Уравнение водного баланса корнеобитаемого слоя почвы

Агрономия, земледелие, сельское хозяйство

Популярные статьи

Видео:Засоленные и солонцовые почвы. Солонцы и солончаки. Вымывание солей из почвы. Гипсование.Скачать

Водный режим почв

Водный режим — совокупность почвенных процессов поступления, перемещения, сохранения и расходы воды. Каждый из этих процессов в отдельности является элементом водного режима.

Водный режим почв складывается под влиянием ряда факторов: климата, рельефа, водно-физических свойств почвогрунтов, условий водного питания, а также хозяйственной деятельности человека. Специфика водных режимов конкретных зональных типов почв определяется прежде всего количеством атмосферных осадков и температурными режимами.

Вода относится к земным факторам жизни растений, в почве находится в жидкой фазе в виде почвенного раствора. В почве она находится в межфазном равновесии с почвой, обмениваясь с ней минеральными веществами. Часть почвенной влаги теряется, просачиваясь в более глубокие слои, либо за счет испарения или стока с поверхности. Оставшаяся влага удерживается почвой и представляет собой почвенный раствор. Характеризуется рядом важных агрохимических показателей.

Видео:Шеин Е. В. - Мелиорация почв - ОрошениеСкачать

Навигация

Видео:Шеин Е. В. - Мелиорация почв - Засоление, осолонцевание, уплотнение почв при орошенииСкачать

Значение воды в жизни растений

Почвовед Г.Н. Высоцкий подчеркивал исключительную важность воды в почве, сравнивая ее с кровью в живых организмах.

Роль влаги в жизни растений:

• участвует в инициировании ростовых процессов семян;
• является средой для протекания биохимических процессов в растениях;
• переносит минеральные и органические вещества по различным частям растений;
• участвует в терморегуляции и тепловом балансе почвы;
• поддерживает жизнедеятельность почвенной биоты;
• влияет на агрофизические показатели почвы: плотность, липкость, сопротивление при обработке, спелость — образование агрегатов и способность к крошению;
• определяет агрохимические показатели плодородия почвы: кислотность почвенного раствора, доступность питательных веществ.

Потребность семян для набухания и перевода запаса питательных веществ в усвояемую форму составляет для разных растений (в % от массы семян): ячмень, пшеница — 50, овес, рожь — 55-65, кукуруза — около 40, лен, горох — 100, клевер, сахарная свекла — 120-150. Как правило, этот показатель для большинства растений составляет от 40 до 100% от массы семян.

Вода составляет значительную часть массы растений: в семенах ее количество составляет 7-15%, в стеблях, включающих много одревесневших мертвых клеток, — до 50, в корнеплодах, клубнях и листьях — до 75-93%.

На образование 1 г сухого органического вещества растения потребляет от 200 до 1000 г воды.

Видео:Водные свойства почвСкачать

Таблица. Коэффициенты водопотребления сельскохозяйственных культур для Нечерноземной зоны, м 3 /т сухой биомассы[efn_note]Земледелие. Учебник для вузов/Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков, А.И. Пупонин и др. — М.: Издательство «Колос», 2000. — 551 с.[/efn_note]

Нормальная деятельность почвенных микроорганизмов возможна при достаточной влагообеспеченности. Например, азотфиксирующим бактериям (Azotobacter, клубеньковые бактерии) для размножения требуется 25%-ная влажность почвы. Недостаток воды снижает усвоение питательных веществ бактериями, а чрезмерный избыток приводит к кислородному голоданию. Оптимальная влажность почвы для бактерий и растений совпадает — 60% полной влагоемкости почвы.

Избыток влаги в почве, складывающийся при превышении наименьшей полевой влагоемкости (НВ), угнетающе действует на рост и развитие растений. Хотя некоторые из них по-разному реагируют на переувлажнение.

В исследованиях и практике по земледелию и растениеводству для учета расхода воды на создание урожая используют коэффициент водопотребления. Коэффициент водопотребления — расход воды в м 3 на одну тонну урожая, включающий производительные, то есть потребление воды культурными растениями, и непроизводительные расходы на испарение с поверхности почвы.

Транспирация

Транспирация — испарение воды листьями.

Транспирационный коэффициент — количество воды, необходимое растению для образования единицы сухого вещества.

Растения используют почвенный раствор минеральных веществ в очень небольших концентрациях. Большая часть, поступающей в растения влаги, используется не полностью. Так, из 1 000 частей прошедшей через растение воды, только 1,5-2 части используются на питание, остальная вода испаряется через листья.

