6.3 Потребность и требовательность древесных пород к влаге

Г. Ф. Морозов выдвинул понятия потребности и требовательности древесных пород к влаге. Потребность – это количество влаги, требуемое растением для удовлетворения его нужд, поддержания тургора его тканей, нормального хода физиологических процессов фотосинтеза, дыхания, защиты от перегрева и т.д. Требовательность - это отношение к условиям влажности почвы, умение взять необходимое количество влаги в тех или иных почвенных условиях. Потребность во влаге является одним из обязательных элементов, слагающих требовательность.

Г. Ф. Морозов указывал, что потребность во влаге сосны, ели и пихты невелика и примерно одинакова, но эти три породы сильно различаются между собой по требовательности к почве в вопросе обеспечения их влагой. Сосна, обладающая очень широко разветвленной корневой системой, нетребовательна, в то время как ель и пихта с их слабее разветвленными корневыми системами требовательны к влаге.

Кроме того, ель и пихта имеют густое охвоение, и большее количество хвои, которая держится у ели 5-8 лет, у пихты 8-12 лет, а у сосны – всего 2-3 года. Следовательно, потребность во влаге у пихты больше в соответствии с испаряющей поверхностью кроны. Кроме того, под их густой полог проникает значительно меньше атмосферных осадков, а это также повышает их требовательность к влажности почвы и климата.

С учетом этих признаков (потребность и требовательность) разработана шкала отношения древесных и кустарниковых пород к влаге. Породы в шкале и в пределах каждой группы расположены по нарастающим степеням требовательности к влаге.

Группа 0. Ультраксерофиты - крайне сухолюбы – саксаул, можжевельники, миндальное дерево, пушистый дуб, пробковый дуб, абрикос.

Группа 1. Ксерофиты – сухолюбы, приспособленные к большой потере влаги и подсыханию тканей, растущих в условиях недостаточного увлажнения – крымская сосна, обыкновенная сосна, мох, облепиха, скумпия, вяз мелколистный, белая акация.

Группа 2. Ксеро – мезофиты – породы, стоящие ближе к ксерофитам – черешчатый и сидячецветный дубы, груша, клён остролистый и полевой, гледичия, черешня, яблоня.

Группа 3. Мезофиты – средние по требовательности к увлажнению и по засухоустойчивости породы – липа, граб, ясень, орехи, лиственница, бук, съедобный каштан, осина, пихта, лещина, бузина.

Группа 4. Мезо – гигрофиты – породы, стоящие ближе к гигрофитам – вяз, черёмуха, серебристая и ломкая ива, пушистая берёза, серая ольха.

Группа 5. Гигрофиты – (влаголюбы) – очень чувствительны к засухе и растут лишь в условиях, обеспеченных влагой, выдерживающих недостаток О₂ в почве – болотный экотип ясеня, ива болотная серая, кустарниковые берёзы, айва, чёрная

6.4 Понятие о водном балансе и водном режиме почв.

Мы уже знаем, что основные источники увлажнения почвы - осадки, грунтовые воды и орошение. Влага в почве постоянно движется - поглощается растениями, испаряется в воздух, перемещается в глубокие горизонты. Временами наблюдается её аккумуляция в почве в результате конденсации паров воды, восходящих токов из глубоких горизонтов и других статей водного баланса.

Водный баланс - количественное выражение водного режима почв, т.е. это соотношение прихода и расхода влаги в почве. В практических расчётах чаще всего применяют уравнение водного баланса следующего вида:

В_о + В_ос + В₂ + М = Е_исп.+Е_т + В₁

Е = Е_исп + Е_т = В₀ - В₁+ В_ос + В₂ +М, м³/га;

где, Е - суммарное водопотребление;

Е_исп - физическое испарение;

Е_т – транспирация;

В₀ - запас влаги в почве на начало наблюдения;

В₁ - запас влаги в почве на конце периода наблюдения;

В_ос - сумма осадков за период наблюдения;

В₂ - количество влаги, поступающий из грунтовых вод;

М - оросительная норма.

М = n•m;

где n – число поливов;

m – норма полива, м³/га;

В условиях равнины взрослый лес полностью расходует подвижные запасы влаги почвы. Общий его годовой расход, включающий и задержание осадков кронами, равняется в большинстве случаев годовому количеству осадков. На транспирацию у сосны и дуба уходит около 60-70% годовой суммы осадков, на физическое испарение с крон - около 20% и 15-18% - на испарение почвы.

В условиях сельскохозяйственных полей юго-востока примерно 40% влаги уходит на испарение с поверхности почвы, на транспирацию 35-40%, на задержание осадков листьями - 10-12%, на поверхностный сток - остальное, т.е. 8-15%.

