Меню

Чем регулируют влажность почвы



Чем регулируют влажность почвы

ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ, ЗЕМЕЛЬНЫХ И ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ЦЕНТРАЛЬНО

Лекция 20. Как зависит режим влажности от состояния поверхности почвы

Изучением режима влажности почвы весьма дорогостоящий процесс. Только в одном Узбекистане многие учёные и целые организации занимались этим в течение более чем полувека, а в мировой практике этой проблемой учёные занимались не менее полутора веков.
С одной стороны, это создало достаточно большую базу знаний и данных по этому вопросу, а с другой стороны, создало, как принято говорить, «информационный шум». То есть, количество не корректно поставленных опытов во многом не способствует прояснению вопроса.
Примером может служить проделанное нами обобщение работ по водопотреблению хлопчатника, приведенное в работе [1].

В последнее время создано много математических моделей, позволяющих прогнозировать со значительной точностью режим влажности почвы и управление им. Зачастую с помощью моделей прогнозируется даже урожайность сельскохозяйственных культур с точностью, позволяющей исключить операции по учёту произведенной продукции при уборке урожая, а, как известно, урожайность – величина, зависящая от сотен взаимозависимых факторов.

При наличии достаточной изученности процессов влаго- и солепереноса в почвах, появилась возможность легко прогнозировать любые возможные ситуации, хотя бы для того, чтобы определить направление перспективных (дорогостоящих!) полевых опытов [2…5].
В предыдущей лекции мы коснулись описания закономерностей удержания и передвижения влаги в почве. В настоящей лекции мы используем эти закономерности и попробуем оправдаться за то, что так много и подробно их описывали.

Мы уже говорили, что для определения возможности получения урожая той или иной культуры, с точки зрения обеспеченности влагой, нужно знать главнейшие факторы:

  • потребности сельскохозяйственной культуры в воде;
  • климатические и гидрогеологические особенности местности;
  • особенности агротехники;
  • свойства почвенного субстрата

Учесть все эти факторы без современного калькулятора (компьютера) – достаточно трудно, поэтому мы воспользовались относительно простой моделью влаго-солепереноса [3], дающей, как будет показано далее, результаты, достаточно похожие на наблюдаемые в натуре.
При прогнозировании мы приняли следующие исходные предпосылки:

1. Почвенная влага может покидать почву тремя основными путями:

a. с поверхности почвы, передвигаясь к ней капиллярно-сорбционным путём (испарение);
b. через растения (по пути – корни, стебли, листья), послойно из корнеобитаемой толщи почвы (транспирация);
c. путём естественного или искусственного оттока грунтовых вод (дренаж).

2. При наличии достаточной увлажнённости вся приходящая от солнца радиация практически расходуется на испарение.

3. Соотношение испарения и транспирации принимались в зависимости от фазы развития растений (для хлопчатника):

a. По данным СоюзНИХИ для стандартной современной технологии с глубокой вспашкой с оборотом пласта (вариант I);
b. При половинной доле испарения в варианте «а» при наличии мульчи в поверхностном 5 см слое и при супермелкой обработке почвы на эту же глубину (вариант II;

с. С полной изоляцией поверхности почвы от испарения. Этот вариант рассматривался просто для сравнения, поскольку мы не сторонники удушения всей аэробной (то есть, погибающей от недостатка воздуха) почвенной (вариант III).

На рисунках 1…3 приведены сравнения результатов прогнозов по вариантам «I. III», для условий центральной, полупустынной части Узбекистана и относительно низкой минерализации поливных и грунтовых вод (1,0 и 12,0 г/л, соответственно) при одном весеннем влагозарядковом поливе нормой 150 мм, четырьмя вегетационными поливами 100 мм. Количество вегетационных поливов и их сроки в модели определялось по критическому режиму почвенной влаги (по критерию достижения критического давления на глубине 40 см). Следует уточнить, что указанные размеры норм полива в расчётах, соответствовали их значению «нетто», то есть без сопутствующих потерь, присущих бороздковому поливу. В модели вычисления производились с шагом в одни сутки, а при расчётах в периоды резких изменений влажности (при поливах) модель автоматически дробила шаг до 0,001.сут. Вывод информации задавался в даты начала каждого месяца, а в вегетационный период – с шагом 5 суток.

Рисунок 1 Прогнозный режим влагозапасов метрового слоя (ВЗ1), транспирации (ТС), и испарения с поверхности почвы (ИС) среднесуглинистой почвы в климатических условиях Голодной степи (центральная климатическая зона Узбекистана, полупустыня).

