61. Оценка влагообеспеченности агроландшафтов и почв. Понятие о водном балансе.

Оценка влагообеспеченности территории.

Методы расчета влагообеспеченности.

Общая характеристика - условные показатели увлажнения, часто называемые индексами, или коэффициентами. В основе положение: степень увлажнения территории находится в прямой зависимости от количества осадков и в обратной — от испаряемости. Испаряемость рассчитывают по температуре, дефициту влажности воздуха или другим параметрам.

Коэффициент увлажнения КУ = P/f

Где P- осадки за год, мм; f- испаряемость за год, определенная по испарению с поверхности водоемов, мм

В соответствии с коэффициентом Н.Н.Иванова в пределах климатических поясов выделены зоны по обеспеченности растений влагой (зоны увлажнения).

Избыточно влажная (КУ более 1,33). Осадки превышают испаряемость не только за год, но и за теплый период. Зона сопряжена с распространением тундрового, болотного, глееподзолистого почвообразования.

Влажная (КУ 1,33—1,00). Годовая сумма осадков превышает испаряемость, но в основной период вегетации испаряемость выше осадков. Зона охватывает тайгу и лиственные леса на подзолистых и бурых лесных почвах.

Полувлажная (КУ 1,00—0,77). Соответствует лесостепной зоне на серых лесных почвах и лесостепных черноземах. Коэффициент увлажнения 1,00 свидетельствует о сбалансированности годовых осадков и испарения.

Полузасушливая (КУ 0,77—0,55). Охватывает типичную степь на обыкновенных черноземах.

Засушливая (КУ 0,55-0,41). Степь на южных черноземах.

Очень засушливая (КУ 0,44—0,33). Степь на темно-каштановых и каштановых почвах.

Полусухая (КУ 0,33—0,22). Полупустыня на светло-каштановых почвах.

Сухая (КУ 0,22—0,12). Полупустыня на бурых почвах.

Очень сухая (КУ 0,12). Полупустыня на серо-бурых почвах..

Влагообеспеченность конкретных местообитаний в условиях неоднородного рельефа связана с неодинаковым расходом влаги на испарение со склонов разной крутизны и экспозиции, а также перераспределением летних и зимних осадков. Зимой в пониженных элементах рельефа накапливается снег за счет сдувания его с возвышенных мест. Наветренные склоны удерживают меньше снега, а подветренные больше. На наветренных склонах мощность снежного покрова убывает от подножия к вершине, а на подветренных большие массы снега скапливаются в верхней части склона.

Основные закономерности перераспределения влаги по элементам мезорельефа следующие. Влажность почв вогнутых склонов возрастает от вершины к подошве, на выпуклых склонах, наоборот, понижается к основанию. По мере удаления от вершины и с нарастанием уклона влажность почвы выпукло-вогнутых склонов уменьшается, а в нижней части склонов значительно увеличивается.

В сравнимых условиях наиболее увлажнены северные склоны, затем восточные, западные и южные. Максимальные различия в увлажнении почв проявляются во влажные годы и периоды, минимальные — после засушливых периодов.

Оценка влагообеспеченности почв. Рассматривая критерии оценки почвенной влаги в отношении доступности растениям, следует указать следующие ее категории.

1. Недоступная для растений влага (от максимальной гигроскопичности — МГ — до воды, связанной в кристаллических решетках минералов). Влажность почв, отвечающая МГ, изменяется от 12—16 % у глинистых почв до 6—12 % у суглинистых и до 6 % и менее у легких почв.

2. Весьма труднодоступная для растений влага. Это часть рых-лосвязанной воды от максимальной гигроскопичности до влажности завядания, слабоподвижная, передвигается только в виде пара, частично поглощается корнями с большой сосущей силой.

3 Условно труднодоступная влага. Находится в пределах между влажностью завядания и влажностью разрыва капилляров (ВРК). Это категория влажности, при которой подвешенная влага в процессе своего испарения теряет способность передвигаться к испаряющей поверхности. Поступает к корням в форме пара, возможен пленочный механизм передвижения.

4. Среднедоступная влага. Отвечает пределам от влажности разрыва капилляров до наименьшей (полевой) влагоемкости (НВ), которая представляет собой наибольшее количество влаги, удерживаемой почвой против сил тяжести. Последняя изменяется от 10 % у легких почв до 50 % у тяжелых.

Среднедоступная влага обладает подвижностью и поступает к корням растений по капиллярам и пленкам.

5. Легкодоступная влага. Находится в пределах от наименьшей влагоемкости до полной влагоемкости, представляет собой наибольшее количество влаги, которое может содержаться в почве при заполнении всех пор. Эта категория влаги обладает наибольшей подвижностью, но наличие ее может быть причиной ухудшения воздушного режима почвы.

