Водний режим ґрунтів

Водний режим ґрунту - це сукупність явищ надходження води в ґрунт, її переміщення, змін фізичного стану, втрати з ґрунту. Основи вчення про водний режим ґрунтів і його типи закладені Г.М.Висоцьким (1899).

До елементів водного режиму (балансу) на­лежать: поглинання, фільтрація, капілярне підняття, поверхневий стік, низхідний та боковий стоки, фізичне випаровування, десукція, замер­зання, розмерзання, кон­денсація води.

Залежно від співвідношень цих явищ у ґрунтах складається тип водного режиму (ТВР). Згідно з О. А. Роде (1956), можна виділити шість типів водного режиму ґрунтів:

мерзлотний – наявність шару багаторічної мерзлоти, що не дає змоги просочуватись униз (інфільтрація) гравітаційній воді; властивий ґрунтам, які форму­ються в області багаторічної мерзлоти. Протягом більшої частини року ґрунтова вода знаходиться у твердому стані у вигляді льоду. У теплий період лід розмерзається зверху вниз і над мерзлим шаром утворюється надмерзлотна верховодка. Вода витрачається на випа­ровування, боковий стік. Ґрунт постійно вологий. Протя­гом більшої частини вегетаційного періоду волога підтримується на рівні від НВ до ПВ і ніколи не буває ниж­чою від вологи в'янення (ВВ).

промивний – перевищення інфільтрації води над випаровуванням її в атмосферу; властивий ґрунтам лісових зон тайги, во­логих субтропіків і тропічних лісів, помірних широколистяних лісів, де річна сума опадів перевищує річну випаровуваність. Ґрун­ти мають надлишок води.

періодично промивний – випаровування води в атмосферу в окремі роки і за багаторічний період в цілому дорівнює величині інфільтрації; характерний для ґрунтів, які формуються при річній сумі опадів, що при­близно дорівнює річній випа­ровуваності. Це характерно для зони лісостепу з вилугуваними, типовими чорнозе­мами. Наскрізь вода прони­кає один раз в 10-15 років. Періодично (не щорічно) весь профіль насичується водою до НВ. У нижній частині профілю періодично волога падає до ВРК, а у верхній - до ВВ.

непромивний – випаровування та інфільтрація вологи з товщі ґрунту однакові; властивий зонам, де середня річна нор­ма опадів менша від середньорічної випаровуваності (степ, посуш­лива савана). Ґрунтова товща промочується на глибину 0,5–2 м, нижче знаходиться шар із постійно низькою вологою. У верхній час­тині профілю відповідно з режимом опадів волога коливається в ме­жах від ПВ до ВВ, у нижній – від вологи розриву капілярів (ВРК) до ВВ протягом року.

випітний – випаровування переважає над інфільтрацією. Характерний для ґрунтів, у профілі яких є капілярна торочка ґрунтових вод; має місце в ґрунтах аридного клімату, але в яких ґрунтові води близькі до поверхні. В них капілярна кайма періодично піднімається до поверхні, ґрунтові води випаровуються фізично і в разі наявності солей, розчинних у воді, по­верхневі горизонти збагачуються ними. Формуються лугові солончаки і солончакові ґрунти

десуктивно-випітний – подібний до випітного, однак відрізняється від нього тим, що волога капілярної торочки ґрунтових вод використовується кореневою системою рослин і витрачається на десукцію – випаровування поверхнею листків рослин. Має місце при формуванні лугових ґрунтів, лугово-чор­ноземних, лугово-каштанових. Режим зволоження складається з двох періодів – весною і після сильних опадів профіль ґрунту промочується до ґрунтових вод, у посушливий - вода піднімається вверх.

Крім цих ще виділяють також:

водонасичений (водозастійний) режим характеризує болотні ґрунти атмосферного зволоження і деколи ґрунтового зволоження. Волога ґрунту зберігається протягом року в межах повної вологоє­мкості (ПВ) і тільки в посушливі періоди знижується до найменшої вологоємкості (НВ),

періодично водонасичений (водозастійний) режим має місце у болотних ґрунтах ґрунтового зволоження. Відповідно із сезонними коливаннями рівня ґрунтових вод волога ґрунту варіює від повної до найменшої вологоємкості, але в окремі періоди поверхневий го­ризонт може висушуватись і нижче від найменшої вологоємкості.

Промивний сезонно-посушливий режим характер­ний для територій з двома контрастними сезонами: до­щового з вологістю грунту від ПВ до НВ і посушливого.

Аридний (посушливий) - весь профіль ґрунту сухий протягом всьо­го року. Волога близька до ВВ або навіть нижча. Формуються напівпус­тельні ґрунти.

Затоплюваний режим характерний для ґрунтів, які періо­дично затоплюються водами рік, схилів, дощовими або іншими во­дами (заплави річок).

