Динаміка опадів.

Добовий хід обумовлюється характером хмарності:

в середніх широтах: максимум – опівдні, рано вранці, мінімум – 24 години, до опівдня.

В морському кліматі – максимум – вночі, мінімум – опівдні.

Річний хід поділяють на чотири основних типа:

Екваторіальний (10⁰ півд.ш. - 10⁰півн. ш.) – 2000 мм за рік, місцями до 5000 (над Тихим океаном), максимальні значення – весною, восени, мінімальні значення – зимою, літом.

Тропічний (10⁰ - 30⁰ південних і північних широт) один сезон дощів 2-3 місяці, в інші місяці опади не випадають. Загальна сума опадів до 1000 мм.

Субтропічний – (30⁰-40⁰) – опадів за рік випадає до 250 мм. В цій зоні розташовані пустелі. Зима менш посушлива, ніж літо.

Тип помірні широти – над континентами максимальна кількість опадів випадає влітку, а мінімальна – взимку, в глибині континентів 300-500, а над океанами до 1000 мм.

Найбільша кількість опадів на Землі випадає на південному схилі Гімалаїв, біля Черапунджі (Індія) – в середньому 12700 мм за рік, а в 1861 році 23200мм. На території СНГ найбільша кількість опадів випадає на південному схилі Кавказького хребта (3000 мм/рік) і на Чорноморському узбережжі, в районі Батумі (2500 мм/рік).

Розпреділення атмосферних опадів на Україні буде висвітлено в розділі “Кліматологія”.

2. Категорії води в грунті.

Волога незамінний фактор життя рослин. Рослини в більшості використовують вологу грунту. Взаємодія води з грунтом, рух грунтової вологи та її засвоєння рослинами на різних типах грунтів проходить неоднаково.

Це пов’язано з тим, що вода яка знаходиться в грунті може мати різні форми:

• капілярна вода – знаходиться в порах і пересувається по капілярам за допомогою капілярних сил – це основне джерело води в грунті;

• гравітаційна вода – вода, яка заповнює простори між великими грунтовими частками, пересувається під дією сили тяжіння в нижні шари грунту. Для рослин легко доступна, але дуже рухома і поповнюється в грунті тільки за рахунок опадів;

• підгрунтова волога – гравітаційна волога, яка досягає водонепроникного шару. Забезпечує додаткове постачання рослин вологою;

• пароподібна волога – міститься у всіх порах вільних від твердої або рідкої фази. Відіграє велику роль у перерозподілі води у грунті;

• хімічно зв’язана волога (рослинам недоступна) – гідроксогрупи або молекули води, які входять до складу хімічних сполук;

• сорбована вода: гігроскопічна (недоступна рослинам) – утворюється завдяки здатності грунту поглинати пароподібну вологу і утворювати плівку на грунтових частках (шар в 2-3 молекули), плівкова (частково доступна рослинам) - покриває грунтові частинки (шар з десятків молекул);

• тверда вода – замерзла вода при температурі нижчі 0⁰ С. У великих порах вода замерзає швидше, ніж у дрібних.

3. Грунтова волога.

Наявність води в грунті обумовлюється атмосферними опадами І відображає зв’язок між двома екологічними середовищами – літосферою та атмосферою. Але пересування, ємність і закріплення води в грунті обумовлюється фізичними властивостями грунту В метеорології властивості грунту, які визначають поведінку води в грунті називають гідрологічними константами або гідрологічними характеристиками.

Гідрологічні характеристики грунту:

• загальні запаси вологи;

• вологість стійкого в’янення;

• продуктивна волога;

• непродуктивна волога;

• польова вологоємність;

• капілярна вологоємність.

Загальні запаси вологи – сума всіх форм вологи, які є в грунті (продуктивна, вологість стійкого в’янення). Визначається термостатно-ваговим методом.

