Водный режим почв кратко

Обновлено: 05.07.2024

Основы классификации ВР почв были разработаны в первые десятилетия XX века Г.Н. Высоцким [39] и развиты в середине века А.А. Роде [204]. Согласно А.А. Роде, типы ВР выделяются по соотношению между величинами возврата влаги из почвы в атмосферу (за счет эвапотранспирации, т.е. совокупности физического испарения влаги с поверхности почвы и захвата влаги из почвы корнями растений (десукции) и ее транспирации надземными органами) и инфильтрации влаги вглубь почвы. Соответственно,были выделены типы (а) промывного и периодически промывного ВР (возврат влаги в атмосферу в многолетнем цикле меньше величины инфильтрации; характерен для гумидных и семигумидных областей), (б) непромывного ВР (возврат влаги в атмосферу примерно равен величине ее инфильтрации вглубь почвы; характерен для семиаридных и аридных областей) и (в) выпотного и десуктивно-выпотного ВР (возврат влаги в атмосферу больше величины ее инфильтрации вглубь почвы за счет расходования влаги аллохтонных,т.е. имеющих своим источником иные территории, грунтовых вод; данный тип также характерен для семиаридных и аридных областей). Особо выделены (г) мерзлотный и (д) ирригационный типы ВР, для которых соотношение между возвратом влаги в атмосферу и ее инфильтрацией вглубь почвы может колебаться в широких пределах. Спецификой мерзлотного режима является наличие водоупорного слоя вечной мерзлоты, а спецификой ирригационного режима — его регулирование человеком за счет частоты и интенсивности поливов и организации дренажной сети. Подтипы ВР выделяются по источникам поступления влаги в почву, а классы — по среднегодовой влажности почвы.

Несколько иной подход к классификации ВР почв был положен в основу легенды Почвенной карты мира М.А. Глазовской и В.М. Фридландом [185]. Ими выделены почвы с (1) промывным, (2) промывным с периодическим поверхностным или грунтовым переувлажнением (3) водозастойным, (4) периодически непромывным, (5) непромывным, (6) пульсационным (со сменой непромывного, водозастойного и слабовыпотного ВР), (7) резко непромывным, (8) выпотным ВР и (9) ВР периодического затопления. Все выделенные типы ВР могут формироваться в трех термических областях с мерзлотными, сезонно-промерзающими и непромерзающими почвами. Типы 1–3 присущи влажным климатическим областям, типы 3–5 — умеренно-влажным и умеренно-сухим областям, типы 6–8 — сухим областям и тип 9 — периодически затапливаемым аллювиальным, маршевым и мангровым почвам разных по увлажненности областей.

В обоих подходах не нашли прямого отражения сведения о преимущественном направлении (вертикальном, латеральном или смешанном) и характере миграции почвенной влаги.

Карта параметров водных режимов почв России, составленная на основе почвенной карты (атлас, с. 72), включает следующие слои информации.

Как видно из карты, в России преобладают почвы атмосферного увлажнения. Болотные почвы с дополнительным поверхностным и/или автохтонным грунтовым увлажнением широко развиты на севере европейской территории, в Западной Сибири и в приморских низменностях. Луговые, черноземно-луговые и лугово-болотные почвы с аллохтонным грунтовым увлажнением развиты в южной части Западной Сибири. Меньшие ареалы встречаются на Дальнем Востоке и в европейской части. В отдельную группу выделены аллювиальные и маршевые почвы с дополнительным увлажнением речными или приливно–морскими водами.

II. Гидрологический режим почвы (связь между почвенными и грунтовыми водами). Участие почвы в общем гидрологическом цикле можно оценить по характеру связи между почвенными и грунтовыми водами. Почвы, в которых влага, поступающая из атмосферы, просачивается до уровня грунтовых вод, относятся к почвам с промывным или периодически промывным режимом. В немерзлотной области это глееподзолистые, подзолистые, дерново-подзолистые, дерновые таежные и буро-таежные почвы, буроземы, желтоземы, подбелы, вулканические и торфяно-болотные почвы (промывной режим), а также серые лесные, черноземы выщелоченные и оподзоленные, черноземы типичные и лугово-черноземные и лугово-каштановые почвы (периодически-промывной режим).

