Оценка влагообеспеченности агроландшафтов и почв. Понятие о водном балансе

Влагообеспеченность почв основных земледельческих районов страны уменьшается с севера на юг.

Годовое количество осадков в лугово-лесной подзолистой зоне составляет 650-450 мм, умень­шаясь с запада на восток. Лесостепная зона характеризуется зна­чительно меньшим количеством осадков (550-414 мм), еще мень­ше осадков выпадает в степной зоне (465-374 мм) и зоне сухих степей (360-260 мм). Основные площади посевов находятся в районах с

крайне неустойчивой влагообеспеченностью. Прямой такой показатель — запас влаги в почве. Вследствие трудности его определения при отсутствии многолетних рядов наблюдений над влажностью почвы пользуются такими показателями, как: 1) годовая сумма осадков, 2) гидротермический коэффициент или другие характеристики увлажнения, 3) различные эмпирические функции, связывающие осадки, сток, испарение с почвы и транспирацию.

Водный ба­ланс — оценка прихода и расхода влаги в определенном слое по­чвы за конкретный период.

По А. А. Роде, водный баланс выражают следующим уравне­нием:

ВБ = В₀ + (Ос + К + ГрП) - (Д + Исп + ПС + ВПС + ГрС),

где ВБ — запас влаги в почвенной толще в конце изучаемого периода; Во — запас влаги в почвенной толще в начале изучаемого периода; Ос — сумма осадков за весь период; К — конденсация за весь период; ГрП — количество влаги, посту­пившей в почву из грунтовых вод (грунтовый приток) за весь период; Д — десукция за весь период (поглощение раст-ми); Исп — физическое испарение за весь период; ПС — поверхно­стный сток за весь период; ВПС — внутрипочвенный боковой сток за весь период; ГрС — грунтовый сток за весь период.

В отдельных случаях некоторые слагаемые водного баланса мо­гут равняться нулю.

Все величины, входящие в уравнение, удобнее всего выражать в миллиметрах водного слоя, как это принято для осадков. Водный баланс можно составлять для любого периода, но чаще всего пользуются годовым водным балансом.

Атмосферные осадки. Количество осадков (жидких и твердых) определяется климатом местности. Однако поступление их в по­чву в значительной мере зависит от растительного покрова.

Поступление влаги из грунтовых вод. При близком стоянии грунтовых вод, когда осуществляется их капиллярная связь с по­чвенным профилем, происходят пополнение запасов влаги и ис­пользование ее растениями. Если он при всех условиях находится значительно ниже почвенного профиля, говорят о собственно грунтовых водах. Почвенно-грунтовые воды характеризуются большей подвижнос­тью уровня, поскольку он зависит от осадков, испарения, десукции, стока и других факторов.

Конденсация. Внутрипочвенная конденсация влаги происходит при охлаждении почвенного воздуха до точки росы. Как составля­ющая водного баланса она может иметь существенное значение при высокой влажности воздуха, значительных перепадах дневной и ночной температур и при высокой фильтрационной способнос­ти почвы, за счет которой конденсирующаяся в ночные часы влага способна проникнуть в глубинные слои почвы и не испариться в течение светового дня.

Испарение и десукция. Под растительным покровом, происходит извлечение влаги из почвы растениями, т. е. десукция.

Часть влаги расходуется из почвы путем физического испаре­ния, минуя растительные организмы. Кроме того, какая-то доля атмосферных осадков задерживается растительным покровом (древесным или травянистым).

На пахотных землях под сельскохозяйственными культурами расход влаги на физическое испарение из почвы может достигать 50 % суммарного испарения. Наибольшего значения физическое испарение из почвы дости­гает на участках, лишенных растительности, например на пашнях в весеннее время, когда посеянные культуры еще не затенили по­чву и не понизили ее влажность путем десукции, и в особенности на участках чистого пара.

Поверхностный сток. Отекание воды с поверхности почвы, т. е. поверхностный сток, наблюдающийся чаще всего во время таяния снега, а также при выпадении обильных летних осадков, зависит от многих причин, в том числе от угла наклона поверхности, ко­личества осадков, интенсивности поступления их на поверхность почвы (т. е. интенсивности дождя или снеготаяния), водопрони­цаемости почвы, которая, в свою очередь, зависит от физических свойств почвы, от ее влажности, а весной — и от степени промер­зания.

Почвенный, или внутрипочвенный бо­ковой, сток развивается на почвах с мощными иллювиальными горизонтами, а также на почвах, сформированных на двучленных наносах, когда верхний слой более легкого гранулометрического состава. В периоды интенсивного поступления влаги в почву над водоупором происходит насыщение ее до полной влагоемкости. Возникает водоносный горизонт, называемый почвенной верхо­водкой. При наличии уклона верховодка начинает стекать в толще верхних надводоупорных горизонтов, образуя почвенный сток.

