Водоохоронно-захисна роль гірських лісів Українських Карпат, їх антропогенні зміни та шляхи оптимізації

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ЛІСОТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора сільськогосподарських наук

ВОДООХОРОННО-ЗАХИСНА РОЛЬ ГІРСЬКИХ ЛІСІВ УКРАЇНСЬКИХ КАРПАТ, ЇЇ АНТРОПОГЕННІ ЗМІНИ

ТА ШЛЯХИ ОПТИМІЗАЦІЇ

Львів - 20081. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В умовах постійно зростаючого впливу людини на довкілля досить дбайливого ставлення заслуговують ліси, які із усіх рослинних угруповань найсприятливіше впливають на власне і навколишнє середовище. Особливо це стосується лісів гірських регіонів, де вони є основним фактором підтримання екологічної рівноваги, відіграють важливі стокорегулювальні і ґрунтозахисні функції.

Водоохоронно-захисна роль лісу досить важлива для Українських Карпат, які відзначаються значними природними ресурсами держави - лісовими, водними та рекреаційними. Однак часті стихійні явища: паводки, ерозія ґрунту, селі, зсуви та вітровали - знижують практичне використання природних багатств краю. В останні десятиліття надзвичайно руйнівними були талодощові паводки на Закарпатті в листопаді 1998 року і березні 2001 року та зливовий паводок у прикарпатських областях у липні 2008 року. Бурхливі паводки на ріках змінюються періодами вкрай низьких меженних витрат води, що створює проблеми для ритмічності водоспоживання. За темпами ерозії ґрунту регіон займає перше місце в Україні.

Першопричиною виникнення стихії є зливові опади, різко розчленований рельєф та невелика потужність ґрунтів. Головним природним фактором запобігання негативним процесам є корінний, біологічно стійкий із високими захисними властивостями лісовий покрив. Однак, незважаючи на те, що ліс є основним компонентом ландшафту Карпат (лісистість гір сягає 59 %), він не в змозі повноцінно виконувати весь комплекс корисних функцій. Цьому сприяла довготривала, не завжди виважена в екологічному відношенні господарська діяльність. Антропогенне зниження лісистості території, значне перетворення стійких корінних деревостанів на похідні ялинники, переруби 50-60-х років ХХ століття із наступним омолодженням лісового покриву та широке застосування суцільнолісосічних рубок значно підсилили роль природних чинників формування шкідливих стихійних явищ.

У науковій літературі сформувалася чітка думка про те, що стихійні явища в Карпатах інтенсифікувалися із середини ХІХ століття, коли розпочалося великомасштабне промислове освоєння лісових ресурсів. Максимального прояву вони набули в 50-70-х роках ХХ століття й продовжуються досі. Однак такі погляди не завжди підтверджуються кількісними даними. Тому об'єктивна оцінка впливу лісу і лісогосподарських заходів на процеси виникнення шкідливих стихійних явищ та опрацювання шляхів їх елімінації для гірських умов Карпат досить актуальні.

У зв'язку із значними збитками попередження та істотне зниження несприятливих явищ мають велике державне значення. Вирішення проблеми повинно базуватися, з одного боку, на забезпеченні підвищення захисних функцій лісу, а з іншого, - на вдосконаленні систем ведення лісового господарства, розробці та впровадженні технологій лісогосподарських заходів, які б не інтенсифікували поверхневого стоку води, паводків та ерозійно-селевих процесів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Дослідження проводилися за завданням Державного комітету лісового господарства України із наступних бюджетних науково-дослідних тем: «Розробити способи і технології рубок головного користування на основі вивчення лісівничо-біологічних процесів формування насаджень на базі комплексної механізації лісосічних робіт у гірських лісах Карпат» (1981-1985 рр., № держреєстрації 81103569), «Розробити інтегровані регіональні системи лісогосподарських заходів, направлені на покращення якісного складу лісів, підвищення їх стійкості, комплексної продуктивності і посилення природоохоронних функцій» (1986-1989 рр., № держреєстрації 01860093647), «Розробити на зонально-типологічній основі заходи по посиленню водоохоронно-захисної ролі гірських лісів і веденню господарства по водозборах у Карпатах» (1990-1992 рр., № держреєстрації 01900057237), «Розробити лісівничо-екологічні нормативи лісокористування для гірських умов Карпат на висотно-типологічній і водозбірній основах» (1993-1997 рр., № держреєстрації 0193U0346), «Удосконалити систему рубок у гірських лісах на основі вивчення особливостей формування молодняків та відновлення захисних функцій гірських лісів» (1996-1999 рр., № держреєстрації 0196U014657), «Розробити екологічні нормативи лісокористування і лісовідновлення в гірських умовах Карпат» (1999-2000 рр., № держреєстрації 0199U003667), «Удосконалити на висотно-типологічній і водозбірній основах системи рубок у смерекових лісах різного цільового призначення» (2000-2002 рр., № держреєстрації 0100U001488), «Дати оцінку захисним функціям гірських лісів Карпат та опрацювати лісівничо-екологічні шляхи по запобіганню стихійних явищ» (2003-2005 рр., № держреєстрації 0103U007115), в яких автор був відповідальним виконавцем та науковим керівником (з 1990 року).

Мета і завдання досліджень. Мета роботи - кількісна оцінка водоохоронно-захисної ролі гірських лісів Українських Карпат, її змін під антропогенним впливом та опрацювання шляхів оптимізації цієї ролі.

Завдання досліджень передбачали:

- аналіз факторів формування водоохоронно-захисної ролі гірських лісів та опрацювання методичних принципів їх вивчення і критеріїв оцінки;

- оцінку водорегулювальної здатності системи «насадження-ґрунт» у буковому та ялиновому поясах;

- визначення ступеня впливу лісу на водний режим однорідних лісових ділянок, елементарних водозборів і річкових басейнів;

- оцінку зміни стоку води під впливом антропогенного зниження лісистості та проведення рубок головного користування;

- вивчення динаміки стокорегулювальних властивостей букових та ялинових лісів після головних рубок у зв'язку із формуванням їх нового покоління;

- з'ясування особливостей виникнення ерозійно-селевих процесів у гірських лісах залежно від метеорологічних умов та лісоексплуатаційної діяльності;

- опрацювання системи заходів щодо оптимізації водоохоронно-захисних функцій лісів.

Об'єкт досліджень - ялинові і букові ліси Українських Карпат.

Предмет досліджень - паводкорегулювальний, водоохоронний і ґрунтозахисний потенціал лісистості водозборів, складу й віку деревостанів та його змін під впливом господарської діяльності.