На рисунке 1 показаны:

a) общая картина изменения влажности (% от объёма) в метровом горизонте почвы – зеленая линия «пилообразной формы (ВЗ1);

b) осадки, в мм, – синяя пунктирная линия (ОС);

c) транспирация – зелёная сплошная линия (ТС);

d) оранжевая линия – испарение с поверхности почвы (ИС);

e) суммарное испарение – (транспирация + испарение) – коричневая линия (СУМИ);

f) влагозарядковая и вегетационные оросительные нормы — ступенчатая синяя линия (ОР).

Все значения кривых, кроме первой показаны нарастающим итогом от начала года.

Рисунок 2 Сравнение транспирации растениями в прогнозных вариантах.

Рисунок 3 Сравнение испарения с поверхности почвы в прогнозных вариантах.

Рисунок 4 Сравнение соотношения транспирации и испарения в рассморенных вариантах

Различия между тремя рассмотренными вариантами лучше всего видны на сравнительном графике (рисунок 5), где чётко видно, что на долю транспирации растениями приходится меньше всего влаги в варианте I, а больше всего, — в варианте III. Однако, даже промежуточный вариант II обеспечивает растениям на 170 мм доступной влаги (на

38 %) больше. Эта цифра должна расцениваться, как экспертная оценка, пока она не будет подтверждена опытными данными, хотя из практики известно, что своевременное рыхление почвы после дождей и поливов может удлинять межполивной период почти вдвое.

Данные, приведенные на рисунке 5 свидетельствуют, что суммарное испарение в вариантах I и II практически одинаково, а в варианте III несколько ниже из-за того, что по условию варианта испарение отсутствовало и в невегетационный период

Читайте также:  Как отрегулировать клапана на мерседес 124

Рисунок 5. Сравнение эвапотранспирации (суммы испарения и транспирации) в рассмотренных вариантах.

Выводы
Наличие мульчи почти в двое увеличивает полезное использование почвенной влаги, повышая её доступность растениям.

Источник

Влажность почвы. Почему все так не просто?

Эта статья проливает свет на влажность почвы как для садоводов и огородников, так и для тех, кто пытается облегчить себе жизнь занимаясь автоматизацией полива цветов и грядок. Дело в том, что одним из моих занятий является разработка различной автоматики, в том числе, сельскохозяйственной (большей частью садово-огородно-тепличной). И с путаницей на тему влажности приходится встречаться довольно часто. Это изложение не с точки зрения почвоведения или агрономии, а с точки зрения понимания и практического применения.

Небольшое введение в терминологию

Для начала нужно разобраться, что же такое почва и что такое ее влажность.

Нам не нужны строгие научные определения, которые чаще отпугивают обычных людей, для понимания сути. Почва это смесь минеральных и органических веществ (на рисунке выше показаны черным и серым цветом). Минеральная составляющая это песок, глина, камушки, воздух, вода с растворенными в ней солями. Да, воздух (белый и светлосерый цвет) и вода (синий цвет) это тоже составляющие почвы. Органические составляющие это корни растений, насекомые и черви, перегнившие остатки растений, отходы жизнедеятельности животных и птиц (да, тот самый навоз). Это определение, скажем так, сильно не классическое, но точно отражающее то, из чего состоят наши грядки. Почвы бывают очень разные, даже в пределах одного населенного пункта (на разных огородах и даже в пределах одного огорода). Это будет важно в дальнейшем, когда я буду описывать способы измерения влажности. Нет, я не говорю про разные типы почв (черноземы, подзолистые, бурые, и так далее), я говорю про состав почвы на конкретной грядке. Сам слой грунта, в глубину, тоже не однороден. Плодородный слой (почва) находится сверху, им мы пользуемся для выращивания растений. Глубже могут находится слои песка, глины, щебня, водоносные горизонты, скальные породы. Корни растений могут проникать в эти слои, но непосредственно мы их не используем. Однако эти слои влияют на влажность почвы, как станет видно дальше.

Влажность почвы это содержание в ней влаги . Банальное определение. На первый взгляд. И вот тут начинается путаница. Во первых, влажность измеряют в процентах, хотя речь не всегда идет об относительной влажности. Во вторых, влажность можно определить как отношение массы воды к массе сухой почвы, а можно как отношение объема воды к объему сухой почвы. То есть, влажность бывает весовая (массовая) и объемная. Справедливости ради надо сказать, что объемная влажность в быту не применяется.