Вологість стійкого в’янення – це волога, яка не може бути використана рослинами тому, що молекули води, які знаходяться в грунті сорбовані на поверхні грунтових колоїдів або входять до складу хімічних речовин. Сисна сила коріння набагато менша, ніж сила, яка утримує воду в грунті. Якщо кількість вологи в грунті досягла межи вологості стійкого в’янення, то тургор рослин не відновлюється. Вологість в’янення залежить від механічного складу грунту (табл. 29).

Таблиця 29.

Вологість стійкого в’янення, в % від маси абсолютно сухого грунту.

Механічний склад грунту	Вологість стійкого в’янення
Пісок	0,5-1,5
Суглинок легкий	3,7-7,0
Суглинок середній	5,0-8,0
Суглинок важкий	8,0-12,0
Глина	12,0-20,0
Торф низинний	40,0-50,0

Піщані грунти мають найменшу вологість стійкого в’янення. Глинисті та торф’яні грунти утримують більшу кількість вологи, але ця волога так само недоступна для рослин тому, що дуже міцно зв’язана із грунтом.

Продуктивна волога – це волога , яку використовують рослини для своїх процесів життєдіяльності. Продуктивна волога чисельно перевищує вміст в грунті непродуктивної вологи. Продуктивна волога розраховується як різниця між загальним вмістом вологи та кількістю недоступної вологи.

Кількість продуктивної вологи розраховується не в %, а в запасах її в певному шарі грунту, наприклад в метровому шарі. Запаси продуктивної вологи, а також загальні запаси вологи, а також і загальні запаси виражають в мм шару води. Це зручно для розрахунку водного балансу поля.

Непродуктивна волога – волога, яка не засвоюється рослинами, тобто волога, яка утримується в грунті силами, які перевищують осмотичний тиск клітинного соку кореневих волосків. Вона не використовується рослинами, тобто настає стійке в’янення рослин. В грунті залишається вода, яка сильно зв’язана з грунтом.

Максимальна гігроскопічність грунту – кількість вологи, яке може сорбувати сухий грунт з повітря при його відносні вологості 100%. Максимальна гігроскопічність грунту залежить від механічного складу грунту (пісок – 1%, глина 8-12% від маси грунту).

Атмосферні опади, які надходять в грунт, зволожують її. Вода при цьому утримується грунтом. Здатність грунту вміщувати та утримувати вологу називають вологоємністю.

Найменша вологоємність грунту (польова вологоємність)– максимальна кількість води, яка може знаходитись у грунті, після того, як стече надлишок води. При вологості близької до польової грунт знаходиться в м’яко-пластичному стані. Цей показник знаходиться в широких межах ( піщані грунти 80-120 мм, глинисті 170-190 мм в метровому шарі грунту). Величина найменшої вологоємності грунту являє собою верхню межу зволоження грунту. Якщо від величини найменшої вологоємності відняти непродуктивну вологу, то отримаємо максимально можливі запаси вологи для конкретного грунту (таблиця 30).

Таблиця 30.

Основні водно-фізичні властивості грунтів України, в мм в метровому шарі.

Типи і види грунтів	Найменша вологоємність	Непродуктивна волога	Максимально можливі запаси продуктивної вологи
Дерново-підзолисті крупнопісчані	80	12	68
Дерново-підзолисті субпісчасні легкосуглинисті	240	50	190
Сірі опідзолені легкосуглинисті	290	110	180
Чорноземи типові середньосуглиннисті	310	130	180
Чорноземи звичайні важкосуглиннисті	350	195	155
Чорноземи мілкопісчані пилуваті	200	80	120

Максимально можливі запаси вологи в грунтах України складає 68-190 мм. Найбільші запаси відповідають грунти важкого механічного складу.

Повна вологоємність – стан грунту, коли всі пори заповненні водою. Вода витісняє повітря із всіх пор, тобто припиняється аерація грунту, що викликає пригнічення рослин. Таке надмірне зволоження в природі спостерігається, коли грунтові води піднімаються до поверхні грунту під час танення снігу. Проведення польових робіт при цьому неможливе.

