Регулирование водного режима почв

Лекция 10

Водные свойства почв и водный режим

Часть 1. Водные свойства

Почва служит основным источником влаги для растений. В районах недостаточного и неустойчивого увлажнения она определяет плодородие почвы и величину урожая. От содержания влаги в почве зависит почвообразование, жизненные процессы растений и развитие микроорганизмов, технологические свойства, сроки и приемы механической обработки почвы.

Вода в почве подвергается воздействию различных сил:

- менисковых сил (проявляются в почвенных капиллярах, явление смачивания; образуется капиллярная вода);

- адсорбционных (за счет молекулярного притяжения, н-р, парообразной воды);

- гравитационных (передвижение воды по крупным порам сверху вниз за счет гравитации);

- осмотических (осмотическое давление почвенного раствора, зависит от его концентрации; влияет на поступление воды из почвы в растение; если осмот. давление почв. раствора более 4атм, то поступление воды в культурные растения прекращается и наступает гибель раст.).

Виды воды . Различают следующие виды воды в почве: кристаллизационную и химически связанную, гигроскопическую, пленочную, капиллярную, гравитационную.

Ú Кристаллизационная и химически связанная вода входит в состав минералов и химических соединений, для растений она недоступна.

Ú Гигроскопическая вода образуется из парообразной за счет адсорбции на поверхности почвенных частиц слоем в несколько молекул воды и удерживается силой до 11тыс. атм. Эта вода также недоступна растениям. Гигроскопическая влажность почвы непостоянна. При 100%-ной влажности воздуха гигроскопическая влага покрывает всю поверхность частиц. В этом случае почва будет иметь полную, или максимальную, гигроскопичность. Она зависит в основном от гранулометрического состава почв. Например, максимальная гигроскопичность песка равна 0,03%, среднего суглинка —3%, тяжелого суглинка— 8%, глины – 12% и более.

Ú Пленочная вода также является адсорбированной, располагается поверх гигроскопической, но удерживается на поверхности частиц с меньшей силой, поэтому внешний слой пленочной воды может быть доступным для растений.

Ú Капиллярная вода располагается в тонких почвенных порах (капиллярах) и удерживается в них менисковыми силами. За счет этой воды формируются запасы продуктивной влаги для растений. По капиллярам вода передвигается во всех направлениях.

Виды капиллярной воды:

А) капиллярно-подвешенная (за счет увлажнения атмосферными осадками верхнего горизонта);

Б) капиллярно-стыковая (в местах соприкосновения твердых частиц);

В) капиллярно-подпертая (над зеркалом грунтовых вод)6

Ú Гравитационная вода располагается в крупных почвенных порах. Она передвигается в почве сверху вниз под действием силы тяжести. Источником ее служат главным образом атмосферные осадки.

Водные свойства почв

К водным свойствам относятся водоудерживающая способность (влагоемкость), водопроницаемость и водоподъемная способность.

1.Влагоемкость – это количественное выражение водоудерживающей способности почв. Она зависит от гранулометрического состава, содержания органического вещества, оструктуренности и пористости почв. Различают наименьшую или предельно-полевую влагоемкость, полную, капиллярную, Все виды влагоемкости выражают в % к массе или объему почвы.

Полная влагоемкостъ (ПВ) — это наибольшее количество воды, которое содержится в почве при полном заполнении всех пор (капиллярных и некапиллярных). Характеризует максимально возможные запасы влаги в почвах.

Наименьшая влагоемкость (НВ) – это количество влаги, которое содержится в почве после оттока гравитационной воды при полном заполнении капиллярных пор. Величина НВ показывает запасы продуктивной влаги для растений.

Это очень важная характеристика, указывающая на водоудерживающую способность почвы. Величина эта имеет большое практическое значение, по ней производят полив растений, ориентируют нормы осушения и др.

Оценка наименьшей влагоемкости (Н.А. Качинский)

Влагоемкость, % от массы почвы	Оценка
Тяжелые почвы
40…50	Наилучшая
30…40	Хорошая
25…30	Удовлетворительная
Менее 25	Неудовлетворительная
Легкие почвы
20…25	Отличная для песчаных почв
10…25	Удовлетворительная для полевых культур
3…10	Удовлетворительная для лесных культур
Менее 3	Неудовлетворительная для любых культур

Капиллярная влагоемкость (КВ) – количество влаги в почве, удерживаемое капиллярными силами в зоне капиллярной каймы грунтовых вод («капиллярно-подпертая влага»).