Продолжаю вас запутывать. Наверное все видели, что когда цветы на подоконнике поливают слишком обильно, то часть воды вытекает снизу. То есть, снизу влажность почвы ограничена 0% (абсолютно сухая почва), но есть и какое то ограничение сверху. Это ограничение называется влагоемкостью . Полная влагоемкость это процент воды при полностью заполненных порах. Именно такое состояние я показал на рисунке выше. Полная влагоемкость достижима при определенных условиях, но на грядках можно достичь лишь на короткое время. Если в почве воды больше, чем ее полная влагоемкость, то получаем «болото». Условием достижения полной влагоемкости является наличие под слоем слоя воды или не пропускающей воду глины/пленки. Если таких слоев нет, то часть воды стекает вниз, в блюдце под цветочным горшком, или нижние слои грунта. Оставшееся количество воды определяет Общая влагоемкость . То есть, общая влагоемкость это способность почвы удерживать воду при ее свободном оттоке под действием гравитации. Чаще можно встретить другой термин, Наименьшая влагоемкость , который эквивалентен общей влагоемкости, но менее удачен с точки зрения внесения путаницы.

Но это еще не все. Я упомянул выше «не пропускающие воду слои». Способность пропускать через себя воду называется водопроницаемостью . Чем она выше, тем меньше общая влагоемкость, так воде легче стекать вниз. Но это не означает, что низкая водопроницаемость означает высокую влагоемкость. Так как влага просто не способна проникнуть в такую почву.

Далее, существует еще водоподъемная способность почвы. Наверное всем знаком способ полива цветочных горшков подливанием воды в блюдце под горшком. Это как раз демонстрация водоподъемных свойств. По сути своей, это проявление капилярного эффекта. Для нас это свойство имеет значение, так как грядки в крытой теплице дождь не поливает непосредственно, но стекающая по нижележащим слоям (глинистая почва, например) вода благодаря водоподъемным свойствам почвы увлажняет грядки в теплице. Еще существует влагопоглощающая способность — способность поглощать влагу из воздуха.

Как видно, на верхнюю границу влажности почвы влияет много факторов. Что бы упростить ситуацию вводится термин Предельная полевая влагоемкость почвы . Это способность почвы удерживать воду с учетом и полной влагоемкости, и водопроницаемости, и водоподъемности, и расположения гидроизолирующих слоев, и наличия близлежащих водоносных слоев (например, близко река, ручей или родник). Предельная полевая влагоемкость определяется экспериментально может быть разной даже для почвы идентичного состава, но находящейся на разных участках поля. Не говоря уже о разных грядках, одна из которых может располагаться на солнечном пригорке, а другая в тенистой низине с ручьем неподалеку. Обратите внимание, слово полевая тут не случайно, так как речь идет о привязке к конкретному реальному земляному участку.

Читайте также:  Из за чего может стучать клапан после регулировки клапанов

Определение общей (минимальной) влагоемкости почвы и предельной полевой влагоемкости

Стоит сказать, что в большинстве бытовых случаев предельная полевая влагоемкость будет примерно равна общей (наименьшей) влагоемкости. Исключением будут болотистые почвы, насыпные грунты (если почва насыпается на глинистый участок или на полимерную пленку) и расположение участка в низине у ручья или реки.

Я приведу лишь упрощенную методику, которой вполне достаточно для бытового применения. Возьмите сосуд с отверстием в дне, которое прикрыто от высыпания через него почвы. Диаметр отверстия должен исключать влияние эффектов поверхностного натяжения. Достаточно будет отверстия диаметром 5 мм. Насыпьте в сосуд почву и слегка утрамбуйте ее, что бы избежать излишней пористости. Обильно полейте, так что бы вода начала капать из расположенного в дне отверстия. Поставьте сосуд так, что бы вода могла спокойно вытекать из отверстия не перекрывая его. То есть, вытекающая вода должна сливаться не доходя до уровня дна сосуда. Когда вода полностью прекратит капать, воспользуйтесь методикой определения влажности выпариванием, которая изложена ниже.

Для чего это нужно? В большинстве случаев это не требуется. Но полезно для калибровки датчиков влажности или для расчета требуемого для полива количества воды.

Собственно влажность почвы

Итак, мы разобрались с тем, что такое почва и что влияет на ее способность удерживать влагу. Теперь переходим к собственно определениям понятия влажности.

Абсолютная влажность — содержание влаги в почве по отношению к ее массе.