Как видно из карты, в России преобладают почвы с промывным и периодически-промывным типами гидрологического режима.

III. Режим влажности почвы. Под режимом влажности почвы понимают совокупность всех количественных и качественных явлений изменения влажности почвы во времени. Эти явления охватывают передвижение влаги внутри почвенного профиля (влагообмен между горизонтами), десукцию влаги, застой влаги в почве и изменения ее физического cостояния (испарение-конденсация, замерзание-таяние). Они определяют перенос вещества с растворами в пределах почвенного профиля, их концентрацию и осаждение при испарении почвенной влаги или ее замерзании (криоконцентрация), развитие окислительных и восстановительных процессов и, в конечном итоге, своеобразие генетического профиля почв. Влажность почвы — динамичный показатель. Разнонаправленные процессы могут протекать одновременно даже в пределах одного горизонта. Так, при насыщении влагой крупных межагрегатных пор, в них могут развиваться восстановительные процессы, в то время как внутри агрегатов сохраняется окислительная обстановка. При высыхании почвы возможна обратная картина.

На представленной карте характеристика режима влажности дана по преимущественному состоянию влажности за вегетационный период. В мезоморфных почвах (подбуры, подзолы, дерново- и буро-таежные, палевые, дерново- и перегнойно-карбонатные почвы, грануземы, вулканические почвы, горные примитивные почвы) преобладает влажность в диапазоне от наименьшей влагоемкости до влажности разрыва капилляров. Периоды с большей влажностью коротки и характеризуются наличием гравитационных токов влаги, т.е. развитием промывных явлений на фоне преобладающей окислительной обстановки. Периоды с высыханием почвы до величины влажности завядания непродолжительны и не приводят к заметным выпотным явлениям. В мезоморфных почвах с временным поверхностным гидроморфизмом важную роль играют явления застоя влаги и развития восстановительной обстановки, чередующиеся с периодами высыхания и оттока влаги. К ним относятся глееподзолистые, подзолистые и дерново-подзолистые почвы (в т.ч. контактно-осветленные), палевые осолоделые почвы и подбелы. В полугидроморфных почвах, застойные явления при влажности выше наименьшей влагоемкости могут охватывать весь профиль и преобладают в его нижней части. Это подзолисто- и дерново-подзолистые глеевые почвы, подзолы и дерново-подзолы глеевые, дерново-глеевые почвы. В гидроморфных почвах — тундровых глеевых и тундровых болотных, глееземах таёжных, таёжных глее-мерзлотных, таёжно-мерзлотных почвах, торфяных и торфяно-глеевых почвах и солончаках — влажность колеблется в пределах от полной до наименьшей влагоемкости, что часто (но не всегда) сопровождается развитием восстановительных явлений. Роль последних ослаблена в холодных мерзлотных почвах в связи с низкими температурами.

В ксеромезоморфных почвах верхняя часть профиля может иссушаться до влажности завядания, что сопровождается развитием выпотных явлений. Нижняя часть почвенного профиля при этом может содержать достаточное количество влаги. К этой группе отнесены арктические почвы, выщелоченные, оподзоленные и типичные черноземы, коричневые почвы, лугово-степные горные почвы. В мезоксероморфных почвах явления иссушения до влажности завядания и ниже наблюдаются более длительное время и охватывают большую мощность почвенного профиля. К ним отнесены обыкновенные и южные черноземы, темно-каштановые и каштановые почвы. Ещё большей засушливостью характеризуются ксероморфные светло-каштановые и бурые пустынно-степные почвы и их солонцеватые и солончаковатые варианты. Последняя группа ксерогидроморфных почв характеризуется контрастным во времени и по профилю почв режимом влажности. Их верхняя часть может просыхать до величин менее влажности завядания, в то время как нижняя часть находится в зоне капиллярной каймы грунтовых вод. Это лугово-черноземные и лугово-каштановые почвы и некоторые солонцы.