Грунтовый сток. Часть влаги, поступающей в почву и не израс­ходованной на поверхностный и почвенный стоки, а также на десукцию и испарение, просачивается в материнскую породу. На некоторой глубине она достигает водоупорного слоя.

45.

Оценка целесобразности осушительных мероприятий, методы осушения.Осушение почв является одним из важных приемов по повышению урожаев с/х культур в зонах избыточного увлажненияОбщая площадь осушенных земель в мире составляет более 11 % мировой площади пашни и многолетних насаждений. Необходимость осушения определяется избытком воды и близким уровнем грунтовых вод. При этом нормы и способы осушения зависят от биологических особенностей выращиваемых культур, свойств почв, геоморфологических и гидрологических особенностей территории.

С/х культуры выдерживают как определенный уровень грунтовых вод, так и определенную влажность почв, длительность затопления. Различные с/х культуры выдерживают и определенный период затопления водой (который также зависит от температуры и химического состава вод, фазы развития растений). Так, картофель выдерживает затопление до 6 часов, а бекмания – до 42 дней. При проведении осушения разработаны сроки отвода избыточных вод из корнеобитаемого слоя почвы. Отдельные с/х культуры предъявляют и различные требования к влажности почв, что также является критерием для осушения почв.

Метод осушения с/х культур – это принцип воздействия на факторы переувлажнения корнеобитаемого слоя.

Способ осушения - это система технических мероприятий, обеспечивающих устранение избыточного увлажнения из метода осушения и требований хозяйственного использования земель.

Способы и предельно допустимые нормы осушения.

Методы осушения зависят от типа питания болот. При атмосферном типе питания обеспечивают ускоренный поверхностный сток; при грунтовым – понижение уровня грунтовых вод; при напорном – снижение напора и уровня напорных вод; при склоновом – перехват потока поверхностных вод; при намывном – ускорение паводкого стока.

Применяют следующие основные методы осушения (Маслов и др.): при атмосферном типе питания – устройство открытой системы каналов, закрытых дрен, кротования, глубокую вспашку и др.; при грунтовом и грунтово-напорном типе – строительство открытых каналов, закрытых дрен и разгрузочных скважин, вертикальный дренаж; при склоновом типе – строительство открытых каналов, противоэрозионные мероприятия на склонах; при намывном типе – строительство дамб, обвалование, регулирование русел рек и речного стока.

Нормы и способ осушения зависят и от типов водного питания. Нормы осушения определяются вводно-физическими свойствами почв. Глубина закладки дрен, расстояние между дренами и расстояние между открытыми осушителями может быть определено по гранулометрическому составу почв. На суглинистых грунтах расстояние между кротовыми дренами принимают около 5 м; на торфяниках с учетом их осушающего и увлажняющего действия – от 5 м в хорошо разложившемся торфе и до 10 м – в слаборазложившемся.

Расстояния между дренами зависят также и от уклона поверхности. Глубина закладки дрен зависит от гранулометрического состава и характера их с/х использования.

46.

Пластичность, физическая спелость почв, удельное сопротивление пахоте.

Пластичность – способность почвы изменять свою форму под влиянием какой-либо внешней силы без нарушения сплошности и сохранять приданную форму после устранения этой силы. Пластичность обусловлена илистой фракцией и зависит от влажности почвы.

Сухая почва пластичностью не обладает; избыточно увлажненная начинает течь и также теряет пластичность. В зависимости от влажности почвы разделяют следующие константы пластичности:

- верхний предел пластичности, или предел текучести, - весовая влажность, при которой стандартный конус под действием собственной массы (76 г) погружается в почву на глубину 10 см.;

- нижний предел пластичности, или предел раскатывания, - весовая влажность, при которой образец почвы можно раскатать в шнур диаметром 3 мм без образования в нем разрывов.

- число пластичности – разность между показателями верхнего и нижнего предела пластичности.

Наивысшее число пластичности (больше 17) имеют глинистые почвы; суглинистые – 7-17; супеси – меньше 7; пески не обладают пластичностью – число пластичности близко к 0.

Качественный состав илистой фракции существенно влияет на пластичность – при низком отношении SiO₂: R₂O₃ в иле пластичность проявляется в наибольшей степени. При увеличении содержания обменного натрия пластичность возрастает, а при насыщении почвы катионами кальция и магния и увеличении содержания гумуса – снижается.

Физическая спелость – состояние влажности при котором почва хорошо крошится на комки, не прилипая при этом к орудиям обработки. Зависит от механического состава, состава обменных катионов, гумусированности почвы.