Названные категории влаги объединяются в две группы: непродуктивную влагу (1-я и 2-я категории) и продуктивную (3— 5-я категории), нижним пределом которой служит влажность завядания. Оптимум влаги для растений лежит выше влажности разрыва капилляров до наименьшей влагоемкости (3-я и 4-я категории влаги). Точнее, верхний предел влажности, при котором возникает переувлажнение, находится в интервале между полной и предельной полевой влагоемкостью и зависит от условий аэрации. В песчаных и супесчаных почвах пористость аэрации при НВ чрезмерно высока, в легкос-ых оптимальна, в средне- и тяжсуг-ых — предельна (6—8 %). В глинистых д.п.п. при НВ пористость аэрации сильно снижается, соответственно критическая влажность, отвечающая избыточному увлажнению, находится ниже уровня НВ.

На практике в качестве исходного критерия влагообеспеченности посевов

используют запасы продуктивной влаги в почве. Данная оценка имеет особое значение перед началом весенних полевых работ, поскольку с ней связаны прогнозирование урожайности и корректировка технологий возделывания с/х культур, а также осенью для планирования мероприятий по накоплению и сохранению влаги. Перед посевом озимых культур важно знать не только общие запасы продуктивной влаги, но и увлажнение верхнего слоя, от которого зависит получение всходов. Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы ниже 100 мм и выше 200 мм выходят за пределы оптимальных для большинства полевых культур.

Влагообеспеченность посевов (К,мм)

рассчитывают по формуле К=(W+P)/Е,

где W — запас продуктивной влаги в заданном слое почвы перед посевом яровых культур или возобновлением вегетации озимых, мм; Р — сумма осадков за вегетационный период культуры, мм; Е— суммарное водопотребление растений, мм

Суммарное водопотребление (расход воды на испарение почвой и на транспирацию, Е, м^3/га) определяют по формуле, Е=У*Кв, где У — урожайность, т/га; Кв- коэффициент водопотребления, м на 1т урожая. В орошаемом земледелии и в зоне достаточного увлажнения возможную урожайность можно приблизительно определять по среднемноголетней влагообеспеченности посевов.

Количество среднемноголетних осадков и коэффициент стока уточняют в ближайшей от хозяйства агрометеорологической станции. При отсутствии этих данных возможную урожайность (У, т/га) приблизительно определяют по формуле.

Водный баланс.

Водным режимом называют всю совокупность явлений поступления влаги в почву, ее передвижения, удержания в почвенных горизонтах из почвы.

Количественно его выражают через водный баланс. Водный баланс характеризует приход влаги в почву и расход из нее.

В[о]+В[ос]+В[г]+В[к]+В[пр]+В[б]=Е[исп]+Е[т]+В[и]+В[с]+В[1,] где

В[о]- запас влаги в почве в начале наблюдения

В[ос-] сумма осадков за весь период наблюдения

В[г-] - количество влаги, поступающей из грунт. вод

В[к]- количество влаги, конденсирующейся из паров воды

В[пр]- количество влаги,поступающей в рез-е поверхностного притока воды

В[б]- количество влаги,поступающей от бокового притока почв. и грунт. Вод

Е[исп]- количество влаги, испарившейся с поверх-и почвы за весь период

наблюдения, физическое испарение

Е[т]- количество влаги, расходуемой на транспирацию

В[и]- влага, инфильтрующаяся в почвенно- грунтовую толщу

В[с]- влага, теряющаяся при боковом внутрипочвенном стоке

В[1]- запас влаги в почве в конце периода наблюден

В[п]- количество воды, теряющейся в результате поверхностного стока

Левая часть урав-я - приходная статья баланса, правая - расхадная.

В большинстве случаев прогрессирующего увлажнения или иссушения территории не происходит. В таких случаях ур-е вод. баланса =0: приход и расход воды в почве равны между собой.

Чаще всего запасы влаги вычисляют в мм водного слоя или в м^3/га.

Содержание влаги вычисляют для каждого генетического горизонта по формуле:

В= а*dv*H.где

В- запас воды (м^3/га) для слоя H; a - полевая влажность, %;

dv- плотность, г/см^3; H-мощность горизонта, см.

При оценки обеспеченности влагой с/х раст-ий необходимо учитывать также общий (ОЗВ)и полезный запасы(ПЗВ) воды в почве.

ОЗВ- суммарное ее кол-о на заданную мощ-ть почвы (м^3/га)

ПЗВ- суммарное ее кол-о продукт., или доступной раст-м, влаги в толще

почвогрунта.ПЗВ=ОЗВ- ЗТВ(запас труднодост. влаги).

Задача.

Определить и оценить пористость аэрации почвы, если предельно-полевая влагоемкость равна 30%, плотность почвы 1,3г/см3, плотность твердой фазы – 2,6г/см3.

Решение:

P_общ.= (1- dv / d) *100%

P_общ.= (1- 1,3/2,6)*100%=50%

ППВ от объема=ППВ от массы * dv

ППВ от объема 30*1,3=39%

P_аэр.=50 – 39= 11% (а оптимальная 20 – 30%)

Вывод: пористость аэрации низкая, почва переувлажнена.