Водный баланс и типы водного режима

Водный баланс – совокупность всех видов прихода влаги в почву и расхода из неё. Водный баланс рассчитывается по результатам измерения приходных и расходных статей, выраженных в мм водного слоя.

Водный баланс может быть выражен уравнением:

О+К+ГП = Д+И+ПС+ВПС+ГС,

где:

О – сумма атмосферных осадков;

К – конденсационная вода;

ГП – количество воды, поступившее в почву из грунтовых вод;

Д – десукция (вода, поглощенная корнями растений);

И – физическое испарение;

ПС – поверхностный сток;

ВПС – внутрипочвенный сток;

ГС – грунтовый сток.

Водный баланс складывается неодинаково для различных почвенно-климатических зон и отдельных участков местности. В зависимости от соотношения основных статей годового водного баланса может несколько типов водного режима. Теория типов водного режима почвы была заложена известным русским почвоведом Г.Н.Высоцким (выделил 4 типа), дополнена и развита А.А.Роде, который выделил 6 типов водного режима. В настоящее время установлено 14 типов водного режима, некоторые из которых приводятся ниже.

1. Мерзлотный – почвенная вода большую часть года находится в твёрдой фазе в виде льда. В тёплый период почва сверху оттаивает и над мёрзлым водоупорным горизонтом почва перенасыщена водой, несмотря на низкое количество осадков. Характерен для районов сплошного распространения многолетней мерзлоты.

2. Промывной – характерно ежегодное сквозное промачивание почвы до грунтовых вод. Осадки превышают испаряемость. Идёт интенсивное выщелачивание, т.е. вымывание атмосферными осадками продуктов почвообразования (подзолистые почвы, краснозёмы и желтозёмы).

3. Болотный(застойный) – развивается при близком к поверхности залегании грунтовых вод, слабой водопроницаемости почвообразующих пород.

4. Периодически промывной - КУ=1, характерна средняя многолетняя сбалансированность осадков и испаряемости. В сухие годы непромывные условия чередуются со сквозным промачиванием во влажные годы (один раз в 10-15 лет). Присущ серым лесным почвам, выщелоченным, оподзоленным чернозёмам.

5. Непромывной – КУ<1 (осадков меньше испаряемости). Влага в почву проникает на глубину 1-2 метров (не более 4 м). Между увлажняемым слоем и верхней границей грунтовых вод залегает «мёртвый горизонт иссушения» с постоянно низкой влажностью. Данный тип водного режима характерен для чернозёмов степей, каштановых, серозёмов пустынь, полупустынь.

6. Выпотной тип – создаётся в областях, где испаряемость значительно превышает сумму осадков, но грунтовые воды близко подходят к поверхности и испаряются («выпотевают»).

7. Аридный (сухой) – весь профиль сухой в течение всего года при влажности, близкой к влажности завядания (почвы пустыни, полупустыни).

Обеспеченность почв водой – один из важнейших критериев почвенного плодородия. Один из главных задач сельского хозяйства является создание оптимальной влажности почвы путём накопления и сохранения в ней влаги. Это достигается снегозадержанием, мелиорацией, правильной агротехникой, созданием лесополос. Не последнее место занимает изучение водных свойств почв.

Почвенный воздух и воздушные режимы почв.

Почвенный воздух, или газовая фаза почвы - важнейшая составная часть почвы. Почвенный воздух – это смесь газов, летучих и органических соединений, заполняющих поры, свободные от воды. Наличие достаточного количества воздуха, его благоприятный состав не менее важны в жизни почвы, чем обеспеченность почв водой.

Главные источники почвенного воздуха – атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве. С атмосферным воздухом поступает кислород, необходимый для дыхания корней растений, аэробных микроорганизмов, почвенной фауны. В процессе дыхания кислород потребляется с выделением СО₂.

Почвенный воздух находится в почве в трёх состояниях:

1. Свободный почвенный воздух – располагается в порах почвы, свободно перемещается в почве и обменивается с атмосферой.

2. Адсорбированный почвенный воздух – это газы, сорбированные поверхностью твёрдой фазы почвы. Наибольшее значение адсорбированного воздуха характерного для сухих почв, так как твёрдые частицы почвы активнее поглощают воду, чем газы.

3. Растворенный почвенный воздух – газы, растворённые в почвенной воде. Особенно хорошо растворяются в воде аммиак, Н₂S, СО_2. Растворённые газы проявляют высокую активность. С насыщением почвенного раствора СО₂ повышается растворимость карбонатов, гипса, минералов.

Почвенный воздух по составу отличается от атмосферного, который имеет постоянный состав. Почвенный воздух отличается динамичностью, наиболее подвержены колебанию содержание О₂ и СО_2. Содержание углекислоты в почвенном воздухе всегда выше, чем в атмосферном: в атмосфере СО₂ - 0,03%, в почвенном воздухе в среднем 0,3% (т.е. в 10 раз больше), до 1% и до 5-10% при заболачивании. Содержание О₂ в почвенном воздухе, наоборот ниже, чем в атмосферном, и составляет 19-20% (может падать до 10-12% и до 1-2%). Кислород расходуется на дыхание, окисление минералов.

В некоторых почвах, развивающихся при затруднённом воздухообмене с приземной атмосферой, в почвенном воздухе накапливаются газообразные продукты разложения органических остатков: NH₃, H₂S, CH₄, N, H, и т.д. В почвенном воздухе присутствуют летучие органические соединения и пары воды.

Воздушные свойства почв

1. Аэрация (газообмен) – процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным. Осуществляется через воздухоносные поры, сообщающиеся между собой и атмосферой. К факторам газообмена относятся: а) диффузия, т.е.перемещение газов в соответствии с их парциальным давлением; б) поступление влаги в почву с осадками или при орошение вызывает сжатие и выталкивание воздуха из почвы; в) изменение температуры почвы, атмосферного давления; г) влияние ветра, изменение уровня грунтовых вод.

2. Воздухопроницаемость – способность почвы пропускать через себя воздух. Зависит от механического состава почвы, её плотности, влажности, структуры. Воздух в почве передвигается по порам, не заполненным водой и не изолированным друг от друга. Чем крупнее поры аэрации, тем лучше водопроницаемость.

3. Воздухоёмкость – процентное содержание воздуха в почве. Зависит от влажности и пористости почвы. Чем выше пористость и меньше влажность, тем больше воздуха содержит почва. Оптимальные условия для газообмена создаются в минеральных почвах при содержании воздуха 20-25 %, в торфяных – 30-40 %.

Воздушный режим являются одним из важнейших условий почвенного плодородия. Основным мероприятиям по поддержанию и улучшению воздушного режима является создание прочной структуры почвы, обеспечивающей снабжение растений водой и воздухом.