Транспирационный коэффициент зависит от освещенности, температуры, влажности почвы и воздуха, обеспеченности питательными веществами.

В опытах Гельригеля, при прямом солнечном свете транспирационный коэффициент составлял 349, при сильном рассеянном свете — 483, среднем — 519 и слабом — 676.

Коэффициент транспирации сильно зависит от влажности воздуха. В засушливые периоды у таких культур, как просо, пшеница, овес, кукуруза, он увеличивается в 2 и более раз по сравнению с влажными. В южных и восточных районах России испарение воды растениями значительно выше, чем в северных и западных.

Удобрения могут заметно снижать транспирационный коэффициент. Например, овес при недостатке питательных элементов имеет коэффициент транспирации 483, при достаточном их обеспечении — 372. Поэтому применение удобрений для засушливых районов земледелия имеет важное значение, так как растения более экономно расходуют ограниченные запас влаги.

Коэффициент водопотребления — сумма транспирационной воды и воды, испаряющейся с поверхности почвы. Выражается в м 3 на 1 т урожая. Варьирует в зависимости от увлажненности для озимых зерновых от 375 до 550, для свеклы — от 240 до 400, для картофеля — от 170 до 660, для многолетних трав — от 500 до 750 м 3 /т.

Потребность растений во влаге характеризуется транспирационным коэффициентом, который приближенно отражает способность растения расходовать определенное количество воды для создание в виде урожая единицы сухого вещества.

Транспирационный коэффициент изменяется от погодных условий, плодородия почвы, удобрения. При низкой влажности воздуха, сильном нагреве листьев и ветре он возрастает. Последний фактор особенно увеличивает испарение воды. К.А. Тимирязев писал, что даже при слабом ветре транспирация увеличивается в 2 раза, а при сильном ветре испарение в 20 раз больше, чем в сухую погоду.

Меньшее влияние на транспирационный коэффициент оказывают почвенные условия: обеспеченность питательными веществами, степень увлажнения, величина осмотического давления почвенного раствора.

Потребность в воде одного и того же растения зависит от фаз роста.

Видео:Форма воды в почвеСкачать

Водный баланс почв

Важной характеристикой водного режима почв является водный баланс, отражающий изменение запасов влаги в почвенном профиле за определенный промежуток времени на основе изучения всех видов поступления и расходования жидкой влаги для заданного слоя почвы.

Водный баланс измеряется в мм, м 3 /с или л/(с · м 2 ).

Гидрологические процессы в почве и на ее границах (по Е.В. Шейну, 2005)

Для характеристики соотношения расхода и прихода влаги используется общее уравнение водного баланса:

где W_T — запас влаги в почвенной толще на конец изучаемого периода; W₀ — начальный запас влаги на период расчета водного баланса; П_в — поступление влаги в почвенную толщу; Р_в — расход почвенной влаги.

Поступление влаги в почвенную толщу (П_в) вычисляется по уравнению:

где О_ос — сумма осадков на расчетный период; К — конденсация влаги; В_п — поверхностный приток; В_вп — внутрипочвенный приток; В_гп — поступление влаги в почву из грунтовых вод (капиллярный подъем влаги).

Расход почвенной влаги (Р_в) вычисляется по уравнению:

где Ис — физическое испарение; Д — десукция растениями; С_п — поверхностный сток; С_вп — внутрипочвенный сток; С_гр — грунтовый сток.

Водный баланс обычно составляется для декады, месяца, вегетационного периода, года. Изучение элементов водного баланса дает представление о закономерностях формирования водного режима почв.

Водный баланс почв при разных типах водного режима

Обменные процессы в почвах, связанные с их водным режимом, протекают в едином гидрологическом поле в пределах речных бассейнов. Водосбор любого водотока или водоема — это целостно функционирующая географическая система, управляющая стоком поверхностных, внутрипочвенных и грунтовых вод, а, следовательно, водным балансом почв. Внутрипочвенное перераспределение влаги имеет большое значение в формировании водного режима почв и их лесорастительных свойств.

На рисунках показана связь между характером сетки линий стекания внутрипочвенных вод и почвенным покровом.

На формах рельефа с расходящимися в плане линиями стекания внутрипочвенных вод распространены зональные почвы нормального увлажнения, в местах схождения линий стекания развиваются гидроморфные почвы с разной степенью увлажненности.