Для количественной оценки влагоемкости используют также почвенно-гидрологические константы:

Максимальная гигроскопическая влагоемкость (МГ) – максимальное количество адсорбированной влаги из воздуха с относительной влажностью воздуха 98-100%.

Влажность разрыва капиллярной связи (ВРК) – влажность почвы, при которой подвижность влаги в процессе снижения влажности резко уменьшается из-за разрыва сплошности капилляров, т.е. это нижний предел запасов продуктивной влаги. Находится в интервале между наименьшей влагоемкостью и влажностью завядания растений (ВРК= НВ….ВЗ).

Влажность завядания растений (ВЗ) – влажность почвы, при которой растения уже не могут брать воду из почвы и, теряя тургор, необратимо завядают.

2. Водопроницаемость – это способность почв пропускать воду из верхних горизонтов в нижние под влиянием силы тяжести. Вода поступает в почву путем впитывания и фильтрации. Водопроницаемость зависит от структуры, гранулометрического состава и наличия крупных пор в почве. Самая высокая водопроницаемость у структурных рыхлых почв, а также у песчаных и супесчаных.

Различают 2 стадии водопроницаемости: начальная стадия быстрого проникновения воды в почву называется впитыванием. Затем, по мере насыщения всего порового пространства почвы водой, поток стабилизируется. Наступает стадия фильтрации.

Подробная оценка водопроницаемости суглинистых и глинистых почв (по просачиванию воды в первый час фильтрации при напоре 5 см и температуре 10 ^оС) предложена Н.А. Качинским:

-провальная (более 1000 мм);

-излишне высокая (1000 - 500 мм);

-наилучшая (500 - 100 мм);

-хорошая (100 - 70 мм);

-удовлетворительная (70 - 30 мм);

-неудовлетворительная (менее 30 мм).

Кроме гранулометрического состава, в основном определяющего водопроницаемость почв, в она зависит также от минералогического состава, структуры почвы, сложения профиля и отдельных горизонтов.

3.Водоподъемная способность почв характеризует способность почвы поднимать по капиллярам воду из нижних горизонтов в верхние. Высота поднятия воды зависят от количества капилляров и их диаметра. Чем больше капилляров и меньше их диаметр, тем на большую высоту поднимается вода. Наибольшей водоподъемностью обладают суглинистые почвы и породы, в них вода поднимается до 3-4 м, в лессовидных суглинках – на 5-7м, в песках – на 40-60 см.

Запасы продуктивной влаги

Почвы в зависимости от гранулометрического состава обладают разной водоудерживающей способностью и неодинаковой степенью отдачи воды растениям. Поэтому важно знать общий и полезный запас влаги, который называют запасом продуктивной воды. Для этого необходимо знать общее количество воды в почве (определяется по полной влагоемкости ПВ) и недоступной воды, которое определяют по величине влажности завядания (ВЗ).

ВЗ = МГ·1,5

ЗПВ= ОЗВ-ЗНВ, где: ЗПВ-запасы продуктивной влаги;

ОЗВ- общие запасы влаги = ПВ*d_v*h

ЗНВ- запасы недоступной влаги = ВЗ* d_v*h

Оптимальные запасы продуктивной влаги для пахотного слоя составляют 400-600 т/га, запасы менее 200 т/га считаются неудовлетворительными.

Лекция 11

Часть 2. Водный режим почв

Водный режим почвы – совокупность процессов поступления влаги в почву, ее передвижения и расхода из почвы. Он определяет содержание воды в почве в течение года и отдельных его периодов, ее движение в системе грунтовые воды – почва – растение – атмосфера.

Важной характеристикой водного режима является водный баланс – оценка прихода и расхода влаги в определенном слое почвы за конкретный период.

