4. Изучение водно-физических свойств почв, расчет норм полива

Водно-физическим свойствам почвы называют совокупность свойств, определяющих поведение грунтовой воды в его толще. Наиболее важными водными свойствами являются: водоудерживающая способность почвы, ее влагоемкость, водоподъемная способность, водопроницаемость.

Водоудерживающая способность — это способность почвы удерживать воду, которая содержится в нем, от стекания под действием силы тяжести; количественной характеристикой водоудерживающей способности является влагоемкость.

Влагоемкость почвы — способность поглощать и удерживать определенное количество воды.

В зависимости от сил, удерживающих воду в почве, выделяют следующие виды влагоемкости: максимальную адсорбционную (МАВ), максимальную молекулярную (ММВ), капиллярную (KB), наименьшую (НВ), полную (ПВ).

Максимальная адсорбционная влагоемкость — наибольшее количество воды, которая может быть удержана сорбционными силами на поверхности почвенных частиц, соответствует количеству плотно связанной воды, содержащейся в почве, приблизительно равна МГ.

Максимальная молекулярная влагоемкость — характеризует верхнюю границу содержания в почве пленочной воды. Зависит, в основном, от гранскладу грунта (глина — 25-30%, песок — 5-7%). Это важная гидрологическая константа, потому является нижней границей доступной для растений воды.

Kапилярная влагоемкость— наибольшее количество капиллярно-подпертой воды, которая может содержаться почвой, находящемся капиллярной каймы. Зависит от пористости почв и от высоты слоя насыщенного грунта над зеркалом грунтовых вод, поэтому KB не является константой.

Наименьшая влагоемкость — максимальное количество капиллярно-подвешенной воды, которую может удержать почва после стекания избытка воды при глубоком залегании грунтовых вод. Зависит от гранулометрического состава, структурности почвы (песчаные — 5-10%, супесчаные — 10-20%, суглинистые — 20-30%, глинистые — 30-45%). Это одна из важнейших гидрологических характеристик грунта, константа, верхний предел оптимального увлажнения.

Полная влагоемкость — наибольшее количество влаги, которое может вместить грунт при полном заполнении всех пор, за исключением ущемленным, так ПВ примерно равна пористости почвы (в объемных процентах).

Водопроницаемость — это способность почв впитывать и пропускать через себя воду, которая поступает с поверхности.

Водоподъемная способность почвы — это его свойство вызывать восходящее передвижение в нем воды за счет капиллярных сил.

Высота и скорость капиллярного поднятия воды в основном определяются гранулометрическим и структурным состоянием грунта, его пористостью. Чем тяжелее почвы и менее структурные, тем больше потенциальная высота поднятия воды по капиллярам, а скорость подъема — меньше. Капиллярные силы начинают проявляться в порах диаметром 8 мм, но особенно ярко — в порах диаметром 0,1-0,003 мм.

Потенциал почвенной влаги – (потенциал воды в почве, давление почвенной влаги, сосущая сила почвы, всасывающее давление). Под потенциалом почвенной влаги понимают полезную работу, которую необходимо затратить для изотермического и обратимого переноса единицы массы (единицы объема свободной химически чистой воды) с заданного уровня в почвенный раствор.

Расчет поливных норм

Нормы полива деревьев, кустарников и др с/х культур зависят от их видов, почвы и условий произрастания. Полив должен обеспечить постоянную влажность почвы на всей глубине залегания корней. Наилучшего развития дерево достигает при влажности почвы 60% от полной влагоемкости (максимальное количество воды, которое могут удержать 100 г. абсолютно сухой почвы). Наибольшее количество корней деревьев находится в слое до 60-70 см.

Поливная норма- объем воды, подаваемый на 1 га орошаемой площади за 1 полив для промачивания расчетного слоя почвы.

Поливная норма определяется по следующей формуле:

m= 100* H* α*( βнв - βпп ) ,м³/га

где, H- расчетный слой почвы, α- объемый вес почвы, м³/т, βнв- наименьшая влагоемкость почвы, процент от массы сухой почвы, βпп- предполивной порог влажности почвы.

Значения α и βнв из исходных данных. Величина расчетного слоя почвы H зависит от степени влажности корневой системы растения. Величина βпп зависит от требуемого культуре воде, назначается в процентах от βнв.

Культуры	H	Βпп в процентах от βпп
1. многолетние травы (люцерна)	0,8-0,9	70-75
2. зерновые и зернобобовые (ячмень, пшеница, кукуруза, рож, соя)	0,6-0,8	70-75
3. картофель и корнеплоды	0,6-0,5	75-80
4. овощные культуры	0,5-0,4	80-85

Оросительная норма- объем воды подаваемый на 1 га орошаемой площади за весь вегетационный период для получения запланированного урожая с/х культур.( м³/га, мм).

Величина оросительной нормы зависит от климатических условий, требовательности культуры к воде и срока ее вегетации.

Оросительная норма равна сумме поливных норм всех вегетационных и дополнительных поливов.

Существует два основных метода расчета оросительной нормы:

1. Метод водного баланса Костякого.

2. Биоклиматический метод братьев Алпатьевых.

Согласно биоклиматическому методу, оросительная норма равна сумме декадных дефицитов водного баланса за вегетационный период:

M=ΣΔW, мм

где, ΔW- дефицит водного баланса за расчетную декаду, мм

В свою очередь ДББ рассчитывается по формуле:

ΔW=E-P, мм

где, E- суммарное водопотребление за расчетную декаду, мм

γ- коэффициент влагообмена с ниже лежащими слоями почвы, величина безмерная

P- сумма осадков за расчетную декаду

Суммарное водопотребление определяется:

E=Кd*Σd, мм

где, Кd- биоклиматический коэффициент, для данной культуры в расчетной декаде

Σd- суммарный коэффициент влажности воздуха за расчетную декаду, мбар.

1 дек.=1 по 10 ч.м.

2 дек.=11 по 20 ч.м.

3 дек.=21 по 30 (31) ч.м. - V, VІІ, VІІ

Коэффициент влагообмена с ниже лежащими слоями распределяется равномерно в течении срока вегетации культуры:

1. для культур весеннего сева от 1 до 0,85

2. для озимой пшеницы от 0,95 до 0,85

3. для люцерны 0,95 в течении всего периода.

Расчет количества и сроков проведения полива.

Поливы назначаются из условия расходов почвенной влаги в течении расчетной декады. Предварительно необходимо рассчитать запасы влаги на уровне 90% НВ и на уровне предварительного порога влажности:

Wнв= 180* H* α* βнв

Wпп= 100* H* α* βпп

Расчет ведется по декадно (одновременно рассчитываются строки 8,9,10). Запасы влаги на начало 1-ой декады принимаются равными Wнв.

Далее рассчитываются значения запасов влаги на конец декады:

Wк= Wн- ΔW, мм

Затем определяются запасы влаги на начало следующей декады, возможно два случая:

1. если Wк > Wпп, то Wн = Wк

2. если Wк > Wпп, то в текущей декаде назначается полив и запасы на начало следующей декады, будут равны nWн= Wк+m, мм

Для определения сроков определения поливов необходимо рассчитать:

1. полезные запасы влаги от начала данной расчетной декады

2. дефицит водного баланса приходящейся на одни сутки данной расчетной декады (n- количество дней в расчетной декаде)

3. количество дней от начальной декады не позднее которых необходимо провести полив

W_о=Wнач – Wпп, мм

W_сут= ΔW/ n, мм

N= W_о/ W_сут, дней (округляется до целых)

Для проверки значений, дней не может быть меньше нуля или больше дней чем в декаде.