В связи с с проектированием и осуществлением в 50-х годах лесовосстановительных работ (посадка лесных полезащитных полос) в степной зоне параллельно с Львовичем, который пришел к выводу о значительном снижении стока в результате создания лесных полос, изучением влияния леса и лесных полос на речной сток занимались другие ученые и в их числе А. П. Бочков, В. В. Рахманов, Л. М. Сидоркина. Выводы этих ученых были прямо противоположными выводам Львовича и в общем виде сводились к тому, что лес увеличивает годовой сток рек. По прогнозу Бочкова и его единомышленников, Дон и другие реки степной зоны должны при лесовозобновлении увеличить свою водоносность, в то время как по прогнозу Львовича они должны были «обмелеть».
В связи с рассматриваемой проблемой и существующими принципиальными расхождениями в выводах различных ученых, естественно, возникает вопрос об объективности и надежности методов исследований, которыми они пользуются. Что касается исследований Львовича, то выше уже был высказан ряд критических замечаний в отношении метода и полученных результатов. Теперь следует проанализировать основные методические приемы, которыми пользовались «противники» взглядов Львовича.
Метод, которым пользовались Бочков, Рахманов, Сидоркина, примерно один. Он заключается в том, что из числа степных и лесостепных рек европейской части СССР, для которых имелись достаточно надежные многолетние ряды наблюдений за стоком, авторы отбирали такие, бассейны которых характеризовались различной степенью залесенности (от безлесных до полностью покрытых лесом), и устанавливали корреляционные зависимости нормы годового стока (среднего за многолетний период) от степени покрытости водосбора лесом. При этом предполагалось, что другие факторы, влияющие на формирование стока (климатические условия, рельеф, почвогрунты и др.), в рассматриваемых речных бассейнах приблизительно одинаковы. Бочков при установлении корреляционных связей между стоком и степенью залесенности одновременно учитывал количество атмосферных осадков (годовую сумму), что, по его мнению, устраняло сомнение в неоднородности климатических условий в сравниваемых бассейнах.
Поскольку выводы указанных исследователей однозначны — лес увеличивает сток, а методический прием, примененный Бочковым, совершеннее, остановимся вначале на его работе.
Бочков, подвергнув анализу многолетние ряды наблюдений за осадками и стоком на 92 водосборах рек лесостепной и степной зон с различной степенью залесенности, установил корреляционную зависимость годового стока от суммы осадков и лесистости водосбора.
Если кратко интерпретировать содержание установленной зависимости, то оно сводится к тому, что, например, при выпадении за год в среднем 300 мм осадков увеличение лесистости от 0 всего до 10% приводит к увеличению годового стока от 36 до 54 мм, т. е. на 50%. Это означает, что при увеличении залесенности на 1% сток по всему водосбору должен увеличиться на 6%. В то же время, поскольку на 90% площади водосбора условия стока остаются неизменными, увеличение слоя стока в пределах части водосбора, занятой лесом (10%), должно достигнуть 600%. Аналогичным образом при выпадении за год в среднем 550 мм осадков увеличение лесистости на 10% должно приводить к увеличению стока от 132 до 160 мм, или на 21%, а в пределах лесной части водосбора почти на 250%. Таким образом, по Бочкову, сток интенсивнее всего увеличивается при малой облесенности и относительно небольшой годовой сумме осадков. Это в свою очередь означает, что именно в степной части облесение высоко эффективно для увеличения речного стока.
К аналогичным выводам пришла Сидоркина, проанализировавшая сток 18 рек в лесной и степной зонах с различной степенью залесенности, но с близкими, как она говорит, прочими природными условиями. Каких-либо серьезных доказательств равенства прочих условий Сидоркина, как, впрочем, и другие исследователи, пользующиеся методом сравнения, не приводит. По ее данным, величина стока более облесенных бассейнов выше по сравнению с величиной стока менее облесенных (за тот же период наблюдений) на 10—20% в лесной зоне и на 20—40% в степной.