География режимов влажности почв характеризуется значительной пространственной изменчивостью. При общем преобладании мезоморфных почв отчетливо выделяются регионы с повышенным поверхностным, грунтовым и профильным гидроморфизмом. В засушливых районах юга преобладают мезоксероморфные почвы.

Как видно из карты, географическая картина распределения почв по характеру миграции влаги оказывается весьма пестрой. Значительный ареал почв с неравномерной миграцией связан с горными и возвышенными областями Сибири с преобладанием щебнистых почв.

V. Характер стока влаги из почвы. Удаление влаги из почвы поисходит за счет десукции, физического испарения и стока. По характеру последнего все почвы в первом приближении можно разделить на (а) почвы с преимущественно вертикальным стоком влаги в направлении грунтовых вод, (б) почвы с преимущественно латеральным (боковым)стоком, связанным с наличием неглубоко залегающих водоупорных слоев (в том числе мерзлотного водоупора) и (в) почвы со смешанным стоком, при котором движение влаги в почве осуществляется как в вертикальном, так и в боковом направлениях. Отдельно выделяются почвы непромывного режима,в которых сток влаги в грунтовые воды и поверхностные воды отсутствует, а вся поступающая в почвы влага полностью расходуется на десукцию и испарение.

В заключение остановимся на вопросе об антропогенных изменениях ВР почв. Изменения, связанные с орошением, дренированием территории, созданием водохранилищ, перекрытием локальных путей стока влаги (например, приом строительстве), очевидны и, как правило, быстро проявляются в облике ландшафта. Изменения, связанные с распахиванием земель и заменой естественной растительности агроценозами, имеют более сложный характер. Многоярусное распределение корней в естественных (особенно лесных) ценозах способствует наиболее полному усвоению влаги из почвенной толщи, в том числе — из глубоких почвенных и подпочвенных слоев. В однолетних агроценозах основная масса корней,особенно в начале вегетации, развита в верхних почвенных горизонтах, что способствует их иссушению. При этом, однако, неизрасходованный избыток весенней влаги просачивается в более глубокие слои почвы, где и сохраняется и постепенно накапливается при ослабленном водопотреблении корнями культурной растительности.Таким образом, режим влажности в почвенном профиле становится более контрастным, с усилением явлений ксероморфизма в верхних горизонтах и гидроморфизма — в нижней части почвенного профиля и в более глубоких слоях.

совокупность всех явлений, определяющих поступление, передвижение, расход и использование растениями почвенной влаги. В. р. п. — важнейший фактор почвообразования и почвенного плодородия. Главный источник почвенной влаги — атмосферные осадки; иногда значительную роль играют также близко расположенные грунтовые воды; в районах орошаемого земледелия большое значение имеют поливы. Воды атмосферных осадков и талые воды могут частично стекать, образуя поверхностный сток, а часть воды поступает в почву и расходуется растениями. Глубокая зяблевая пахота поперёк склонов затрудняет поверхностный сток и способствует задержанию и лучшему впитыванию талых вод. Атмосферные осадки, талые и поливные воды проникают в почву вследствие её водопроницаемости (способности почвы пропускать воду). Чем больше в почве крупных (некапиллярных) промежутков, тем выше водопроницаемость. Особое значение имеет водопроницаемость для впитывания талых вод. Если осенью почва замёрзла в сильно увлажнённом состоянии, то обычно её водопроницаемость крайне незначительна. Под лесной растительностью, предохраняющей почву от сильного промерзания, или на полях с рано проведённым снегозадержанием талая вода впитывается хорошо. Поступление в почву влаги из грунтовых вод зависит от глубины их залегания и водоподъёмной способности почв и грунта. Грунтовые воды в глинистых почвах по капиллярам поднимаются на большую высоту (до 4 м), но очень медленно; в почвах лёгкого механического состава — быстрее, но на меньшую высоту.

