ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ, ЗЕМЕЛЬНЫХ И ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ЦЕНТРАЛЬНО-АЗИАТСКОГО РЕГИОНА
Морозов Александр Николаевич

 

Морозов А.Н.

Лекция 8. Запасы влаги в почве и типы почвенного увлажнения.

Вечные истины, несмотря на то, что они вечные, нуждаются в постоянном напоминании и утверждении.
ГАНДИ

 



Способов накопления, сбережения и пополнения запасов влаги в почве существует великое множество. Чтобы понять, где и как можно сберегать влагу, и как правильно надо пополнять её запасы в почве, немного поговорим сначала о способностях почвообразующих пород и почвы проводить и удерживать влагу.
Рассмотрим, прежде всего, как удерживается влага в почвах, по-разному увлажняемых грунтовыми и подземными водами (под грунтовыми водами принято подразумевать поровые воды первого от поверхности почвы горизонта).

Для простоты будем рассматривать относительно однородные по слоям почвы.

Если грунтовые воды устойчиво залегают на значительной глубине, и практически не влияют на процессы жизнедеятельности верхнего активного слоя почвы, такие условия принято называть автоморфными. Они обычно встречаются на хорошо естественно дренированных террасах речных долин и в предгорьях, а также на большом удалении от водных источников в степях и пустынях, но здесь, при нерациональном орошении, как правило, быстро переходят в гидроморфные, поскольку условия оттока грунтовых вод в стороны в степях и пустынях очень затруднены.
В естественных условиях влажность по глубине в автоморфных условиях заметно меняется только в верхнем горизонте. На рис. 8.1. видно, что влажность верхнего слоя почвы меняется только по сезонам года, а глубже она остаётся стабильной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8.1. График влажности почвенных и подпочвенных горизонтов при устойчиво глубоких грунтовых водах (на рисунке это 25 м).

На рисунке видно, что над уровнем грунтовых вод, наблюдается, так называемая, "капиллярная кайма", то есть зона повышенной влажности, а выше её, вплоть до зоны иссушения почвы (от 22 до 3 м от поверхности почвы) - сохраняется относительно постоянная влажность, близкая к "наименьшей влагоёмкости ".
Однако это вовсе не говорит о том, что в этом слое нет перемещения влаги. Например, доказано теоретически и проверено на практике, инструментально, что многие линзы пресных вод в песчаных пустынях возникают на глубине 20 - 30 м, и подпитываются из верхнего, смачиваемого мизерными осадками, горизонта (на песках это было легче измерить и доказать, чем на других субстратах, хотя процессы, происходящие при этом аналогичны).

Иногда, очень редко, в очень засушливых областях, наблюдаются случаи, когда между почвой и подземными водами имеются очень сухие горизонты, влажность которых лишь немного превышает максимальную гигроскопичность. Эти горизонты в первые годы орошения промачиваются очень медленно, но уж если их промочат…, то подземные воды очень быстро поднимаются к поверхности почвы.

Как же влага попадает на глубины 20 - 30 м. не меняя, практически влажности промежуточных горизонтов? "Секрет" открыл ещё в тридцатых годах прошлого века учёный А.Ф.Лебедев, а дальше было "делом техники" убедиться, что он прав.
Дело в том, что влага в почве если она не движется, то значит, находится в равновесии с почвенным субстратом, (то есть силы тяжести, действующие на воду, полностью уравновешиваются силами связи с почвой).

Если вес влаги начинает превышать удерживающую силу субстрата, то излишки её моментально начинают стекать (а лучше подходит слово - сползать) в нижележащий слой. А он тоже находился в равновесии и лишняя влага в нём производит тот же самый эффект. Что же происходит? Подали немного лишней влаги в верхний горизонт, а в движение пришёл весь столб влаги до грунтовых вод!
Вот это явление и открыл А.Ф.Лебедев и назвал "капиллярным сбросом". Очень наглядно это можно представить с помощью биллиардных шаров, прислонённых в ряд друг к другу. Если по первому шару нанести лёгкий удар, то отлетит последний шар с противоположной стороны ряда! Можете проверить...

Если количество осадков достаточно, чтобы слегка перенасытить верхний слой иссушенного ранее почвенного горизонта почвы сверх равновесного состояния, то все излишки, очень быстро (во всяком случае, - за несколько дней) протолкнут столб воды (от начала зоны, где влага находилась в равновесии, до грунтовых вод) и пополнит их. При этом влажность в этой зоне меняется настолько незначительно, что современными способами измерений это заметить очень трудно.

