст] / И. А. Кузник // Труды Саратовского СХИ. – С., 1970 – 25 т. – С. 24-40. 116. Кузник, И. А. Орошение в Заволжье [Текст] / И. А. Кузник. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 160 с. 117. Кузник, И. А. Просачивание талых вод в мерзлую почву [Текст] / И. А. Кузник, А. И. Безменов. – Почвоведение, 1963. – №7. – С. 59-66. 118. Кузник, И. А. Опыт изучения стока и эрозии на Приволжской возвышенности [Текст] / И. А. Кузник, А. В. Лысов //М.: изд. АН СССР, сер. геогр. – 1974. – №6. – С. 84-91. 106 119. Кулик, В. Я. Инфильтрация воды в почву: Краткий справочник [Текст] / В. Я. Кулик. – М.: Колос, 1978. – 93 с. 120. Кулик, К. Н. Агролесомелиорация в России: история и стратегия развития [Текст] / К. Н. Кулик, Е. С. Павловский, И. П. Свинцов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. – 2008 – №4. – С. 28-30. 121. Кулик, К. Н. Проблемы защитного лесоразведения в России [Текст] / К. Н. Кулик, И. П. Свинцов //Использование и охрана природных ресурсов в России. – 2009. – №2. – С. 58-60. 122. Кулик, К. Н. Стратегические направления защитного лесоразведения в Российской Федерации на период до 2020 года [Текст] / К. Н. Кулик, Е. С. Павловский // Защитное лесоразведение, мелиорация земель и проблемы земледелия в Российской Федерации: материалы международной научнопрактической конференции. – В., 2008. – С. 9-19. 123. Кучмент, Л. С. Модели процессов формирования речного стока [Текст] / Л. С. Кучмент. – Л.: Гидрометеоиздат, 1980. – 143 с. 124. Лебедев, А. В. Методы изучения баланса грунтовых вод [Текст] / А. В. Лебедев. – М.: Недра, 1976. – 223 с. 125. Лебедев, А. В. Оценка баланса подземных вод [Текст] / А. В. Лебедев. – М.: Недра, 1989. – 174 с. 126. Лысов, А. В. Исследование динамики оврагообразования на Приволжской возвышенности [Текст] / А. В. Лысов, П. Н. Проездов // сб. научн. работ. – С.: СХИ, 1977. – С. 82-95. 127. Лысов, А. В. Результаты исследований элементов противоэрозионного комплекса в условиях многоводного года [Текст] / А. В. Лысов, П. Н. Проездов // сб. научн. работ. – С.: СХИ, 1978. – С. 101-108. 128. Лысов, А. В. Влияние комплекса противоэрозионных мероприятий на сток и эрозию на южном черноземе Саратовской области [Текст] / А. В. Лысов, П. Н. Проездов // научно-технич. бюл. ВНИИЗ и ЗПЭ. ВАСХНИЛ. – Курск, 1983. – С. 68-74. 129. Лысов, А. В. Формирование стока и смыва на южных черноземах 107 Приволжской возвышенности [Текст] / А. В. Лысов, П. Н. Проездов // научнотехнич. бюл. ВНИИЗ и ЗПЭ. ВАСХНИЛ. – Курск, 1983. – С. 74-80. 130. Лысов, А. В. К вопросу проектирования мероприятий и водохозяйственных объектов на черноземах Среднего Поволжья [Текст] / А. В. Лысов, П. Н. Проездов // научно-технич. бюл. ВНИИЗ и ЗПЭ. ВАСХНИЛ. – Курск, 1983. – С. 15-24. 131. Львович, М. И. Методы оценки преобразования водного баланса [Текст] / М. И. Львович // Водный баланс СССР и его преобразование. – М.: Наука, 1969. – С. 125 - 138. 132. Львович М. И. Человек и воды [Текст] / М. И. Львович. – М.: Географиздат, 1963. – 567 с. 133. Львович М. И. Мировые водные ресурсы и их будущее [Текст] / М. И. Львович. – М.: Мысль, 1974. – 448 с. 134. Магрицкий, Д. В. Речной сток и гидрологические расчёты: практические работы с выполнением при помощи компьютерных программ [Текст] / Д. В. Магрицкий – М.: Изд-во Триумф, 2014. – 184 с. 135. Маштаков, Д. А. Теоретическое и экспериментальное обоснование комплексной мелиорации эродированных земель степной и сухостепной зон Нижнего Поволжья [Текст]: дис. …докт. сельскохоз. наук: 06.01.02, 06.03.03 / Д. А. Маштаков. – Волгоград, 2011 – 557 с. 136. Маштаков, Д. А. Обоснование влагопереноса в зоне аэрации степных лесомелиорированных ландшафтов Приволжской возвышенности [Текст] / Д. А. Маштаков, П. Н. Проездов, В. В. Вишнякова// Проблемы природоохранной организации ландшафтов: материалы международной научно-практической конференции, Новочеркасск 12-13 мая 2015г. – Н.: НИМИ ДГБАУ, 2015 – С 137142. 137. Мезенцев, В. С. Формы аналитической зависимости суммарного испарения от влажности почвы и теплоэнергетических ресурсов [Текст] / В. С. Мезенцев // труды Омского СХИ. – Омск, 1960. – 12 т. – С. 122-133. 138. Методика системных исследований лесоаграрных ландшафтов 108 [Текст]. – М.: ВАСХНИЛ, 1985. – 112 с. 139. Методические рекомендации по контролю за мелиоративным состоянием орошаемых земель [Текст]. – М.: ВНИИГиМ, 1978. – 70 с. 140. Методические рекомендации по оценке однородности гидрологических характеристик и определению их расчетных значений по неоднородным данным [Текст]. – С.-П.: Нестор-История, 2010. – 162 с. 141. Методические рекомендации по производству наблюдений за испарением с почвы и снежного покрова [Текст]. –Л.: Гидрометеоиздат, 1991. – 234 с. 142. Методические рекомендации по учету поверхностного стока и смыва почв при изучении водной эрозии [Текст]. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 88 с. 143. Методические указания по моделированию процессов ливневой эрозии с использованием искусственного дождевания [Текст]. – М.: Изд-во ВАСХНИЛ, 1980. – 74 с. 144. Методические гидрологических рекомендации характеристик при по наличии определению данных расчетных гидрометрических наблюдений [Текст]. – СПб.: ГУ «ГГИ», 2005. – 103 с. 145. Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрометрических наблюдений [Текст]. – СПб.: Нестор – История, 2009. – 193 с. 146. Милановский, Е. В. Очерк геологии Среднего и Нижнего Поволжья [Электронный ресурс] / Е. В. Милановский. – М.; Л.: Гостоптехиздат, 1940. – 275 с. Режим доступа: http://e-heritage.ru/ras/view/publication/general.html?id=48361114 (дата обращения: 05.06.2015). 147. Мирцхулава, Ц. Е. Инженерные методы расчета и прогноза водной эрозии [Текст] / Ц. Е. Мирцхулава. – М.: Колос, 1970. – 240 с. 148. Молчанов, А. А. Гидрологическая роль леса [Текст] / А. А. Молчанов. – М.: Изд-во АН СССР, 1960. – 488 с. 149. Мосиенко, Н. А. Агрогидрологические основы орошения [Текст] / Н. А. Мосиенко. