РЕЖИМЫ ПОЧВЫ
Совокупность суточных, сезонных и годовых циклических изменений состава и состояний компонентов почвы, происходящих в связи с обменом веществом и энергией между почвой и окружающей средой, называется почвенным режимом.
Выделяют водный, тепловой, окислительно-восстановительный, солевой, питательный, воздушный и другие режимы.
Тины водного и теплового режима являются важнейшей и наиболее общей причиной различий в характере почвообразования. Это основные режимы почвы, определяющие в значительной степени все остальные, определяющие энергетику и динамику почвообразования.
ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ
Водный режим почвы — это совокупность всех явлений поступления влаги в почву, ее передвижения, изменений физического состояния и расхода из почвы.
К числу явлений — элементов водного режима — относятся впитывание, фильтрация, капиллярный подъем, сток поверхностный, нисходящий и боковой, испарение физическое, десукция, замерзание, размерзание, конденсация воды. В зависимости от количественных соотношений этих явлений определяются преобладающее направление в передвижении влаги в почвенном профиле в годовом и сезонных циклах и пределы колебаний почвенной влажности и почвенных влагозапасов, т. е. определяется тип водного режима.
В настоящее время в классификационной системе принято выделять 14 типов водного режима.
Мерзлотный водный режимустойчиво-льдистых почв свойствен почвам, формирующимся в области многолетней мерзлоты. В течение большей части года почвенная вода находится в твердой фазе в виде льда. В теплый период почвы оттаивают сверху вниз, и над постоянно мерзлым слоем образуется водоносный горизонт — надмерзлотная верховодка. Содержащаяся в ней влага расходуется на испарение, десукцию и боковой сток. Почва постоянно влажная. В течение большей части вегетационного периода влажность поддерживается на уровне от наименьшей до полной влагоемкости и никогда не опускается ниже влажности завядания.
Водонасыщающий (водозастойный) водный режим характеризует болотные почвы атмосферного увлажнения и некоторые болотные почвы грунтового увлажнения. Влажность почвы сохраняется в течение всего года в пределах полной влагоемкости, лишь иногда в засушливые периоды в отдельные годы опускаясь до наименьшей влагоемкости.
Периодически водонасыщающий (водозастойный) водный режимобычен в болотных почвах грунтового увлажнения. В соответствии с сезонными колебаниями уровня грунтовых вод влажность почвы варьирует от полной до наименьшей влагоемкости, причем поверхностный горизонт в отдельные периоды может просыхать и до влажности значительно ниже наименьшей влагоемкости.
Промывной водный режим свойствен почвам лесных зон — тайги, влажных субтропических и тропических лесов, умеренных широколиственных лесов, — где годовая сумма осадков превышает годовую испаряемость. Типичен он и для высокогорных лугов. Наиболее характерная черта — ежегодное промачивание почвенно-грунтовой толщи до уровня почвенно-грунтовых вод, что обеспечивает вынос продуктов почвообразования за пределы почвенной толщи.
Почвы промывного водного режима обладают высокой, иногда избыточной влажностью. В нижней части профиля влажность никогда не опускается ниже наименьшей влагоемкости. Так, в подзолистых почвах тайги лишь в течение 3 летних месяцев влажность держится на уровне от влажности завядания до наименьшей влагоемкости; весной почва увлажнена в пределах от наименьшей до полной влагоемкости и на некоторой глубине в ней образуется верховодка.
Периодически промывной водный режим характерен для почв, формирующихся в климате, где годовая сумма осадков приблизительно соответствует годовому испарению, например, в зоне лесостепи для выщелоченных и типичных черноземов. Сквозное промачивание почвенно-грунтовой толщи происходит один раз в 10—15 лет. Периодически (не ежегодно) весь профиль насыщается водой до влажности выше наименьшей влагоемкости. В нижней части профиля периодически влажность падает до влажности разрыва капилляров, а в верхней — и до влажности завядания.
Промывной сезонно-сухой водный режим характеризуется наличием двух контрастных сезонов: дождливого с влажностью почвы от полной до наименьшей влагоемкости и засушливого с влажностью почвы от влажности разрыва капилляров до влажности завядания. Такой водный режим характерен для тропических влажных саванн.
Непромывной водный режим господствует в почвах зон, где средняя годовая норма осадков меньше среднегодовой испаряемости (степь, сухая саванна). Почвенная толща промачивается на глубину 0,5—2 м, ниже находится слой с постоянно низкой влажностью. В верхней части профиля в соответствии с режимом осадков влажность колеблется в пределах от полной влагоемкости до влажности завядания, в нижней же находится между влажностью разрыва капилляров и влажностью завядания в течение всего года.
Аридный (сухой) водный режим присущ почвам полупустынь и пустынь. Весь профиль почвы сухой в течение всего года при влажности, близкой к влажности завядания или даже ниже. Спорадически верхние горизонты могут иметь и более высокую влажность.