Влажность почвы, т. е. содержание в ней влаги, обычно выражают в процентах от массы сухой почвы (весовая влажность) или от объёма почвы ненарушенного сложения (объёмная влажность); запас воды в почве — в кубических метрах на 1 га или в миллиметрах водного слоя. Почвенная влага может находиться в парообразном, жидком и твёрдом (лёд) состояниях. Обычно содержание водяных паров в почвенном воздухе близко к полному насыщению, а их перемещение в почве происходит под влиянием разности температур — от более тёплых слоев к более холодным. Подвижность и доступность влаги для растений зависят от связи с твёрдыми частицами почвы, величины и строения почвенных пор, степени и характера заполненности их водой. Различают воду связанную, удерживаемую сорбционными силами, и свободную, находящуюся в почвенных порах вне влияния сорбционных сил. Связанная (сорбированная) вода удерживается поверхностью почвенных частиц с очень большой силой; эта вода практически недоступна растениям. Свободная почвенная влага может быть гравитационной, передвигающейся под преимущественным влиянием силы тяжести и капиллярных сил. Над грунтовой водой залегает зона капиллярной каймы, влага которой легко перемещается под совокупным влиянием капиллярных сил и тяжести; эта влага легко доступна растениям. Содержание влаги в зоне соответствует капиллярной влагоёмкости почвы. При глубоком залегании грунтовых вод в верхней части почвы обособляется зона подвешенной влаги, максимальное содержание которой соответствует наименьшей влагоёмкости почвы. Часть влаги этой зоны также доступна растениям. Капиллярная и наименьшая влагоёмкость почвы имеют большое агропроизводственное значение, так как определяют максимальную величину прочного запаса почвенной влаги (полевая влагоёмкость).

Растения могут иссушить почву до такого состояния, при котором начинается их завядание. Такую степень увлажнения принято называть почвенной влажностью устойчивого завядания растений, почвенную влагу сверх влажности завядания — продуктивной влагой. Вся влага сверх наименьшей влагоёмкости просачивается до верхней границы капиллярной каймы и далее до уровня грунтовых вод, отток которых происходит по водонепроницаемому ложу-водоупору. Разность в содержании влаги при полном насыщении и наименьшей влагоёмкости называется водоотдачей грунта. Величина водоотдачи колеблется от 5% (в суглинистых и глинистых грунтах) до 20—25% (в песках).

От содержания воды в почве зависят технологические процессы при обработке почвы, снабжение растений водой, физико-химические и микробиологические процессы, обусловливающие превращение питательных веществ в почве и поступление их с водой в растение. Поэтому одной из основных задач земледелия является создание в почве водного режима, благоприятного для культурных растений, что достигается накоплением, сохранением, рациональным расходованием почвенной влаги, а в необходимых случаях орошением или осушением земель.

В. р. п. зависит от свойств самой почвы, условий климата и погоды, характера природных растительных формаций; на обрабатываемых почвах — от особенностей выращиваемых культурных растений и техники их возделывания. В созданий благоприятного В. р. п. большую роль играет поддержание в почве прочной мелкокомковатой структуры. Рациональному использованию запасов почвенной влаги культурными растениями способствуют не только своевременные сроки сева, но и удобрения. Установлено, что при правильном применении удобрений растение расходует меньше воды на каждый центнер сухой массы урожая, т. е. с помощью удобрений можно понизить непроизводительную трату воды растениями. Полезащитные лесные полосы, умеряя силу ветра и повышая относительную влажность приземного слоя воздуха на окаймленных ими полях, также способствуют понижению непроизводительной траты почвенной влаги культурными растениями в засушливых районах.