Методи досліджень - лісівничі, ґрунтові, гідрометеорологічні із залученням кореляційного аналізу. У якості комплексних методів застосовувалися:

1) активний експеримент, суть якого полягала у багаторічному вивченні складників водного балансу на елементарних лісових водозборах до і після проведення різних способів та обсягів рубок головного користування, а також під час наступного формування нового покоління лісу;

2) аналіз показників стоку води на річкових басейнах із різним процентом лісистості;

3) маршрутні ґрунтово-гідрологічні дослідження на лісосіках, зрубах та насадженнях різного віку і складу.

Наукова новизна одержаних результатів. На підставі проведених багаторічних досліджень отримані наступні нові результати:

- обґрунтовано методичні основи вивчення й оцінки гідрологічних і ґрунтозахисних властивостей лісу із врахуванням ієрархічних рівнів формування водного режиму гірської території Карпат;

- оцінено роль букових і ялинових лісів щодо регулювання вологи в системі «насадження-ґрунт» за показниками інтерцепції насаджень, нагромадження і танення снігу та водорегулювальної здатності ґрунту;

- з'ясовано особливості формування різних видів стоку води залежно від висотно-типологічних змін лісового покриву; визначено кількісні показники впливу лісу на схиловий складник паводків у різних лісорослинних умовах;

- на основі активних експериментів дана комплексна гідрологічна оцінка наслідкам добровільно-вибіркових і суцільнолісосічних рубок у ялинових лісах; визначено гранично допустиме зниження суцільними рубками лісопокритої площі водозборів;

- досліджено динаміку стоку води у зв'язку із формуванням нового покоління лісу; встановлена тривалість відновлення стокорегулювання в букових і ялинових лісах після проведення рубок головного користування;

- кількісно оцінено роль лісистості та її антропогенних змін у регулюванні річкового стоку води; з'ясовано водорегулювальні особливості лісів під час катастрофічних паводків 1969, 1998 і 2001 років;

- отримано нові дані щодо процесів формування ерозійно-селевих явищ під час зливових дощів та в результаті проведення рубок головного користування; проведено класифікацію лісоексплуатаційних пошкоджень ґрунту за ймовірністю виникнення поверхневого стоку води й розвитку ерозійних процесів;

- на новому теоретичному та методичному рівнях опрацьована система заходів щодо оптимізації захисних властивостей лісу, яка враховує висотно-типологічні особливості гірської системи, місцеві умови рельєфу, ґрунтів і гідрографічної мережі, гідролого-лісівничі характеристики водозборів та наслідки рубок головного користування. З метою зменшення негативних явищ рекомендовано ряд лісівничо-екологічних показників щодо лісистості, вікової структури деревостанів та особливостей застосування головних рубок на водозборах у різних висотно-типологічних умовах Карпат.

Практичне значення отриманих результатів. Кількісні показники щодо виконання лісом водоохоронно-захисних функцій та їх змін під впливом головного користування використані при складанні:

1) Порядку поділу лісів на групи, віднесення їх до категорії захисності та виділення особливо захисних земельних ділянок лісового фонду (затверджений Постановою Кабміну України №557 від 27.07.1995 р.);

2) Правил рубок головного користування в лісах України (затверджені Постановою Кабміну України №559 від 27.07.1995 р.);

3) науково-експертних висновків про природні і техногенні причини проходження паводків у листопаді 1998 та березні 2001 рр. у Закарпатській області (НАН України, 1998 і 2001 рр.);

4) Схеми комплексного протипаводкового захисту басейну р. Тиси Закарпатської області (Держводгосп України, серпень 2001 р.).

На основі результатів досліджень розроблені «Рекомендації із збереження і посилення водоохоронно-захисної ролі гірських лісів Карпат» та «Рекомендації щодо оптимізації захисної ролі гірських лісів Карпат», які затверджені Науково-технічною радою Держкомлісгоспу України відповідно 10.04.2001 р. (протокол №2) та 27.08.2007 р. (протокол №3).

Матеріали досліджень використані також для складання «Рекомендацій з удосконалення рубок у гірських лісах Карпат» і «Рекомендацій з удосконалення рубок в ялинових лісах Карпат», які затверджені Науково-технічною радою Держкомлісгоспу відповідно 10.04.2001 р. (протокол №2) та 14.12.2004 р. (протокол №3). Окрім того, вони також реалізовані в «Рекомендаціях по удосконаленню лісовідновлення в дубових і букових лісах Карпат при сучасних способах рубок і технології лісозаготівель» (1988 р.). Основні положення рекомендацій впроваджуються у лісогосподарську діяльність карпатського регіону.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є результатом багаторічних (1982-2006 рр.) лісівничих, лісоекологічних та лісогідрологічних досліджень автора. Йому належить постановка проблеми, визначення мети та завдань досліджень, розробка методологічних і методичних положень її вирішення. Дисертант здійснював керівництво лісогідрологічними дослідженнями на стаціонарах «Хрипелів» і «Свалява» в ялинових і букових лісах, організовував проведення експериментальних рубок лісу на водозборах стаціонару «Хрипелів», керував і брав безпосередню участь у польових дослідженнях, камеральному аналізі та узагальненні отриманих результатів. Ним обґрунтована концепція оптимізації водоохоронно-захисних властивостей гірських лісів, теоретичні і практичні шляхи її вирішення, сформульовано висновки.

Апробація результатів досліджень. Основні положення дисертації доповідалися й обговорювалися на 32 наукових конференціях, симпозіумах, читаннях, нарадах, у тому числі: на республіканських науково-технічних конференціях (Ворошиловград, 1985; Івано-Франківськ, 1985, 1987, 1990, 2000; Львів, 1986, 1989, 1994); всесоюзних координаційних нарадах по лісогідрологічних дослідженнях (Москва, 1986, 1990, 1991; Івано-Франківськ, 1987; Сочі, 1991); всесоюзних науково-технічних конференціях (Краснодар, 1988; Барнаул, 1989; Йошкар-Ола, 1990); VI Симпозіумі IUFRO з проблем бука (Львів, 1995); четвертих і сьомих Погребняківських читаннях (Львів, 1996; Київ, 2001); міжнародних науково-практичних конференціях (Рахів, 1999; Львів, 1999, 2002; Ньіредьхаза, 1999; Бєльско-Бяла, 2003; Івано-Франківськ, 2005); робочій зустрічі українських та американських спеціалістів по причинах та ліквідації наслідків паводків у Закарпатській області (Ужгород, 2001); позачерговій зустрічі уповноважених Урядів Угорщини і України по транскордонному співробітництву в басейні р. Тиси (Ужгород, 2002); звітно-наукових конференціях професорсько-викладацького складу Прикарпатського національного університету ім. В.Стефаника (Івано-Франківськ, 2001, 2004, 2005, 2006, 2007 і 2008 рр.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 55 наукових робіт, з яких дві монографії (у співавторстві), п'ять рекомендацій для виробництва, 48 статей, матеріалів і тез наукових конференцій, в тому числі у наукових фахових виданнях - 23 наукові праці.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, восьми розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Матеріали роботи представлено на 393 сторінках машинописного тексту, в тому числі основного - на 268 сторінках. Вона ілюстрована 50 таблицями і 28 рисунками. Бібліографічний список містить 378 джерел, із них 28 латиницею. Додатки включають 34 таблиці, що розміщені на 88 сторінках.

