Водно-физические свойства и водный режим почв План

Водно-физические свойства и водный режим почв

План лекции • Типы почвенных режимов • Формы почвенной влаги • Почвенно-гидрологические константы и их агрономическое значение • Водно-физические свойства почв • Определение и оценка запасов влаги в почве • Водный баланс и его регулирование в разных почвах • Типы водных режимов и их характеристика

Литература • 1. Почвоведение/ Ред. Кауричев И. С. М. : Агропромиздат, 1989, 719 с. • 2. Почвоведение/ Ганжара Н. Ф. М. : Агроконсалт. 2001, 392 с. • 3. Общее почвоведение/ Мамонтов В. Г. , Панов Н. П. , Кауричев И. С. , Игнатьев Н. Н. М. : Колос, 2006, с. 456 • 4. Практикум по почвоведению/ Ред. Кауричев И. С. М. : Колос, 1980, с. 272 • 5. Практикум по почвоведению/ Ганжара Н. Ф. , Борисов Б. А. , Байбеков Р. Ф. М. : Агроконсалт. 2002, 280 с.

Основные понятия • Почвенные режимы - закономерное изменения какого-либо почвенного свойства или процесса за определенный период, как правило, на протяжении года • Основные типы почвенных режимов – водный, воздушный, тепловой, окислительно-восстановительный, пищевой, органического вещества, микробиологический. • Характер почвенных режимов определяется внешними факторами (природными условиями) и внутренними факторами (свойствами почв) • Водный режим – это характер изменения влажности почвы на протяжении года в результате процессов поступления, передвижения, удерживания и расхода влаги в почвенном профиле • Водный режим зависит от условий почвообразования (климата, рельефа, уровня грунтовых вод) обусловливающие внешние условия поступления и расхода влаги и воднофизических свойств почвы.

Почвенная влага • Формы почвенной влаги - жидкая, твердая, газообразная • Категории почвенной влаги - связная (прочносвязная или гигроскопическая, рыхлосвязная или пленочная), свободная (капиллярная и гравитационная) • Связная влага – недоступна для растений, свободная – доступна. • Влажность почвы измеряется в процентах к единицы массы сухой почвы или единице объема почвы • Степень доступности почвенной влаги для растений характеризуют почвенно-гидрологические константы.

Почвенно-гидрологические константы • • Почвенно-гидрологические константы – граничные значения влажности почвы, характеризующие появления разных категорий почвенной влаги по связи с твердой фазой и соответственно степени доступности для растений. Величина почвенно-гидрологических констант зависит от механического состава, структуры, строения порового пространства почвы. Максимальная гигроскопия (МГ) – влажность почвы, соответствующая максимальному количеству влаги, которое может поглощать почва из воздуха при его относительной влажности 100% Влажность завядания (ВЗ) – верхний предел недоступной растениям влаги или влажность почвы, ниже которой растения испытывают устойчивое завядание. ВЗ = 1, 5 МГ Влажность разрыва капилляров (ВРК) – влажность, при которой в почве заполнены влагой мелкие капилляры и с воздухом крупные капилляры. Наименьшая влагоемкость (НВ) или предельно-полевая влагоемкость (ППВ) – влажность, при которой все капиллярные поры заполнены влагой. Полная влагоемкость (ПВ) – влажность, при которой все поры почвы (капиллярные и межагрегатные аэрации) запонены влагой

Сельскохозяйственная оценка влажности почв • • • W – влажность почвы, % W < ВЗ - в почве нет доступной для растений влаги W > ВЗ – в почве имеется доступная влага для растений ВРК – ВЗ - диапазон труднодоступной влаги НВ – ВРК - диапазон легкодоступной влаги ПВ – НВ - диапазон гравитационной свободной (избыточной) влаги • W – ВЗ - количество продуктивной (доступной для растений) почвенной влаги, % • Рекомендуемая поливная норма = НВ - W

Водно-физические свойства почв • • Водоудерживащая способность – свойство почв за счет сорбционных и капиллярных сил удерживать влагу. Максимальное количество влаги удерживаемое за счет тех или иных сил называется влагоемкостью. Влагоемкость измеряется в процентах к единице массы или объема, либо в куб. м/га или мм/га на слой определенной мощности. Водопроницаемость - скорость, с какой почва способна пропускать влагу. Измеряется в мм за единицу времени (мм/час, мм/мин, мм/сутки) Водопроницаемость >1000 мм/сутки – провальная, 500 -1000 – излишне высокая, 100 -500 – наилучшая, 70 -100 – хорошая, 70 -30 – удовлетворительная, <30 – неудовлетворительная Водоподъемная способность – свойство почвы поднимать влагу за счет капиллярных сил над уровнем грунтовых вод. Измеряется в метрах.