Источник

Влажность почвы и ее значение в жизни культурных растений

Наличие в почве достаточного количества влаги, необходимой для удовлетворения огромной потребности в ней со стороны культурных растений, надо отнести к одному из главнейших факторов урожайности этих растений, а для некоторых засушливых районов почвенная влага является моментом и решающим.
Необходимая для растений влага извлекается ими из почвы как в самой начальной стадии процесса набухания семян, так и во все последующие фазы их развития, достигая своего максимума для большинства растений (например, для хлебных злаков) около времени их цветения. За время созревания, с засыханием листьев у растений, потребление это сводится к минимуму.
Что касается процессов набухания семян и их прорастания, то в этом периоде потребная для упомянутого процесса влага извлекается из почвы сравнительно в небольших количествах. Как известно, семена различных культурных растений поглощают при этом воды примерно от 30 до 150% от собственного веса (в воздушно-сухом состоянии); так, например, семена ржи поглощают 60—85% (в зависимости от индивидуальных особенностей); пшеница — 50—70%; ячмень — 48—68%; просо — 25—35%; горох — 95—108%; конские бобы — 105—160%, и т. д.; только у семян с ослизняющимися оболочками (подорожник, айва и др.) количество поглощаемой при этом воды достигает 350—400%. Все приведенные цифры показывают, что количество воды, погребной для набухания и прорастания семян главнейших культурных растений, представляется сравнительно с общим громадным расходом воды через испарение уже начавшим вегетировать растением, а также сравнительно с тем количеством атмосферных осадков, которое выпадает даже в засушливых местностях, ничтожным; так, например, при посеве гороха или конских бобов (в среднем 160 кг на 1 га) потребуется для набухания и прорастания их семян около 160—240 кг воды на 1 га, что соответствует приблизительно 0,025 мм осадков (принимая в среднем 1 мм осадков равным 11 т воды на 1 га). Тем не менее, в силу большого часто испарения, а также в силу того, что не всякая почвенная влага является доступной для растений (см. ниже), последние даже и указанное ничтожное количество воды, потребной для набухания и прорастания их семян, не всегда встречают в верхних горизонтах почвы, почему является необходимость предварительного намачивания семян, применение к почве специальных приемов механической обработки с целью вызвать влагу из нижних горизонтов в верхние и т. д. Уже на этом столь знакомом сельским работникам факте мы можем убедиться, к каким ошибочным умозаключениям можем мы притти, делая те или иные расчеты, исходя лишь из учета количества выпадающих осадков и игнорируя при этом характер и степень утилизации этих осадков данной почвой, т. е. насколько полно последняя их поглощает, как экономно расходует и сберегает и т. д.
Если мы теперь обратимся к рассмотрению тех расходов воды, которые производятся культурными растениями в течение их самостоятельной жизни, т. е. от момента выхода ростков на поверхность почвы и кончая созреванием, то мы не можем не поразиться теми громадными цифрами, которыми выражаются эти расходы.
Количественная сторона этого вопроса, представляя собою громадный физиологический и агрономический интерес, послужила предметом разработки со стороны очень многих ученых. В наши задачи не входит подробное рассмотрение всех полученных в этой области результатов. Мы ограничимся для характеристики количественной стороны вопроса лишь новейшими данными, добытыми в этой области Н. Tулайковым (Безенчукская опытная станция) и некоторыми другими исследователями.
Изучая величину транспирационного коэффициента различных растений, т. е. того количества влаги, которое затрачивается растением для образования единицы сухого вещества его надземной массы, упомянутый исследователь нашел следующее количество воды, расходуемой культурными растениями, при оптимальной влажности почвы (в среднем за 7 лет наблюдения — 1911—1917 гг.):

Источник

Все, что важно знать о влажности почвы

Влажность почвы является одним из определяющих факторов плодородности участка земли. От неё в немалой степени зависят развитие культурных растений и итоговая урожайность посадок. Огородникам следует более подробно рассмотреть вопросы, касающиеся влажности почвы и факторов, влияющих на неё, а также узнать о методах определения этого показателя и способах его регулирования.

Читайте также:  Как самому отрегулировать петли на дверце шкафа

Что это такое?

Если говорить по-простому, то влажность почвы – это количество воды, которое присутствует в грунте в тот или иной момент времени. Зависит она от разных факторов: как природного характера, так и возникающих в результате деятельности человека. Подробней об этом – чуть ниже. Бывает влажность почвы абсолютная и относительная. Абсолютной влажностью почвосмеси считается процентное содержание в ней воды по отношению к массе (весу) сухой почвы. Иногда для определения влажности берётся не весовая, а объёмная характеристика сравниваемых образцов.

Относительная влажность характеризует содержание почвенной влаги по отношению к тому количеству воды, которого достаточно для насыщения почвы до уровня наименьшей влагоёмкости. Наименьшая влагоёмкость (НВ) – это предельное количество влаги, которое может удержать почва (вся лишняя вода при осадках или поливе будет просто стекать в более глубокие слои грунта). Иначе этот параметр называется предельная полевая влажность (ППВ).

