Водный баланс и свойства почвы, типы режима и пути его регулирования

Водный режим и водный баланс почвы

Водным режимом называют совокупность всех явлений поступления воды в почву, ее передвижения в ней и расходования. В почве происходит изменение влажности по генетическим горизонтам, по площади ее распространения и срокам. Количество притекающей в почву воды и расходование ее из почвы за учетный отрезок времени характеризуют в л а г о о б о р о т п о ч – в ы. Совокупность количественных изменений влажности почвы за этот отрезок называют р е — ж и м о м в л а ж н о с т и.

Водный баланс почв отдельных участков и районов слагается из многих переменных величин. Приближенно его можно выразить следующим уравнением (по А. А. Роде):

Вн+ (О + К + Г + П +Б) = Вк+ (Т + И + Сп+ Св),

где Вн – запас в начале изучаемого периода;

Вк – запас воды в конце изучаемого балансового периода;

О – сумма осадков за весь год;

К – величина конденсации паров воды из атмосферы за весь период;

Г – количество воды, поступающей из грунтовых вод за весь период;

П – приток поверхностной воды из каналов и оросителей, с орошаемой площади, из водохранилищ, с соседней территории и др.;

Б – внутрипочвенный приток воды;

Т – транспирация за весь год;

И – величина испарения воды почвой за весь период;

Сп – величина поверхностного стока;

Св – внутрипочвенный сток (фильтрация и др.)

Типы водного режима.

Средний годовой водный баланс определяет тип водного режима почв. В результате проявления того или иного типа водного режима по почвенному профиля распределяются растворенные и диспергированные вещества, возникают генетические горизонты и создается общий облик (тип) почв той или иной зоны. Тип водного режима почвы состоит из годовых и сезонных водных режимов или посезонного распределения воды а почве. Тип водного режима почвы и элементы его отличаются известной динамичностью.

Типы и подтипы режима почв

(Составлена по литературным источникам)

Перейти на страницу: 1 

Литература

• Алексеев А. М., Гусев Н. А. Влияние минерального питания на водный режим растений. — М., 1957
• Алпатьев А. М. Влагооборот культурных растений. — Л.: Гидрометеоиздат, 1954
• Бабаев А. Г. Пустыня как она есть. — М.: «Молодая гвардия», 1980
• Боженова А. П. Миграция воды в замёрзших почвогрунтах. — М., 1946
• Большаков А. Ф. Водный режим мощных чернозёмов Средне-Русской возвышенности. — М.: Изд-во АН СССР, 1961
• Будаговский А. И. Испарений почвенной влаги. — М.: Наука, 1964
• Качинский Н. А. Физика почвы. Часть II. Водно-физические свойства и режимы почв. Учебное пособие. — М.: Высшая школа, 1970
• Рожков В. А. Почвоведение. — Издательский дом «Лесная промышленность», 2006
• Основы почвоведения и географии почв. Под ред. Кулижского С. П., Рудого А. Н., — Томск: Изд-во ТГПУ, 2004

Водные свойства почвы

Водопроницаемость — свойство почвы воспринимать влагу с поверхности, проводить её между ненасыщенными водой горизонтами и фильтровать через толщу горизонтов, насыщенных водой. Водопроницаемость оказывает существенное влияние на ход почвообразовательных процессов, формирование поверхностного, бокового и грунтового стока воды и на интенсивность водной эрозии.

Проникает вода в почву с поверхности под воздействием силы тяжести по крупным порам, параллельно рассасываясь в стороны под влиянием капиллярных явлений. Процесс восприятия сухой или слабоувлажнённой почвой воды называется впитыванием воды, измеряется коэффициентом впитывания.

Водоудерживающая способность

Влагоёмкость

Водоподъёмная способность

Испаряющая способность

Влажность

Наклон почвы

Водные свойства почвы

Водопроницаемость — свойство почвы воспринимать влагу с поверхности, проводить её между ненасыщенными водой горизонтами и фильтровать через толщу горизонтов, насыщенных водой. Водопроницаемость оказывает существенное влияние на ход почвообразовательных процессов, формирование поверхностного, бокового и грунтового стока воды и на интенсивность водной эрозии.

Проникает вода в почву с поверхности под воздействием силы тяжести по крупным порам, параллельно рассасываясь в стороны под влиянием капиллярных явлений. Процесс восприятия сухой или слабоувлажнённой почвой воды называется впитыванием воды, измеряется коэффициентом впитывания.