По различиям в характере водообмена и его интенсивности в границах водосбора выделяются три закономерно расположенные относительно водотоков зоны водообмена: прирусловая (периодически заливаемая дождевыми водами или водами от снеготаяния), интенсивного водообмена (область максимального дренирования с оптимальными условиями для роста древостоя) и приводораздельная (часто зона близкого от земной поверхности стояния грунтовых вод) — зона слабого водообмена. В разных природных зонах на водосборах наблюдаются пространственно однотипные закономерные изменения в общем характере водного режима почв.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Видео:Как посчитать баланс водопотребления и водоотведенияСкачать

Водный баланс почвы

Водным балансом почвы называется количественное выражение совокупности всех видов поступления влаги в почву, ее расходования и изменения влагозапасов. Баланс почвенной влаги составляется для определенного слоя почвы за определенный промежуток времени. Чаще всего он составляется для одного гектара и выражается в м 3 /га или в мм слоя воды.

Баланс влаги представляется в виде уравнения, в котором изменения влагозапасов приравниваются к разности между приходными и расходными составляющими.

Основные приходные составляющие следующие: атмосферные осадки (О_с), приток поверхностных вод со стороны (П), капиллярное подпитывание со стороны грунтовых вод (Г), конденсация парообразной влаги, поступающей из атмосферы (К), поступление поливных вод (М). Основные расходные составляющие: сток поверхностных вод за пределы балансовой площади (С), испарение с поверхности почвы (Е_ф), отбор влаги растениями на транспирацию (Е_m) просачивание части влаги в глубжезалегающие слои (В).

В этих составляющих не учитывается горизонтальный приток и отток почвенной влаги, имеющий сравнительно небольшую величину. С учетом принятых обозначений уравнение водного баланса имеет следующий вид:

где ∆W=W_к–W_н, т.е. накопление запасов влаги в определенном слое почвы за определенный промежуток времени, равный разности между конечным W_к и начальными запасами W_н.

На орошаемых землях при правильно организованных поливах отсутствует приток поверхностных вод со сторон и сток поливных вод, мало поступает влаги в результате конденсации. Если обозначить Е_с=Е_ф+Е_m, что равно суммарному расходованию влаги на испарение; Г–В=g, что представляет собой суммарный влагообмен между почвенным слоем и его подстилающими слоями, то из уравнения баланса можно получить выражение для определения потребности в поливной воде за вегетацию (оросительной нормы): М=Е_с–О_с–g+∆W.

Балансовые расчеты и исследования имеют большое значение при изучении водного режима почв и назначений мероприятий для его улучшения. Количественный анализ составляющих баланса позволяет выявить его основные приходные или расходные статьи. При избыточном увлажнении, например, это дает возможность наметить правильные методы осушения.

Балансовые расчеты позволяют установить потребность в орошении, как это было показано выше, определить роль грунтовых вод в формировании почвы. Уравнения водного баланса используют для прогноза изменения водного режима почвы при изменении внешних условий (орошение, осушение и т.д.).

Баланс влаги можно составлять для разных периодов, например за время исследований водного режима в полевых условиях, за конкретный вегетационный период, за год. Для обобщенной оценки водного режима местности баланс можно составлять за многолетний период. В этом случае используют средние многолетние данные об атмосферных осадках, испарении и других составляющих баланса. Можно допустить, что в среднем за год в почвенном слое не происходит изменений в содержании влаги (∆W=0).

При организации воднобалансовых исследований необходимы наблюдения за всеми его составляющими. В этом случае невязка баланса позволяет определить точность исследований. Иногда практикуемое определение одной составляющей из уравнения баланса может привести к значительным погрешностям, так как ошибки измерений всех составляющих накладываются на неизвестную составляющую баланса.

💡 Видео

Шеин Е. В. - Мелиорация почв - Рассоление и рассолонцевание почвСкачать

КОЛЕСО И ПОЧВА СОВЕТСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ФИЛЬМ ПЕРЕУПЛОТНЕНИЕ ПОЧВЫСкачать

Кураченко Н.Л. Вода в почвеСкачать

Лесная земля. Секрет плодородияСкачать

Два способа рассолить и оздоровить почвуСкачать

Пробоотбор: методы пробоотбора воды и почвыСкачать

Уравнение расхода через водосливСкачать

СПОСОБЫ ОРОШЕНИЯ И ТЕХНИКА ПОЛИВАСкачать

Солонцы - Технология рекультивацииСкачать

Шеин Е.В. - Современные методы мониторинга окружающей среды - 6. Электропроводность. Пористость почвСкачать

Засоленные почвы: открытие упущенной реальностиСкачать

Гидрологическая ГИС №2 - Определение параметров водосбора в SAGA GISСкачать

Фитомелиорация для мелиорации земельСкачать

СЕССИЯ №2. ONLINE-КОНФЕРЕНЦИЯ "МЕЗОЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА УРОЖАЙ"Скачать