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.
Категории почвенной воды, характеристика, доступность растениям
Вода в структуре земли имеет неоднородную структуру, а потому существенно отличается по физическим характеристикам.
Твердая
Эта форма воды представляет собой лед. Она считается потенциальным источником жидкой и парообразной влаги. Образование льда отличается сезонным или многолетним характером. При температуре больше 0 градусов он становится жидким или парообразным.
Химически связанная
Данная разновидность воды присутствует в составе минералов в форме гидроксильной группы или целых молекул. В первом случае влага называется конституциональной. Она удаляется из грунта с помощью прокаливания до 400-800 градусов. Вода, представленная в форме молекул, называется кристаллизационной. Ее удается удалить путем нагревания земли до 100-200 градусов.
Химически связанная вода считается важнейшим параметром, по которому можно понять состав почвы. Это вещество присутствует в составе твердой фазы земли и не относится к самостоятельным физическим телам. Состав не перемещается, не имеет характеристик растворителя и не доступен растениям.
Парообразная
Это вещество присутствует в почвенном воздухе и в порах в виде водяного пара. Парообразная влага способна перемещаться с током почвенного воздуха и зависит от влагоемкости грунта.
Хотя объем парообразной влаги составляет не больше 0,001 % массы грунта, она очень важна для правильного перераспределения почвенной влаги и помогает защитить корневые волоски культур от пересыхания. При конденсации пар трансформируется в жидкость.
Сорбированная
Это вещество формируется в результате сорбции парообразной и жидкой воды на поверхности твердых элементов грунта. Его также называют физически связанным. Такая вода делится на прочносвязанную и рыхлосвязанную. Эта градация базируется на прочности связи с твердой фазой земли.
Прочносвязанная или гигроскопическая вода формируется вследствие адсорбции молекул из парообразного состояния на поверхности почвы. Способность земли пропускать и сорбировать парообразную влагу называется гигроскопичностью. Прочносвязанная вода фиксируется на поверхности повышенным давлением. При этом на почвенных частицах формируется тонкая пленка.
Во время соприкосновения почвенных частиц с водой наблюдается ее дополнительное поглощение, и формируется рыхлосвязанная вода. Она не так прочно фиксируется и медленно передвигается от фрагментов с большей пленкой к частицам с меньшей.
Свободная
Эта вода располагается в активном слое грунта поверх рыхлосвязанной. Она не связана с почвенными фрагментами силами притяжения. Свободная вода в почве может быть капиллярной и гравитационной.
Капиллярная
Этот тип влаги располагается в тонких капиллярах земли. Он перемещается под воздействием капиллярных сил, которые появляются на поверхности раздела всех фаз – твердой, жидкой и газообразной. Этот тип влаги считается самым доступным для растений.
Типы водного режима почв
Водные режимы имеют самые разные виды, каждый из которых отличается определенными особенностями.
Мерзлотный
Этот водный режим распространен в условиях многолетней мерзлоты. При этом мерзлая часть почвы отличается водонепроницаемостью. Она представляет собой водоупор, над которым располагается надмерзлотная верховодка. Она приводит к насыщенности верхней части оттаявшего грунта водой. Такой режим регулирования наблюдается на протяжении периода вегетации.
Промывной
Согласно теории, этот режим наблюдается в регионах, в которых общее количество годовых осадков превышает их испаряемость. Весь почвенный профиль каждый год подвергается сквозному промачиванию до грунтовых вод и быстрому выщелачиванию продуктов почвообразования. Под воздействием промывного типа образуются красноземы, желтоземы, подзолистые грунты.
Если наблюдается близкое расположение грунтовых вод, а почвы отличаются слабой водопроницаемостью, образуется болотный подтип водного режима. Это приводит к формированию болотных и подзолисто-болотных видов грунта.
Периодически промывной
Для этой разновидности характерна средняя сбалансированность осадков и испаряемости. При этом ограниченное промачивание грунта в сухие годы чередуется со сквозным промачиванием во влажные периоды.
Промывание земель избыточным количеством осадков происходит 1-2 раза в течение нескольких лет. Эта разновидность водного режима характерна для серых лесных грунтов, выщелоченных и оподзоленных черноземов. Почвы отличаются неустойчивой обеспеченностью влагой.
Непромывной
Этот режим отличается распределением осадков, в основном, в верхних слоях грунта. При этом он не достигает грунтовых вод. Обмен влагой осуществляется с помощью ее перемещения в виде пара. Этот тип водного режима характерен для степных типов грунта. К ним относятся каштановые, серо-бурые пустынные, бурые полупустынные почвы и черноземы.