Оба параметра – и абсолютная, и относительная влажности – измеряются в процентных единицах.

Для растений важны ещё несколько влажностных показателей почвы, из которых можно выделить два особенных:

  • влажность почвенного завядания растений (ВЗ);
  • максимальная гигроскопичность (МГ).

Данные параметры являются предельными в увлажнении почвы. ВЗ указывает нижний предел доступности влаги для растительных культур, а гигроскопический показатель – уже её недоступность для растений. Морфологические признаки для обоих показателей одинаковые: стойкое завядание растительности с последующим отмиранием из-за недостатка воды в грунте. Влажность почвенного завядания обычно определяется расчётным путем, для чего показатель гигроскопического порога умножается на 1,5.

Согласно исследованиям, которые проведены уже давно, для хорошего урожая овощей не рекомендуется выходить за пределы уровня влажности грунта 60–70%, травосмесей – 70–80%, зерновых культур – 80–85%. При этом кратковременное снижение нижнего предела возможно, а переувлажнение (выход за верхний предел) недопустимо в любом случае. И это является оптимальным не только для растений, но также и для владельцев участка (почва легче обрабатывается).

Влияющие факторы

Как указывалось выше, на влажность почвы влияют природные факторы, а также те, что создаются в результате земледельческой либо иной деятельности человека. Рассмотрим наиболее важные из них.

  • Количество выпадающих атмосферных осадков либо объёмы полива. Первый фактор является природным, поэтому зависит от климата. Поливом управляет человек, решая вопросы недостатка атмосферных осадков искусственным орошением.
  • Интенсивность влагопотребления произрастающими на участке культурами. Тут определяющим фактором является посадка. Решит человек вырастить на своём участке овощи – от них и будет зависеть уровень потребления воды из грунта.
  • Глубина залегания грунтовых вод. При осадках или поливе вся лишняя влага (сверх НВ) просачивается в нижние слои почвы. Вот та глубина, на уровне которой все поры земли заполнены водой, и называется глубиной залегания грунтовых вод (высотой их стояния). Грунтовые воды весной могут очень близко подходить к поверхности грунта, а при засухе, наоборот, уходить вглубь. Влажность еще увеличивается на вырубках – это необходимо принять во внимание.
  • Температура воздуха. При жаре влага из земли быстро испаряется. В такое время необходим ежедневный полив огорода вечером или рано утром. В прохладные дни полив выполняется редко – 1–2 раза в неделю.
  • Тип и окультуренность почвы. Разные типы почвы и уровни их окультуренности требуют своей периодичности полива и расходуемой при этом воды. Если сравнивать суглинки с песчаными почвами, то разница между ними значительная.

Песчаные почвы нужно поливать большими объёмами воды и практически ежедневно, а суглинки или даже чернозём – 1–3 раза в неделю при обычной погоде (без особой жары и дождей).

Методики определения

Самый распространённый и точный метод определения влажности почвы в лабораторных условиях – термостатно-весовой. Влага в почве, измеренная в миллиметрах, определяется расчётной формулой в зависимости от толщины слоя почвы. Но от этого метода, при котором данный параметр высчитывает формула, огородникам нет никакой пользы – ход проведения анализа земли, взятой на огороде, займет 3 дня, а поливать нужно сейчас.

Таким образом, лучше приобрести прибор, который производит измерение только влажности почвы и ее кислотности. Обычный определитель имеет погрешность до 10%, а в более профессиональных, у которых есть индикаторы и специальный щуп, погрешность составляет не более 4–5%. Но когда особой точности не требуется, примерный уровень влажности на участке можно определить путём скатывания горсти земли в шарик. Если, к примеру, супесь не формируется в него, а на ощупь она сухая, значит, влажность её 50%. Если на ощупь влажная, то воды в почве 70–75%.

Способы регулирования

Чтобы отрегулировать влажность земли на участке, необходимо провести один из видов гидромелиорации:

  • осушение, если участок заболочен, находится в низине или высокие грунтовые воды (закрытый или открытый дренаж, подсыпка грунта, высокие грядки);
  • орошение, если засушливый район, возвышенная местность, изогнутый рельеф (подвод водопровода, выкопка траншеи для сбора в неё грунтовой воды на полив, колодец с насосом).

В обоих случаях рекомендуется выращивать либо засухоустойчивые растения, либо те, что хорошо переносят увлажнение.

Источник

Adblock
detector