7. Шкала оценки запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы [4]

Степень увлажнения	Количество продуктивной влаги, мм
Высокая	150 и более
Хорошая	120-150
Средняя	90-120
Низкая	60-90
Очень низкая	60

Статистический анализ показывает высокую зависимость урожайности яровой пшеницы от весенних запасов продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см (коэффициент корреляции на черноземах для мягкой пшеницы составляет 0,61, на каштановых 0,75). Обычно для получения удовлетворительного урожая яровой пшеницы в условиях производства необходима глубина промачивания почвы не менее 70-80 см. Снижение запасов продуктивной влаги в пахотном слое почвы до 15 мм следует считать началом засушливого периода, а до 9 мм - сухого.

Выполнение заданий

В соответствии с индивидуальным шифром студент выписывает исходные данные, которые представлены в таблицах 18 и 19.

Рассмотрим пример по шифру 052. В таблице 18 на пересечении предпоследней и последней цифр шифра находим: Астана; в числителе цифра 1 означает культуру - яровая пшеница, а вторая цифра – урожайность, которая составляет 16,7 ц/га. Цифра 35 в знаменателе означает номер задания по водно-физическим свойствам, которые представлены в таблице 19. Согласно этому номеру задание имеет следующие данные: темно-каштановая тяжелосуглинистая почва с удельной массой твердой фазы в пахотном и метровом слоях соответственно 2,68 и 2,71 г/см³. Максимальная гигроскопичность составляет в пахотном слое 7,99%, в метровом 8,02%. Наименьшая влагоемкость соответственно по слоям равна 28,5 и 23,4%. Влажность почвы перед уходом в зиму составляет 13,5%, перед посевом яровой пшеницы - 18,3% и в конце вегетации - 11,2%.

Сведения о температуре воздуха, количестве осадков и об относительной влажности воздуха студенты находят в метеорологических справочниках или бюллетнях, которые выдаются на занятиях в качестве раздаточного материала. При отсутствии этих материалов по годам в учебных целях допускается использование средних многолетних данных, которые приведены в приложениях 7, 8 и 9.

1. Определение запасов продуктивной влаги в пахотном и метровом слоях почвы при ВРК, НВ и заданной влажности перед посевом культур.

а) Пример расчета запасов продуктивной влаги в пахотном слое почвы при ВРК.

Расчет производится по формуле:

В_пр = 0,1 (ВРК - ВУЗ) d h.

Влажность разрыва капиллярной связи представляет среднее значение между наименьшей влагоемкостью и влажностью устойчивого завядания в пахотном слое почвы, а влажность устойчивого завядания - максимальную гигроскопичность, взятую с коэффициентом 1,34.

ВУЗ = 7,99 х 1,34 = 10,7%;

28,5 + 10,7

ВРК = ------------------- = 19,6% .

2

Объемную массу почвы находим в приложении 1 (строка 12). Она для пахотного слоя равна 1,16 г/см³ (можно пользоваться и данными, полученными на предыдущих занятиях).

В_пр = 0,1 (19,6 - 10,7) х 1,16 х 20 = 20,6 мм.

В пахотном слое тяжелосуглинистой темно-каштановой почвы при влажности капиллярной связи содержится 20,5 мм или 205 тонн продуктивной влаги.

б) Пример расчета продуктивной влаги в пахотном слое почвы при наименьшей влагоемкости.

В_пр = 0,1 (28,5 - 10,7) х 1,16 х 20 = 41,2 мм.

В пахотном слое тяжелосуглинистой темно-каштановой почвы при влажности наименьшей влагоемкости содержится 41,2 мм или 412 тонны воды.

Аналогично рассчитываются запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы.

2. Определение необходимой мощности снежного покрова для насыщения метрового слоя почвы до наименьшей влагоемкости влагой.

Разность между запасами влаги при НВ (В_нв) и осенним ее содержанием в почве (В₁) представляет собой дефицит насыщения до наименьшей влагоемкости почвы влагой (Дн):

Дн = В_нв - В₁

Расчет необходимой мощности снежного покрова производится по формуле [3]:

(В_нв - В₁) 1,25

Н = ---------------------- , (47)

10 d

где Н – необходимая мощность снежного покрова, см;

В_нв - запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы при наименьшей влагоемкости, мм;

В₁ - запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы перед уходом в зиму, мм;

d - плотность снега, г/см³;

10 - коэффициент перевода сантиметры в миллиметры;

1,25 - поправочный коэффициент на испарение и сток (25%).

В нашем примере запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы при НВ (В_нв) составляет (формула 46):

В_нв = 0,1[23,4-(8,02 х 1,34)] х 1,39 х 100 = 175,9 мм.

Перед уходом в зиму в метровом слое почвы продуктивной влаги содержалось:

В_нв = 0,1(13,5 - (8,02 х 1,34)) х 1,39 х 100 = 38,3 мм.

Дефицит насыщения влагой до НВ составляет:

Дн = 175,9 -38,9 = 137,6 мм.

Плотность снега (d) в момент его схода составляет в среднем 0,3 г/см³.

Подставляя значения в формулу, получим:

137,6 х 1,25

Н = ------------------- = 57,3 см.

10 х 0,3

С учетом возможного испарения и стока влаги необходим снежный покров мощностью 57,3 см.

Несколько иная методика расчета необходимой мощности снежного покрова предложена Н.М.Бакаевым и И.А.Васько [3].

Основным показателем накопления влаги является водовместимость почвы или объем своодных от воды почвенных пор. Для того, чтобы вычислить объем свободных пор, надо определить объем твердой фазы почвы, ее влажность и удельную массу. С этой целью отбираются осенью перед уходом в зиму почвенные образцы цилиндром с площадью основания 500 см². Расчеты проводятся в следующей последовательности:

1. Определяется масса сырой почвы (m) как разность масс цилиндра с сырой почвой и пустого цилиндра (г).

m 100

2. Массу сухой почвы (М) вычисляют по формуле М = ---------------- ,

100 + W

где W - влажность почвы, %.

3. Влажность почвы определяется по общепринятой методике, используя формулу:

(m - М) 100

W = --------------------.

М

4. Удельная масса почвы (у) определяется по общепринятой методике.

5. Объем твердой фазы почвы в цилиндре (V₁) равен: М/γ (см³).

6. Общий объем почвенных пор V₂ = V - V₁ (V - объем цилиндра или образца почвы).

7. Объем пор, занятых водой V₃ = m - М (г или см³).

8. Объем свободных пор V₄ = V₂ - V₃ (см³)

9. Водовместимость V₅ = 0,2 V₄ (м³/га).

V₅

10. Необходимая мощность снежного покрова Н = ---------- , (48)

10 d

где d - плотность снега, г/см³.