В таких грунтах наблюдается уменьшение числа осадков и увеличение испаряемости. Для оценки водного режима разработан коэффициент увлажнения. В данном случае он снижается с 0,6 до 0,1.
Запасы воды, которые были накоплены в степном грунте в течение весны, активно тратятся на транспирацию и физическое испарение. К приходу осени они становятся очень низкими. В пустынных и полупустынных районах заниматься земледелием без орошения невозможно.
Выпотной
Этот режим засоленных почв характерен для степной, пустынной и полупустынной зон. Он отличается высоким залеганием грунтовых вод. Почвы, обладающие хорошей водопроницаемостью, характеризуются восходящими потоками влаги. При повышенной минерализации грунтовых вод в землю проникают легкорастворимые соли, что провоцирует ее засоление.
Ирригационный
Этот водный режим формируется при дополнительном увлажнении грунта оросительными водами. При правильном нормировании воды для полива удается получить непромывной тип с наибольшим коэффициентом увлажнения, близким к единице.
Водные свойства почв
Грунты отличаются определенными свойствами и характеристиками. Это обязательно стоит учитывать огородникам.
Водоудерживающая способность
Под этим термином понимают способность грунта удерживать влагу, связанную с влиянием сорбционных и капиллярных сил. Максимальный объем воды, который может задерживать грунт определенными силами, именуют влагоемкостью.
В зависимости от формы, в которой находится влага, удерживаемая грунтом, выделяют полную, капиллярную, наименьшую и максимально-молекулярную влагоемкость.
Водопроницаемость почв
В это понятие входит способность земли поглощать и пропускать через себя воду. Выделяют 2 этапа водопроницаемости:
- Впитывание – представляет собой поглощение воды грунтом и ее прохождение в ненасыщенной влагой почве.
- Фильтрация – под этим термином понимают движение влаги в почве под воздействием силы тяжести и градиента напора при полноценном насыщении грунта влагой.
Водопроницаемость измеряют объемом воды, который протекает через определенную единицу площади грунта в единицу времени при напоре воды 5 сантиметров. Показатель постоянно меняется. Баланс водопроницаемости определяется гранулометрическим составом и химическими характеристиками грунта. Также на него влияют их структура, плотность, влажность.
Грунты тяжелого гранулометрического состава обладают более низкой водопроницаемостью по сравнению с легкими почвами. Наличие в составе земли натрия или магния, которые вызывают ее быстрое набухание, делает структуру почти водонепроницаемой.
Водоподъемная способность
Под этим термином понимают способность грунта провоцировать восходящее передвижение влаги, которая в нем содержится, за счет воздействия капиллярных сил. На высоту подъема влаги в грунте и темпы ее передвижения влияют гранулометрический и структурный составы почвы.
Также темпы подъема влаги определяются степенью минерализации грунтовых вод. Высокоминерализованные воды отличаются меньшей высотой и скоростью подъема. Но высокое расположение минерализованных вод увеличивает риск быстрого засоления грунта. Эта опасность возникает при их расположении на уровне 1-1,5 метра.
Как регулировать водный режим
Правильное регулирование водного режима имеет большое значение в условиях интенсивного земледелия
При этом важно применять особые приемы, которые направлены на устранение неблагоприятных факторов
Чтобы добиться нужных результатов, важно стараться уравновешивать объем влаги, которая поступает в почву, с ее расходом на физическое испарение. Как следствие, коэффициент увлажнения должен быть максимально приближен к 1
Регулирование водного режима осуществляют на базе учета климатических и почвенных условий. Большое значение имеет также потребность культур во влаге.
Чтобы улучшить водный режим слабодренированного грунта зон избыточного увлажнения, необходимо планировать поверхность и нивелировать разные типы понижений. Именно в этих местах наблюдаются застои влаги.
В почве с временным избыточным увлажнением требуется удалять лишнюю влагу. Для этого с осени рекомендуется делать гребни. Болотные почвы требуют осушительных мелиораций.
Водные свойства почвы имеют большое значение для успешного земледелия
Потому так важно ознакомиться с ними перед высадкой тех или иных растений
Особенности водного режима почвы
Водный режим включает в себя множество процессов, заключающихся в поступлении влаги в почву, а также её физического состояния, контроля передвижения и расхода. Данная система состоит из различных элементов: впитывания, фильтрации, капиллярного подъема, поверхностного стока, физического испарения, замерзания и размерзания, конденсации жидкости.
Водный баланс достигается благодаря приходу осадков и дополнительных источников в виде грунтовых вод и поверхностных стоков. Расход жидкости происходит из-за испарения, процесса транспирации и инфильтрации в грунт. Существует специальный коэффициент увлажнения, помогающий установить тип водного режима.