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 215 с. 109 150. Назаров, Г. В. Гидрологическая роль почвы [Текст] / Г. В. Назаров. – Л.: Наука, 1981. – 216 с. 151. ОСТ 56-35-96. Участки лесные семенные постоянные основных лесообразующих пород. Основные требования, закладка и формирование [Электронный ресурс] / Ввод. в действие с 01.01.96 – Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс» Режим доступа: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=EXP;n=578939;div=LAW;d st=100003,0;rnd=0.12061223015189171 (дата обращения: 05.06.2015). 152. Павловский, Е. С. Экологические и социальные проблемы агролесомелиорации [Текст] / Е. С. Павловский. – М.: Агропромиздат, 1988. – 182 с. 153. Петелько, А. И. Агролесомелиорация в адаптвно-ландшафтном земледелии в лесостепи центрального нечерноземья [Текст] : автореф. … докт. с.хоз. наук: 06.03.03 / А.И. Петелько. – Волгоград, 2012. – 40 с. 154. Петелько, А. И. Влияние контурных стокорегулирующих лесных полос на природные факторы и показатели стока талых вод [Текст] / А. И. Петелько // Защитное лесоразведение в Российской Федерации: материалы Международной научно – практической конференции, посвященной 80-летию ВНИИ агролесомелиорации. – В.: ВНИАЛМИ, 2011. – С. 243-250. 155. Петров Н. Г. Ландшафтная агролесомелиорация [Текст] / Н. Г. Петров. – М.: Колос, В.: ВНИАЛМИ, 1997. – 176 с. 156. Полуэктов, Е. В. Защита почв от смыва при ливнях [Текст] / Е. В. Полуэктов // Земледелие. – 1989. – №2. – С. 12-13. 157. Поляков, А. Н. Патриарх отечественного лесоводства [Электронный ресурс]: (к 175-летию со дня рождения Ф. К. Арнольда) / А. Н. Поляков // Лесное хозяйство. – 1994. – № 6. – С. 16-17. Режим доступа: http://www.booksite.ru/rusles/st_0021.html (дата обращения 12.03. 2014). 158. Поляков, Б.В. Гидрологический анализ и расчеты [Текст] / Б. В. Поляков. – Л., 1946. – 126 с. 159. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. 110 [Текст] – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 448 с. 160. Почвозащитное земледелие на склоновых землях Поволжья (рекомендации) [Текст] / Под ред. А.Н. Каштанова. – М.: Россельхозиздат, 1983. – 36 с. 161. Проездов, П. Н. Теоретическое и экспериментальное обоснование комплекса противоэрозионных мелиораций в нижнем поволжье [Текст]: дис. …докт. сельскохоз. наук: 06.03.03 / П. Н. Проездов. – Саратов, 1999 – 324 с. 162. Проездов, П. Н. Водный баланс зоны аэрации в степных агролесоландшафтах Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. Проездов, В. В. Вишнякова, А. В. Розанов // Агролесомелиорация в 21 веке: состояние, проблемы, перспективы. Фундаментальные и прикладные исследования: материалы Международной научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых, Волгоград, 2015г. – Волгоград: ВНИАЛМИ, 2015 – С. 216-220. 163. Проездов, П. Н. Водопотребление трав пастбищ в зависимости от снежности зим и водности весен в степи Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. Проездов, Д. А. Маштаков, А. Н. Ковалев // Материалы международной научно-практической конференции «Научные исследования – основа модернизации сельскохозяйственного производства. – Тюмень, ТГСХА, 2011. – С. 174-177. 164. Проездов, П. Н. Воздействие лесных полос с валами-канавами на водопотребление трав пастбищ в степных агролесоландшафтах Приволжской возвышенности [Электронный ресурс] / П. Н. Проездов, В. В. Вишнякова, А. В. Розанов, О. Г. Удалова // http://research-journal.org/: Международный научноисследовательский журнал. – 2015. URL: http://research-journal.org/?p=18701. 165. Проездов, П. Н. Влияние лесных и гидротехнических мелиораций на влагозапасы в зоне аэраций степных ландшафтов Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. Проездов, Д. А. Маштаков, Е. Г. Давыдова // Агролесомелиорация в системе адаптивно-ландшафтного земледелия: поиск новой модели (к 90-летию академика РАСХН Е.С. Павловского): материалы Международной научно – практической конференции аспирантов и молодых ученых. – Волгоград: 111 ВНИАЛМИ, 2013. – С. 190-194. 166. Проездов, П. Н. Влияние лесных полос и валов на влагообмен почв с грунтовыми водами в степных агролесоландшафтах Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. Проездов, В. В. Вишнякова, А. В. Розанов // Инновации и инвестиции. – М., 2015. – №8 – С. 159-162. 167. Проездов, П. Н. Влияние севооборотов и агролесомелиоративных приемов на элементы водного баланса в степи Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. агролесомелиорации: Проездов, Д. Материалы А. Маштаков международной // Теория научно - и практика практической конференции, посвященной 125-летию со дня рождения Николая Ивановича Суса. – В.: изд. ВНИАЛМИ, 2005. – С. 64-68. 168. Проездов, П. Н. Динамика влагозапасов в зоне аэрации под влиянием лесных и гидротехнических мелиораций в степных ландшафтах Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. Проездов, Д. А.Маштаков, В. Г. Попов, А. Н. Ковалев, В. В. Вишнякова // Вестник Саратовского агроуниверситета. – 2014, – №4, – С. 25-28. 169. Проездов, П. Н. Закономерности водопотребления естественного травостоя пастбищ под влиянием гидротехнических и лесных мелиораций в степных ландшафтах Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. Проездов, Д. А. Маштаков, А. Н. Ковалев, Е. Г. Давыдова, В. Г. Попов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2012. – № 2 – С. 44-48. 170. Проездов, П. Н. Закономерности формирования водного баланса зоны аэрации в степных ландшафтах Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. Проездов, Д. А. Маштаков, А. Н. Ковалев // Нива Поволжья. – 2011. - № 2 (19). – С. 45-52. 171. Проездов, П. Н. Исследование ливневого паводка в Приволжской возвышенности [Текст] / П.Н. Проездов //Оптимизация сельскохозяйственного производства (теория и практика). – Саратов: изд-во Сарат. ун-та, 1983. – С. 63-69. 172. Проездов, П. Н. Исследования элементов водного баланса в степных агролесоландшафтах Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. Проездов, В. В. 112 Вишнякова, Д. А. Маштаков // Агролесомелиорация в 21 веке: состояние, проблемы, перспективы. Фундаментальные и прикладные исследования: материалы Международной научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых, Волгоград, 2015г. – Волгоград: ВНИАЛМИ, 2015 – С. 212-216. 