Стационарные ландшафтоведческой исследования - это полевые исследования особенностей функционирования, динамики и развития ландшафтных комплексов в стационарных условиях, в течение длительного времени и с помощью технических приборов.
Количественные характеристики функционирования, динамики и развития ландшафтных комплексов разделяют на характеристики вертикального и горизонтального простирания. Характеристиками вертикального простирания являются характеристики отдельных природных компонентов, которые формируют вертикальную (ярусную) структуру ландшафтных комплексов и отражают процессы вертикального перемещения энергии и вещества. При исследовании вертикальных энергетических и вещественных потоков в ландшафтных комплексах изучают: 1) радиационный режим атмосферы и земной поверхности, 2) тепловой режим воздуха: 3) тепловой режим почв; 4) режим влажности воздуха; 5) режим влажности почв; 6) ветровой режим; 7) режим выпадения атмосферных осадков; 8) динамика химического состава почв.
Радиационный режим атмосферы и земной поверхности - это временная (суточная, летняя и многолетняя) изменение количества солнечной радиации. Он определяется радиационным балансом. Радиационный баланс - это сумма поступления и расходования радиации, поглощаемой и излучаемой атмосферой и подстилающей поверхностью. Проходя через атмосферу, солнечная радиация частично отражается, а частично поглощается и к земной поверхности поступает в виде прямых и рассеянных лучей. Прямую солнечную радиацию (I) измеряют с помощью Актинометр, рассеянную (S) регистрируют с помощью альбедометра. Прямая и рассеянная солнечная радиация вместе образуют суммарную солнечную радиацию (Q). Она рассчитывается по формуле: Q = I + S. Отраженную радиацию характеризует альбедо - отношение отраженной радиации (D) к суммарной радиации (Q). Отражена коротковолновая радиация, как и рассеянная, регистрируется с помощью альбедометра. Альбедо рассчитывается по формуле: А = D / Q и определяется в долях единицы или в процентах. Продолжительность солнечного сияния определяют гелиографом. За сутки производится 6-8 сроков наблюдений за общепринятым для метеорологических станций единому времени - в 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21 час. Земная поверхность поглощает солнечную радиацию, превращает ее в тепловую и излучает длинноволновую радиацию. Это излучение называют земным (Е3). Атмосфера, поглощая радиацию, также нагревается и излучает длинноволновую радиацию. Это излучение называют атмосферным (ЕА). Разница между земным и атмосферным излучением составляет эффективное излучение (ЭЭФ). Эффективное излучение определяется двумя способами: непосредственно с помощью пиргеометра или по расчетной формуле (ЭЭФ = Е3 - ЕА) за метеорологическими наблюдениями. Итак, Земля одновременно получает солнечную радиацию и отдает ее в межпланетное пространство. Разница между доходом и расходом солнечной радиации составляет радиационный баланс, который рассчитывается по формуле R = Q (1-A)-E, fleQ - суммарная радиация, А - альбедо земной поверхности, Е - эффективное излучение. В зависимости от преобладания прибыли или расхода радиационный баланс может быть положительным (например, днем) или отрицательным (ночью).
Тепловой режим воздуха - это временная смена температуры воздуха. Суточные и годовые (сезонные) колебания температуры воздуха исследуются с помощью метеорологических термометров (срочного, максимального и минимального). Термометры размещают в психрометрические будках на высоте 2 метра от земной поверхности.
Тепловой режим почв - это временная изменение температуры на поверхности почвы и на разных глубинах почвенного профиля. Температуру на поверхности почвы измеряют с помощью срочного, максимального и минимального метеорологических термометров. Температуру верхних слоев почвы (5-20 см) измеряют коленчатыми термометрами Савинова, а на глубинах более 20 см глубинными вытяжными термометрами ТМВ-50 и термометрами-щупами АМ-6. Термографы ведут автоматические и круглосуточные наблюдения за температурой воздуха и почвы.
Радиационный и тепловой режимы земной поверхности и нижнего слоя атмосферы составляют тепловой баланс земной поверхности. Он определяется как сумма потоков тепла, приходящих на земную поверхность и излучаются из нее, всегда равна нулю и отражается уравнением R + Р + LE + В = 0, где R - радиационный баланс земной поверхности, Р - турбулентный поток тепла от земной поверхности в атмосферу, LE - затраты тепла на испарение или конденсацию водяного пара (образование росы), L - скрытая теплота парообразования, Е - слой воды, испарился, В - поток тепла от Земли до нижних слоев почвы. Для измерения испарения при стационарных исследованиях используют испаритель, росы-росографы. Соотношение компонентов баланса изменяется во времени в зависимости от свойств подстилающей поверхности, климатических условий, времени года и суток. Характером теплового баланса определяются особенности и интенсивность большинства природных процессов.
