Водний режим ґрунтів, його типи і регулювання

Водним режимом називають всю сукупність явищ надходження вологи в грунт, її пересування, утримання в ґрунтових горизонтах і витрати з грунту. Водний режим ґрунтів характеризує надходження води в грунт і витрата її з грунту на відтік в грунтові води або інші елементи рельєфу, на випаровування і транспірацію. Останні два явища об`єднують часто єдиним терміном сумарне випаровування (евапотранспіраціі) - в зв`язку з труднощами визначення їх окремо. Зазвичай водний режим характеризують такими параметрами: режим вологості (зміна змісту води в грунті в залежності від погодних умов і впливу рослин) і водний баланс грунтів (оцінка приходу і витрати води в грунтах в річному циклі). Останнім часом до цих відомих параметрах додали характеристику гідрологічного профілю та гідрологічних горизонтів грунтів. Водний режим важливий для розуміння генезису грунтів, їх екологічних функцій, які проявляються в підтримці певного рослинного покриву в даних умовах.

Водний баланс, що характеризує прихід води в грунт і витрата з неї кількісно виражається формулою:

Під + Вос + Вгр + Вк + Впр + Вбік = В₁+Нд + Ві + Вп + ЄІСП + ЕТР

де По запас вологи в грунті на початку наблюденій- Вос - сума опадів за період наблюденій- Вгр - кількість надійшла з грунтових вод вологи-Вк - кількість конденсується вологи-Впр - поверхневий приплив вологи-Вбік - бічний приплив грунтово-грунтових вод-В₁ - кількість вологи в грунті в кінці наблюденій- Нд - кількість вологи бокового стока- Ві - кількість инфильтрированной вологи-Вп - кількість вологи поверхневого стока- ЄІСП - кількість випарувалася вологи-етр - кількість вологи на транспірацію (десукція).

Ліва частина - прибуткові статті, права - витратні.

У більшості випадків прогресуючого осушення або зволоження території не відбувається і рівняння водного балансу дорівнює нулю. Водний баланс характеризується річними циклами з повторюваними процесами надходження і витрати вологи. Відкидаючи слабозначімие і компенсуючі складові балансу можна записати рівняння наближено

Під + Вос + Вгр + Впр = В₁+Ві + Вп + ЄІСП + ЕТР

У природних грунтах водний баланс в багаторічному циклі компенсований, тобто витрата і прихід води в річному відрізку часу в середньому рівні. Він не компенсований лише в ряді поливних ґрунтів, де вода може надходити в грунтові води і збільшувати їх потужність і запас води в грунтово-грунтової товщі, і при направленому зміні клімату. переглянути маршрути нічних автобусів Пітера ви зможете на сайті Peterburg.ru

Таким чином, водний баланс характеризує головну рису водного режиму грунтів, його циклічність, і загальний обсяг води, що проходить через грунт в даних умовах. Будь запас вологи, існуючий в цьому грунті, відновлюється через певний час, в межах якого витрата і прихід води в кінцевому підсумку зрівнюється. Тому оцінка водного режиму грунтів по балансу вологи не може служити достовірної його характеристикою. Вона говорить лише про обсяг води, що пройшла через грунт протягом гідрологічного року.

Для ялинника моховитого, розташованого в 3 км від дубо-ялинника, нижче за дуже пологої катенов, рівняння водного балансу виглядає дещо інакше:

755 (опади) = 323 (відтік) + 88 (евапотранспіраціі) + 88 (зволоження ґрунтів після осушення до НВ) + 236 (затримано пологом рослин, втрата на змочування дерев і мохового ярусу).

Головний підсумок оцінки водного балансу досліджених екосистем в тому, що вдалося виявити кількість води, що йде на водопостачання рослиий. Воно дорівнює 80-120 мм в залежності від типу парцелли (екосистеми).