Рахманов тоже пользовался методом сравнения, но, в отличие от Сидоркиной и Бочкова, он на основании исследований пришел к выводу, что под влиянием леса сток увеличивается не прогрессивно, а по линейному закону, прямо пропорционально залесенности, и обусловлено это главным образом повышением осадков над лесными площадями вследствие повышенной конденсации атмосферной влаги при прохождении воздушных масс над лесом.
Выводы А. П. Бочкова, Л. М. Сидоркиной, В. В. Рахманова и других исследователей были поддержаны такими видными учеными нашего времени, как А. А. Молчанов и Д. Л. Соколовский. В книге «Речной сток» (1968 г.), выдержавшей три издания и получившей широкое признание, Соколовский пишет: «А. А. Молчанов на основании произведенного сравнительного анализа данных по 88 парам речных бассейнов с различной степенью облесенности пришел к выводу, что годовой сток рек с облесенных бассейнов в 50% случаев оказался выше, чем с малооблесенных», и что в основном «подтвердились взгляды В. В. Рахманова, А. П. Бочкова, Д. Л. Соколовского и А. Д. Дубаха об увеличении стока под влиянием леса».
На этом, казалось бы, можно было поставить точку, посчитав, таким образом, многолетний спор о влиянии леса па речной сток законченным в пользу сторонников положительного влияния леса на водоносность рек.
И все же точку ставить рано, прежде всего потому, что примененный указанными исследователями метод сравнения в научном отношении далеко не безупречен. Он вызывает серьезные замечания и определенные возражения. Между тем несомненно, что метод исследования в науке играет первостепенное значение. От правильности метода во многом, если не полностью, зависит объективность, а следовательно обоснованность и надежность выводов. Метод в науке А. И. Герцен справедливо называл эмбриологией истины.
В изучении оценки гидроклиматической роли леса метод исследования приобретает особенное значение.
Метод сравнения, примененный Бочковым и другими учеными, предусматривал подбор пары бассейнов, различающихся «только по степени залесенности» при прочих одинаковых условиях. Однако сделать это, как известно, очень трудно, так как в большинстве случаев залесенный водосбор отличается от безлесного или малозалесенного рельефом, типами почв, расположением уровня грунтовых вод и другими факторами.
При всей осторожности применения метода сравнения неизбежно на поверку оказывается, что более залесенные бассейны расположены несколько севернее (ближе к лесной зоне), а менее залесенные — немного южнее (ближе к лесостепной и степной зонам). Особенно это касается бассейнов значительных размеров: в лесной зоне нет больших безлесных бассейнов, а в степной — залесенных. Таким образом, полученные зависимости отражали влияние не леса в чистом виде, а зональных изменений всего комплекса природных условий.
Ненадежность метода подтверждается и выводами Бочкова.
Львович в работе «Человек и воды», детально проанализировав исследования, выполненные Бочковым методом сравнения, так резюмирует свое суждение о его выводах, касающихся влияния леса на годовой сток: «Все же время от времени появляются произведения, в которых цепочка ошибочных предпосылок приводит к столь же ошибочным выводам, дающим неверное представление о научном и практическом состоянии проблемы антропогенных изменений водного баланса и речного стока… Полное отсутствие какого-либо смысла в методе, примененном указанным автором, было нами доказано с предельной ясностью; совершенно очевидна научная и практическая бессодержательность полученных им выводов» (с. 459).
В этом суждении, несомненно, есть значительная доля правды, хотя оно и высказано, может быть, в слишком резкой форме.
Учитывая постоянные сомнения относительно равенства прочих условий (кроме степени залесенности), при применении метода сравнения для оценки влияния леса на водоносность рек прибегают к приему, который позволяет в какой-то мере избавиться от недостатка метода.