2. ЗМІСТ РОБОТИ. НАУКОВІ ПОГЛЯДИ НА ВОДООХОРОННО-ЗАХИСНУ РОЛЬ ЛІСУ

У розділі розглянуто процеси формування водоохоронно-захисної ролі лісу, його різноманітних впливів на водний режим, проаналізовано праці вітчизняних і зарубіжних авторів щодо виконання лісами цієї ролі, її зміни під впливом господарської діяльності та шляхи оптимізації.

Під водоохоронно-захисною роллю лісу розуміють весь комплекс його впливу на ланки вологообміну, водні ресурси, режим стоку води та захист ґрунту від ерозії (Ткаченко, 1952; Побєдінський, 1979; Воронков, 1988). Її основною складовою є гідрологічна роль, яка формується в результаті регулювання вологи системою „насадження - ґрунт” (водорегулювальні властивості), позитивними наслідками якої є збільшення ресурсів ґрунтових вод (водоохоронна роль) та зменшення схилового стоку води і рівномірна віддача вологи у руслову мережу (стокорегулювальне значення). З водо- і стокорегулювальними ролями лісу тісно пов'язані його ґрунтозахисні властивості. Для умов Карпат основна суть водоохоронно-захисних функцій лісу полягає в запобіганні виникнення схилового стоку води та ерозійно-селевих явищ, регулюванні паводків і примноженні ресурсів ґрунтового живлення рік.

Гідрологічні функції лісу суттєво залежать від складу і віку деревостанів, ґрунтово-кліматичних і геолого-геоморфологічних умов, лісистості водозборів та інших факторів (Кітредж, 1951; Молчанов, 1960; Шпак, 1968; Побєдінський, 1979; Чубатий, 1984; Федоров, Марунич, 1985; Воронков, 1988; Олійник, 1996; Zeleny,1971; Kantor, 1984). Тому при їх вивченні необхідний регіональний підхід, який би враховував лісорослинні умови та інші природні й антропогенні чинники, що впливають на особливості лісового покриву і на його водний режим.

Думки дослідників щодо впливу лісу на режим стоку одностайні - ліс його поліпшує. Літературні дані по регіону Карпат (Шпак, 1968; Перехрест і ін., 1971; Бефані, 1977; Чубатий,1984; Олійник, 1989, Калуцький, Олійник, 2007) свідчать, що ліс зменшує піки паводків, стік водопілля і збільшує водність рік у сухі сезони. Проте кількісна оцінка цих процесів висвітлена слабо. Найбільшою мірою це стосується показників зменшення схилового стоку води і збільшення ґрунтового живлення водотоків. Дискусійним залишається питання впливу лісу на водні ресурси.

Неоднозначні наукові погляди щодо здатності лісу запобігати стихійним явищам, які зумовлюються атмосферними опадами (паводки, ерозійно-селеві і зсувні процеси). За даними досліджень, проведених в Альпійсько-Карпатській гірській системі (Перехрест і ін., 1971; Олійник, 2002; Третяк, 2002; Поляков, 2003; Zeleny, 1977; Riсki, 2001; Нedd, Badoux, Witzig, Luscher, 2005), така можливість лісу обмежується опадами досить широкого діапазону - від 80 до 554 мм, але в більшості випадків ними є дощі величиною 80-140(160) мм.

Рубки головного користування, особливо суцільні, погіршують водоохоронно-захисну роль лісу. Експерименти, проведені в гірських системах США (Лалл, 1970; Хьюллет, 1970; Hibbert, 1967), Середньої Європи (Lutzke, 1968; Keller, 1968; Zeleny, 1977), Росії (Мельчанов, 1978; Лебедєв, 1982; Жильцов,1989; Данілік, Макаренко, 1990; Битюков, 1996) та Українських Карпатах (Чубатий, 1984; Олійник, 1999; Калуцький, Олійник, 2007), показують, що після суцільних рубок на водозборах збільшується сумарний стік води за рахунок інтенсифікації паводків і весняних повеней. У різних лісорослинних умовах зміни стоку неоднакові і коливаються від 10-15 до 300%. Менше змінюють водний режим поступові і, особливо, вибіркові рубки. В умовах високої лісистості (більше 75-90%) слабко змінюють стік води й суцільні рубки, що несуттєво знижують лісопокриту площу. На водоохоронно-захисні властивості лісу впливає технологія лісосічних робіт (Поляков, 1965; Побєдінський, 1979; Парпан, Олійник, Кудра, 1988). Найбільш небезпечні в цьому відношенні суцільнолісосічні рубки з тракторним трелюванням деревини.

До кола найменш вивчених питань лісової гідрології належить тривалість відновлення стокорегулюювальних властивостей лісу після господарського втручання. Дослідження, проведені в Східній Європі (Побєдінський, 1979; Чубатий, 1984; Анікієва, Курбак, 1989; Битюков, 1996; Олійник, 1999), показали, що цей процес залежно від лісорослинних умов, способів рубок, ступеня пошкодження ґрунту та способів лісовідновлення може тривати від 10-15 до 30-40 років. Терміни відновлення цієї ролі лісу після несуцільних рубок коротші, ніж після суцільних.

Сучасні пропозиції щодо підвищення водоохоронно-захисних властивостей лісу в Карпатах зводяться в основному до збільшення лісистості (Перехрест і ін., 1971; Олійник, 1996) та обмеження головних рубок. Пропонується відмовитися від суцільних рубок, віддаючи перевагу поступовим і вибірковим (Швиденко, 1996; Генсірук, 2002) або лише вибірковим (Чернявський, 2005) та санітарним (Шлапак, 2004). О.Ф. Поляков (1980) рекомендує назначати рубки залежно від водорегулювальної місткості основних типів лісу. При низьких показниках вони не допускаються, а при достатньо високих їх можна проводити всіма способами. На цей час обґрунтована доцільність ведення господарства із врахуванням лісівничої ситуації на гірських водозборах (Побєдінський, 1979; Чубатий, 1984; Олійник і ін., 1986; Кульчицький-Жигайло, 1989; Коваль, 1996; Олійник, 1996; Битюков, Щінніков, 1996; Ткач, 1998). Його можна здійснювати за умов встановлення для водозборів критичної та оптимальної лісистості, допустимої площі вирубок, а також застосування різних способів рубок залежно від лісистості водозборів та структури їх деревостанів.