Водоудерживающая способность

Влагоёмкость

Водоподъёмная способность

Испаряющая способность

Влажность

Типы водного режима

Основы учения о типах водного режима были разработаны Г. Н. Высоцким. Для выделения типов учитываются следующие факторы: наличие или отсутствие в почве вечной мерзлоты, глубина промачивания почвогрунта до уровня грунтовых вод или только в пределах профиля, преобладание в толще почвогрунта восходящих или нисходящих токов воды. Сообразно с этим, выделяются следующие типы:

Из-за промывного типа водного режима, оксиды железа в подзолистой почве лёгкого гранулометрического состава откладываются на значительной глубине (~170 см)

• Мерзлотный — в почве имеется вечная мерзлота, в тёплый период оттаивающая на небольшую глубину в пределах мерзлотного слоя, но с сохранением его значительной части. За счёт этого и атмосферных осадков над остаточным мерзлотным слоем формируется верховодка. Характерные почвы: арктические, тундровые, мерзлотные лугово-лесные.
• Сезонно-мерзлотный — распространён в регионах, где максимум осадков приходится на летний период и они промачивают почву до уровня грунтовых вод (Амурская область, юг Хабаровского края и др.). Зимой при этом почва промерзает на глубину более трёх метров, полностью оттаивая лишь в июле-августе. До этого времени водный режим местности носит все черты мерзлотного типа.
• Промывной — отмечается в почвах районов, где осадков выпадает больше, чем испаряется. Нисходящие токи воды преобладают над восходящими и почва промывается до уровня грунтовых вод. Грунтовые воды в данных условиях как правило залегают не глубже 2 м от поверхности.Характерные почвы: подзолистые.
• Периодически промывной — в почвах территорий, где количество выпадающих осадков примерно равно испарению, причём во влажные годы будет наблюдаться больше количество осадков и, соответственно, промывной режим, а в сухие преобладание испарения и непромывной водный режим.Характерные почвы: серые лесные.

Черноземы в период снеготаяния промываются, высвобождаясь от излишков солей. красно черные

• Эрозионно-промывной — на участках, подверженных водной эрозии.
• Непромывной — отмечается в почвенно-климатических зонах, где расходная статья водного баланса преобладает над приходной, влагооборотом охвачен лишь почвенный профиль, грунтовые воды залегают глубоко, нисходящие токи преобладают над восходящими (так как главный расход воды приходится не на физическое, а на транспирационное испарение).Характерные почвы: чернозёмы с незначительным снеготаянием, каштаны, коричневые.
• Выпотной — при сумме осадков значительно меньше испарения. При этом испаряется не только влага, выпавшая в виде осадков, но часть высокостоящих грунтовых вод, в результате чего грунтовые воды поднимаются по капиллярам, достигая верхних горизонтов почвенного профиля. Так как в данных условиях грунтовые воды чаще всего минерализованы, то вместе с влагой по капиллярам переносятся растворённые соли.Характерные почвы: солончаки, солонцы.
• Застойный — распространён на заболоченных участках. Все поры почвы оказываются заполненными водой, испарению препятствует специфическая растительность (сфагновые мхи и др.).Характерные почвы: болотные.
• Намывной — при ежегодном продолжительном затоплении территории во время разлива рек.Характерные почвы: аллювиальные (пойменные)

Регулирование водного режима

Каждой почвенно-климатической зоне присущи те или иные типы водного режима почв, которые в зависимости от особенностей возделываемых культур требуют соответствующих мероприятий по его регулированию.

В таежно-лесной почвенно-климатической зоне и в других зонах, где наблюдается избыточное увлажнение почв, используют различные агротехнические приемы, направленные на отвод избыточной влаги из верхних горизонтов почвы:

• грядкование и гребневание,
• нивелировку микро- и мезопонижений.

При необходимости проводят осушение открытыми канавами, закрытым дренажем, обвалованием, кольматажем и другие мелиоративные приемы.

Избыточное увлажнение можно устранить созданием мощного, хорошо окультуренного пахотного слоя и рыхлением подпахотного горизонта, что обеспечивает повышение влагоемкости почвы и просачивание влаги в нижние слои. Эта влага в засушливые критические периоды вегетации служит дополнительным резервом для выращиваемых растений.

В таежно-лесной зоне иногда бывают засушливые годы, когда сельскохозяйственные культуры из-за недостатка продуктивной влаги резко снижают урожаи. Например, в Московской области из 100 лет 29 бывают засушливыми, 23 — избыточно влажными, 48 — нормальными. Поэтому даже в этой зоне в отдельные годы целесообразно накопление и сбережение влаги атмосферных осадков.

В зонах лесостепи и степи с неустойчивым и недостаточным увлажнением почв основные задачи по регулированию водного режима сводятся к накоплению, сохранению и продуктивному использованию влаги выпадающих осадков для поддержания необходимой обеспеченности возделываемых культур. В этих зонах большое значение приобретают мероприятия, направленные на ослабление поверхностного стока воды, снегозадержание, уменьшение физического испарения воды из почвы.

Важная роль принадлежит:

• системе обработки почвы чистым паром,
• борьбе с сорняками,
• лесополосам.

Так, зяблевая обработка почвы, обеспечивая рыхлое строение пахотного слоя, способствует лучшему поглощению дождевых и талых вод, уменьшает поверхностный сток и снижает потери влаги на физическое испарение. Это улучшает влагообеспеченность сельскохозяйственных культур и повышает их урожай.

В засушливых районах Заволжья, Западной Сибири эффективны кулисные пары, способствующие увеличению запасов продуктивной влаги в метровом слое до 50 мм и более (Шульгин). Непроизводительные потери влаги на физическое испарение существенно уменьшаются при проведении весеннего боронования полей, а также при рыхлении поверхностных горизонтов почвы после дождей, предупреждающих образование корки.

