Морозов
А.Н.
Лекция 20. Как зависит режим влажности от
состояния поверхности почвы
Изучением режима влажности почвы весьма дорогостоящий
процесс. Только в одном Узбекистане многие учёные и целые организации
занимались этим в течение более чем полувека, а в мировой практике
этой проблемой учёные занимались не менее полутора веков.
С одной стороны, это создало достаточно большую базу знаний и данных
по этому вопросу, а с другой стороны, создало, как принято говорить,
«информационный шум». То есть, количество не корректно поставленных
опытов во многом не способствует прояснению вопроса.
Примером может служить проделанное нами обобщение работ по водопотреблению
хлопчатника, приведенное в работе [1].
В последнее время создано много математических
моделей, позволяющих прогнозировать со значительной точностью режим
влажности почвы и управление им. Зачастую с помощью моделей прогнозируется
даже урожайность сельскохозяйственных культур с точностью, позволяющей
исключить операции по учёту произведенной продукции при уборке урожая,
а, как известно, урожайность – величина, зависящая от сотен взаимозависимых
факторов.
При наличии достаточной изученности процессов
влаго- и солепереноса в почвах, появилась возможность легко прогнозировать
любые возможные ситуации, хотя бы для того, чтобы определить направление
перспективных (дорогостоящих!) полевых опытов [2…5].
В предыдущей лекции мы коснулись описания закономерностей удержания
и передвижения влаги в почве. В настоящей лекции мы используем эти
закономерности и попробуем оправдаться за то, что так много и подробно
их описывали.
Мы уже говорили, что для определения возможности
получения урожая той или иной культуры, с точки зрения обеспеченности
влагой, нужно знать главнейшие факторы:
- потребности сельскохозяйственной культуры
в воде;
- климатические и гидрогеологические особенности
местности;
- особенности агротехники;
- свойства почвенного субстрата
Учесть все эти факторы без современного калькулятора
(компьютера) – достаточно трудно, поэтому мы воспользовались относительно
простой моделью влаго-солепереноса [3], дающей, как будет показано
далее, результаты, достаточно похожие на наблюдаемые в натуре.
При прогнозировании мы приняли следующие исходные предпосылки:
1. Почвенная влага может покидать почву тремя
основными путями:
a. с поверхности почвы, передвигаясь к ней
капиллярно-сорбционным путём (испарение);
b. через растения (по пути – корни, стебли, листья), послойно из корнеобитаемой
толщи почвы (транспирация);
c. путём естественного или искусственного оттока грунтовых вод (дренаж).
2. При наличии достаточной увлажнённости вся
приходящая от солнца радиация практически расходуется на испарение.
3. Соотношение испарения и транспирации принимались
в зависимости от фазы развития растений (для хлопчатника):
a. По данным СоюзНИХИ для стандартной современной
технологии с глубокой вспашкой с оборотом пласта (вариант I);
b. При половинной доле испарения в варианте «а» при наличии мульчи
в поверхностном 5 см слое и при супермелкой обработке почвы на эту
же глубину (вариант II;
с. С полной изоляцией поверхности почвы от
испарения. Этот вариант рассматривался просто для сравнения, поскольку
мы не сторонники удушения всей аэробной (то есть, погибающей от недостатка
воздуха) почвенной (вариант III).
На рисунках 1…3 приведены сравнения результатов
прогнозов по вариантам «I...III», для условий центральной, полупустынной
части Узбекистана и относительно низкой минерализации поливных и грунтовых
вод (1,0 и 12,0 г/л, соответственно) при одном весеннем влагозарядковом
поливе нормой 150 мм, четырьмя вегетационными поливами 100 мм. Количество
вегетационных поливов и их сроки в модели определялось по критическому
режиму почвенной влаги (по критерию достижения критического давления
на глубине 40 см). Следует уточнить, что указанные размеры норм полива
в расчётах, соответствовали их значению «нетто», то есть без сопутствующих
потерь, присущих бороздковому поливу. В модели вычисления производились
с шагом в одни сутки, а при расчётах в периоды резких изменений влажности
(при поливах) модель автоматически дробила шаг до 0,001.сут. Вывод
информации задавался в даты начала каждого месяца, а в вегетационный
период – с шагом 5 суток.
