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*dv*h
ЗНВ- запасы недоступной влаги = ВЗ* dv*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 = Во + Пос +Пк + Пгр+Ппр+Пб = В1+Рисп +Ртр +Рф +Рпс +Рвн
где:
Во — 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! |
Мы поможем в написании ваших работ!