Послепосевное прикатывание почвы изменяет плотность поверхностного слоя пахотного горизонта по сравнению с остальной его массой. Разность плотностей почвы обусловливает капиллярный подток влаги из нижележащего слоя и помогает возникновению конденсации водяных паров воздуха.

В овощеводстве для сохранения влаги широко применяют мульчирование почвы различными материалами.

В пустынно-степной и пустынных зонах основной способ регулирования водного режима — орошение.

Оптимизация водно-физических свойств почв, их структурного состояния способствует улучшению влагообеспеченности растений в различных почвенно-климатических зонах.

Примечания

1. ↑ Zunker F. Das verhalten des Bodens zum Wasser. Handbuch der Bodenlehre. Bd. VI, 1930, Berlin
2. Качинский Н. А. Физика почвы. Часть II. Водно-физические свойства и режимы почв. Учебное пособие. — М.: Высшая школа, 1970, с. 26
3. Литвинова Т. А. Влияние удельной поверхности и ультрапористости мёрзлых грунтов на содержание в них незамёрзшей воды. М., 1961
4. Коссович П. С. Водные свойства почвы. — СПб.: Ж. «Опытная агрономия», кн. 3, 1904
5. ↑ Лебедев А. Ф. Почвенные и грунтовые воды. М.-Л.: Сельхозгиз, 1930
6. Вотяков И. Н. Связь между содержанием незамёрзшей воды в мёрзлых грунтах и гигроскопической влажностью грунтов. Известия СО АН СССР, Новосибирск, 1960, с. 17-25
7. Качинский Н. А. О влажности почвы и методах её изучения. М.-Л.: Сельхозгиз, 1930

Методы регуляции водного режима

Регулирование водного режима — обязательное мероприятие в условиях интенсивного земледелия. При этом осуществляется комплекс приемов, направленных на устранение неблагаприятных условий водоснабжения растений. Искусственно изменяя приходные и особенно расходные статьи водного баланса, можно существенно влиять на общие и полезные запасы воды в почвах.
Для создания оптимальных условий роста и развития растений необходимо стремиться к уравновешиванию количества влаги, поступающей в почву, с её расходом на транспирацию и физическое испарение, то есть созданию коэффициента увлажнения, близкого к единице.
Регулирование водного режима должно происходить на основе учёта климатических и почвенных условий, а также потребностей выращиваемых культур
в воде. В конкретных почвенно-климатических условиях способы регулирования водного режима имеют свои особенности.
Улучшению водного режима слабодренированных территорий зоны достаточного и избыточного увлажнения способствует планировка поверхности и нивелировка микро- и мезопонижений, в которых весной и после летних дождей наблюдается длительный застой воды.
На почвах с временным избыточным увлажнением для удаления влаги целесообразно с осени делать гребни. Высокие гребни способствуют увеличению
физического испарения, а по бороздам происходит поверхностный сток за пределы поля.
Почвы болотного типа нуждаются в осушительных мелиорациях — устройстве дренажа или использовании открытых дрен для отвода избыточной влаги.
Регулирование водного режима почв во влажной зоне с большим количеством годовых осадков не ограничивается осушительной направленностью. В ряде
случаев, например на дерново-подзолистых почвах, летом проявляется недостаток влаги и потребность в дополнительном количестве воды. Эффективное средство улучшения влагообеспеченности растений в Нечерноземье — двустороннее регулирование влаги, когда избыток влаги отводится с полей по дренажным трубам в специальные водоприемники и при необходимости подается на поля.
В зоне неустойчивого увлажнения и засушливых районах регулирование водного режима направлено на максимальное накопление влаги в почве и на
рациональное её использование. Например, задержание снега и талых вод. Для этого используют стерню, кулисные растения, валы из снега. Для уменьшения
поверхностного стока воды применяют зяблевую вспашку поперек склонов, обвалование, прерывистое бороздование, щелевание, полосное размещение
культур, ячеистую обработку почв.
Исключительная роль в накоплении почвенной влаги принадлежит полезащитным полосам. Предохраняя снег от сдувания в зимнее время, они способствуют увеличению запасов влаги в метровом слое почвы к началу вегетационного периода на 50-80 мм и до 120 мм в отдельные годы. Под влиянием лесных
полос сокращается непродуктивное испарение влаги с поверхности почвы.
Накоплению и сохранению влаги в почве способствуют многие агротехнические приемы. Поверхностное рыхление почвы весной или закрытие влаги
боронованием позволяет избежать ненужных потерь в результате её физического испарения. Послепосевное прикатывание почвы изменяет плотность поверхностного слоя пахотного горизонта по сравнению с остальной его массой.
Создавшаяся разность плотностей почвы вызывает капиллярный подток влаги из нижележащего слоя и способствует конденсации водяных паров воздуха.
Применение органических и минеральных удобрений способствует более экономичному использованию влаги.
В пустынно-степной и пустынной зонах основной способ улучшения водного режима — орошение наряду с комплексной, достаточно сложной мелиорацией
почв.
Таким образом, создание оптимальных физических и водно-физических почвенно-грунтовых условий является одним из основных условий повышения плодородия почв.