Морозов А.Н.

Лекция 9. Как попадает вода в почву?

Верхний слой почвы, где "живут" корни растений и основная масса живых организмов (растительного и животного происхождения), требует для поддержания их жизнедеятельности достаточно много влаги. Ибо большая часть приходящей от солнца энергии тратится на испарение влаги, а значит, на иссушение почвы.

Пополняется запас почвенной влаги за счёт дождей, снега, выпадающей росы, орошения и подпитки грунтовыми водами (как путём передвижения в жидком виде, так и путём паропереноса). Причём сами грунтовые воды могут пополняться как за счёт притока с других территорий, так и на месте, за счёт осадков или искусственного орошения.

Неправда ли, много сказано, но мало понятно? Поэтому, давайте разбираться, как говорят наши друзья-англичане: step by step, что значит: шаг за шагом (по шагам, отдельными шагами, постепенно).

Природная система ниппель…
Если природная система "разнокалиберных" ходов в почве не разрушена искусственно пахотой, то даже осадки ливневого характера не образуют поверхностного стока, луж, и полностью впитываются в почву. По крупным ходам, оставленным землероями и червями, вода проникает достаточно глубоко и увлажняет почву, как по артериям.

В естественных условиях почва обычно бывает покрыта пористым, высоко водопроницаемым "одеялом" - дерниной - войлоком из растительных остатков и корней (рисунок 9.1). Под этим "одеялом" чудесно сохраняется влага, подтягивающаяся из более влажных нижних горизонтов в жидком виде, а по ночам конденсируется на охлаждённых частицах почвы влага из атмосферного воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 9.1. Дернина и ходы землероев в почве естественного сложения.

 

 

 

 

Для водного режима почвы существенно то, что дернина, обладает свойствами устройства, известного в технике под названием "ниппель" - вниз вода скатывается легко, а вверх - извините, - очень экономно. Дело в том, что почва и подпочвенный субстрат, является резервной ёмкостью, в которую быстро сливаются излишки воды при осадках и поливах, по крупным порам, но из которой эти излишки "выдаются" в верхний слой почвы очень экономно, (другими путями, подтягиваясь в виде плёночной влаги в жидком, и другим способом - в виде пара по крупным порам).

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 9.2. Быстрое заполнение дернины и почвенных пор водой при ливнях и поливах.

 

 

 

 

 

 

 

Дернина из-за высокого содержания органических веществ, обладает рядом замечательных свойств:
во-первых, - она обладает очень низкой теплопроводностью и защищает почву и от перегрева и от переохлаждения, а это сокращает испарение и не вредит почвенной "живности";
во-вторых, - она легко проницаема для воды и воздуха, необходимого для "живности" почвы;
в-третьих, - она "съедобна" для "живности" почвы;
а в-четвёртых, - cамое главное, что продукты переработки дернины и корней - это как раз то, что нужно растениям для произрастания (об этом подробнее мы расскажем в соответствующем разделе о плодородии почв).

На следующем рисунке 9.3 показано, как попавшая в крупные трещины и поры вода при сильном ливне, тут же, буквально, рассасывается почвой.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 9.3. "Рассасывание" воды из крупных трещин и пор при сильном ливне или при затоплении поверхности почвы при поливе (не только дождеванием).

 

 

 

 

В автоморфных условиях вся лишняя влага быстро "сползает" вниз, зависая лишь на очень короткий период в верхних горизонтах, переувлажнённых сверх равновесного состояния.

В гидроморфных же условиях переувлажнение почвы может быть более длительным, поскольку лишняя вода может здесь оттекать только подземным путём, либо тратиться на испарение. Поэтому автоморфные почвы быстрее прогреваются, раньше могут обеспечить свою живность теплом, но и раньше иссушаются, в отличие от гидроморфных, долго остающихся холодными и влажными.

А что происходит, когда естественная дернина разрушена пахотой, и в подпахотном слое образуется "плужная подошва" - слой, переуплотнённый механизмами до такой степени, что не всякий рыхлитель в состоянии его разрушить?

 

 

 

 

Рисунок 9.4. График, показывающий изменение плотности почвы (г/см3) по глубине (старопахотные почвы). Четко видно, что на глубине около 35 - 45 см плотность почвы резко увеличивается за счёт многократных проходов тяжелой техники при вспашках, и прохода плугов в переувлажнённой почве.

 

 

 

В результате сказанного, прежде всего, перестаёт работать, или сильно сбоит система "ниппель" - водопроницаемость почв за несколько лет пахоты уменьшается в несколько раз, так как разрушаются поры, созданные почвенной "живностью", включая ходы, образованные корнями растений. Это не только лишает "жителей" почвы корма, воздуха и влаги, но и создаёт условия для образования поверхностного стока при сильных дождях и интенсивном снеготаянии.
В результате - смыв почвенного покрова, поверхностная водная и ветровая эрозия, оврагообразование. А плужная подошва, имеющая более высокую плотность, догоняющую по плотности укатанный асфальт, мешает проникновению корней вглубь за водой и питательными элементами, преграждает подтяжку влаги в пахотный горизонт от грунтовых вод, как бы близко они не находились, и тем самым лишает корни растений воды.

Немного расскажем теперь о том, как формируются и передвигаются грунтовые воды ("плавно переходящие" в подземные). Поглядите на рисунок 9.5 и попробуйте определиться, какая схема из изображённых на нём справа и слева больше всего отражает ситуацию на вашем поле?