Загалом для регіону Карпат найбільш актуальним питанням є вияснення висотно-типологічних закономірностей регулювання вологи та схилового стоку води системою «насадження-ґрунт», встановлення оптимальнох способів та обсягів рубок головного користування на водозборах і тривалості відновлення на них стоку води під час формування нового покоління лісу, визначення ступеня впливу лісистості на режим річкового стоку, особливо в екстремальні метеорологічні умови, уточнення параметрів пошкодження ґрунту на лісосіках із метою зниження лісоексплуатаційної ерозії, а також опрацювання комплексної системи заходів щодо підвищення водоохоронно-захисних властивостей гірських лісів.

3. ОСНОВНІ ФАКТОРИ ФОРМУВАННЯ ВОДНОГО РЕЖИМУ ТА ВОДООХОРОННО-ЗАХИСНОЇ РОЛІ ЛІСІВ КАРПАТ

У розділі на основі літературних джерел та власних досліджень автора проаналізовано фактори, що впливають на функціонування лісу та його водний режим - клімат, метеоумови, рельєф, ґрунти, літологію та лісогосподарську діяльність.

Найважливіший чинник водного режиму - атмосферні опади на 96% формуються із водяної пари, наднесеної ззовні, і тільки 4% утворюються з пари місцевого походження (Кирилюк, 1989). У горах, залежно від висоти та орографії, вони змінюються пересічно від 650 до 1600 мм на рік. У зв'язку із впливом орографії на опади плювіометричний градієнт у межах гірської системи неоднаковий. Так, у басейні р. Дністер на кожні 100 м підняття висоти гірських схилів річні опади збільшуються на 45 мм, а в басейнах рік Прут і Черемош - на 60 мм (Калуцький, Олійник, 2007).

Більше 70% річних опадів випадає упродовж теплого періоду року. Досить часті зливові дощі величиною понад 20 мм, 50-90% вологи яких витрачається на формування паводків (Лютик, 1985). Найбільшою локалізацією злив характеризуються північно-східний мегасхил регіону. За 1-3 дні кількість опадів може сягати 200-300 мм. На південно-західному мегасхилі (Закарпаття) максимальні за величиною дощі часто випадають і в холодний сезон року. Вони супроводжуються руйнуванням снігового покриву.

Гірський рельєф підсилює роль атмосферних опадів у формуванні стоку води, передусім поверхневого. На стоко - і ерозійнонебезпечні спадисті та стрімкі схили в Карпатах припадає близько 75% загальної площі. Збільшення лісистості зменшує розміри еродованих земель (Копій, 2003).

Ґрунти характеризуються невеликою потужністю, високою щебенистістю та наявністю відносного водотривкого шару, внаслідок чого при зливових дощах інтенсивно формується внутрішньоґрунтовий стік (Бефані, 1977). Він часто виклинюється на поверхню і зумовлює під час дощів швидке підняття рівнів води в руслах. Водопроникливість ґрунтів зростає із збільшенням у них включень у вигляді щебеню й каміння та при переході від безлісних ділянок до лісових.

Геологічні умови Карпат не сприяють акумуляції підземних вод, які найчастіше зустрічаються в алювіальних відкладах річкових долин і рідше - в елювіально-делювіальному шарі кори вивітрювання. Це зумовлює різке виснаження річкового стоку під час осінньо-зимових меженей.

У Карпатах формуються п'ять рослинних поясів, основними з яких є два гірсько-лісові: а) нижній пояс до висот 1100-1200 м, який на південно-західному мегасхилі утворюють букові ліси, а на північно-східному до висот 800-900 м - ялицеві та ялицево-ялинові бучини; б) верхній пояс, що сягає до висот 1400-1500 (1600) м і представлений ялиновими лісами за участю в нижній його частині ялиці й бука.

Унаслідок антропогенного фактору первинна лісистість гірської системи знизилася з 93-95 до 55-59% (Стойко, 1993). Сучасний розподіл лісів за головними лісоутворювальними породами та віком досить нерівномірний (Парпан, 1988; Криницький, Третяк, 2003; Малиновський, 2004). Близько половини площі займають ялинові деревостани, чому сприяла тривала “смерекоманія” при відновленні букових і ялицевих зрубів. Друге місце належить буковим лісам, що займають понад третину лісопокритої площі. Частка ялиці і дуба невелика. Внаслідок надмірних рубок у 50-70-х роках ХХ століття, сучасний лісовий покрив регіону омолоджений - майже 75% лісопокритої площі зайнято молодняками і середньовіковими насадженнями.

Зміна природних умов із збільшенням висоти місцевості зумовлює диференціацію захисних функцій гірських лісів. На високих гіпсометричних рівнях важлива роль належить сосновому криволіссю і високогірним лісам, які трансформують поверхневий стік води у ґрунтовий. Основна водоохоронно-захисна роль належить ялиновим, буково-ялицево-ялиновим і буковим лісам середньо- і низькогір'я. Проте масове застосування суцільних рубок і створення монокультур ялини на місці різновікових корінних деревостанів зумовило зниження середовищетвірних та інших їх корисних функцій (Смаглюк, 1978; Голубець, 1988; Стойко, 1993; Фурдичко, 2002).

У 70-80-х роках ХХ ст. щорічно в гірських лісах заготовлялося 4,2 млн.м³ деревини, з яких 2,2 млн. м³ припадало на головне користування. З 90-х років обсяг останнього знизився на 30%. Негативним екологічним наслідком сучасного лісокористування є те, що близько 60% деревної маси заготовляється суцільними рубками і 90% деревини із лісосік трелюється гусеничними тракторами, які досить різко порушують стокорегулювальну і ґрунтозахисну роль лісу.

Всі чинники водного режиму інтегруються в єдиний комплекс гідрологічних умов на гірських водозборах. Із зменшенням їх площі зменшується просторова мінливість опадів, зростають нахили водотоків і паводкові модулі стоку води, зменшується мінливість типів лісу, вікової структури деревостанів та зростає загроза перетворення їх природи активною господарською діяльністю.

Аналіз топокарт та природно-лісівничих характеристик 241 водозбору показав, що їх можна розділити на дві групи. Перша - басейнів рік, довжиною понад 10 км із терасованими долинами. До неї належать басейни 14 головних карпатських рік, 109 - рік-приток першого порядку і 53 - другого порядку головних рік. Друга група представлена гірськими потоками (струмками) меншої довжини з V-подібними долинами. Її утворює велика кількість водозборів одиноких потоків (елементарні водозбори) і басейнів розгалуженої системи потоків. Кожна їх категорія характеризується певною площею, конкретним спектром висотних поясів рослинності та типів лісу. З водозборами збігаються й виробничо-господарські одиниці.