Рисунок 1 Прогнозный режим влагозапасов метрового
слоя (ВЗ1), транспирации (ТС), и испарения с поверхности почвы (ИС)
среднесуглинистой почвы в климатических условиях Голодной степи (центральная
климатическая зона Узбекистана, полупустыня).
На рисунке 1 показаны:
a) общая картина изменения влажности (% от
объёма) в метровом горизонте почвы – зеленая линия «пилообразной формы
(ВЗ1);
b) осадки, в мм, – синяя пунктирная линия (ОС);
c) транспирация – зелёная сплошная линия (ТС);
d) оранжевая линия – испарение с поверхности
почвы (ИС);
e) суммарное испарение – (транспирация + испарение)
– коричневая линия (СУМИ);
f) влагозарядковая и вегетационные оросительные
нормы - ступенчатая синяя линия (ОР).
Все значения кривых, кроме первой показаны
нарастающим итогом от начала года.
Рисунок 2 Сравнение транспирации растениями
в прогнозных вариантах.
Рисунок 3 Сравнение испарения с поверхности
почвы в прогнозных вариантах.
Рисунок 4 Сравнение соотношения транспирации
и испарения в рассморенных вариантах
Различия между тремя рассмотренными вариантами
лучше всего видны на сравнительном графике (рисунок 5), где чётко
видно, что на долю транспирации растениями приходится меньше всего
влаги в варианте I, а больше всего, - в варианте III. Однако, даже
промежуточный вариант II обеспечивает растениям на 170 мм доступной
влаги (на ~38 %) больше. Эта цифра должна расцениваться, как экспертная
оценка, пока она не будет подтверждена опытными данными, хотя из практики
известно, что своевременное рыхление почвы после дождей и поливов
может удлинять межполивной период почти вдвое.
Данные, приведенные на рисунке 5 свидетельствуют,
что суммарное испарение в вариантах I и II практически одинаково,
а в варианте III несколько ниже из-за того, что по условию варианта
испарение отсутствовало и в невегетационный период
Рисунок 5. Сравнение эвапотранспирации (суммы испарения и транспирации)
в рассмотренных вариантах.
Выводы
Наличие мульчи почти в двое увеличивает полезное использование почвенной
влаги, повышая её доступность растениям.
Источники
1. Морозов А.Н. Режимы орошения сельскохозяйственных культур. http://water-salt.narod.ru/rosk.htm»
2. Морозов А.Н. Методика прогноза водно-солевого режима. http://water-salt.narod.ru/met_wsr.htm
3. Морозов А.Н. Имитационные модели водно-солевого режима почв. http://water-salt.narod.ru/mod_r_wsr.htm
4. Морозов А.Н. Параметры, принятые в моделях для расчета ВСР. http://water-salt.narod.ru/par_r_wsr.htm
5. Морозов А.Н. Примеры использования моделей ВСР. http://water-salt.narod.ru/prim_r_wsr.htm
6. Van Dam J.C, Huygen J., Wesseling J.G., at al. Theory of SWAP version
2.0. DLO Winand Staring Centre, Wageningen, 1997, с. 55 – 65.
11. А.И.Голованов. Прогноз водно-солевого режима и расчет дренажа
на орошаемых массивах. Автореф.дисс. на соискание уч. cтепени д.т.н.,
М., МГМИ, 1975, 32 с.
12. Рекс Л.М., Кирейчева Л.В. Расчёт водно-солевого режима почвогрунтов.
"Хлопководство", 1976, № 1.
Как связаться
с нами
Вернуться
на главную страницу
Вернуться
к содержанию раздела
|