Содержание влаги вычисляют в мм или в м³/га отдельно для каждого горизонта, т.к. влажность и плотность сильно изменяются по различным слоям почвенного профиля. Запасы воды в отдельных горизонтах определяют по формуле:

В = а • dv • Н

где: В - запас (влаги) воды (м³/га) для слоя Н;

а - полевая влажность, %;

dv - плотность, г/см³;

Н - мощность горизонта, см

Запасы вода в почве, которые учитывают в течение вегетационного периода, позволяют судить об обеспеченности влагой с.-х. растений. В агрономической практике важно учитывать общий и полезный запасы воды в почве.

Общий запас воды (ОЗВ) - суммарное её количество на заданную мощность почвы, рассчитывают по формуле:

ОЗВ, м³/га = (а₁ • dv₁ • H₁) + (а₂ • dv₂ • H₂) +....+ (а_п • dv_п • Hп),

где: а₁,dv₁,Н₁ - соответственно полевая влажность, плотность и мощность первого слоя;

а₂, dv₂, Н₂ - тоже второго слоя и т.д.

Полезный запас воды в почве (ПЗВ) рассчитывается по разности между общим запасом влаги (ОЗВ) и запасом труднодоступной влаги (ЗТВ). Последний в почве вычисляют по формуле:

ЗТВ = (ВЗ₁ • dv₁ • Н₁) + (ВЗ₂ • dv₂ • Н₂) +....+ (ВЗ_п • dv_п • Н_п)

П ЗВ = ОЗВ  ЗТВ

Водный баланс складывается неодинаково для различных почвенно- климатических зон и отдельных участков местности. В зависимости от соотношения основных статей годового водного баланса может наблюдаться несколько типов водного режима почв. Численное значение годового водного баланса, прежде всего, определяется соотношением величины инфильтрации и количества испарившейся из почвы влаги. Отношение годовой суммы осадков к годовой испаряемости называют коэффициентом увлажнения (КУ). В различных зонах КУ колеблется от 3 до 0.1.

Выделяют семь типов водного режима почв (по А. А. Роде).

1. Мерзлотный тип. Имеет место в районах распространения многолетней мерзлоты. Мёрзлый слой почвогрунта являясь водоупором, обуславливает наличие над мерзлотной верховодки. В тёплый период и водоупор и верховодка постепенно опускается вниз.

2. Промывной тип (КУ>1). Характерен для местностей, где сумма годовых осадков больше величины испаряемости. В годовом цикле влагооборота нисходящие токи преобладают над восходящими. Почвенная толща ежегодно подвергается сквозному промачиванию до грунтовых вод, что приводит к интенсивному выщелачиванию продуктов почвообразования. В таких условиях формируются почвы подзолистого типа, краснозёмы и желтозёмы (таёжно-лесная зона, влажные субтропики).

Болотный подтип водного режима развивается при близком к поверхности залегании грунтовых вод, слабой водопроницаемости почв и почвообразующих пород. Характерен для подзолисто-болотных и болотных почв.

3. Периодически промывной тип (КУ=1, при колебании 1.2 – 0.8). Для водного режима характерно чередование ограниченного промачивания почвенно-грунтовой толщи (непромывные условия) в сухие годы, и сквозное промачивание (промывной тип водного режима) во влажные. Такой тип водного режима присущ серым лесным почвам, чернозёмам оподзоленным и выщелоченным.

4. Непромывной тип (КУ<1). Свойствен местностям, где влага осадков распространяется только в верхних горизонтах и не достигает грунтовых вод. Почвенная влага находится как бы в подвешенном положении. Грунтовые воды залегают в таких местностях глубоко и их капиллярная кайма не достигает почвенного слоя, увлажненного осадками (зона иссушения).

Вся влага осадков, накопленная в почве, при непромывном типе водного режима, расходуется снова в атмосферу в результате испарения и транспирации. Такой водный режим характерен для степных почв – чернозёмов и каштановых, бурых полупустынных и серо-бурых пустынных почв.

5. Выпотной тип (КУ<1). Проявляется в степной, особенно в полупустынной и пустынных зонах при близком залегании грунтовых вод. Характерно преобладание восходящих потоков влаги в почве за счёт подтока её по капиллярам от грунтовых вод. При высокой минерализации грунтовых вод в почву поступают легкорастворимые соли и почва засоляется. Такой тип водного режима характерен для гидроморфных солончаков, пойменных, плавневых и др. почв.

6. Ирригационный тип. Создаётся при дополнительном увлажнении почвы оросительными водами. При орошении в разные периоды проявляются разные типы водного режима. В период полива формируется промывной тип, сменяющийся затем непромывным и даже выпотным, вследствие чего в почве периодически создаются нисходящие и восходящие токи воды. При правильном нормировании поливной воды и соблюдения оросительного режима водный режим почвы должен формироваться по непромывному типу с КУ, близким к единице.

7. Десуктивно - выпотной – близок к выпотному, но при этом режиме влага капиллярной каймы грунтовых вод перехватывается корнями растений и расходуется преимущественно на десукцию (процесс отсоса влаги из почвы корнями растений).