Режим влажности воздуха - это временная изменение содержания водяного пара в воздухе, что происходит вследствие изменения температуры воздуха и земной поверхности, процессов испарения и конденсации, а также перенос влаги. Она характеризуется рядом величин: абсолютной и относительной влажностью, дефицитом влажности, упругостью водяного пара, точкой росы, удельной влажностью. Суточный ход влажности воздуха исследуется с помощью волостного гигрометра, станционного и аспирационного психрометров, гигрографов в те же сроки, что и ход температуры.
Режим влажности почв - это временная изменение содержания влаги в почве в твердом, жидком и газообразном состояниях. Влажность почвы непрерывно изменяется вследствие перемещения влаги по профилю и ее испарение из почвы. Определения влажности почв осуществляется путем высушивания грунта в термостате.
Ветровой режим - это временная смена направления, силы и скорости ветра. Направление и силу ветра определяют с помощью флюгера Вильда, которой размещается на высоте 8-10 м над земной поверхностью и имеет стрелку, указывающую направление ветра, и специальную доску, отклонения которой от вертикальной оси указывает силу ветра. Скорость ветра измеряется с помощью анемометра и анемографа.
Режим выпадения атмосферных осадков - это временная изменение интенсивности и количества осадков, выпадающих из облаков. Для определения количества дождевых осадков, которые измеряются в миллиметрах слоя воды на горизонтальной поверхности, используют осадкомер Третьякова, суммарные осадкомерами и плювиографы. Снежный покров характеризуется высотой, плотностью и запасом воды. Высота снежного покрова измеряется в сантиметрах с помощью стационарных и переносных снегомерных реек. Плотность снега измеряют объемным или весовым снигомирамы и вычисляют по соответствующим формулам. Запас воды в снеге вычисляют по формуле на основании данных о высоте и плотности снежного покрова.
Исследование динамики геохимических характеристик ландшафтных комплексов проводятся один раз в декаду и включают исследование кислотности, ионной структуры и минерализации атмосферных осадков и почвенного фильтрата (раствора). Фильтрат улавливают с помощью цилиндрических от поверхностного лизиметрив высотой 10, 20, 25 и 50 см и площадью сечения 500 см2. Лизиметры устанавливают на трех участках, которые являются своеобразными натурными моделями пахотных угодий, лугов и лесов. Пахотные угодья отражает участок лугов, регулярно прополюеться. Участок находятся рядом, но не прополюеться и все время сохраняет травяной покров отражает естественные луга. Третий участок с соответствующим техническим оборудованием находится в лесу [74].
По характеристикам простирания горизонтальные вещественные потоки делят на: 1) атмосферные (перенос твердого вещества атмосферными потоками) 2) водные (поверхностный и грунтовый сток) и 3) гравигенни. Исследование параметров этих потоков проводится на точках наблюдения, где установлены соответствующие технические приборы. Так, на Черногорском стационаре Львовского университета для определения количества твердого вещества, переносимого воздушными потоками, применяется вышка потокового накопителя [196]. Для определения поверхностного и грунтового стока используются потоковые ямы представляют собой грунтовые разрезы с площадью стенки 1 м2 с фильтром в нижней части.
Исследование всех количественных и качественных признаков функционирования, динамики и развития ландшафтных комплексов осуществляется в трех аспектах: 1) на площадке наблюдений; 2) на полигон-трансект, 3) на профилях. В первом случае все наблюдения осуществляются на специально оборудованной площадке, где установлены все необходимые приборы. Полигон-трансект - это полоса земной поверхности длиной 1,5-3 км. Ее ширину определяют размеры фаций, которые пересекает трансект. Для проведения систематических и синхронных наблюдений на полигон-трансект размещают до 50 постов наблюдений. Сбор информации проводят 4-8 раз в год по определенному графику, благодаря чему, кроме пространственного ряда, создается и временной ряд наблюдений. Профиль, в отличие от полигон-трансект, представляет собой не полосу, а линию, которая пересекает соединены фации. Измерительная аппаратура размещается по всей длине профиля в интервале от 5 до 10 м.