173. Проездов, П. Н. Обоснование гидрологических расчетов противоэрозионных мелиораций на Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. Проездов – сб. научн. работ СХИ. – С., 1992. – С.34-39. 174. Проездов, П. Н. Продуктивность и водопотребление трав пастбищ под влиянием агротехнических и лесных мелиораций в степи Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. Проездов, О. Г. Удалова // Современные проблемы гуманитарных и естественных наук: материалы XVI международной научнопрактической конференции – М: изд. ЦРНС, 2013. – С.42-47. 175. Проездов, П. Н. Теория и практика создания противоэрозионных систем на Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. Проездов // сб. научных работ СХИ. – Саратов, 1993. – С. 129-130. 176. Проездов, П. Н. Формирование водного баланса зоны аэрации в степных агролесоландшафтах Приволжской возвышенности [Текст] / П. Н. Проездов, Д. А. Маштаков, В. В. Вишнякова // Проблемы природоохранной организации ландшафтов: материалы международной научно-практической конференции, Новочеркасск 12-13 мая 2015г. – Новочеркасск: НИМИ ДГБАУ, 2015 – С 179-183. 177. Региональные системы противоэрозионных мероприятий. [Текст] – М.: Мысль, 1972. – 542 с. 178. Рекомендации по созданию комплекса агролесомелиоративных противоэрозионных мероприятий [Текст] / Под ред. Г.П. Сурмача. – Волгоград, 1973. – 114 с. 179. Рекомендации по методике проведения наблюдений и исследований в полевом опыте [Текст] / Под ред. М.М. Попугаева. – Саратов: Приволжское кн. изд-во, 1973. – 223 с. 180. Рекомендации по статистическим методам анализа однородности 113 пространственно-временных колебаний речного стока. [Текст] — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — 78 с. 181. Ресурсы поверхностных вод СССР. [Текст] – Л.: Гидрометеоиздат, 1971, – 12 т. – вып. 1. – 410 с. 182. Роде, А. А. Основы учения о почвенной влаге [Текст] / А. А. Роде. – Л.: Гидрометеоиздат, 1965. – 1 т. – 664 с. 183. Роде, А. А. Основы учения о почвенной влаге [Текст] / А. А. Роде. – Л.: Гидрометеоиздат, 1969. – 2 т. – 288 с. 184. Рождественский, A. B. Статистические методы в гидрологии [Текст] / A. B. Рождественский, А. И. Чеботарев. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – 424 с. 185. Рождественский, A. B. Оценка точности гидрологических расчетов [Текст] / A. B. Рождественский, A. B. Ежов, A. B. Сахарюк. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – 276с. 186. Руководство по определению расчетных гидрологических характеристик. [Текст] – Л.: Гидрометеоиздат, 1973. – 112 с. 187. Рулёв, А. С. Теоретические основы и методология агролесомелиорации деградированных ландшафтов [Текст] : автореф. … докт. сельскохоз. наук. – Волгоград, 2002. – 26 с. 188. Сажин, А. Н. Блокирующие процессы и погодно-климатические аномалии на юго-востоке [Текст] / А. Н. Сажин, Ю. И. Васильев // Защитное лесоразведение в Российской Федерации: материалы Международной научно – практической конференции, посвященной 80-летию ВНИИ агролесомелиорации. – В.: ВНИАЛМИ, 2011 – С. 402-408. 189. Самсонов, Е. В. Воздействие лесных полос противоэрозионного комплекса на почвенные факторы и урожайность сельскохозяйственных культур в степи Приволжской возвышенности [Текст]: дис. …канд. сельскохоз. наук: 06.03.04 / Е. В. Самсонов. – Саратов, 2006 – 210 с. 190. Сильвестров, С. И. Географические основы борьбы с эрозией [Текст] / С. И. Сильвестров, Е. А. Миронова, Н. М. Ступина // Региональные системы противоэрозионных мероприятий. – М.: Мысль, 1972. – С. 7 - 263. 114 191. Снег и талые воды. Их изучение и использование. [Текст] – М.: изд. АН СССР, 1956. – 272 с. 192. Соболев, С. С. Развитие эрозионных процессов на территории европейской части СССР и борьба с ними [Текст] / С. С. Соболев. – М.; Л.: Изд. АН СССР, 1948. – 1 т. – 308 с. 193. Соболев, С. С. Развитие эрозионных процессов на территории европейской части СССР и борьба с ними [Текст] / С. С. Соболев. – М.; Л.: Изд. АН СССР, 1960. – 2 т. – 248с. 194. СП 33-101-2003 Определение основных расчетных гидрологических характеристик [Электронный ресурс] / Система нормативных документов в строительстве – Москва, 2004. – 73 с. Режим доступа: www.complexdoc.ruhttp://www.complexdoc.ru/ntdpdf/549174/opredelenie_osnovnykh _raschetnykh_gidrologicheskikh_kharakteristik.pdf (дата обращения 11.04. 2015) 195. Срибный, М. Ф. Расчет максимального ливневого стока [Текст] / Ф. П. Серик // В кн.: Максимальный сток с малых бассейнов. – М.: Трансжелдориздат, 1940. – 392 с. 196. Стратегия развития защитного лесоразведения в Российской Федерации на период до 2020 года (проект) ГНУ ВНИАЛМИ 2012. [Электронный ресурс] – Режим доступа: www.forestforum.ru/info/lesorazvedenije.pdf (дата обращения 15.03.2014). 197. Субботин, А. И. Сток талых и дождевых вод [Текст] / А. И. Субботин. – Л.: Гидрометеоиздат, 1966. – 376 с. 198. Сурмач, Г. П. Водорегулирующая и противоэрозионная роль насаждений [Текст] / Г. П. Сурмач. – М.: Лесная промышленность, 1971. – 109 с. 199. Сурмач, Г. П. Водная эрозия почв и борьба с ней [Текст] / Г. П. Сурмач. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – 256 с. 200. Сурмач, Г. П. Изучение водопроницаемости, стока и смыва на каштановых щебенчатых почвах правобережья Нижней Волги в целях мелиорации [Текст] / Г. П. Сурмач // Тр. Почв. ин-та им. Докучаева. – М.: Изд-во АН СССР– 1955. – 48 Т. – С. 5–141. 115 201. Сурмач, Г. П. Прогнозирование стока талых вод [Текст] / Г. П. Сурмач, М. М. Ломакин, Л. П. Шестакова // Земледелие. – 1989. – №4. Л – С. 29– 31. 202. Сурмач, Г. П. Рельефообразование, формирование лесостепи, современная эрозия и противоэрозионные мероприятия [Текст] / Г. П. Сурмач. – В., 1992. – 175 с. 203. Сус, Н. И. Эрозия почв и борьба с нею [Текст] / Н. И. Сус. – М., 1949. – 350с. 204. Сухарев, И. П. Гидрологическая и противоэрозионная роль лесных полос [Текст] / И. П. Сухарев. – Воронеж, 1966. – 120 с. 205. Сухарев, И. П. Регулирование и использование местного стока [Текст] / И. П. Сухарев. – М.: Колос, 1976. – 272 с. 206. Удалова, О. Г Воздействие лесных полос и мульчированных щелей на зрозию и продуктивность пастбищ в степи Приволжской возвышенности [Текст] : дис. … канд. сельскохоз. Наук / О. Г. Удалова. – Саратов, 2014. – 171 с. 207. Урываев, П. А. Водоотдача из снега в поле и в лесу. [Текст] / П. А. Урываев // Метеорология и гидрология – 1955. – № 4. – С. 36-39. 