Выпотной водный режим, как и непромывной или сухой, складывается в почвах семиаридного и аридного климата, но в таких условиях, когда близко к поверхности подходят грунтовые воды. Их капиллярная кайма периодически поднимается до поверхности, и грунтовые воды испаряются физически, в случае наличия растворенных солей в воде обогащая солями поверхностные горизонты. При этом формируются луговые солончаки и солончаковые почвы, обладающие постоянно высокой влажностью. Выпотной водный режим может быть подразделен на собственно выпотной и периодически-выпотной.
Десуктивно-выпотной водный режим. В отличие от предыдущего случая капиллярная кайма грунтовых вод не выходит на поверхность и испаряется не физически, а через отсос влаги корнями растений Присутствующие в грунтовой воде соли и другие растворенные вещества выпотевают не на поверхности почвы, а на некоторой глубине в почвенном профиле. Этот водный режим свойствен луговым почвам, а также лугово-черноземным, лугово-каштановым, лугово-коричневым и другим полугидроморфным почвам. Режим увлажнения складывается из двух периодов. После снеготаяния или обильных дождей почвы промачиваются до уровня почвенно-грунтовых вод. В этот период господствует нисходящий ток влаги. По мере подсыхания нисходящий ток сменяется восходящим, господствующим во втором периоде. Капиллярная кайма грунтовых вод достигает корнеобитаемой толщи и испаряется на большей или меньшей глубине. Почвы характеризуются высокой влажностью всего профиля в течение первого периода и высокой влажностью нижней части профиля в течение всего года. Верхняя часть почвенного профиля летом может иссушаться до влажности, меньшей, чем влажность завядания.
Паводковый водный режим характерен для почв, периодически затапливаемых речными, склоновыми, дождевыми или иными водами. В этих условиях периодическое паводковое затопление сменяется в межпаводковый период каким-то иным водным режимом в зависимости от зонального или геоморфологического (пойма реки, шлейф склона) положения почвы и глубины грунтовых вод. В разных частях поймы при этом может складываться разный водный режим, например промывной в прирусловье, десуктивно-выпотной в центральной пойме и водозастойный в притеррасье.
Амфибиальный водный режим формируется в постоянно затопленных маршах и плавнях дельт рек, морских и озерных мелководий либо в периодически затопляемых приливными водами мантрах. Почва постоянно находится в переувлажненном состоянии, хотя поверхностные воды могут на некоторое время и стекать.
Ирригационный водный режим складывается в искусственно орошаемых почвах. В этом типе водного режима можно выделить большое разнообразие конкретных подтипов или видов в зависимости от:
1) типа и интенсивности орошения (дождевание, напуск по бороздам, затопление на рисовых полях, влагозарядковые или вегетационные поливы, дополнительное орошение с нормами 1000—2500 м3/га или основное водоснабжение с нормами 10000—15 000 м3/га;
2) глубины и характера сезонных колебаний грунтовых вод;
3) наличия и характера искусственного дренажа.
При общей оценке водного режима орошаемых территорий характеристика водного режима почв дополняется еще и характеристикой режима грунтовых вод, которая широко используется в мелиоративном почвоведении.
Осушительный водный режим складывается на искусственно осушаемых болотных и заболоченных почвах, причем его конкретный вид также определяется характером дренажа и степенью регулирования.
Описанные 14 типов водного режима лишь обобщенно характеризуют это явление, не показывая всех деталей складывающейся в конкретных почвах ситуации. А. А. Роде в свое время предлагал типы водного режима почв делить на подтипы в зависимости от источника увлажнения (атмосферное, грунтовое, смешанное) и его интенсивности. В пределах подтипов далее предлагалось выделять варианты водного режима в зависимости от особенностей литологического строения почвенно-грунтовой толщи. Однако столь детальная общая классификация водных режимов почв пока не разработана.
Исследования водного режима почв имеют крайне важное теоретическое и практическое значение. Его характеристика позволяет правильно понять генезис почвы или ее отдельных специфических горизонтов (элювиальные, иллювиальные, гидрогенно-аккумулятивные горизонты, внутрипочвенные или поверхностные солевые или железистые прослойки, коры, панцири), а также оценить и прогнозировать направление дальнейшей эволюции современных почв при данном типе водного режима (продолжение выщелачивания или, наоборот, гидрогенной аккумуляции веществ). Практически управление водным режимом почв — основа их рационального использования в земледелии и лесоводстве: в засушливых районах это, прежде всего, орошение и дренаж, в условиях избыточного увлажнения — осушительные мелиорации. Регулирование водного режима почв достигается не только коренными мелиоративными мероприятиями, но и большим набором агротехнических средств (снегозадержание, прерывистое или сплошное бороздование, глубокое рыхление, щелевание, укрытие пленкой, мульчирование поверхности и т. д.). Зарегулированный, управляемый, оптимальный для данных культур водный режим почвы — основа ее эффективного плодородия.
ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ
Под тепловым режимом почвы понимают совокупность и определенную последовательность явлений теплообмена в системе: приземный слой воздуха — растения — почва — подстилающая порода, а также совокупность процессов теплопереноса, теплоаккумуляции и теплорассеивания в самой почве. Тепловой режим изучен значительно слабее, чем водный. Систематически исследован во многих типах почв лишь температурный режим — изменение температуры почв во времени.
Температура почвы — наиболее динамичная величина, она быстрее, чем другие параметры почвы, приходит в равновесие с окружающей средой. Равновесие между температурой атмосферы и поверхностного (0— 5 см) слоя почвы устанавливается очень быстро (в течение минут), более глубоких горизонтов — с некоторым запаздыванием, которое тем больше, чем глубже почвенный слой.
Тепловой и водный режимы почв тесно взаимосвязаны и взаимообусловлены, поскольку поведение воды в почве, фазовые переходы, направление и скорость перемещения зависят от температуры почвы; в свою очередь тепловой режим почвы обусловлен степенью ее увлажнения.
Суточная динамика температуры наиболее резко выражена в первом полуметре Днем тепловой поток направлен сверху вниз; ночью, вследствие активного излучения тепла поверхностью почв, снизу вверх. Максимальные температуры отмечаются на поверхности днем, минимальные — ночью. С глубиной амплитуда колебания температур снижается, и суточная динамика на глубине около 50 см практически полностью затухает. Так как процесс теплопереноса не мгновенный, наблюдается запаздывание нагревания нижележащих слоев.
На суточный режим почв оказывают существенное влияние погодные условия местности, влажность почв, их гранулометрический состав, состояние поверхности, количество органического вещества и окраска. Затемненные растительностью почвы имеют менее выраженный суточный цикл температур, чем открытые участки.
Годовой режим температур почв имеет большую амплитуду колебаний и выражен на большую глубину, чем суточный. Зона активной выраженности сезонной динамики ограничена 3—4-метровой толщей. На глубине 6 м годовая температура колеблется менее чем на 1°С.
Установление максимальной температуры почв несколько отстает от максимума температур воздуха вследствие инерционности теплопереноса в почвенной толще. Максимум температур на глубине 3 м устанавливается на несколько месяцев позже, чем на поверхности.
Каждый почвенный тип в соответствии с зональностью (горизонтальной и вертикальной) поступления солнечной радиации, с турбулентностью атмосферы и распространением растительных ассоциаций характеризуется определенными температурными параметрами.
В настоящее время принимается следующая систематика тепловых режимов почв, основы которой были разработаны В. Н. Димо (1968). Согласно этой системе почвы делятся на:
Мерзлотные почвы типичны для территорий с многолетней мерзлотой. Среднегодовая температура почв отрицательная, преобладает процесс охлаждения. Температура самого теплого месяца на глубине 0,2 м не выше 20°С. Сезонное замерзание и оттаивание прослеживается до верхней границы многолетнемерзлого грунта. Этот тип теплового режима выражен в ряде провинций Евроазиатской полярной и Восточно-Сибирской мерзлотно-таежных областей.
Длительно-сезонно-промерзающие почвы — преобладает положительная среднегодовая температура профиля, длительность промерзания на менее 5 мес. Температура самого теплого месяца на глубине 0,2 м от 10 до 25°С. Глубина промерзания более 1 м, но сезонное промерзание не смыкается с многолетнемерзлыми породами, если они присутствуют.
Сезонно-промерзающие почвы имеют положительную среднегодовую температуру. Длительность промерзания не более 2 мес. Подстилающие породы не мерзлые. Температура самого теплого месяца на глубине 0,2 м 20—30°С.
Непромерзающие почвы имеют положительные среднегодовые температуры по профилю, включая температуру самого холодного месяца. Промерзания нет. Этот тип температурного режима наблюдается в местностях теплой европейской фации умеренного пояса и в областях субтропических и тропических поясов. Непромерзающие охлаждающиеся почвы имеют положительные температуры самого холодного месяца на глубине 0,2 м, но не выше 5°С; температура самого теплого месяца на этой глубине до 35°С. Непромерзающие теплые почвы имеют на глубине 0,2 м в самый холодный месяц от 5 до 20°С. Непромерзающие жаркие почвы имеют температуру на глубине 0,2 м в течение всего года выше 20°С.
В пределах подклассов (типов) выделяются подтипы (категории) теплового режима почв на основании среднегодовой температуры на глубине 0,2 м, интервалов температур на этой глубине, глубины проникновения температур > 10° для лета и
Дата добавления: 2014-12-19 ; просмотров: 106 | Нарушение авторских прав
Источник