Водний баланс може бути складений стосовно до різних грунтових верствам, всієї товщі грунту або доопределении глибини. Найчастіше запаси вологи, статті витрат і приходу висловлюють в мм водного шару або в м³/ Га. Зміст вологи обчислюють окремо для кожного генетичного горизонту, так як вологість і щільність сильно змінюються по різним верствам грунтового профілю. Запаси води в окремому горизонті визначають за формулою:

В = а * ОМ * Н

де а - польова вологість,% - ОМ - об`ємна маса (щільність) - н - потужність горизонту, см

Для перерахунку запасів води, обчислених в м³/ Га, в міліметри водного шару треба ввести коефіцієнт 0,1.

Запаси води в грунті, які враховуються протягом усього вегетаційного періоду, дозволяють судити про забезпеченості культурних рослин вологою. У агрономічної практиці корисно враховувати загальний і корисний запаси води. Загальний запас води - сумарна кількість на задану потужність грунту, виражається рівнянням:

ОЗВ = а₁* ОМ₁* Н₁+а₂* ОМ₂* Н₂+а₃* ОМ3₃* Н_{3 ....}+ аn* ОМn* Нn

Корисний запас води в грунті - сумарна кількість продуктивної, або доступною для рослин вологи в товщі почвогрунта.

Щоб розрахувати корисний запас вологи в грунті, потрібно обчислити загальний запас вологи і запас важкодоступній вологи, який розраховується аналогічно попередній формулі, але замість польової вологості береться вологість стійкого в`янення рослин. Різниця дає кількість корисної вологи в грунті.

ПЗВ = ОЗВ-ЗТВ

Відео: 171 Структура грунту

Для шару 0-20см запаси понад 40 мм вважаються хорошими, 20-40 - задовільними, менше 20 - незадовільними. Для шару 0-100см запаси понад 160 мм вважаються дуже хорошими, 130-160 - хорошими, 90-130 - задовільними, 60-90 - поганими, менше 20 - дуже поганими.

Типи водного режиму. Водний баланс складається неоднаково для різних грунтово-кліматичних зон і окремих ділянок місцевості. Залежно від співвідношення основних статей річного балансу може бути кілька типів водного режиму.

Практично характер водного режиму визначають за співвідношенням середніх опадів і випаровування. Испаряемость - найбільша кількість вологи, яка може випаруватися з відкритої водної поверхні або з поверхні постійно перезволожений грунту в даних кліматичних умовах (мм). Відношення річної суми опадів до річної випаровуваності називають коефіцієнт зволоження (КУ). Він коливається від 0,1 до 3 в різних природних зонах.

Тип водного режиму визначає особливості переміщення речовин в грунті, ступінь руйнування мінералів і уламків гірських порід в грунтах, саме збереження певних типів мінералів. Так, грунту з промивним типом водного режиму відмиті в більшості випадків від розчинних солей і карбонатів. На Руській та Американської рівнинах простежується закономірність зниження глибини залягання карбонатів на 30 см при підвищенні суми річних опадів на 100 мм. Навпаки, випотние грунту, як правило, ОГЛЕ і можуть бути збагачені розчинними солями. При цьому склад солей визначається типом водного режиму плакорах (вододілів і пологих схилів). У аридной зоні - це хлориди, сульфати і карбонати кальцію, натрію, магнію, в гумідних - карбонати кальцію, сполуки заліза.

Водний режим визначає вміст води в грунті протягом року і окремих його періодів, її рух у системі грунтові води-грунт-рослина-атмосфера. Водний режим впливає на ріст рослин (зазвичай в сільськогосподарському виробництві на 1 т продукції витрачається 1000 т і більше води).

З водним режимом пов`язані хімічний склад грунтів, їх кислотність. Так, найбільш вірогідні значення рН для верхніх горизонтів (А, В) грунтів, що володіють промивним водним режимом, - менше 6.

Водний режим визначає долю забруднених грунтів. Промивної режим може поступово привести до самоочищення ґрунтів, в умовах непромивного режиму забруднення стає постійним фактором.

Г.Н. Висоцький виділяв 4 типи водного пежіма, А.А. Роде розвинув його вчення, виділивши 6 типів.