208. Урываев, П. А. Влияние осеннего увлажнения почвы на потери талого стока со склона. [Текст] / П. А. Урываев // Метеорология и гидрология. – 1954. – № 5. – С. 18-23. 209. Урываев, П. А. Экспериментальные исследования факторов весеннего стока. [Текст] / Тр. ГГИ. – Л., 1957. – Вып. 59. – С. 5-73. 210. Урываев, П. А. Сток по талой и мерзлой почве в период весеннего снеготаяния. [Текст] / П. А. Урываев // Метеорология и гидрология. – 1953. – № 5. – С. 22-27. 211. Урываев, П. А. Впитывание почвой весенних талых вод. [Текст] / Тр. ГГИ. – Л., 1954. – Вып. 46.– С. 73-88. 212. Усов, Н. И. Почвы Саратовской области [Текст] / Н. И. Усов. – С.: Облиздат, 1948. – 1 ч. – 286 с.; – 2 ч. – 360 с. 213. Харченко, С. И. Гидрология орошаемых земель [Текст] / С. И. 116 Харченко. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 374 с. 214. Харченко, С. И. Методика предвычисления весеннего стока в бассейне р. Дона. [Текст] – «Труды ГГИ», 1962. – Вып. 82. – С. 3-33. 215. Харченко, С. И. Методика расчета стока по водно-физическим характеристикам почво-грунтов и осадкам в условиях зоны недостаточного увлажнения. [Текст] Труды ГГИ. Вып.135. – Л.: Гидрометеоиздат, 1966 216. Хортон, Р. Е. Эрозионное развитие рек и водосборных бассейнов. Гидрофизический подход к количественной геоморфологии [Текст] / Р. Е. Хортон // Пер. с англ. – М.: Гос. Изд-во ИЛ, 1948. – 158 с. 217. Чеботарев, А. И. Гидрологический словарь [Текст] / А. И. Чеботарев. – Л.: Гидрометеоиздат, 1978. – 308 с. 218. Чеботарёв, Н. П. Сток и гидрологические расчёты [Электронный ресурс] / Н. П. Чеботарёв // Под ред. Б. В. Полякова. – М.: Гидрометеоиздат, 1939. – 320 с. Режим доступа: http://books.e-heritage.ru/book/10078718 (дата обращения 15.03.2014). 219. Черемисинов, А. Ю. Сельскохозяйственные мелиорации: Учебное пособие [Текст] / А. Ю. Черемисинов, С. П. Бурлакин. – Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ, 2004. – 247с. 220. Шабаев, А. И. Почвозащитное земледелие [Текст] / А. И. Шабаев. – Саратов, 1985. – 95 с. 221. Шабаев, А. И. Сток талых вод, эрозия почв и особенности построения почвозащитных систем в агроландшафтах Поволжья. [Текст] / А. И. Шабаев // Теория и практика агролесомелиорации: материалы международной научно практической конференции, посвященной 125-летию со дня рождения Николая Ивановича Суса. – Волгоград: изд. ВНИАЛМИ, 2005. – С. 223 - 235. 222. Швебс, Г. И. Формирование водной эрозии стока наносов и их оценка [Текст] / Г. И. Швебс. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – 183 с. 223. Шумаков, Б. Б. Гидромелиоративные основы лиманного орошения [Текст] / Б. Б. Шумаков. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 216 с. 224. Энциклопедия агролесомелиорации [Текст] / Под ред. Е. С. 117 Павловского. – Волгоград: ВНИАЛМИ, 2004. – 678 с. 225. Эколого-гидрологическая оценка регулирования местного стока в Саратовской области [Текст]: монография / Ю. В. Бондаренко, В. В. Афонин, Ю. Н. Афонина. – Саратов: Наука, 2007. – 160 с. 226. Юферев, М. В. Моделирование геоморфологических особенностей рельефа в ландшафтах Приволжской возвышенности [Текст] / М. В. Юферев // Защитное лесоразведение в Российской Федерации: материалы Международной научно - практической конференции, посвященной 80-летию ВНИИ агролесомелиорации. – В.: ВНИАЛМИ, 2011. – С. 277-280. 227. rp5.ru/Архив погоды в Октябрьском Городке: [электронный ресурс]. Режим доступа: http://rp5.ru/Архив_погоды_в_Октябрьском_Городке (дата обращения 16.03.2015). 228. Belanger, L. Agriculture intensification and forests fragmentation in the St. Lawrence valley, Quedec, Canada / L. Belanger, M. Grenier // Landscape Ecology. 2002. – Vol. 17. – P. 495-507. 229. Keller, P. Wasserbilanz der Bundesrepublik Deutschland / P. Keller – In: Umschau in Wiss. und Technik, 1971, Heft 3, – P. 73-78. 230. Verry, E. S. Water flow in soil and streams: sustaining hydrologioc function / E. S. Verry // In: Riparian Management in Forests of the Continental Eastern United States, ads. Verry, E.S., Hornbeck, J. W. and Dollof, C. A. Lewis Publ. – Boca Raton, 2000. – P. 99-124. 231. Giorgio Castellaro G. Modelo Simple de Simulación Para la Estimación Del Crecimiento, Fenología y Balance Hïdrico de Praderas Anuales de Clima Mediterráneo [электронный ресурс] / Giorgio Castellaro G., Fernando Squella // Agricultura Técnica. 2006. - №3. – P. 271-282. Режим доступа: http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0365-28072006000300006&script=sci_arttext (Дата обращения: 09.09.2015). 232. Yoshiyuki, I. Water balance of a snowy watershed in Hokkaido, Japan [электронный ресурс] / Yoshiyuki Ishii, Yuji Kodama, Ryo Nakamura & Nobuyoshi Ishikawa // International Workshop «Northern Research Basins Water Balance», 118 Victoria (March 15-19, 2004). - IAHS Publ. – 2004. - № 290. - P. 13-27. Режим доступа: https://books.google.ru/books?id=xmKnWnqlcXIC&pg=PA1&lpg=PA1&dq=Overview +of+water+balance+determinations+for+high+latitude+watersheds&source=bl&ots=rzNy36yX0&sig=bJnMvw7tgGsphQsdo6VSNNAUQJU&hl=ru&sa=X&ved=0CCMQ6A EwAmoVChMI6ZOfjdCNyAIVAlUsCh0WJQl9#v=onepage&q=Overview%20of%20 water%20balance%20determinations%20for%20high%20latitude%20watersheds&f=fal se (Дата обращения: 09.09.2015). 233. Douglas L. Kane Overview of water balance determinations for high latitude watersheds [электронный ресурс] / Douglas L. Kane & Daqing Yang // International Workshop «Northern Research Basins Water Balance», Victoria (March 15-19, 2004). - IAHS Publ. – 2004. - № 290. - P. 1-12. Режим доступа: https://books.google.ru/books?id=xmKnWnqlcXIC&pg=PA1&lpg=PA1&dq=Overview +of+water+balance+determinations+for+high+latitude+watersheds&source=bl&ots=rzNy36yX0&sig=bJnMvw7tgGsphQsdo6VSNNAUQJU&hl=ru&sa=X&ved=0CCMQ6A EwAmoVChMI6ZOfjdCNyAIVAlUsCh0WJQl9#v=onepage&q=Overview%20of%20 water%20balance%20determinations%20for%20high%20latitude%20watersheds&f=fal se (Дата обращения: 09.09.2015). 