Амфібіальний режим - у постійно затоплюваних маршах і плавнях дельт річок, у морських і озерних мілководдях, або в періодично затоплю­ваних приливними водами манграх.

Іригаційний характерний для штучно зрошуваних ґрунтів.

Осушувальний характерний для осушених болотних і заболочених ґрунтів. Регулюван­ня водного режиму проводять за допо­могою меліорації, агромеліоративних і агротехнічних прийомів

Виникнення ТВР залежить від: клімату, рельєфу, вод­них властивостей, рівня ґрунтових вод, наявності мерзлоти, ха­рактеру рослинності, діяльності людини.

Аерація і повітряні властивості ґрунту.

Аерацією або газообміном ґрунту називається процес обміну між ґрунтовим і атмосферним повітрям.

Газообмін має велике значення для рослин. Основну масу органічної речовини вони будують завдяки асиміляції СО₂ з повітря. Чим кращий газообмін у ґрунті, тим більше насичується приґрунтовий шар повітря вуглекислим газом і тим сприятливіші умови для росту рослин.

Газообмін у ґрунті залежить від таких факторів:

• температури, яка зумовлює розширення і стискання ґрунтового повітря;

• вітру, який підсилює дифузію;

• коливань атмосферного тиску;

• опадів і випаровування$

• щільності (чим пухкіший ґрунт, тим більше в ньому повітря і тим швидше здійснюється аерація);

• структури ґрунту (у структурних ґрунтах газообмін здійснюється швидко, в безструктурних – дифузія повітря повільніша).

Для створення сприятливого повітряного режиму здійснюють глибоку оранку, боронування, культивацію. У період вегетації рослин повітряний режим покращують, знищуючи кірку просапуванням. У заболочених ґрунтах повітряний режим покращують осушенням.

Диханням ґрунту називається виділення з ґрунту в приземний шар атмосфери СО₂. Воно характеризується швидкістю виділення СО₂ за одиницю часу з одиниці поверхні і змінюється від 0.01 до 1,5 г/м²/год. Залежить від аерації, інтенсивності споживання О₂ і продукування СО₂.

За добрих умов аерації грунт замість поглинутого кисню виділяє в атмосферу еквівалентну кількість вуглекислого газу.

Аерація здійснюється через вільні від вологи ґрунтові пори.

В основі аерації лежить дифузія – переміщення газів у ґрунтовому повітрі чи атмосфері від місць з високим парціальним тиском до місць з більш низьким.

Інтенсивність дифузії характеризується коефіцієнтом дифузії, який являє собою об’єм газу в см³, який здатен пройти через 1 см² поверхні при товщі шару 1см і градієнті концентрації, рівному 1. Коефіцієнт дифузії газів ґрунтового повітря майже у 10 разів менше, ніж в атмосфері.

Нормальний газообмін відбувається при об’ємі пор аерації не менше 20%. Інтенсивність аерації в значній мірі залежить від повітропроникності та повітроємкості ґрунтів.

Повітропроникність – здатність ґрунту перепускати через себе повітря. Вона вимірюється об’ємом повітря у міліметрах, яке проходить за одиницю часу через 1 см² ґрунту товщиною в 1 см при певному тиску. В природних умовах через 1 см² ґрунту товщиною 1 см кожну секунду проходить до 1 л і більше повітря.

Повітроємкість – кількість повітря, яку грунт здатен утримувати у своїх порах. Відображається у % від об’єму ґрунту.

В повітряно-сухому ґрунті повітроємність визначають як різницю між загальною пористістю і об’ємом гігроскопічної вологи.

Повітроємкість ґрунту, з вологістю що відповідає НВ, дорівнює об’єму некапілярних пор. Якщо в цьому випадку об’єм пор зайнятих повітрям становить менше 15%, то газообмін вважають незадовільним. Для мінеральних ґрунтів оптимальні умови для аерації створюються при вмісті повітря 20–25%, а у торфових –30–40% від загального об’єму ґрунту.

Повітряний режим ґрунту – сукупність процесів надходження, пересування, зміни газового складу і фізичного стану ґрунтового повітря при його взаємодії з атмосферою і фазами ґрунту.

В змінах повітряного режиму спостерігається добова та сезонна динаміка.

Найбільш сприятливий режим складається, коли вміст ґрунтового повітря становить 20–25% від об’єму ґрунту.

Вміст СО₂ > 2–3%, а кисню <19–18% вважається несприятливим для більшості рослин. Тому агротехнічні заходи повинні бути спрямовані на покращення складення ґрунту, збільшення загального об’єму його пор і пор аерації.

До таких агрозаходів відносять:

• вапнування і гіпсування;

• застосування органічних і мінеральних добрив;

• поглиблення орного шару і руйнування плужної підошви;

• знищення ґрунтової кірки;

• розпушування міжрядь;

• висів багаторічних трав;

• меліорація заболочених ґрунтів.