1. мерзлотной тип. Має місце в районах поширення вічної мерзлоти. Мерзлий шар грунту, будучи воодоупором, обумовлює наявність надмерзлотних верховодки, тому верхня частина талої грунту протягом вегетаційного періоду насичена водою. Грунт відтає на глибину 1-4м. Річний водооборот охоплює лише ґрунтовий шар.

2. Промивний тип (КУ gt; 1). Характерний для місцевостей, де сума річних опадів більше величини випаровуваності. У річному циклі водооборота спадні струми переважають над висхідними. Ґрунтова товща щорічно піддається наскрізного промачіваніі до ґрунтових вод, що призводить до інтенсивного вилуговування продуктів грунтоутворення. Річний влагооборот охоплює всю грунтову товщу. У більш посушливих регіонах він має місце лише при легкому гранулометричному складі. В таких умовах формуються грунти підзолистого типу, червоноземи і жовтоземи. Болотний підтип водного режиму розвивається при близькому до поверхні заляганні грунтових вод, або слабкою водопроникності почвообразующих порід.

Відео: Екологія. Передача 9. Засоление. Чи можуть рослини рости на грунтах з концентрацією солей 10%?

3. Періодично промивний тип (КУ = 0,8-1,2- в середньому 1) характеризується середньою багаторічною збалансованістю опадів і випаровування. Річний влагооборот охоплює тільки грунтову товщу (непромивний умови) в сухий рік і весь шар до ґрунтових вод (промивні умови) у вологий рік. Промивання буває раз в декілька років. Такий водний режим характерний для сірих лісових грунтів, чорноземів вилужених і опідзолених.

4. непромивний тип водного режиму (КУ менше 1) властивий місцевостям, де волога опадів розподіляється тільки в верхніх горизонтах і не досягає ґрунтових вод. Зв`язок між атмосферної та ґрунтової води здійснюється через шар з дуже низькою вологістю, близькою до ВЗ (мертвий шар). Обмін вологою відбувається шляхом пересування води в формі пара. Такий водний режим характерний для степових грунтів - чорноземів і каштанових, бурих напівпустельних і сіро-бурих пустинних грунтів. У зазначеному ряду грунтів зменшується кількість опадів і зростає випаровуваність. Коефіцієнт зволоження зменшується від 0,6 до 0,1. Річним влагооборота охоплена товща грунтів від 4 м в степах до 1 м в пустелях. Запаси вологи, накопичені в степових грунтах до весни за рахунок пізньоосінніх опадів і талої води, інтенсивно витрачаються на транспірацію і фізичне випаровування, стаючи до осені нікчемними. У напівпустельною і пустельній областях без зрошення землеробство неможливо. Витрата вологи йде переважно на транспірацію, тому переважають низхідні струми вологи. Вся інфільтруються волога повертається в атмосферу.

5. Випотной (десуктівно-випітної) тип водного режиму (КУ менше 1) проявляється в степовій, особливо напівпустельною і пустельній зонах при близькому заляганні грунтових вод. Характерно переважання висхідних потоків вологи в грунті за рахунок її підтікання по капілярах від грунтових вод. Верхня частина капілярної облямівки входить в ґрунтовий шар. Грунтово-грунтові води алохтонні, тобто мають додаткове ґрунтове живлення. Річний водооборот охоплює всю грунтово-грунтову товщу. При високої мінералізації грунтових вод в грунт потрапляють легкорозчинні солі і грунт засоляется. Випотной тип водного режиму проявляється і в деяких районах Білорусі, переважно на Поліссі. Власне випітної тип спостерігається при дуже близькому, в межах грунтового профілю, залягання грунтових вод. Верхня межа капілярної облямівки виходить на денну поверхню. В цьому випадку переважали не транспирация, а фізичне випаровування.

6. ІРІГАЦІЙНІ тип створюється при додатковому зволоженні грунту зрошувальними водами. При зрошенні в різні періоди проявляються різні типи водного режиму. У період поливу має місце промивної тип, що змінюється непромивний і навіть випітним, тобто в грунті періодично переважають то висхідні, то низхідні потоки вологи.