Водозбори головних рік охоплюють всю різноманітність природних умов гірського мегасхилу. Площі їх коливаються від 57300 до 197000 га, а лісистість - від 48 до 71%. На них розміщені 1-2, рідше 3 лісгоспи.

Водозбори рік - приток першого і другого порядків головних рік знаходяться в межах 1-2 висотних поясів. Площі їх змінюються від 1750 до 46100 га, а лісистість коливається в межах 29-87%. У басейнах таких рік залежно від величини площі розміщені 1-2, зрідка три лісництва.

Водозбори розгалуженої системи потоків знаходяться в 1-2 підпоясах, рідше в одному поясі. Вони характеризуються площею 126 - 1990 га та 2-10 лісовими кварталами. На них панують споріднені типи лісу. Лісистість водозборів коливається від 12 до 95%. Значна частина водозборів має одновікові насадження.

Для елементарних водозборів із площами 4-144 га характерна найбільша однорідність природних умов. Вони розміщені переважно в одному підпоясі з 1-3 типами лісу. У їх межах нараховується 1-20 лісових виділів. Лісистість коливається від 0 до 100 %. Насадження здебільшого одновікові.

4. МЕТОДИКА ВИВЧЕННЯ ВОДООХОРОННО-ЗАХИСНОЇ РОЛІ ГІРСЬКИХ ЛІСІВ

На основі вивчення природно-лісівничих особливостей гірських водозборів та досвіду досліджень у гірських системах (Єфремов, Таранков, 1975; Битюков, 1996; Олійник, 1996, 2000) встановлено, що для забезпечення репрезентативності гірських умов, вивчення водоохоронно-захисної ролі лісу слід зосереджувати в основному на трьох природних рівнях, а саме: однорідних ділянках гірських схилів у межах таксаційних виділів, елементарних водозборах гірських потоків та басейнах рік. Методичні особливості досліджень полягають у наступному.

На однорідних ділянках схилів (насадження, зруби та сусідні нелісові угіддя) вивчалися надходження атмосферних опадів до поверхні ґрунту, нагромадження і танення снігу, водорегулювальна здатність ґрунту, формування ерозійно-селевих процесів і лісоексплуатаційної ерозії ґрунту.

На елементарних водозборах вивчалися особливості формування схилового і ґрунтового видів стоку води залежно від лісорослинних і метеорологічних умов, складу і віку деревостанів, рубок головного користування та розвитку нового покоління лісу.

Для річкових басейнів аналізувався вплив проценту лісистості на формування водності рік, їх ґрунтове живлення, паводковий стік, а також оцінювалися зміни гідрологічних показників внаслідок антропогенної динаміки лісопокритої площі та в періоди випадання катастрофічних опадів.

У якості об'єктів досліджень послужили букові й ялинові деревостани різного віку шести експериментальних водозборів стаціонарів „Свалява” і „Хрипелів”, 54 водозбори гірських рік і потоків розгалуженої гідрографічної мережі в басейнах Дністра, Прута та Тиси, лісовий і польовий елементарні водозбори Закарпатської воднобалансової станції гідрометеослужби України (далі ЗВБС) та 30 ділянок із різним віком і складом насаджень, лісосіками й вирубками. Загальну схему розташування об'єктів досліджень ілюструє рисунок 1. Наявні об'єкти за своєю суттю репрезантативно представляють різноманіття лісорослинних та інших природних умов гірської частини Українських Карпат.

Основний обсяг роботи виконаний у 1982-2006 роках на лісогідрологічних стаціонарах Українського НДІ гірського лісівництва - „Хрипелів” у ялинових лісах та „Свалява” у букових, які функціонують відповідно з 1961 і 1959 років до сьогодні. На стаціонарі „Свалява” лісогідрологічні дослідження проводилися О.В.Чубатим (1959-1985 рр.) і нами (1986-1998 рр.). На стаціонарі „Хрипелів” аналогічні роботи здійснювалися О.В.Чубатим (1961-1966 рр.), Л.А.Уваровим (1967-1971 рр.) та нами (1972-2006 рр.).

Стаціонар “Свалява” розміщений на південно-західному мегасхилі Карпат в умовах свіжої грабової бучини (Ганьковецьке лісництво Свалявського держлісгоспу) у висотному діапазоні 340-530 м н.р.м. Ґрунти глибокі світло-бурі гірські потужністю понад 1 м із невисоким вмістом щебеню. Панівний склад деревостанів 9Бк1Гр. Річна норма опадів складає 1028 мм, з яких 57% випадає в період активної вегетації (V-X місяці). Основний об'єм стоку води (більше 50%) формується в холодний сезон року (ХІ-ІV місяці).

Стаціонар “Хрипелів” знаходиться на північно-східному мегасхилі гірської системи на гіпсометричних рівнях 840-1240 м н.р.м. в умовах вологої буково-ялицевої рамені, що із зростанням висоти переходить у відповідну сурамінь (Гірське науково-дослідне лісництво УкрНДІгірліс). Ґрунти темно-бурі середньопотужні (глибиною до 1 м) середньо- і сильнощебенисті. Домінантний склад деревостанів 7Ял2Бк1Яц. Річні опади складають 1140 мм, з яких близько 70% випадає в теплий сезон. Основний об'єм стоку води формується в теплий період. Кожний із стаціонарів складається із трьох малих водозборів, площами від 3,9 до 36,8 га. Їх характеристики наведені в табл. 1.

У якості основного методу досліджень на стаціонарах прийнятий активний експеримент. Суть його така. Спочатку протягом 5-12 років

На водозборі №1 стаціонару “Свалява” в 1964 році проведена суцільна рубка, а на водозборі № 2 - двохприйомна рівномірно-поступова з першим прийомом у 1964 році та очисним - у 1972 році. Водозбір № 3 - контрольний, без господарського втручання. Стаціонар “Хрипелів” характеризується такими експериментами. На водозборі № 3 в 1974 році проведена суцільна рубка, що понизила його лісопокриту площу з 84,4 до 29,6%. У 1982 році на водозборі №1 проведена добровільно-вибіркова рубка, що знизила повноту деревостану з 0,8 до 0,7-0,6. У 1989 році на цьому водозборі проведена суцільнолісосічна рубка площею 6,7 га, а в 1994-95 роках тут ще було зрубано 6,7 га лісу. У результаті лісопокрита площа спочатку скоротилася з 94 до 76%, а пізніше знизилася до 58%. Водозбір № 2 для стаціонару “Хрипелів” - контрольний.

На цей час на водозборах № 1 і 2 стаціонару “Свалява” і № 3 стаціонару “Хрипелів” утворилися молодняки віком 30-40 років. На вирубках водозбору №1 стаціонару “Хрипелів” із лісових культур та підросту також починає формуватися молодняк. Загалом дослідженнями на стаціонарах охоплені такі фонові умови лісової обстановки: 1) стиглих букових і ялинових деревостанів із зміною їх віку впродовж понад 40 років; 2) різних способів та обсягів рубок у межах водозборів; 3) 15-40-річні періоди формування нового покоління лісу після головних рубок.