Теперь легко понять, что будет происходить в подобных условиях, если при искусственном орошении поливные нормы будут превышать удерживающую способность верхнего иссушенного слоя. Опыт орошения в Средней Азии и на многих других Российских и Украинских оросительных системах, подтверждает неопровержимо, что грунтовые воды, вопреки всем прогнозам инженеров, которые при расчётах учитывали только потери на фильтрацию из бетонированных каналов, за несколько лет поднимаются близко к поверхности почвы, вызывают заболачивание, а затем и засоление почв.

Следует ещё добавить, что кроме описанного передвижения влаги в виде плёнок, в подстилающих почву слоях субстрата, существует и другой механизм передвижения воды, а именно, по свободным от воды порам в виде пара.

На рис. 8.2 более подробно показан режим изменения влажности почвы за межполивной период для почв среднесуглинистого гранулометрического состава. Эти данные получены на делянках при открытой поверхности и наличии растительного покрова путём многократного определения влажности почвы в сроки (в сутках, от момента полива), указанные в условных обозначениях под графиками.

 

 

 

 

 

 

Рис. 8.2. Режим влажности зоны активного изменения влаги при автоморфном режиме.
(Режим влажности в летний период среднесуглинистой почвы в период от дня полива до 25 дня после полива.

Как видно на рис. 8.2, глубина активного изменения влаги в автоморфных условиях для почв на среднесуглинистом субстрате составляет почти 200 см. Рассматривая режим влажности, можно сделать заключение, что на 10 сутки в метровом слое почвы влажность достигает ~22, 5 %, (при влажности замедления роста растений (ВЗР), характерной для этих субстратов ~20 %),
Таким образом, в этих условиях в летний период следует ожидать достижения ВЗР на 12…13 сутки после предыдущего полива.

Рассмотрим теперь режим влажности почв при устойчиво близких грунтовых водах, который непосредственно влияет на процессы жизнедеятельности верхнего активного слоя почвы, и который принято называть гидроморфным. Этот режим существенно отличается от автоморфного тем, что грунтовые воды постоянно подпитывают почвенные горизонты, поскольку находятся близко к корнеобитаемой зоне. В этом случае верхние слои почвы постоянно находятся в зоне "капиллярной каймы". На рис. 8.3 показан типичный профиль влажности почвы и подстилающих пород в гидроморфных условиях по сезонам года. Здесь верхние почвенные горизонты хорошо, по мере иссушения, подтягивают влагу из более увлажнённых горизонтов. Такие почвы являются самыми обеспеченными влагой из грунтовых вод, в придачу к атмосферным осадкам в виде дождя, снега и росы, но…если эти грунтовые воды пресные и имеют хороший природный отток, а вот если оттока грунтовых вод нет, то почвы заболачиваются и засоляются.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 8.3. График влажности почвенных и подпочвенных горизонтов при устойчиво близких грунтовых водах.

Такие земли, чаще всего встречаются в поймах рек, на них в природе обычно существуют прекрасные луга или лесные заросли (тугаи). Здесь, кажется, сам Бог создал условия, когда почву не надо поливать вообще или поливать очень редко, однако неправильная обработка почв приводит к тому, что верхние горизонты почвы перестают увлажняться грунтовыми водами и приходится летом их орошать. На рисунках 8.4 и 8.5 оказан реальный режим влаги для гидроморфных почв среднесуглинистого и песчаного состава в период от дня полива до 25 суток, включительно.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 8.4. Наблюдаемый режим влажности в cреднесуглинистой почве при уровне грунтовых вод в пределах 100…150 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8.5. Наблюдаемый режим влажности в песчаной почве при уровне грунтовых вод в пределах 100…150 см.

Обратите внимание, что при близких грунтовых водах средняя влажность метрового слоя среднесуглинистых почв никогда не опускается ниже ~ 30 %, а влажность песчаных - ниже 15 %. И та и другая влага вполне доступна для культурных растений.

Итак, мы вначале рассказали о том, как растения используют солнечную энергию, чтобы "прокачивать" через себя влагу, потом рассмотрели, как влага удерживается в автоморфных и гидроморфных почвах, а теперь в лекции № 9 поговорим о взаимодействии всех элементов этого природного симбиоза. Ведь стоит в нём сломать что-нибудь, и весь механизм может начать давать сбои, или перестать действовать вовсе.

Как связаться с нами

Вернуться на главную страницу

Вернуться к содержанию раздела

Сайт создан в системе uCoz