Водный баланс выражается следующим уравнением:

В₁ = В_о + Пос +Пк + Пгр+Ппр+Пб = В₁+Рисп +Ртр +Рф +Рпс +Рвн

где:

В_о — запас влаги в почвенной толще в начале изучаемого периода;

В₁ — запас влаги в почвенной толще в конце изучаемого периода

Пос –приход воды с осадками;

Пк - приход воды за счет конденсации из водяного пара;

Пгр – поступление грунтовой воды (может и не быть);

Ппр – поступление воды с поверхностным притоком (на склоновых землях);

Пб – поступление воды за счет бокового притока.

Рисп – расход воды на испарении;

Ртр – расход на транспирацию;

Рф – расход на фильтрацию вниз по профилю;

Рпс – расход воды на поверхностный сток; Рвн – расход на внутрипочвенный сток.

Типы водного режима

В зависимости от соотношения прихода и расхода воды, основных источников поступления влаги в почву, ее передвижения Г.Н. Высоцким и А.А. Роде были выделены следующие типы водного режима: промывной, периодически промывной, непромывной, выпотной, мерзлотный, водозастойный, ирригационный. В дальнейшем было выделено 14 типов водного режима.

Промывной водный режим присущ почвам таежно-лесной зоны, где годовая сумма осадков превышает испаряемость. В годовом цикле нисходящие токи преобладают над восходящими. Ежегодно весной и осенью почва подвергается сквозному промачиванию до грунтовых вод. Коэффициент увлажнения КУ>1; формируются подзолистые почвы.

Периодически промывной водный режим наблюдается при близости годовых величин осадков и испаряемости (лесостепь). Для него характерны чередование ограниченного промачивания почвенно-грунтовой толщи (не до грунтовых вод) в обычные и засушливые годы и сквозное промачивание – во влажные годы (один раз в 10 - 15 лет). Ку≈1, формируются серые лесные почвы.

Непромывнойводный режим господствует в условиях степей, где годовая норма осадков меньше испаряемости. Почвенная толща чаще всего промачивается в пределах 0,5 - 2,0 м. В верхней части почвенного профиля влажность колеблется в зависимости от выпадения осадков от ПВ до ВЗ, а в нижней она находится между ВРК и ВЗ в течение всего года. Между промачиваемой толщей и капиллярной каймой грунтовых вод образуется «мертвый горизонт» с влажностью, равной ВЗ.

Рис. Типы водного режима: а)-промывной, б)- периодически промывной,

в)- непромывной, г)- выпотной, д)- выпотной (Карпачевский, 2005).

Выпотной режим проявляется в степной и, особенно, в полупустынной и пустынной зонах при близком залегании грунтовых вод. В таких условиях происходят интенсивное поднятие влаги по капиллярам от грунтовых вод к верхним горизонтам почвы и ее испарение. При наличии в воде солей эти горизонты засоляются.

Ирригационныйводный режим создается при искусственном орошении. Зависит от интенсивности орошения, глубины и сезонных колебаниях грунтовых вод, наличия и характера искусственного дренажа ит.д.

Регулирование водного режима почв

В зависимости от условий избыточного или недостаточного увлажнения.

При избыточном увлажнении . Переувлажнение проявляется практически повсеместно в таежно-лесной зоне. Весеннее и летне-осеннее переувлажнение во многих почвах довольно продолжительно, чтобы вызвать вымокание и гибель озимых зерновых культур. Поэтому необходим рациональный подбор культур.

По мере усиления заболоченности почв применяют специальные осушительные мелиоративные приемы, такие как выборочный или сплошной дренаж (открытый или закрытый).

Накопление и сохранение влаги в засушливых условиях. В засушливых районах, особенно в степной и сухостепной зонах, практически все элементы земледелия должны быть оптимизированы по условиям накопления, сохранения и рационального использования влаги. Это – оставление стерни, мульчирование поверхности почвы соломой, механическая обработка почвы, контурную организацию территории, полосное размещение культур и чистых паров и др.

В числе специальных мероприятий по накоплению влаги важнейшее – снегозадержание путем создания снежных валов, посева высокостебельных культур (н-р, подсолнечника и др.), создание полезащитных лесных полос, регулирование поверхностного стока в эрозионных ландшафтах.

Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 131; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!