У програму досліджень на стаціонарах входило вивчення опадів, снігового покриву, водорегулювальних властивостей ґрунту на відкритій місцевості (поляни, зруби) та під наметом стиглого і молодого лісу, а також динаміки і величини стоку води на водозборах залежно від метеорологічних умов та зміни лісової обстановки, викликаної рубками і наступним розвитком молодого покоління лісу. Спостереження проводилися згідно із стандартними настановами гідрометеослужби та методики лісогідрологічних досліджень А.А.Молчанова (1973) в деякій модифікації стосовно місцевих особливостей стаціонарів.

Облік опадів проводився щоденно на полянах, а також під наметом стиглих деревостанів і молодняків. Для цього використовувалися опадоміри Третякова: по одному на відкритих ділянках і 12-16 під наметом лісу. Спостереження за сніговим покривом проводилися на полянах і снігомірних маршрутах, що охоплювали всі насадження стаціонарів. Їх періодичність складала в періоди снігонагромадження один раз у 10 днів, а під час сніготанення - один раз у 3-5 днів.

Вивчення водорегулювальних особливостей ґрунтів включали визначення їх вологості, промерзання, водопроникливості, а також вологомісткості підстилки та особливостей формування поверхневого стоку води. Методи загальноприйняті.

Сумарний стік води обліковували на гідростворах водозборів з допомогою самописців рівня води „Валдай” та її таруванням об'ємним методом. Величини ґрунтового і схилового живлення водотоків визначали методом розчленування гідрографу сумарного стоку.

Вплив лісистості водозборів і її антропогенних змін на гідрологічний режим рік вивчався на 54 басейнах Карпат. Вони характеризуються синхронними спостереженнями за стоком води і репрезантативно представляють кліматичну і лісорослинну поясність Карпат. Площі водозборів 2-740 км² із коливанням середніх висот від 610 до 1200 м н.р.м. та лісистості від 12 до 97%.

Основні морфометричні характеристики водозборів запозичені із гідрологічних довідників, а показники атмосферних опадів - із наукових публікацій (Лютик, 1973, 1985; Галущенко, 1977; Кирилюк, 1985) і матеріалів спостережень ЗВБС. Процент лісистості басейнів запозичувався із гідрологічних довідників із нашими уточненнями, які базувалися на матеріалах лісовпорядження.

Показники стоку води (річний шар, мінімальні й максимальні модулі стоку, коефіцієнт природної зарегульованості рік) розраховані нами на основі опублікованих у гідрологічних щорічниках даних про витрати води на гідростворах рік. Залежність формування стоку паводків від величини опадів вивчалася на п'яти водозборах ЗВБС із площами 8-86 км² і лісистістю - 20-88%. До аналізу було задіяно майже 450 паводків, що фіксувалися станцією в 1960-1989 роках. Для з'ясування стокорегулювальної здатності лісу під час катастрофічних паводків було залучено 16 водозборів басейнів рік Дністер, Прут, Тиса і Серет на яких у 1969, 1998 і 2001 роках сформувалися небувалі за останнє 50-річчя паводки.

Вплив рубок головного користування на водний режим рік оцінювався на семи водозборах басейнів рік Лопушна і Кам'янка з коливанням лісистості в межах 58-91% і площ зрубів - від 1 до 15%. Для аналізу гідрологічних характеристик водозборів ріки Лопушна (площі 2,2 - 37,3 км²) використано період спостережень 1982-1990 років та матеріали лісовпорядкування 1979 і 1989 років. Для басейну ріки Кам'янка (площа 18,1 км²) було залучено 50-річні гідрологічні дані (1950-1999 рр.) та матеріали шести лісовпорядкувань 1951-1996 років.

З метою з'ясування особливостей формування ерозійно-селевих процесів у гірських лісах проводилася фіксація їх виникнення на лісових водозборах стаціонарів „Свалява” і „Хрипелів” під час дощів різної величини упродовж 1991-2001 років. У доповнення до цих даних проведено маршрутні обстеження осередків стихійних явищ у гірсько-лісових умовах Закарпаття, які мали місце під час листопадового паводка 1998 року. Для кількісної оцінки лісоексплуатаційних пошкоджень ґрунту проведено детальне обстеження 20 лісосік і свіжих зрубів у різних лісорослинних умовах букових і ялинових лісів, освоєних за допомогою тракторного і канатного трелювання деревини. На них визначалася площа незачеплених ділянок та різних категорій пошкоджень ґрунту згідно з методикою О.Ф.Полякова (1965) з деякими доповненнями (Парпан, Олійник, Кудря, 1988).

5. РЕГУЛЮВАННЯ ВОЛОГИ СИСТЕМОЮ „НАСАДЖЕННЯ - ҐРУНТ”

Водоохоронно-захисна роль лісу передусім залежить від вологорегулювальної здатності системи „насадження - ґрунт”. Дослідження на стаціонарах показали, що намет гірських лісів протягом року затримує 240-260 мм атмосферних опадів (близько 25 % від їх загальної величини). Вплив лісового намету на перерозподіл опадів у різних висотних поясах неоднаковий. У букових лісах найменша інтерцепція припадає на зимові місяці (14-16%), а найбільша - в літні (25-32%). У ялинових лісах спостерігається зворотнє явище: найбільша інтерцепція взимку (30% і більше), а в місяці теплого сезону - менша (18-28%). Різне перехоплення їх наметом під час випадання дощів. При величині опадів до 20 мм інтерцепція букових і ялинових деревостанів приблизно однакова, а при дощах до 50-60 мм перехоплення вологи сягає 8-9 мм (бук) і 10-13 мм (ялина).

Під час формування молодого покоління лісу, затримання атмосферних опадів наметом букових молодняків сягає показників стиглого деревостану у віці 20 років, а ялинових - у віці 30 років.

Різні гідрокліматичні умови букових і ялинових лісів та склад деревостанів зумовлюють неоднакові процеси нагромадження, залягання й руйнування снігу. Пояс букових лісів характеризується низькою сніжністю та нетривалим заляганням снігового вкриття. Снігорегулювальний ефект букових деревостанів невисокий. Показники нагромадження й танення снігу в цьому поясі більше залежать від експозиції схилів, ніж від наявності на них насаджень. Снігозапаси на інсольованих схилах тут в 1,75 рази менші, ніж на затінених. В умовах однакової експозиції букові деревостани зменшують показники нагромадження і танення снігу лише на 3-8 % порівняно з відкритими ділянками (поляни, зруби).