Удельное сопротивление пахоте – усилие, затраченное на подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность. Характеризуется сопротивлением почвы в кг, приходящимся на 1 см² поперечного сечения пласта почвы, поднимаемого плугом. В зависимости от механического состава, физико-химических свойств почвы, ее влажности и агрохозяйственного состояния удельное сопротивление колеблется в пределах 0,2-1,2 кг/см². Это важнейшая физико-механическая характеристика почвы. Ее необходимо учитывать при конструировании плугов, составлении норм выработки тракторов, при районировании почвообрабатывающих орудий и тракторов.

Удельное сопротивление зависит от типа почвы, механического состава, характера угодий, влажности почвы.

47.

Подзолистые и дерново-подзолистые почвы, их агроэкологическая оценка и использование.П.почвы формируются преимущественно под пологом таежных моховых или мертвопокровных хвойных лесов. Образование профиля связано с развитием процессов оподзоливания (Оподзоливание - кислотный гидролиз первичных и вторичных минералов и вынос продуктов гидролиза за пределы элювиального горизонта или почвенного профиля), элювиально-глеевого процесса и лессиважа (сложный процесс, включающий механическое проиливание, комплекс физико-химических явлений, вызывающих диспергирование глинистых частиц и перемещение их с нисходящим током под защитой подвижных органических веществ, комплексообразование и вынос железа). Почвы, у которых осветленный элювиальный горизонт формируется благодаря лессиважу и поверхностному оглеению называют псевдоподзолистыми. П почвы делятся на 2 подтипа: глееподзолистые и подзолистые. Последние подразделяются на 2 фациальных подтипа: подзолистые умеренно холодные промерзающие и подзолистые холодные длительно промерзающие.

Наиболее распространены роды П почв: обычные - на суглинистых породах, Остаточно-карбонатные, контактно-глееватые - форм. на двучленных породах, иллювиально-железистые- развив. на песчаных породах, иллювиально-гумусовые, слабодифференцированные - на сухих рыхлых песках. Профиль отчетливо дифференцирован по содержанию ила (подзолистый обеднен, а иллювиальный - обогащен). Резкое преобладание первичных минералов. Валовый хим. Состав минеральной части П почв показывает обедненность подзолистого горизонта по сравнению с породой Fe и Al и заметное обогащение кремнеземом.

Повышенное содержание подвижного Fe и Al, Mn,часто в количествах токсичных для с/х растений. Невысокая емкость обмена (небольшое содержание гумуса), низкая насыщенность основаниями, кислая реакция среды (повышенная обменная кислотность) и малая буферность. П - бесструктурные, плотность заметно увеличивается при переходе от верхних горизонтов к нижним. ДП образуются под действием дернового процесса (почвообразовательный процесс, протекающий под воздействием травянистой растительности, приводящий к формирования почв с хорошо развитым гумусовым горизонтом, называется дерновым. Наиболее существенная его особенность - накопление гумуса, питательных веществ и создание водопрочной структуры в верхнем горизонте почвы. В ДП большого количества гумуса не накапливается, так как дерновому процессу противостоит процесс оподзоливания.

Подтипы ДП:

дерново-палево-подзолистые, ДП умеренно промерзающие, ДП умеренно длительно промерзающие.

Роды такие же как у П. ДП - кислые. Степень насыщенности основаниями у них выше, чем у П. Обменные основания представлены кальцием и меньше магнием. Количественный и качественный состав гумуса, кислотность и физ-хим свойства в ДП могут сильно варьировать в зависимости от механического, химического и минералогического состава почвообразующих пород, а также от выраженности подзолистого и дернового процессов и окультуренности почв при использовании их вс\\х про-ве. ДП бедны валовыми запасами и подвижными формами азота и фосфора. ДП характеризуются непрочной структурой. Процесс почвообразования на пахотных почвах П и ДП приобретает черты сложного элювиально-аккумулятивного процесса. Для окультуривания почв необходимо осуществить комплекс мероприятий: правильная обработка почвы, применение органических и минеральных удобрений, известкование, посев многолетних трав, создание мощного окультуренного пахотного слоя, борьба с избыточным увлажнением, очистка почв от камней, укрупнение пахотных площадей. При планировании мероприятий необходимо учитывать свойства почвы, особенности возделываемых культур и все природные и экономические условия хозяйства.

Наибольшую потребность П и ДП растения испытывают в азотных и калийных удобрений

48.

Понятие геохимического ландшафта, классификация. Геохимические барьеры.Геохимический ландшафт – совокупность сопряжённых элементарных ландшафтов, связанных между собой определёнными условиями миграции химических соеденений.( элементарные ландшафтно-геохимические системы объеденяются в более сложные, называемые каскадными ландшафтными-геохимическими системами.Они могут быть открытыми – с конечным сбросом веществ в моря и океаны или закрытыми – с конечными звеньями каскадной цепи в бессточных впадинах.)