ПОЧВА лесники ответы / Vopros_47

Водный баланс почвы

Если известны рассмотренные выше величины различных видов прихода влаги в почву и расхода ее из почвы, можно составить водный баланс почвы, который в общей форме выражается следующим урав­нением:

где В₁ — запас влаги в почвенной толще в конце изучаемого периода; В₀ — запас влаги в почвенной толще в начале изучаемого пе-

риода;

Ос — сумма осадков за весь период; К. — величина конденсации за весь период;

204

ГрП — количество влаги, поступившей в почву из грунтовых вод

(грунтовый приток) за весь период; Д — величина десукции за весь период; Исп — величина физического испарения за весь период; ПС — величина поверхностного стока за весь период; ВПС — величина внутрипочвенного бокового стока за весь период; ГрС — величина грунтового стока за весь период. В отдельных случаях некоторые слагаемые водного баланса могут быть равны нулю.

Все величины, входящие в уравнение, удобнее всего выражать в миллиметрах водного слоя, как это принято для осадков. Водный баланс может составляться для любого периода, но чаще всего поль­зуются годовым водным балансом. Это позволяет при пользовании годовыми средними величинами в уравнении водного баланса принять В_г равным Б₀, так как очевидно, что запасы влаги в почве в начале и в конце среднего года, если не происходит прогрессирующего иссуше-ния или прогрессирующего заболачивания почвы, должны быть равны. Кроме того, так как величина конденсации в большинстве случаев весьма мала, ее без большой погрешности можно приравнять нулю. В итоге уравнение водного баланса примет следующий вид:

Ниже, в табл. 41, приведен примерный водный баланс средне-подзолистой почвы, развитой на легком покровном суглинке, под сложным ельником при уклоне около 0,015.

Недостаток влаги в 1939 г., равный 10 мм, и избыток ее в 1940 г., равный 157 мм, представ- Акад. Г. Н. Высоцкий (1865—1940)

ляют собой изменение запаса влаги в почве. 1939 г. был очень засу­шливым, ему предшествовал также засушливый 1938 г., поэтому уже в начале 1939 г. запасы влаги в почве были пониженными, а по окон­чании года уменьшились еще на 10 мм. 1940 г. был избыточно влаж­ным, в силу чего дефицит влаги в почве, образовавшийся в течение предшествующих двух засушливых лет, был пополнен.

Из данных таблицы следует, что в приведенном примере величины десукции древесным и напочвенным растительным покровом, физи­ческого испарения, поверхностного и грунтового стока мало изменя­ются с изменением условий погоды. В наибольшей степени условия погоды отразились на величине почвенного стока.

Типы водного режима почвы

В зависимости от величины отдельных источников прихода и расхода влаги водный режим почвы складывается по-разному. Ос­новных типов водного режима, установленных еще Г. Н. Высоцким, четыре: промывной, непромывной, выпотной и мерзлотный.

Характерная черта водного режима промывного типа — ежегод­ное промачивание всей почвенно-грунтовой толщи до грунтовых вод, причем количество влаги, уходящей из почвы грунтовым стоком, больше, чем количество влаги, поступающей в почву за счет грунто­вого притока: т. е. ГрС > ГрП. Сопоставив это неравенство с урав­нением водного баланса, получим:

Следовательно, часть осадков просачивается через почву и уходит грунтовым стоком, из-за чего этот тип водного режима и назван про-

100 % Осадка

мывньш. Разность между левой и правой частями второго неравенства _и составляет чистый грунтовый сток.

Если сквозное промачивание до грунтовых вод наблюдается не ежегодно, то такой тип водного режима называется периодически _промывным. На рис. 50 дана схема водного баланса легкосуглинистой дерново-подзолистой почвы под сложным ельником с водным режимом промывного типа. Единственный источник поступления влаги—атмо­сферные осадки (100%). Часть из них, равная 30%, задерживается на кронах древесного полога и возвращается в атмосферу, не достигнув поверхности почвы. Другая часть (5%) уходит по­верхностным стоком, который наблюдается только в редкие годы глубокого промерзания сильно увлажненной с осени почвы. Третья часть (10%) рас­ходуется на испарение с по­верхности почвы и десукцию напочвенным растительным по­кровом и возвращается в атмос­феру. Четвертая доля (10%) рас­ходуется почвенным стоком. Пятая (30%) — десугируется древесным пологом из почвы и возвращается в атмосферу. Шес­тая (15%) — уходит в грунтовые воды, а затем в ручьи, реки, озера и морские бассейны. Шес­тая доля водного баланса и характеризует количество влаги, идущей на сквозное промачи-