Не спешите, вспомните, какой у вас рельеф местности, где расположено ваше поле или дача - на возвышенности, или в низине, какие поля или угодья расположены рядом, орошаются ли они, есть ли поблизости сухие холмы, мокрые луговины, болота, или солончаки. Есть ли колодцы, или буровые скважины, на какой глубине в них вода, какого она качества (мягкая, жёсткая, солоноватая или пресная). От всего, что вы вспомните о своём поле, зависит, как правильно вы определитесь с главным вопросом, которому посвящён данный раздел.

Не надо много объяснять, что вода всегда, из-за И. Ньютона, ушибленного яблоком по голове (:-)), движется сверху вниз, а из-за Б.Паскаля (:-(( стремится, как в сообщающихся сосудах, подтопить низины. Вот и в почвах, и подстилающих их грунтах (субстратах) она стекает в низины или в сторону земель, с более глубокими грунтовыми водами. Это явление, можно назвать основным законом гидрогеологии - науке о подземных водах. Местность, где формируются потоки подземных вод принято назывть зонами питания, а участки, куда они движутся, высачиваются в виде родников, или где расходуются на испарение - называют зонами разгрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 9.5. Виды подпитки полей грунтовыми водами в зависимости от рельефа местности и орошения "соседних" территорий. Не правда ли, напоминает сообщающиеся сосуды?

 

 

 

 

 

К этому рисуноку мы ещё вернёмся в другой лекции о заболачивании и засолении орошаемых почв и необходимости дренажа. Но уже здесь хочется сказать, почему в большинстве случаев подпитка почвы грунтовыми и поземными водами со временем приводит к очень большим неприятностям.

Дело в том, что все природные грунтовые воды имеют довольно высокое содержание растворённых в них солей. Очень редко содержание солей в них не превышает 1 грамма на литр, обычно принято считать содержание солей от 3 до 5 грамм на литр очень неплохим показателем, а 5...10 грамм в литре - вполне допустимым. Если за лето полем, площадью в 1 га, находящимся в зоне разгрузки грунтового потока будет израсходовано на испарение 3000...3500 тонны грунтовых вод, то в верхнем слое почвы на нём останется минимум от 3,0 до 3,5 тонн солей!

Проверьте расчёт: 1 тонна воды это 1000 литров. Если в каждом литре всего 1 грамм солей, то в тонне воды (т.е. в м3) - 1 кг. Значит после испарения 3000 тонн воды в почве останется - (3000 тонн воды * 1 кг) = 3000 кг или 3,0 тонны солей. Это не так много, но лет за десять солончак будет обеспечен, если не принимать некоторых мер... А если минерализация грунтовых вод будет 10 г/л, то и засоление почв может наступить примерно в десять раз быстрее.

Однако это необъятная тема, перейдём лучше ближе к практике наших полей и огородов, а перед этим немного отвлечёмся и очень кратко опишем, как вода доставляется к нашим полям. Это, может быть, не всем интересно, но для многих будет полезно, для понимания того, насколько вредны потери воды из подводящих каналов для наших участков.

На рисунке 9.6 показано, как устроена почти каждая оросительная система. Некоторые элементы на конкретной системе могут отсутствовать за ненадобностью, например, водохранилище, насосная станция, или магистральный канал, но это сути не меняет. Кроме оросительной сети, многие системы оборудуются ещё и дренажно-сбросной сетью для отвода ливневых вод и излишков оросительной воды, формируемых потерями из каналов и с полей.

 

 

 

 

Рисунок 9.6. Схема устройства оросительной системы.

 

 

 

 

 

 

 

Необлицованные каналы теряют от 10 до 40 % и более воды, подаваемой в голове системы. На облицованных бетоном или железобетонными лотками - потери не превышают 5…10 %.

Поскольку каналы всегда прокладываются по повышенным элементам рельефа, чтобы они "командовали " над орошаемыми полями (то есть, чтобы из них вода без насосов могла течь на поля), то потери создают, как бы разветвлённую систему напорного питания грунтовых и подземных вод.
Эта подпитка полей не через поверхность почвы на поле, а из каналов прямо в грунтовые воды, чаще всего приводит к заболачиванию полей, а если глубокие слои подпочвы содержат соли, то и к засолению их. Поэтому, почти все оросительные системы оборудуются ещё и дренажно-сбросной сетью.

Посмотрите ещё раз на рисунок 9.6. Не правда ли, почти полная аналогия с человеческим организмом где: артерии подают кровь в клетки организма, вены отводят загрязнённую кровь всякими отходами (шлаками) на очистку, только вся беда в том, что на наших оросительных системах пока нет устройств-аналогов печени и почек, где бы отходы извлекались, осаждались или обезвреживались.

А далее дренажные и сбросные воды направляются либо в какое-нибудь понижение, либо… назад… в речку. Вот тут есть над чем подумать экологам! Если они действительно обеспокоены состоянием окружающей среды...

Если при орошении полей применяют нерациональную технику полива, то из всей воды, забираемой в голове системы, редко полезно используется более 40 %. (в системе каналов теряется около половины, да на полях - минимум 30 % от дошедшей до полей, вот и считайте, сколько полезно, а сколько - во вред!)

Поэтому в следующем разделе мы попробуем разобраться, как поддерживать нужный для наших растений режим влаги в почве, и при этом не навредить ей.

Как связаться с нами

Вернуться на главную страницу

Вернуться к содержанию раздела