Капілярна вологоємність – кількість води, яка утримується в грунтових капілярах за рахунок підтока грунтових вод або пересувається із вологих місць на ділянки з меншою вологістю. Вода здатна пересуватись по капілярам на 3 – 4 м, якщо це глинисті грунти.

3. Водний баланс поля.

Запаси вологи в грунті складаються із різних джерел. На протязі року волога, яка надходить в грунт, використовується на водопосточання росли, на стік, випаровування та інші процеси. Надходження і витрати вологи, з урахуванням різних джерел поступання води можна виразити у вигляді рівняння водного балансу:

W0 + Wr + Wk + Wx + Cn = И + Wф + Wn + Wx /+ Wв

W₀ – вода опадів, з урахуванням коефіцієнта використання (лісостеп –0,65-0,70);

W_r – прихід води з грунтових вод;

W_k – прихід вологи за рахунок конденсації пароподібної вологи в грунтових порах;

W_x – вода, яка утворюється під час хімічних реакцій;

C_n – вода за рахунок поверхневого стоку;

И – вода, використана на випаровування;

W_ф – вода, яка пройшла за межі мертвої зони;

W_n – вода поверхневого стока за межі данної ділянки;

W_x ^/ - вода, використана на хімічні реакції;

W_в – вода внутригрунтового стоку.

Найбільш просте рівняння водного балансу, зазвичай використовується в гідрологічних розрахунках:

Wн – Wк = О + Г – И

W_н – початкові запаси вологи в розрахунковому шарі грунту;

W_к - кінцеві запаси вологи в розрахунковому шарі грунту;

0 – кількість опадів;

Г – вода, яка надходить з грунтових вод;

И – вода, що випаровується.

Загальний запас вологи в грунті W обчислюють за формулою:

W = 0,1 V d h

W – загальний запас вологи;

0,1 - коефіцієнт переведення запасу вологи з м³/га в мм.

V – вологість грунту;

d – щільність грунту г/см³;

h – глибина шару грунту;

Вологість грунту розраховується за формулою за допомогою термостатно - вагового методу:

V = Рв : Ргр 100%

Р_в – маса води у пробі грунту;

Р_гр - фактична маса вологого грунту у прбі, г.

Відносно методиці оцінка запасів вологи проводиться в мм продуктивної вологи, для цього на метеорологічних станціях визначають :

• об’ємну масу;

• вологість стійкого в’янення;

• найменшу вологоємність грунту.

5. Екологічне значення опадів і грунтової вологи.

Атмосферні опади є основним джерелом вологи в педосфері та гідросфері. Поповнення запасів вологи в грунті проходить за рахунок атмосферних опадів. Атмосферні опади обумовлюють вологозабезпеченість рослин. Під вологозабезпеченістю рослин мається на увазі ступень відповідності потреби рослин в продуктивні волозі. Можна сказати що атмосферні опади формують врожайність сільськогосподарських культур.

Разом з тим, характер випадання опадів та їх інтенсивність викликає негативні явища. Зливи можуть викликати водну ерозію грунту, полягання зернових культур, погіршення грунтової структури грунту. Тривалі та інтенсивні опади дуже часто стають причиною повені.

Град може стати причиною загибелі посівів, худоби, а деколи навіть людини, руйнування криш будівель. Паморозь може викликати поломку дерев, ліній електрозв’язку. Ожеледиця порушує нормальну роботу транспорту.

Сніговий покрив при великі його міцності може заважати роботі наземного транспорту. Але сніг виконує теплоізоляційну функцію на сільськогосподарських угіддях, якщо сніг випав на мерзлу землю, то він забезпечує гарну перезимівлю озимих та багаторічних культур. При випаданні снігу на незамерзлу землю і при великі його висоті створюються умови для розмноження грибкових захворювань рослин озимої пшениці, ячменю.

Сніговий покрив є джерелом вологи в грунті. Повільне танення снігу забезпечує просачування талої води в грунт. При швидкому таненні снігового покрову виникає небезпека ерозії грунту.