Запасы влаги в почве • Запасы влаги определяются на единицу площади (1 га) для слоя почвы определенной мощности (обычно на слои 20 см и 100 см) • Измерение запасов влаги проводится в тоннах, куб. м или мм • 1 мм = 10 куб. м = 10 т • Формула расчета общего запаса влаги в почве ЗВ, т = W * 10000 * h * ОВ где W – влажность почвы, % к массе 10000 - площадь 1 га, кв. м h – мощность слоя, м ОВ – объемный вес, т/куб. м Формула расчета запаса продуктивной влаги в почве ЗВ, т = (W – ВЗ) * 10000 * h * ОВ

Оценка запасов продуктивной влаги Запас продуктивной влаги в слое 100 см, мм Качественная оценка более 200 избыточные 200 – 160 отличные 160 - 130 хорошие 130 – 90 удовлетворительные 90 – 60 плохие менее 60 очень плохие

Водный баланс • Водный баланс – количественное выражение поступления и расхода влаги из почвы (почвенного горизонта). • В 0 + Пос + Пг + Пк + Пп + Пвн – (Рис + Рин + Ртр + Ввн) = В 1 где В 0 – начальный запас влаги в почве Пос – поступление влаги с атмосферными осадками Пг - поступление влаги с грунтовыми водами Пк - количество почвенной влаги, конденсировавшееся из атмосферных паров Пп - количество влаги поступившее с боковым поверхностным стоком Пвн - количество влаги поступившее с боковым внутрипочвенным стоком Рис – количество испарившейся влаги Рин – количество влаги профильтровавшейся в глубокие подпочвенные слои Ртр – количество влаги потерянное в результате транспирации растений Ввн – количество влаги ушедшее с боковым внутрипочвенным стоком В 1 - конечный запас влаги в почвы

Регулирование водного баланса • • В зонах недостаточного увлажнения проводятся мероприятия по накоплению, сохранению и рациональному использованию запасов продуктивной влаги. Мероприятия по увеличению приходных статей водного баланса снегонакопление и снегозадержание, агротехнические меры по увеличению поступления влаги в почву путем зяблевой вспашки, рыхления подпахотного слоя (увеличение водопроницаемости почв), Мероприятия по сокращению расходных статей водного баланса - весеннее боронование и выравнивание поверхности для закрытия влаги, обработка поперек склона для сокращения поверхностного стока, мульчирование поверхности для сокращения испарения Мероприятия по рациональному использованию запасов влаги – ранние сроки посева. В зонах избыточного увлажнения проводятся мероприятия по удалению влаги путем увеличению расходных статей водного баланса Увеличение инфильтрации путем повышения водопроницаемости почв агротехническими приемами (глубокая вспашка весной) Увеличение бокового стока путем внутрипочвенного дренажа Увеличение поверхностного стока путем отвода влаги по осушительным каналам

Типы водного режима • • • Промывной водный режим - наличие ежегодных интенсивных нисходящих токов гравитационной влаги за пределы почвенного профиля в глубокие слои пород вплоть до грунтовых вод. Характерен для районов, где КУ стабильно больше 1 Периодически промывной водный режим – слабоинтенсивные нисходящие токи гравитационной влаги за пределы почвенного профиля в глубокие слои пород вплоть до грунтовых вод в отдельные годы повышенного увлажнения. Характерен для районов, где КУ равен или несколько ниже 1. Непромывной водный режим - нисходящие токи гравитационной влаги не достигают капиллярной каймы глубоко залегающих грунтовых вод. В почвенногрунтовой толще имеется «мертвый» горизонт с постоянной низкой влажностью близкой к ВЗ. Характерен для районов, где КУ существенно ниже 1 Выпотной водный режим – в почве преобладают восходящие токи влаги от высоко залегающих грунтовых вод над нисходящими. Характерен для районов, где КУ существенно ниже 1 и территорий с высоким залеганием грунтовых вод. Мерзлотный водный режим - практически постоянное промачивание профиля в маломощном слое вплоть до многолетней мерзлоты. Сильная водонасыщенность надмерзлотного слоя за счет верховых талых вод.