119 ПРИЛОЖЕНИЯ 120 Приложение А Данные климатических наблюдений метеостанции «Октябрьский городок» Tемпература воздуха (градусы Цельсия) на высоте 2 метра над поверхностью земли Период Среднее значение Минимальное значение (дата) Максимальное значение (дата) Количество наблюдений 01.09.2012 10.09.2015, все дни +6.1 -32.3 (31.01.2014) +37.2 (20.06.2015) 9090 Минимальная температура воздуха (градусы Цельсия) за прошедший период Период Минимальное значение (дата) Количество наблюдений 01.09.2012 10.09.2015, все дни -32.4 (31.01.2014) 1367 Максимальная температура воздуха (градусы Цельсия) за прошедший период Период Максимальное значение (дата) Количество наблюдений 01.09.2012 - 10.09.2015, все дни +38.0 (20.06.2015) 1131 Наблюдения за осадками Период Сумма осадков Максимальное значение (дата) Число дней с осадками Количество наблюдений 01.09.2012 10.09.2015, все дни 1203 29.0 за 12 ч. (12.06.2014) 411 2207 Период Среднее значение 01.09.2012 10.09.2015, все дни 15.6 Максимально Самая поздняя Самая ранняя дата е значение дата наличия наличия снежного (дата) снежного покрова покрова 36 (19.01.201 5) 20.04.2015 03.11.2014 Продолжение приложения А Данные климатических наблюдений метеостанции «Октябрьский городок» Температура воздуха (градусы Цельсия) на высоте 2 метра над поверхностью земли Минимальное значение Максимальное значение Среднее значение (дата) (дата) Период 01.09.2009 - 10.09.2015, все дни -33.4 (17.12.2009) +6.2 +39.1 (02.08.2010) 17809 Относительная влажность (%) на высоте 2 метра над поверхностью земли Минимальное значение Среднее значение (дата) Период Количество наблюдений 12 (01.06.2014) 70 121 01.09.2009 - 10.09.2015, все дни Количество наблюдений 17787 Направление ветра (румбы) на высоте 10-12 метров над земной поверхностью, осредненное за 10-минутный период, непосредственно предшествовавший сроку наблюдения Количес тво Период С ССВ СВ ВСВ В ВЮВ ЮВ ЮЮВ Ю ЮЮЗ ЮЗ ЗЮЗ З ЗСЗ СЗ ССЗ ШТЛ наблюде ний 01.09.2009 10.09.2015, все дни 3.2 % 2.7 % 4.4 % 10.1 % 15.3 % 4.4 % 3.6 % 2.3 % 4.0 % 4.5 % 7.4 % 10.1 % 9.7 % 7.0 % 4.3 % 3.5 % 3.4 % 1759 5 Минимальная температура воздуха (градусы Цельсия) за прошедший период (не более 12 часов) Минимальное значение Период Количество наблюдений (дата) 01.09.2009 - 10.09.2015, все дни -32.4 (31.01.2014) 1367 Продолжение приложения А Максимальная температура воздуха (градусы Цельсия) за прошедший период (не более 12 часов) Максимальное значение Период Количество наблюдений (дата) +39.2 (31.07.2010) 01.09.2009 - 10.09.2015, все дни Количество выпавших осадков (миллиметры) Максимальное значение Сумма осадков Число дней с осадками (дата) Период 01.09.2009 10.09.2015, все дни 1743 32.0 за 12 ч. (18.07.2012) 647 Высота снежного покрова (см) Самая поздняя дата Максимальное значение Среднее значение наличия снежного (дата) покрова 20.0 70 (07.03.2010) Количество наблюдений 20.04.2015 122 01.09.2009 - 10.09.2015, все дни Период 2217 4388 Самая ранняя дата наличия снежного покрова Количество наблюдений 03.11.2014 730 123 Приложение Б Цифровая модель рельефа территории размещения объекта исследования Рельеф Схема уклонов Продолжение приложения Б 124 Экспозиции склонов Схема водоразделов и водосборов 125 Приложение В Баланс талой и дождевой воды в прудах валов с лесными полосами агролесоландшафта – 3 (2009-2015 гг.) Наименование валов с лесными полосами (ЛП) Наименование талых, дождевых вод Приход приток стока воды к валам и ЛП Расход испарение сброс фильтрация тыс. тыс. мм мм м3 м3 2009 г. Весна без стока. Ливень - 25.05.09 - 44 мм за 157 мин. талая вода 0 0 0 0 0 0 Вал 1. Водосбор4,0 12,0 0,4 1,0 0 0 F=39,8 га (пастбище - дождевая вода 33,6 га; лес-6,2 га) 0,4 1,0 0 0 Итого 4,0 12,0 тыс. м3 мм 0 3,6 0 11,0 3,6 11,0 талая вода 0 0 0 0 0 Вал 2 + ЛП. F=13,8 га дождевая вода 1,6 12,0 0,1 1,0 0 (пастбище - 13,8 га) 0,1 1,0 0 Итого 1,6 12,0 Валы 3 и 4 талая вода 0 0 0 0 0 (сдвоенные) + ЛП. дождевая вода 1,2 12,0 0,1 1,0 0 F=9,9 га (пастбище 0,1 1,0 0 Итого 1,2 12,0 9,9 га) 0,6 1,0 0 Всего за 2009 г. 6,8 12,0 2010 г. Весна со стоком. Отсутствие ливней со стоком. . талая вода 3,2 9,5 0,2 0,5 0 Вал 1. Водосбордождевая вода 0 0 0 0 0 F=39,8 га (пастбище 33,6 га; лес- 6,2 га) 0 Итого 3,2 9,5 0,2 0,5 0 0 0 0 0 0 1,5 1,5 0 1,1 0 11,0 11,0 0 11,0 0 1,1 11,0 0 6,2 11,0 0 0 3,0 0 9,0 0 0 3,0 9,0 талая вода 1,3 9,5 0,2 0,5 0 0 Вал 2 + ЛП. F=13,8 га дождевая вода 0 0 0 0 0 0 (пастбище - 13,8 га) Итого 1,3 9,5 0,2 0,5 0 0 Валы 3 и 4 талая вода 0,9 9,5 0,2 0,5 0 0 (сдвоенные) + ЛП. дождевая вода 0 0 0 0 0 0 F=9,9 га (пастбище 0 0 Итого 0,9 9,5 0,2 0,5 9,9 га) Всего за 2010 г. 5,4 0,6 0,5 0 0 9,5 2011 г. Весна со стоком. Ливень - 22.06.11 - 20 мм за 80 мин. талая вода 3,3 9,7 0,2 0,5 0 0 Вал 1. Водосбор дождевая вода 1,2 3,6 0,1 0,3 0 0 F=39,8 га (пастбище 33,6 га; лес-6,2 га) 0 0 Итого 4,5 13,3 0,3 0,8 1,1 0 1,1 0,7 0 9,0 0 9,0 9,0 0 0,7 9,0 4,8 9,0 3,1 1,1 9,2 3,3 4,2 12,5 тыс. м3 талая вода Вал 2 + ЛП. F=13,8 га дождевая вода (пастбище - 13,8 га) Итого Валы 3 и 4 талая вода (сдвоенные) + ЛП. дождевая вода F=9,9 га (пастбище Итого 9,9 га) Всего за 2011 г. мм 1,3 0,5 1,8 1,0 0,4 9,7 3,6 13,3 9,7 3,6 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,5 0,3 0,8 0,5 0,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,2 0,4 1,6 0,9 0,3 12,5 9,2 3,3 1,4 13,3 0,2 0,8 0 0 1,2 12,5 7,7 13,3 0,7 0,8 0 0 7,0 12,5 126 Продолжение приложения В Наименование валов Наименование с лесными полосами талых, (ЛП) дождевых вод Приход приток стока воды к валам иЛП Расход испарение сброс фильтрация тыс. тыс. тыс. мм мм мм м3 м3 м3 2012 г. Весна без стока. Два ливня со стоком: 18.07.12 -64 мм за 133 мин.; 18.08.12-65 мм за 187 мин. талая вода 0 0 0 0 0 0 0 0 Вал 1. Водосбор дождевая F=39,8 га (пастбище 11,3 33,6 1,0 2,6 10,3 31,0 0 0 вода - 33,6 га; лес - 6,2 га) Итого 11,3 33,6 1,0 2,6 0 0 10,3 31,0 талая вода 0 0 0 0 0 0 0 0 Вал 2 + ЛП. F=13,8ra дождевая 4,6 33,6 0,4 2,6 4,2 31,0 0 0 (пастбище - 13,8 га) вода Итого 4,6 33,6 0,4 2,6 0 0 4,2 31,0 Валы 3 и 4 талая вода 0 0 0 0 0 0 0 0 (сдвоенные) + ЛП. дождевая вода 3,3 33,6 0,3 2,6 3,0 31,0 0 0 F=9,9 га (пастбище Итого 3,3 33,6 0,3 2,6 0 0 3,0 31,0 9,9 га) Всего за 2012 г. 19,2 33,6 1,7 2,6 0 0 17,5 31,0 2013 г. Весна со стоком. Два ливня со стоком: 14.06.13 -47 мм за 29 мин.; 20.06.13 - 57 мм за 153 мин. Вал 1. Водосбор талая вода 9,1 27,1 0,6 1,4 8,5 25, 7 0 0 дождевая вода 14,9 44,3 0,3 0,8 14,6 43,5 0 0 F=39,8 га (пастбище Итого 24,0 71,4 0,9 2,2 0 0 23,1 69,2 - 33,6 га; лес - 6,2 га) талая вода 27,1 0,2 1,4 3,5 25,7 3,7 0 0 Вал 2 + ЛП. F=13,8ra дождевая вода 6,1 44,3 0,1 0,8 6,0 43,5 0 0 (пастбище - 13,8 га) Итого 9,8 71,4 0,3 2,2 0 0 9,5 69,2 талая вода 27,1 0,1 1,4 2,6 25,7 2,7 0 0 Валы 3и4 дождевая вода 4,4 44,3 0,1 0,8 4,3 43,5 0 0 (сдвоенные) + ЛП. F=9,9 га (пастбище Итого 7,1 71,4 0,2 2,2 0 0 6,9 69,2 9,9 га) Всего за 2013 г. 40,9 71,4 1,4 2,2 0 0 39,5 69,2 2014 г. Весна со стоком. Ливень со стоком - 12.06.14 - 37 мм за 112 мин. талая вода 14,8 43,9 14,1 41.8 0,7 2,1 0 0 Вал 1. Водосбор F=39,8 га (пастбище дождевая вода 6,4 0,4 1,2 1.8 2,2 0 0 5,2 - 33,6 га; лес - 6,2 га) Итого 17,0 50,3 1,1 3,3 0 0 15,9 47,0 6,0 43,9 0,3 2,1 41.8 Вал 2 + ЛП. F=13,8 талая вода 0 0 5,7 га (пастбище - 13,8 дождевая вода 0,9 6,4 0,2 1,2 5,2 0 0 0,7 га) Итого 6,9 50,3 0,5 3,3 0 0 6,4 47,0 талая вода 4,3 43,9 0,2 2,1 4,1 41,8 0 0 Валы 3 и 4 дождевая вода 0,6 6,4 0,1 1,2 0,5 5,2 0 0 (сдвоенные) + ЛП. F=9,9 га (пастбище Итого 4,9 50,3 0,3 3,3 0 0 4,6 47,0 9,9 га) Всего за 2014 г. 28,2 50,3 1,9 3,3 0 0 26,9 47,0 Всего за 2009-2014 гг. 108,8 190,1 6,9 10,4 0 0 101,9 179,7 тыс. м3 мм 127 Продолжение приложения В Приход Наименование валов Наименование с лесными полосами талых, (ЛП) дождевых вод приток стока воды к валам иЛП тыс. м3 мм Расход испарение тыс. м3 2015 г. Весна со стоком. талая вода 3,5 10,3 0,4 Вал 1. Водосбор дождевая 15,1 0,03 5,1 F=39,8 га (пастбище вода - 33,6 га; лес - 6,2 га) Итого 8,6 25,4 0,4 талая вода 1,4 10,3 0,1 Вал 2 + ЛП. F=13,8ra дождевая 2,1 15,1 0,01 (пастбище - 13,8 га) вода Итого 3,5 25,4 0,1 талая вода 1,0 10,3 0,1 Валы 3 и 4 1,5 15,1 0,01 (сдвоенные) + ЛП. дождевая вода F=9,9 га (пастбище 2,5 25,4 0,1 9,9 га) Итого Всего за 2015 г. Всего за 2009-2015 гг. В среднем за 20092015 гг. мм сброс тыс. м3 1,0 0 0,1 0 фильтрация мм тыс. м3 0 0 3,1 5,1 9,3 15,0 8,6 1,3 2,1 24,3 9,3 15,0 24,3 9,3 15,0 24,3 1,1 0 1,0 0,1 0 0 1,1 0 1,0 0 0,1 0 0 0 3,4 0,9 1,5 1,1 0 0 2,4 14,6 25,4 0,6 1,1 0 0 мм 14,4 талая вода 57,5 100,3 3,7 6,7 0 0 53,8 93,6 дождевая вода Итого талая вода дождевая вода Итого 65,3 122,8 8,2 9,3 115,2 215,5 14,3 16,5 3,8 7,5 0,5 2,6 6,9 13,6 0,8 0,8 0 0 0 0 0 0 0 0 61,5 115,3 7,7 8,7 108,3 201,9 13,4 15,8 17,5 30,8 1,1 1,6 0 0 16,4 29,2 Всего за 2013-2015 г 84,3 147,1 3,9 6,8 0 0 80,4 140,3 В среднем за 20132015 г 28,1 49,0 1,3 2,3 0 0 26,8 46,7 Всего за 1975-2008 г 462 807 17 30 17 30 428 747 В среднем за 19752008 г 13,6 24 0,5 0,9 0,5 0,9 12,6 22 Всего за 1975-2015 г 585 1021 25 44 17 30 543 947 В среднем за 19752015 г 14,3 25,0 0,6 1,1 0,4 0,7 13,3 23,2 128 Приложение Г Объем инфильтрации, сброса и притока воды в пруды валов агролесоландшафта – 3 весной 1977 г. (П.Н. Проездов, 1983, 2008) Пруд вала № 2 Дата набл юден ий Время наблю дений, час. Отсче ты по рейке ,м 21.III. 8.00 0,15 21.00 0,20 9.00 0,15 22.III. 23.III. 24.III. 21.00 0,40 8.00 0,30 17.00 1,30 7.00 0,52 Разности отсчетов време по объем ни, рейке ов мин. ,м воды, м3 0,05 25 780 0,05 25 720 0,25 300 720 0,10 160 660 0,45 1065 540 0,23 660 840 840 21.00 Инфиль трацион ный расход, м3/мин. Объем инфиль трации , м3 Объем сброса через водообх од, м3 Объем притока воды к валу, м3 27 52 25 325 0,035 0,242 131 4600 5796 0,786 0,28 220 0,333 0,16 225 0,25 300 0,40 620 120 0,09 255 90 0,50 650 0,22 150 43 0,39 750 130 0,28 660 25.III. 27.III. 8.00 13.00 0 0,24 21.00 0,40 7.00 0,15 11.00 0,55 17.00 1,44 20.00 0,50 480 160 385 0500 600 28.III. 1310 2395 1071 2144 240 180 0,722 360 900 29.III. 11.00 0 60 12.00 0,22 180 15.00 1,37 240 19.00 0,39 180 22.00 0 Итого 3390 726 6981 11097 Примечание – В ночные часы притока воды к валу нет, только инфильтрация. В дневные часы учитывались в объеме притока воды к валу объем инфильтрации и объем воды, фиксированный по рейке. 129 Продолжение приложения Г Пруд вала № 3 Дата наблю дений Время наблюд ений, час. Отсче ты по рейке, м 21.III. 8.00 0,18 21.00 0,24 Разности отсчетов време по объемо ни, рейк в воды, мин. е, м м3 Инфильтра Объем Объем ционный инфильт сброса расход, рации, через м3/мин. м3 водообхо д, м3 0,104 81 0,06 55 0,09 75 0,20 200 0,15 160 0,60 910 0,05 120 0,20 400 0,35 280 0,25 300 0,15 200 0,30 440 100 0,2 370 75 0,10 220 50 Объем притока воды к валу, м3 136 780 720 22.III. 9.00 0,15 21.00 0,35 0,242 75 0,667 131 275 720 660 23.III. 8.00 0,20 1520 2739 540 17.00 1,30 58 240 21.00 0,85 600 24.III. 7.00 0,65 21.00 0,35 8.00 8.00 0 0,20 0,424 840 660 25.III. 27.III. 900 23.00 0,45 7.00 0,30 0,417 382 682 480 28.III. 1872 3202 240 11.00 0,60 14.00 0,80 180 120 16.00 1,29 20.00 0,85 23.00 0,63 0 180 60 180 75 0,63 720 0,45 420 1,200 600 29.III. 2.00 9.00 0 216 852 180 12.00 0,45 15.00 0,45 19.00 0,15 22.00 0 0 216 180 240 180 Итого 3035 1459 3392 7886 130 Продолжение приложения Г Пруд вала № 4 Дата набл юден ий Время наблю дений, час. Отсче ты по рейке ,м 23.III. 8.00 0 21.00 1,29 7.00 0,40 24.III. Разности отсчетов време по объем ни, рейке ов мин. ,м воды, м3 0,90 1530 780 0,50 930 600 840 21.00 Инфиль трацион ный расход, м3/мин. 1,550 Объем инфиль трации , м3 Объем притока воды к валу, м3 1209 Объем сброса через водообх од, м3 2081 1851 3975 0,15 200 0,70 1140 421 0,13 250 313 0,38 625 0,70 1140 438 4060 2381 4820 0,303 0,15 660 25.III. 28.III. 8.00 7.00 0 0 420 14.00 0,70 19.00 1,31 23.00 0,55 9.00 0,17 12.00 0 19.00 0,70 24.00 0 300 1,042 240 600 29.III. 180 1578 420 300 Итого 3932 10373 131 Приложение Д Расчёт притока весеннего стока различной вероятности превышения к валам 2, 3, 4 и лесным полосам агролесоландшафта – 3 Поверх ностный сток, м3/га Объём стока воды с водосбора, м3 450 10665 160 3792 30 1008 0 0 Ширина зеркала пруда вала и ЛП, м Площадь зеркала воды пруда, га Приток стока воды к валам 2,3,4 и ЛП, мм 1% вероятность