Режим влажности почв с водным режимом промывного типа иллюстрируют рис. 51 и 52. "а них по средним данным за 7 лет изображено изменение влажности подзолистой суглинистой почвы в течение года под разреженным хвойно-лиственным лесом (см. рис. 51) и под пашней (см. рис. 52). Из данных рисунков видно, что между лесом и пащней существенной разницы нет. Промачивание почвы начинается ^с осени и ограничивается глубиной, не превышающей 0,5 м. В течение зимы в верхних слоях происходит накопление гравитационной влаги ^Следствие подтягивания ее в промерзающий слой из нижележащих ^л°ев. Влажность слоя, расположенного под промоченным, лежит в нтервале между наименьшей влагоемкостью и влажностью разрыва _т ^Пиллярной связи. Следовательно, влага в этом слое обладает неко-Р°и подвижностью в жидком состоянии. Весной во время снеготая-А1

появляется язык сквозного промачивания, глубина которого пре­вышает 1 м. Влажность в промоченном слое повышается до наимень­шей влагоемкости. В течение июня этот язык благодаря десукции влаги исчезает и влажность во всей толще снижается снова до интер­вала наименьшая влагоемкость — влажность разрыва капиллярных связей. В летние месяцы в пределах верхнего полуметрового слоя влаж­ность уменьшается до величины даже несколько меньшей, чем влаж­ность разрыва капиллярных связей. Таким образом, сквозное прома-чивание по средним данным совершается лишь раз в году, во время снеготаяния. Анализ данных за отдельные годы показывает, что сквоз­ное промачивание изредка при обильных дождях возникает и летом, несколько чаще осенью. Но бывают и очень редкие сухие годы, когда даже весной сквозного промачивания не наблюдается.

Многим почвам с водным режимом промывного типа нередко свойственно периодическое приближение к дневной поверхности поч-венно-грунтовых вод, которое наблюдается весной, после снеготая­ния; в почве возникает почвенно-грунтовый сток. Вследствие стока и расхода на десукцию уровень почвенно-грунтовых вод затем быстро понижается и они уходят из почвенной толщи. Летом при обильном выпадении осадков или осенью они вновь появляются иногда на ко­роткое время. В остальное время года почвенно-грунтовые воды на­ходятся глубже нижней границы почвенного профиля.

В условиях плохого дренажа почвенно-грунтовые воды задер­живаются в почвенном профиле длительно, причем их уровень перио­дически повышается при выпадении осадков. В периоды между выпа­дением осадков влага из водоносного горизонта расходуется на испа­рение и десукцию, капиллярно поднимаясь в верхние слои почвы. Если почвенно-грунтовые воды заметно минерализованы, например содержат бикарбонат кальция, то соли тоже поступают в почву, спо­собствуя обогащению почвы гумусом в форме гуматов кальция. Так образуются темноцветные и темноцветно-глеевые лесные почвы с нейт­ральной реакцией.

При близком к поверхности залегании постоянного водоносного горизонта промывной характер водного режима сохраняется, но по­скольку режим влажности почвы изменяется в сторону ее повышения, такой водный режим относят к полуболотному или даже болотному подтипу. Для полуболотного подтипа характерно периодическое при­сутствие водоносного горизонта в почвенном профиле и почти постоян­ное присутствие в нем хотя бы верхней части капиллярной каймы. Для болотного подтипа характерно почти постоянное присутствие водоносного горизонта в нижней части почвенного профиля и почти постоянное присутствие у поверхности верхней границы капиллярной каймы.

В тех случаях когда полуболотный и болотный режимы создаются за счет притока со стороны грунтовых вод, эти режимы называют со­ответственно грунтово-полуболотным и грунтово-болотным. 1<1\ Характерной чертой водного режима непромывного типа является отсутствие сквозного (т. е. до грунтовых вод) промачивания почвен-^н°-грунтовой толщи. Влага атмосферных осадков промачивает почву