У ялиновому поясі сніжність і тривалість залягання снігу в два рази вища, ніж у букових лісах. Ялинові деревостани суттєво регулюють сніговий покрив. Порівняно із відкритими ділянками (поляни, зруби) вони в 1,5 раза знижують снігозапаси та інтенсивність весняного сніготанення. Стиглі ялинові насадження значно елімінують роль експозиції схилів і температури повітря у формуванні та зникненні снігу. Під їх наметом з переходом від тіньових до інсольованих експозицій снігозапаси зменшуються лише на 10%. Залежність танення снігу від температури повітря в цих деревостанах менша, ніж на відкритих ділянках.

У ялиновому поясі вибіркові рубки мають суттєву перевагу перед суцільнолісосічними рубками в сенсі збереження процесів нагромадження і танення снігу. Молоде покоління ялинового лісу набуває здатності добре регулювати сніговий покрив приблизно в 30-річному віці.

Лісовий покрив суттєво поліпшує гідрологічні властивості ґрунту. Порівняно з ґрунтами нелісових угідь, у корененаселеному шарі ґрунтів насаджень водопроникливість більша у 2-10 разів, у 1,2 раза зменшується вологість, внаслідок чого відповідно в 3-4 рази уповільнюються процеси виникнення поверхневого стоку води. У ялинових лісах, у зв'язку із значною щебенистісю ґрунтів, їх водопроникливість у 5-10 разів більша, ніж у букових лісах. Із збільшенням гіпсометричних рівнів зростає вологість ґрунту та зменшується амплітуда її коливання.

Лісова підстилка характеризується малою водоутримувальною здатністю (2-4 мм) та досить високою водопроникливістю ( >10 мм · хв^-1). Вона більше відіграє ґрунтозахисну роль і менше - водорегулювальну.

На основі досліджень інтерцепції деревостанів, водопоглинальної здатності підстилки і ґрунту розрахований резерв водоакумуляційної здатності системи „насадження - ґрунт”, який може запобігати виникненню паводкового стоку. У потенційному відношенні він становить для букових лісів 140-160 мм, а для ялинових - 75-90 мм. Ці показники у кожному висотному поясі, як правило, в 1,2-1,4 раза більші за показники сусідніх польових угідь. Але в умовах частого повторення опадів фактичний резерв водоакумуляційної здатності лісу в 2-3 рази зменшується порівняно із його потенційними показниками.

На вирубках водорегулювальні властивості ґрунту погіршуються внаслідок зниження водопроникливості верхніх горизонтів (у 1,5-3 рази), зникнення лісової підстилки, підвищення вологості та посилення промерзання ґрунту. Ці явища значно емілюються лісовідновними процесами. Вже в 10-20-річних молодняках показники інфільтрації, тривалості й глибини промерзання ґрунту майже не відрізняються від аналогічних показників ґрунту в стиглих деревостанах.

6. ГІДРОЛОГІЧНА РОЛЬ ЛІСУ НА ЕЛЕМЕНТАРНИХ ВОДОЗБОРАХ

Аналіз багаторічних показників водного режиму елементарних басейнів із стиглими деревостанами стаціонарів “Свалява” і “Хрипелів” показав, що на його формування впливає комплекс факторів: атмосферні опади, лісорослинні умови та місцеві природні особливості водозборів.

Більшим сумарним та схиловим стоком води характеризуються водозбори в ялинових лісах, де порівняно із буковими випадає більше опадів. Зокрема, схиловий стік у ялинових лісах у 2-3 рази більший, ніж у букових. Залежність річних показників стоку води від опадів також сильніше виражена в ялинових лісах (r = 0,68-0,97) і слабше - в букових (r = 0,48-0,67). Це зумовлено ґрунтовими відмінностями поясів. Потужна ґрунтово-підґрунтова товща букових лісів сприяє довготривалому басейновому регулюванню вод. У ялинових лісах, у зв'язку з меншою глибиною ґрунту, ці процеси виражені слабше; тут сильніша стокоформувальна роль кліматичних факторів. У кожному поясі із збільшенням щебенистості ґрунту на водозборах посилюється водовіддача і зменшується сумарне випаровування. В обох лісових формаціях залежність стоку води від зміни віку деревостанів на етапі їх стиглості майже не виражена (r = 0,10-0,38).

На лісових водозборах схиловий стік паводків у 2-3 рази менший, ніж на польових. Але із збільшенням висоти розташування басейнів з одночасною заміною букових типів лісу на ялинові стік інтенсифікується. У букових деревостанах стаціонару “Свалява” він виникає під час опадів понад 25 мм, а ялинових лісах стаціонару “Хрипелів” - 15-20 мм. (На польових угіддях схиловий стік утворюється при опадах 10 мм). При однакових дощах показники стоку в ялинових лісах, як правило, у два рази більші, ніж у букових. Досить інтенсивним стоком вирізняються водозбори ялинового поясу з мілкими сильнощебенистими ґрунтами. Під час дощів величиною понад 150 мм їх схиловий стік може сягати показників стоку польового угіддя. карпати гірський ліс водоохоронний захисний

Різні способи й обсяги рубок головного користування неоднаково впливають на гідрологічну роль лісу. Про це свідчать експериментальні дослідження, проведені в 1982-2000 роках на водозборі №1 стаціонару „Хрипелів”.

У результаті вибіркової рубки слабко змінився негативний схиловий стік, зате відчутно зросло корисне ґрунтове живлення водотоків. Помітне посилення стоку спостерігалося в перші 3-4 роки після рубки, а в наступні - поступово зникло. Після суцільної рубки лісу на 18% площі цього водозбору (зменшення лісопокритої частини до 76%) усі види стоку зросли неістотно (в межах 7-9%). При збільшенні частки зрубів на водозборі до 36% і зниженні його лісопокритої площі до 58% зміни гідрологічного режиму стали відчутними (показники стоку зросли на 12-17%). Такий обсяг рубки призвів до негативного наслідку - інтенсифікації схилового стоку, який у перші три роки зріс на 17%.

Отримані показники змін стоку під впливом добровільно-вибіркової і невеликими за площею суцільних рубок узгоджуються із результатами попередніх експериментів на стаціонарах (1965-1974 рр.), метою яких було визначення гідрологічних наслідків суцільних і поступових рубок на домінантній площі водозборів (Чубатий, 1984; Олійник, 1985). Порівняння показників стоку свідчать, що в результаті вибіркової рубки зміна гідрологічного режиму майже в 10 разів менша, ніж після суцільної рубки на переважаючій площі водозбору. Незначно впливають на стік води невеликі суцільнолісосічні рубки із збереженням високої лісистості водозбору. При зайнятості лісових водозборів вирубками до 30-35% зміни стоку води відносно невеликі, однак при подальшому їх збільшенні він різко зростає. Очевидно, що під час проведення рубок лісопокриту площу малих водозборів недоцільно знижувати менше 65%.