превышения 58,3 2,96 360 10% вероятность превышения 23,0 1,17 325 50% вероятность превышения 5,55 0,28 252 90% вероятность превышения 0 0 0 Запасы воды в снеге, мм Запасы воды в снеге + приток стока воды, мм 550 910 365 690 160 412 75 75 Примечания – 1. Водосборная площадь валов 2,3,4 и ЛП – 23,7 га; 2. Длина валов и ЛП – 508 м 1% вероятность превышения 1. hс1% = 45мм =450 м3/га; 2. F = 23,7 га; 3. W1% = 450х23,7 = 10665м3; 4. Lв = 508м; bзерк = 58,3 м; 5. Sзерк пруда = 508х58,3 = 29616 м2 = 2,96 га; 6. Wприток = 10665/2,96 = 3603м3/га = 360 мм. 10% вероятность превышения 1. hс10% = 16мм = 160 м3/га; 2. F = 23,7 га; 3. W10% = 160х23,7 = 3792м3; 4. Lв = 508м; bзерк = 23 м; 5. Sзерк пруда = 508х23 = 11684 м2 = 1,17 га; 6. Wприток = 3792/1,17 = 3241м3/га = 325 мм. 50% вероятность превышения 1. hс50% = 3мм = 30 м3/га; 2. F = 23,7 га; 3. W50% = 30х23,7 = 711м3; 4. Lв = 508м; bзерк = 5,55 м; 5. Sзерк пруда = 508х5,55 = 2819 м2 = 0,282 га; 6. Wприток = 711/0,282 = 2521м3/га = 252 мм. 90% вероятность превышения Wприток = 0 мм. hс - сток,мм, или м3/га; F - водосборная площадь, га; W1% - объём стока воды вероятностью превышения P%, м3; Lв - длина вала, м; bзерк – ширина зеркала пруда вала, м; Sзерк пруда - площадь зеркала пруда вала, га; Wприток - приток стока к валам и ЛП, мм. 132 Продолжение приложения Д Объём Поверх стока воды ностный с водосбора, сток, м3/га м3 140 3318 50 1185 10 237 0 0 Ширина Приток Площадь зеркала стока воды зеркала пруда к валам воды вала и 2,3,4 и ЛП, пруда, га ЛП, м мм 1% вероятность превышения 20,0 1,016 328 10% вероятность превышения 9,5 0,48 247 50% вероятность превышения 4,0 0,21 112 90% вероятность превышения 0 0 0 Осадки Осадки ливневые + ливневые, приток мм стока воды, мм 127 455 58 305 24 136 9 9 Примечания – 1. Водосборная площадь валов 2,3,4 и ЛП – 23,7 га; 2. Длина валов и ЛП – 508 м 1% вероятность превышения 1. hс1% = 14мм =140 м3/га; 2. F = 23,7 га; 3. W1% = 140х23,7 = 3318м3; 4. Lв = 508м; bзерк = 20 м; 5. Sзерк пруда = 508х20 = 10160 м2 = 1,016 га; 6. Wприток = 3318/1,016 = 3266м3/га = 327 мм. 10% вероятность превышения 1. hс10% = 5мм = 50 м3/га; 2. F = 23,7 га; 3. W10% = 50х23,7 = 1185м3; 4. Lв = 508м; bзерк = 9,5 м; 5. Sзерк пруда = 508х9,5 = 4826 м2 = 0,48 га; 6. Wприток = 1185/0,48 = 2468м3/га = 247 мм. 50% вероятность превышения 1. hс50% = 1мм = 10 м3/га; 2. F = 23,7 га; 3. W50% = 10х23,7 = 237м3; 4. Lв = 508м; bзерк = 4,0 м; 5. Sзерк пруда = 508х4,0 = 2032 м2 = 0,21 га; 6. Wприток = 237/0,21 = 1120м3/га = 112 мм. 90% вероятность превышения Wприток = 0 мм. hс сток,мм, или м3/га; F водосборная площадь, га; W1% объём стока воды вероятностью превышения П%, м3; Lb длина вала, м; bзерк – ширина зеркала пруда вала, м; Sзерк пруда площадь зеркала пруда вала, га; Wприток приток стока к валам и ЛП, мм. 133 Продолжение приложения Д Расчёт ширины зеркала пруда вала 1% вероятность превышения 1. 2. 3. 4. W1м = W1% / Lв = 10665 / 508 = 21,0 м3/м; i = 0,0122; hp1% = √(2х0,0122х21) = 0,71м; bзерк = 0,71 / 0,0122 = 58,3 м 10% вероятность превышения 1. 2. 3. 4. W1м = 7,46 м3/м; i = 0,0282; hp10% = √(2х0,00282х7,46) = 0,65м; bзерк = 0,65/0,0282 = 23,0 м 50% вероятность превышения 1. 2. 3. 4. W1м = 1,40 м3/м; i = 0,091; hp50% = √(2х0,091х1,40) = 0,505м; bзерк = 0,505/0,091 = 5,55 м 90% вероятность превышения bзерк = 0 м W1м – объём притока поверхностного стока на 1 м вала, м3; i – уклон; hp% – рабочая высота вала при вероятности превышения поверхностного стока П%, м; bзерк – ширина зеркала пруда вала, м. Приложение Е Расчёт статистических параметров весеннего стока с угодий и ландшафтов графоаналитическим методом Ординаты эмпирической кривой, мм h5% h50% Коэффиц иент скошенн ости, S Коэффиц Среднее Разность иент квадратиче отклонени асимметр ское й ординат, ии. отклонение, Ф5% - Ф95% Ϭ 𝐶𝑆 Нормирова нное отклонение. Ф50% Ϭ. Ф50% Среднее арифмети ческое. h'0 Среднее арифмети ческое. h0 Коэффици ент вариации, CV -2,87 34,8 35,4 0,68 -7,1 8,2 8,1 2,16 -4,23 35,7 35,9 0,74 -4,15 8 7,8 1,36 h95% 31,9 0,7 0,2 0,7 41 1 0 0,95 4,4 85,5 31,5 1 0,28 1 21,9 3,9 0 0,74 2,7 134 78,3 Пастбище. CS=1,03 CV 3,24 23,95 -0,12 Лес (дубрава) CS=1,85 CV 2,32 17,72 -0,4 Агропастбищный ландшафт CS= 1,35 CV 3,2 26,41 -0,16 Агролесоландшафт CS= 2 CV 2,74 10,91 -0,38 Продолжение приложения Е Ординаты эмпирической кривой, мм W5% W50% Коэффиц иент скошенн ости, S Коэффиц Разность иент отклонени асимметр й ординат, ии. Ф5% - Ф95% 𝐶𝑆 Среднее Нормирова квадратиче нное ское отклонение. отклонение, Ф50% Ϭ Ϭ. Ф50% Среднее арифмети ческое. W'0 Среднее арифмети ческое. W0 Коэффи циент вариаци и, CV 47 46 0,72 57 56 0,72 104 105 0,56 187 185 0,73 W95% 42 3 0,28 136 48 8 0,38 217 94 29 0,26 455 155 35 0,43 135 112 Пастбище. CS=1,03 CV 1 3,2 34,06 -0,16 -5,45 Агропастбищный ландшафт CS= 1,35 CV 1,35 3,13 40,89 -0,21 -8,59 Агролесоландшафт CS= 2 CV 1 3,2 58,75 -0,16 -9,4 Лесные полосы (плотная конструкция) CS=0,6 CV 1,5 3,09 135,92 -0,24 -32 Приложение Ж Вычисление ординат теоретических кривых вероятностей превышения снегозапасов на угодьях и ландшафтах (метод моментов) Расчётные величины Вероятность превышения, % 3 5 10 20 50 Пастбище. CV =0,49; X0 =82 мм; CS = 2CV 0,1 1 Модульный коэффициент,КP% 3,15 2,44 2,1 1,92 1,66 1,37 Снегозапасы, Х, мм 258 200 172 157 136 112 80 95 97 0,92 0,58 0,35 0,3 75 48 29 25 Лес (дубрава) CV =0,36; X0 =132 мм; CS = 2CV 2,49 2,03 1,77 1,66 1,48 1,28 0,96 0,69 0,5 0,44 Снегозапасы, Х, мм 329 268 234 219 195 169 127 91 66 58 Агропастбищный ландшафт CV =0,45; X0 =92 мм; CS = 2CV Модульный коэффициент, КP% 2,98 2,33 2 1,84 1,6 1,35 0,93 0,61 0,39 0,35 Снегозапасы, Х, мм 274 214 184 169 153 124 86 56 36 31 Агролесоландшафт CV =0,50; X0 =112 мм; CS = 2CV Модульный коэффициент, КP% 3,27 2,51 2,13 1,94 1,67 1,38 0,92 0,57 0,34 0,29 Снегозапасы, Х, мм 366 281 238 217 187 154 103 64 38 32 136 Модульный коэффициент, КP% Приложение З Вычисление ординат теоретических кривых вероятностей превышения весеннего стока с угодий и ландшафтов (графоаналитический метод) Расчётные величины Вероятность превышения, % 3 5 10 50 Пастбище 0,1 1 80 90 95 Модульный коэффициент, КP% 3,79 2,92 2,46 2,24 1,9 0,92 0,42 0,2 0,03 Весенний сток, h, мм 131,9 101,6 85,6 78 66,1 32 14,6 7 1 Лес (дубрава) 19,58 10,55 6,68 5,02 2,97 1,86 0,02 0 0 Весенний сток, h, мм 160,6 86,5 54,8 41,2 24,4 15,2 0,2 0 0 Агропастбищный ландшафт Модульный коэффициент, КP% 4,35 3,24 2,66 2,39 1,99 0,882 0,371 - 0,023 Весенний сток, h, мм 155,3 115,7 95 85,3 71 31,4 13,2 - 0,7 Агролесоландшафт Модульный коэффициент, КP% 10,1 6,29 4,57 3,7 2,61 0,48 0,07 0,02 0,005 Весенний сток, h, мм 80,8 50,3 36,6 29,6 20,9 3,8 0,6 0,2 0,04 137 Модульный коэффициент, КP% Приложение И Вычисление ординат теоретических кривых вероятностей превышения весеннего водопоглощения с угодий и ландшафтов (графоаналитический метод) Расчётные величины Вероятность превышения, % 5 10 50 Пастбище. 