Для этого, прежде чем анализировать зависимость годового стока рек от степени залесенности, районируют территорию, т. е. выделяют районы с более или менее однородными физико-географическими условиями (рельефом, почвогрунтами и т. д.), и рассматривают влияние леса на сток не вообще, а в пределах каждого такого «однородного» района в отдельности. Слово «однородного» нами заключено в кавычки, так как объективные критерии однородности установить весьма затруднительно и районирование каждый автор производит по своему усмотрению, с большой долей субъективности.
Метод сравнения с использованием районирования применяет в своих исследованиях, например, П. Ф. Идзон (1975 г.). Подбирая и сравнивая между собою пары бассейнов в пределах выделенных районов, существенно отличающихся по степени залесенности, Идзон пришел к выводу, что лес влияет на годовой сток не однозначно, а различно, в каждом выделенном районе по-особому. В одних районах — в большей части сравниваемых между собой пар бассейнов, отличающихся по степени залесенности, — годовой сток более залесенных бассейнов выше, чем менее залесенных, в других — наоборот. При этом в пределах каждого выделенного района встречаются бассейны, в которых лес влияет положительно — увеличивает годовой сток, и бассейны, в которых лес влияет отрицательно — уменьшает годовой сток.
Существенным недостатком этого метода является, как отмечено выше, отсутствие объективных признаков районирования. Если в одних бассейнах лес увеличивает сток, а в других уменьшает, то, очевидно, должны быть бассейны, в которых лес не влияет на сток.
О недостатке метода говорит и вывод Идзона о том, что лес может и уменьшать и увеличивать годовой сток, однако неизвестно, почему это происходит в природе. Если исследования не дают ответа на вопрос почему, это уже не наука. Такими выводами практически воспользоваться нельзя.
Наряду с методом сравнения разработаны и применяются в гидрологии и другие, более строгие методы исследования. Широкое распространение в последние годы получил метод водного баланса, использование которого предполагает изучение и измерение или косвенный расчет в избранных бассейнах всех элементов, определяющих баланс: атмосферных осадков, испарения, стока, изменения уровня грунтовых вод и вод в зоне аэрации (выше уровня грунтовых вод).
Конечно, такой современный научный, строго физический подход к проблеме имеет неоспоримые преимущества перед методом сравнения. Он позволяет не только определять, как влияет лес на водоносность рек, но и объяснить, почему это происходит.
Однако на пути применения этого метода еще много трудностей, заключающихся в недостаточно высокой точности измерения и расчета отдельных элементов водного баланса. Начать с того, что, казалось бы, самый простой его элемент — атмосферные осадки — измеряется осадкомерными приборами все еще весьма несовершенно. Часть осадков теряется в результате смачивания стенок осадкомера, испарения воды в период между измерениями и ветрового выдувания (особенно снега). Хотя осадки измеряются уже сотни лет, нет прибора, позволяющего измерить их истинную величину. Для того чтобы приблизиться к ней, в измерения вводят поправки, значения которых достигают 10, 25, 50% и более. Особенно велики такие поправки для северных районов СССР, где значительная часть годовых осадков выпадает в виде снега.
Еще сложнее дело обстоит с измерением испарения с поверхности бассейна, покрытого лесом. В сущности, наука до сих пор не располагает методами непосредственного измерения этого элемента водного баланса. Поэтому при изучении водного баланса величину испарения рассчитывают косвенными методами, опираясь на измерение элементов теплового баланса земной поверхности (прихода и расхода солнечного тепла). Весьма сложной и трудоемкой задачей является определение изменений запасов воды в зоне аэрации, запасов грунтовых и поверхностных вод и др.
Несмотря на сложность метода водного баланса, он все шире применяется в гидрологических исследованиях. По мере накопления опыта и совершенствования приборов точность измерения и расчета элементов водного баланса непрерывно повышается, выводы становятся более надежными. Вероятно, именно на пути применения этого метода можно ожидать наибольшего успеха.