Під впливом формування молодняків стік води поступово відновлюється. Про це свідчать дані, отримані нами на водозборі №3 стаціонару „Хрипелів” і водозборах №1 і №2 стаціонару „Свалява”, на яких раніше були проведені суцільні і поступові рубки (табл. 3). На стаціонарі „Хрипелів” на всіх етапах розвитку молодняків показники стоку знижувалися, але до 30-річного віку молодого покоління лісу не набули первісних значень, які були до рубки. На стаціонарі „Свалява” в молодняках ІІ кл. віку річний стік та, особливо, стік вегетаційного періоду став меншим, ніж у стиглих деревостанах. Такі процеси викликаються наростанням біологічного споживання вологи молодняками, що розвиваються.

Зменшення сумарного стоку відбувається за рахунок його схилового складника і меншою мірою - ґрунтового. Об'єми паводків на водозборах стаціонару „Свалява” із буковими молодняками ІІ кл. віку мало відрізнялися від аналогічних показників контрольного водозбору із стиглим деревостаном.

Таблиця 3. Середні показники сумарного стоку води на водозборах із молодняками (% від стоку у стиглих деревостанах)

Про це свідчать емпіричні формули залежності схилового стоку паводків (S, мм) від величини дощів (Р, мм) в інтервалі 15-140 мм. Для водозбору із молодняком ця формула має такий вигляд: S = 0,0015 Р^2,01 при з = 0,98, а для водозбору із стиглим деревостаном - S = 0,004 Р^1,76 при з = 0,99. Процес зменшення паводків під впливом збільшення віку молодняків в ялинових лісах виражений слабше. Тут об'єми паводків у молодняках і стиглих деревостанах несуттєво відрізнялися у роки невисокого атмосферного зволоження, але в роки із надмірними опадами були більшими в молодняках.

Розрахунки, проведені на основі динаміки річних показників схилового стоку води, показали, що в букових лісах повноцінне відновлення стокорегулювання після головних рубок наступає при віці молодняків 25-30 років. У ялинових лісах ці процеси відстають на 10-15 років і становлять близько 40 років. Загалом відновлення схилового стоку в обох лісових поясах припадає на початок досягнення молодняками кульмінації поточного приросту.

6. СТОКОРЕГУЛЮВАЛЬНА І ВОДООХОРОННА РОЛІ ЛІСУ НА РІЧКОВИХ БАСЕЙНАХ

Інтегральним показником гідрологічної ролі лісу є ступінь його впливу на процеси формування режиму річкового стоку. Найбільш корисною властивістю лісу є здатність збільшувати ґрунтове живлення рік. Його величина залежить як від атмосферного зволоження (r = 0,79), так і лісистості водозборів (r = 0,83). Емпірична формула зв'язку річного об'єму ґрунтового стоку (Q_u , мм) з річними опадами (Р, мм) і коефіцієнтом лісистості (f_л) має такий вигляд:

Q_u = 0,09 P + 90 f_л - 86 при R = 0,87 ± 0,06.

Із рівняння випливає, що на кожні 100 мм збільшення опадів ґрунтовий стік зростає в середньому на 9 мм, а приріст лісистості на 1% призводить до його збільшення на 0,9 мм. Порівняно з польовими угіддями один гектар лісу сприяє щорічному приросту дебету джерельної води на 900 м³.

Особливо відчутний позитивний гідрологічний вплив лісу в сухі сезони року. Зв'язок між мінімальними показниками стоку в цей час (М_min, л с^-1 з км²) та лісистістю (f_л) прямий і виражається такою формулою:

М_min =0,26 + 3,0 f_л при r = 0,69 ± 0,09.

Вона показує, що ліс здатний збільшувати стік у меженні сезони в 12 разів.

Ліс зменшує максимальні миттєві модулі та коефіцієнти схилового стоку паводків. На водозборах з лісистістю понад 60% ці показники паводків у 1,1-1,6 раза менші, ніж на басейнах з лісистістю 20-40 %. Найбільш шкідливий максимальний стік води під час паводків суттєво залежить від розміру площі водозборів та проценту її лісистості. Між площею водозборів (F, км²) і багаторічними максимальними миттєвими модулями стоку (M_max, л с^-1 з км²), а також між коефіцієнтом лісистості (f_л) й цими ж показниками стоку існують зворотні криволінійні зв'язки, кореляційні відношення яких відповідно складають 0,60 і 0,76. В інтегральному вигляді ця залежність визначається такою емпіричною формулою:

M_max = 570 f_л^-0,285 F^-0,067 при R = 0,80 ± 0,06.

Розрахунки показують, що збільшення площі водозборів від 0,60 км² (середня площа елементарного басейну) до 1000 км² (пересічна площа басейну головної ріки) зменшує модуль максимального стоку в 1,5 раза. Він різко падає при наростанні площі водозбору до 20-30 км², дещо менше - при збільшенні площі до 100 км², а при подальшому її зростанні його падіння ослаблюється. Загалом найбільші показники максимального стоку з одиниці площі притаманні водозборам гірських потоків, трохи менші - басейнам рік - притокам головних рік і ще менші - водозборам останніх.

На всіх категоріях басейнів збільшення лісистості від 0 до 100% зменшує цей стік у чотири рази. Найбільш різко він падає при зростанні лісистості до 30-35%, менше - при збільшенні її до 65-70%, а при вищій лісистості його падіння уповільнюється.

Зменшуючи піки паводків у вологі періоди і збільшуючи мінімальний стік води в сухі сезони, ліс сприяє поліпшенню внутрішньорічного режиму рік. Зв'язок між коефіцієнтом природного зарегулювання стоку (ц) і коефіцієнтом лісистості (f_л) прямий і виражається такою емпіричною формулою:

ц= 0,29 f_л + 0,27 при r = 0,70 ± 0,05.

Рівняння свідчить, що ліс, порівняно з безлісними угіддями, потенційно зданий поліпшувати зарегульованість річкого стоку в два рази.

На відміну від чіткого впливу лісистості на режим річкового стоку і його ґрунтовий складник, її роль у формуванні річної водності майже не виражена. Кореляційний аналіз показав, що при виключенні впливу на неї провідних гідрологічних факторів - висоти водозборів та їх опадів, „чистий” зв'язок водності рік з лісистістю є невисокий (r = 0,30-0,50). Слабко виражена і залежність річного об'єму схилового живлення рік від лісистості (частковий коефіцієнт кореляції при виключенні впливу опадів дорівнює -0,36). Це зумовлюється великою різноманітністю природних умов водозборів, на тлі яких вплив лісу елімінується сильнішими стокоформувальними чинниками, а саме: опадами, висотою н.р.м., мінливістю рельєфу і ґрунтів.