Виділяють також підтипи за джерелом зволоження:

Атмосферний

Грунтово-атмосферний

Атмосферний з додатковим поверхневим

Грунтово-атмосферний з додатковим поверхневим

Атмосферний з додатковим паводкових

Грунтово-атмосферний з додатковим паводкових

Так, при осушенні торф`яних грунтів режим з промивного з атмосферним живленням і повним насиченням (болотний) змінюється дренажним тайгових типом. Меліоровані грунту - особливі типи водного режиму.

Для кожного типу грунту характерні певні режими вологості, тобто зміни грунтово-гідрологічних умов. Прийнято виділяти 5 класів вологості:

1) Повний насичення - водоносний горизонт більшу частину вегетаційного періоду знаходиться в межах грунтового профіля- вологість змінюється від ПВ до КВ вгорі і »ПВ в нижній частині профіля- капілярна кайма знаходиться у денної поверхні.

2) Капілярна насичення - водоносний горизонт іноді в грунтовому профіле- капілярна кайма в межах профіля- вологість - від КВ до НВ-ВРК вгорі, від ПВ до КВ внизу.

3) Періодичне капілярний насичення - водоносний горизонт в профілі лише після сніготанення, буває капілярна кайма в профіле- вологість від КВ до ВРК вгорі і від КВ до НВ внизу.

4) Наскрізний найменше насичення - навесні грунт проомачівается наскрізь до НВ немає водоносного горизонту і капілярної кайми- вологість змінюється від НВ-Вз вгорі до НВ-ВРК (ВЗ) внизу.

5) некрізних найменше насичення - навесні грунт промачівают на деяку глибину до НВ, нижче завжди знаходиться шар з вз- вологість в межах НВ-ВЗ.

У дерново-підзолистих і підзолистих грунтах КУ зазвичай 1,2-1,4- режим промивної. У квітні-липні КУ менш 1. Режим вологості зазвичай періодично капілярний насичення. Під культурними рослинами, особливо багаторічними травами, потужність шару річного осушення - до 1м, а зернові використовують вологу до 0,6-0,7м. В 6-10% випадків бувають посухи, а 1 раз на 3 роки на дерново-підзолистих грунтах буває недостатнє забезпечення рослин вологою.

Регулювання водного режиму - обов`язковий захід в районах інтенсивного землеробства. При цьому здійснюється комплекс прийомів, спрямованих на усунення несприятливих умов водопостачання рослин. Штучно змінюючи прибуткові та видаткові статті водного балансу, можна істотно впливати на загальні про корисні запаси води в грунтах і цим сприяти отриманню високих і сталих врожаїв сільськогосподарських культур.

Регулювання водного режиму ґрунтується на обліку кліматичних і грунтових умов, а також потреб вирощуваних культур у воді. Для створення оптіманих умов зростання і розвитку рослин необхідно прагнути до зрівнювання кількості вологи, що надходить в грунт, з її витратою на транспірацію і фізичне випаровування, тобто створення коефіцієнта зволоження, близького до 1.

У конкретних ґрунтово-кліматичних умовах способи регулювання водного режиму мають свої особливості. Поліпшенню водного режиму слабодренованих територій зони достатнього і надмірного зволоження сприяють планування поверхні ґрунту та нівелювання мікро- і мезопоніженій, в яких навесні і влітку може спостерігатися тривалий застій вологи.

На грунтах з тимчасовим надлишковим зволоженням для видалення надлишку вологи доцільно з осені робити гребені. Високі гребені сприяють збільшенню фізичного випаровування, а по борознах відбувається поверхневий стік води за межі поля. Грунти болотного типу і мінеральні заболочені потребують осушувальних меліорацій - пристрої закритого дренажу або відведення надлишкової вологи за допомогою відкритої мережі.

Регулювання водного режиму грунтів у вологому зоні з великою кількістю річних опадів не обмежується осушувальної спрямованістю. У ряді випадків навіть на дерново-підзолистих грунтах влітку виникає нестача вологи і потреба в додатковій кількості води. Ефективний засіб поліпшення вологозабезпеченості рослин в Нечорноземної зоні - двостороннє регулювання вологи, коли надлишок вологи відводиться з полів по дренажним трубах, а при необхідності подається на поля по тим же трубах або дощуванням.