Выделяют следующие семь типов водного режима почв: мерзлотный, промывной (пермацидный), периодически промывной, непромывной (импермацидный), десуктивно-выпотной, выпотной и ирригационный. Мерзлотный формируется на территории распространения многолетнемёрзлых горных пород. Особенность его — наличие на некоторой глубине постоянно мёрзлого слоя, над которым в тёплое время года образуется надмерзлотная верховодка. Промывной, при котором почва возвращает в атмосферу меньше влаги, чем её получает (избыток влаги просачивается в грунтовые воды); свойствен таёжной зоне с подзолистыми, дерново-подзолистыми и подзолисто-болотными почвами. При периодически промывном типе лишь в отдельные годы возврат влаги в атмосферу меньше её поступления; типичен для лесостепной зоны с серыми лесными почвами. Непромывной В. р. п. отличается тем, что количество возвращаемой в атмосферу влаги приблизительно равно поступлению её с осадками. Осадки промачивают почву не на всю глубину; причем между промоченным слоем почвы и зоной капиллярной каймы возникает горизонт с постоянной низкой влажностью (близкой к влажности завядания), называемый мёртвым горизонтом иссушения. Встречается в степной зоне (с чернозёмными и каштановыми почвами) и в полупустынях. Десуктивно-выпотной и выпотной водные режимы наблюдаются в условиях сухого климата; в почвах, которые питаются не только атмосферными осадками, но и влагой неглубоко расположенных грунтовых вод. Десуктивно-выпотной В. р. п. возникает в тех случаях, когда поднимающаяся грунтовая влага почти целиком перехватывается корнями растений. При выпотном режиме грунтовые воды достигают поверхности почвы и испаряются, что часто приводит к засолению земель. Ирригационный режим создаётся в условиях поливного земледелия; многократные поливы промачивают почву на всю глубину проникновения корней, а иногда (при необходимости промывки почвы от избытка солей) и глубже.

Регулирование В. р. п. преследует цель — поддерживать в корнеобитаемом слое в течение всего вегетационного периода достаточное количество продуктивной влаги. При этом очень важно, чтобы часть почвенных пор оставалась занятой воздухом, необходимым для жизни растений и нормальной деятельности микроорганизмов. Достигается это системой агротехнических и агромелиоративных мероприятий.

Лит.: Долгов С. И.. Основные закономерности поведения почвенной влаги и их значение в жизни растений, в сб.: Биологические основы орошаемого земледелия, М., 1957; Роде А. А., Основы учения о почвенной влаге, т. 1, Л., 1965.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Водный режим – совокупность явлений поступления влаги в почву, ее передвижения, удержания в почвенных горизонтах и расхода почвой, изменения физического состояния почвенной влаги.

Элементы водного режима: впитывание, фильтрация, капиллярный подъем, нисходящий и восходящий токи влаги, поверхностный и боковой стоки, испарение, десукция, замерзание, оттаивание, конденсация воды. Характеристику водного режима оценивают по величине коэффициента увлажнения (КУ), который рассчитывают как отношение осадков к испарению.

Типы водного режима

1. Мерзлотный. В районах распространения многолетней мерзлоты. В теплый период года почвенно-грунтовая толща оттаивает. Глубже грунт всегда остается мерзлым и водонепроницаемым. Мерзлый слой грунта является водоупором, обусловливает наличие надмерзлотной верховодки. Верхняя часть оттаявшей почвы за вегетацию насыщается водой.

2. Промывной, КУ больше 1. Проявляется в местах, где сумма годовых осадков больше испаряемости. Нисходящие токи влаги преобладают над восходящими. Почвенная толща ежегодно однократно или многократно подвергается сквозному промачиванию до уровня залегания грунтовых вод. Количество влаги, уходящей из почвы в грунтовый сток больше, чем количество влаги, поступающей в почву за его счет. Это приводит к интенсивному выщелачиванию продуктов почвообразования. В таких условиях формируются кислые, подзолистые почвы.

3. Периодически промывной, КУ 0,8–1,2. Для водного режима характерно чередование ограниченного промачивания профиля (непромывные условия) в сухие годы и сквозное – во влажные годы. Промывание почв избытком осадков создается 1–2 раза в несколько лет. В таких условиях формируются серые лесные почвы, черноземы оподзоленные и выщелоченные, почвы влажных тропических саванн.

4. Непромывной, КУ меньше 1. Формируется в местах, где влага осадков распределяется только в верхних слоях и не достигает грунтовых вод. Сквозного промачивания нет, лишь на глубину 1–2, реже 4 м. Влага атмосферных осадков промачивает почву на некоторую глубину. Такой тип водного режима способствует образованию степных почв – черноземы и каштановые, бурых полупустынных, серо-бурых пустынных (рис. 32, 33).