0,1 1 3 80 90 95 Модульный коэффициент, КP% 4,26 3,17 2,62 2,35 1,96 0,88 0,39 0,19 0,05 Водопоглощение, W, мм 200 149 123 110 95 41 18 9 2 1,61 0,93 0,6 0,47 0,38 223 193 Агропастбищный ландшафт 112 72 56 46 Лес (дубрава) 3,04 2,37 Водопоглощение, W, мм 365 284 Модульный коэффициент, КP% 4,61 3,33 2,69 2,39 1,96 0,85 0,4 0,24 0,16 Водопоглощение, W, мм 263 190 153 136 112 48 23 14 9 - 1,86 Агролесоландшафт Модульный коэффициент, КP% 3,54 2,69 - 2,05 1,75 0,91 0,52 0,37 0,26 Водопоглощение, W, мм 368 280 - 213 182 95 54 38 27 138 Модульный коэффициент, КP% 139 Приложение К Дисперсионный анализ продуктивности трав пастбищ Дисперсионный анализ продуктивности трав, т/га в 2013г. Варианты Пастбище открытое(Пб) Пб + лесные полосы (ЛП) Пб + валы (ВВ) Пб + ЛП + ВВ Суммы ∑P 1 2 3 4 Число наблюде ний (n) 2,19 1,92 2,03 2,22 4 8,36 2,09 3,27 2,83 3,13 2,81 4 12,04 3,01 2,8 3,64 11,9 2,72 3,71 11,18 2,63 3,57 11,36 2,09 3,90 11,02 4 4 16 10,24 14,82 45,46 2,56 3,71 2,98 2,80 2,84 2,76 Повторения (продуктивность, т/га) Суммы, V Среднее 2,84 Определение общего варьирования (Су) Cy=∑(X-x₀) 6,26 Определение варьирования повторений (Ср) Cp=∑(x-x₀)·Ɩ 0,11 Определение варьирования вариантов (Cv) Cv=∑(x-x₀)·n 5,67 Случайное остаточное варьирование (Cz) Cz=Cy-(Cv+Cp) 0,48 Влияние вариантов ŋ²ᵥ=Cv/Cy 0,90675 90,68% повторений ŋ²ᵨ=Cp/Cy 0,01937 1,94% случайных факторов ŋ²z=Cz/Cy 0,07673 7,67% Результаты дисперсионного анализа Средний квадрат (дисперсия) Ϭ² Сумма квадратов отклонений Число степеней свободы Общее (Cy) 6,26 15 Повторений (Cp) 0,11 3 Вариантов (Cv) Случайное (ошибки) (Cz) 5,67 3 1,89 0,48 9 0,053 Вид рассеяния Отношение дисперсий (F) фактическое табличное (Р=0,95) 35,66 3,49 Fфакт. > Fтеор. Средний квадрат (дисперсия) по вариантам Ϭ²=Cv/Yv Средний квадрат (дисперсия) случайное рассеивание Cy-(Cv+Cp)/ (L-1)(n-1) Фактическое отношение дисперсий F=Ϭ²v/Ϭ²z Ошибка средней m=√Ϭ²/n 0,12т/га Ошибка разности средних md=1,41∙m m=√2Ϭ²/n 0,16 т/га Наименьшая существенная разность НСР05=t0,5∙m Наименьшая существенная разность НСР05%=t0,5∙m/х0100 2,26∙0,16= 0,36т/га 2,26∙0,16/2,84х100% = 12,7% 140 Продолжение приложения К Дисперсионный анализ продуктивности трав, т/га в 2014г. Варианты Пастбище открытое(Пб) Пб + лесные полосы (ЛП) Пб + валы (ВВ) Пб + ЛП + ВВ Суммы ∑P 1 2 3 4 Число наблюден ий (n) 1,42 1,51 1,60 1,54 4 6,07 1,52 1,72 1,80 1,69 1,78 4 6,99 1,75 1,89 2,29 7,32 1,93 2,38 7,62 1,79 2,34 7,42 1,96 2,43 7,71 4 4 16 7,57 9,44 30,07 1,89 2,36 1,83 1,905 1,86 1,93 Повторения (продуктивность, т/га) Суммы, V Средне е 1,88 Определение общего варьирования (Су) Cy=∑(X-x₀) 1,57 Определение варьирования повторений (Ср) Cp=∑(x-x₀)·Ɩ 0,02 Определение варьирования вариантов (Cv) Cv=∑(x-x₀)·n 1,52 Cz=Cy-(Cv+Cp) 0,03 Случайное остаточное варьирование (Cz) Влияние вариантов повторений случайных факторов ŋ²ᵥ=Cv/Cy ŋ²ᵨ=Cp/Cy ŋ²z=Cz/Cy 0,96699 0,01582 0,01911 96,70% 1,58% 1,90% Результаты дисперсионног о анализа Средний квадрат (дисперсия) Ϭ² Сумма квадратов отклонений Число степеней свободы Общее (Cy) 1,57 15 Повторений (Cp) 0,02 3 Вариантов (Cv) 1,52 3 0,51 Случайное (ошибки) (Cz) 0,03 9 0,003 Вид рассеяния Отношение дисперсий (F) фактическое табличн ое (Р=0,95) 168,89 3,49 Fфакт. > Fтеор. Средний квадрат (дисперсия) по вариантам Ϭ²=Cv/Yv Средний квадрат (дисперсия) случайное рассеивание Cy-(Cv+Cp) /(L-1)(n-1) Фактическое отношение дисперсий Ошибка средней Ошибка разности средних md=1,41∙m m=√Ϭ²/n m=√2Ϭ²/n Наименьшая существенная разность НСР05=t0,5∙m Наименьшая существенная разность НСР05%=t0,5∙m/х0100 F=Ϭ²v/Ϭ²z 0,03т/га 0,04 т/га 2,26∙0,04 = 0,09 т/га 2,26∙0,04/3,29х100% = 4,8% 141 Продолжение приложения К Дисперсионный анализ продуктивности трав, т/га в 2015г. Повторения (продуктивность, т/га) 1 2 3 4 Число наблюде ний (n) 2,80 2,64 2,70 2,70 4 10,84 2,71 3,47 3,72 3,59 3,34 4 14,12 3,53 3,04 2,79 2,88 3,17 4 11,88 2,97 Пб + ЛП + ВВ 4,09 4,01 3,80 3,94 4 15,84 3,96 Суммы ∑P 13,4 13,16 12,97 13,15 16 52,68 3,35 3,29 3,24 3,29 Варианты Пастбище открытое(Пб) Пб + лесные полосы (ЛП) Пб + валы (ВВ) Суммы, V Среднее 3,29 Определение общего варьирования Cy=∑(X-x₀) 4,00 Определение варьирования повторений Cp=∑(x-x₀)·Ɩ 0,02 Определение варьирования вариантов Cv Cv=∑(x-x₀)·n 3,78 Cz=Cy-(Cv+Cp) 0,20 Случайное остаточное варьирование Влияние вариантов ŋ²ᵥ=Cv/Cy 0,94421276 94,42% повторений ŋ²ᵨ=Cp/Cy 0,00617545 0,06% случайных факторов ŋ²z=Cz/Cy 0,04994381 5,00% Результаты дисперсионного анализа Средний квадрат (дисперсия) Ϭ² фактическое табличное (Р=0,95) 15 3 3 1,26 57,29 3,49 9 0,022 Сумма квадратов отклонений Число степеней свободы Общее (Cy) Повторений (Cp) Вариантов (Cv) 4,00 0,02 3,78 Случайное (ошибки) (Cz) 0,20 Вид рассеяния Отношение дисперсий (F) Fфакт. > Fтеор. Средний квадрат (дисперсия) по вариантам Ϭ²=Cv/Yv Средний квадрат (дисперсия) случайное рассеивание Cy-(Cv+Cp)/ (L-1)(n-1) Фактическое отношение дисперсий Ошибка средней Ошибка разности средних md=1,41∙m F=Ϭ²v/Ϭ²z m=√Ϭ²/n 0,07 т/га m=√2Ϭ²/n 0,1 т/га 2,26∙0,1 = 0,23 т/га 2,26∙0,1/3,29х100% = 6,9% Наименьшая существенная разность НСР05=t0,5∙m Наименьшая существенная разность НСР05%=t0,5∙m/х0100 142 Приложение Л Справка о внедрении в учебный процесс результатов исследований 143 Приложение М Акт о внедрении в производство научно-технических разработок и передового опыта