Всі прийоми окультурення грунту (створення глибокого орного шару, поліпшення структурного стану, збільшення загальної пористості, розпушування підорного горизонту) підвищують її вологоємність і сприяють накопиченню і збереженню продуктивних запасів вологи в кореневмісному шарі.

У зоні нестійкого зволоження і посушливих районах регулювання водного режиму направлено на максимальне накопичення вологи в грунті і на раціональне її використання. Один з найбільш поширених способів - влагозадержаніе снігу і талих вод. Для цього використовують стерню, кулісні рослини, вали зі снігу ... Для зменшення поверхневого стоку води застосовують зяблеву оранку впоперек схилів, обвалування, переривчасте борознування, щелеваніе, полосное розміщення культур, ячеистую обробку грунту і ін.

Виняткова роль в накопиченні грунтової вологи належить полезахисних лісових смугах. Оберігаючи сніг від здування в зимовий час, вони сприяють збільшенню запасів вологи в метровому шарі грунту до початку вегетаційного періоду на 50-80 мм і до 120 мм в окремі роки. Під впливом лісових смуг скорочується непродуктивне випаровування вологи з поверхні ґрунту, що також покращує водозабезпеченість полів. Найбільш ефективні ажурні і продувні лісові смуги.

Велике значення в поліпшенні водного режиму грунтів має введення чистих парів, особливо чорних. Найбільший ефект чистого пара як агротехнічного прийому накопичення вологи, проявляється в степовій зоні і південній лісостепу.

Накопиченню і збереженню вологи в грунті сприяють багато агротехнічні прийоми. Поверхневе розпушування грунту навесні або закриття вологи боронуванням дозволяє уникнути непотрібних втрат її в результаті фізичного випаровування. Післяпосівне прикочування ґрунту змінює щільність поверхневого шару орного горизонту в порівнянні з рештою його масою. Ситуація різниця щільності ґрунту викликає капілярний підтікання вологи з нижчого шару і сприяє конденсації водяної пари грунтового повітря. У поєднанні зі збільшенням контакту насіння з грунтовими частинками, все явища, пов`язані з коткуванням, підсилюють проростання насіння і забезпечують потреби рослин у воді ранньою весною. Застосування органічних і мінеральних добрив сприяє більш економного витрачання грунтової вологи. В овочівництві для збереження вологи широко використовують мульчуючі матеріали.

У пустельній і напівпустельній зонах основний спосіб поліпшення водного режиму - зрошення. Дуже важливим питанням тут є боротьба з непродуктивним витрачанням грунтової вологи в цілях запобігання вторинного засолення.

Висновок. Водні властивості, поряд з кліматом, погодними умовами, типом екосистеми, визначають водний режим грунтів і, отже, їх екологічну функцію - водопостачання рослин. Відомо, що по відношенню до води всі рослини можна розділити на гігрофіти (мешкають у воді), гидрофіти (що вимагають зволожених грунту), мезофіти (мешкають на грунтах з достатнім зволоженням) і ксерофіти, які ростуть на сухих ґрунтах. Саме в цих вимогах рослин до води прихована основа глобальної зональності рослин. Формування різних кліматичних поясів з різним водним режимом ґрунтів призводить до зростанню на цих грунтах різних асоціацій рослин. Виділяють гумідних пояс (тундра і лісова зона помірної зони, тропічні дощові і мусонні ліси, субальпійські і альпійські гірські пояси, гірничо-лісовий пояс), семиаридние зони (степова та лісостепова, савани в тропіках, ліси і чагарникові зарості середземноморського типу: маквис, чапараль , буш), арідні регіони (сухі степи, напівпустелі і пустелі).

Саме вологість грунту визначає різний розподіл рослин в межах катени, по микрорельефу, в заплавах і на плакоре (вододілі). В межах одного ландшафту розподіл рослин пов`язано перш за все з водним режимом ґрунтів - одного з головних їхніх характеристик.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!