Рис. 32. Промывной тип водного режима

Рис. 33. Непромывной тип водного режима

6. Ирригационной. Создается при дополнительном увлажнении оросительными водами. Отличается частой сменой нисходящих и восходящих токов воды.

Регулирование водного режима

При избыточном увлажнении: планировка поверхности, нивелирование микропонижений, западин, чтобы не было застоя воды. С осени делают гребни, они увеличивают площадь испарения, а по бороздам происходит сток воды за пределы поля; глубокая вспашка, рыхление.

В зоне неустойчивого увлажнения (рис. 34):

– задержание снега, талых вод – с помощью стерни, валов из снега, кулис (полосы высокостебельчатых трав);

– зяблевая вспашка поперек склона, обваловка, бороздование;

Рис. 34. Регулирование водного режима почв:

а – полезащитные лесополосы; б – дренаж

Формы состояния почвенной влаги

Формы почвенной воды – частицы почвенной воды с одинаковыми свойствами (рис. 35). Почвенная вода входит в состав гидросферы, скорость ее обновления составляет 8–11 месяцев (Мирового океана – 53 года, озер – 17 лет, рек – 12 суток).

Твердая, лед – источник жидкой и парообразной. Ее появление зависит от климатических условий, носит сезонный или многолетний характер. Чаще приурочена к вечной мерзлоте.

Химически связанная – ее делят на два вида:

• Конституционная – входит в состав минералов АI(ОН)3, глинистых, органических и органо-минеральных соединений в виде гидроокислов ОН.

• Кристаллизационная – в кристаллогидратах солей – гипс (СаSO4•2Н2O), мирабилит (Na2SO4•10Н2О), бишофит (МgСI2•6Н2О), гидрофилит (СаСI2•6Н2О).

Парообразная – содержится в почвенном воздухе в виде водяного пара.

В умеренном климате в теплое время парообразная вода атмосферы мигрирует в холодные слои почв и конденсируется. В холодное наоборот – пар мигрирует из глубоких слоев и конденсируется в верхних.

Физически связанная (сорбированная). Выделяют два вида:

• Физически прочносвязанная (гигроскопическая) адсорбируется из паров почвенного воздуха твердыми частицами почвы, в основном илистой фракцией. В глинистых почвах ее доля составляет 5–6 %, в песчаных – 1–2 % от массы почвы.

• Физически рыхлосвязанная (пленочная) – многомолекулярная пленка вокруг почвенных частиц, в углах их стыка и внутри тончайших пор. Ее подвижность крайне низкая, поэтому растения расходуют ее быстрее, чем ее запасы восстанавливается. При снижении влажности до уровня рыхлосвязанной воды растения начинают увядать и не в состоянии синтезировать органические соединения.

Свободная, различают две формы:

• Капиллярная – в капиллярах или на стыках (точках соприкосновения) почвенных частиц. Удерживается силами менискового сцепления. Основная форма влаги, используемая растениями.

• Гравитационная – форма воды в почве, передвигающаяся под действием сил тяжести. Занимает крупные поры, участвует в формировании уровня залегания грунтовых вод (ГВ). Явление временное. Ее присутствие в почве вызывает заболачивание.

Капиллярная кайма – слой почвы или грунта, содержащий свободную воду непосредственно над водоносным горизонтом. В почвах тяжелого гранулометрического состава она находится на глубине 2– 6 м, легкого – 40–60 см.

Рис. 35. Формы влаги в почве

Наименьшая или полевая влагоемкость, НВ – максимально возможное количество, которое остается в почве после оттока гравитационной воды.

При глубоком уровне грунтовых вод, НВ – это максимально возможное содержание капиллярно-подвешенной влаги. НВ от 5 до 10 % в легких почвах и до 35 – в тяжелых.

Полная влагоемкость ПВ – влажность, при которой все поры заполнены водой, полная водовместимость почвы.

Водопроницаемость – способность почвы воспринимать и пропускать через себя воду. Различают две стадии: впитывание и фильтрация.

Водопроницаемость зависит от пористости, состава, структуры. Структурный глинистый чернозем хорошо водопроницаем, а глыбистый бесструктурный солонец практически водоупор.

Читайте также: