Измаильский А.А.
ГОДОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ ВЛАЖНОСТИ СТЕПНОЙ ПОЧВЫ ДО ГЛУБИНЫ ТРЕХ АРШИН [213 см]
Наибольшей влажности верхний слой почвы достигает самой ранней весной. Этот максимум влажности почвы наступает в неодинаковое время, что зависит от метеорологических условий предшествовавшей осени, от наступления весны и от характера таяния снега. Количество весенней влаги в почве также подвержено значительным колебаниям и находится в полной зависимости от характера и количества атмосферных осадков, от толщины снежного покрова, от хода его таяния и, наконец, от глубины промерзания почвы.
Чем суше осень, чем дольше остается поверхность почвы лишенной снежного покрова, чем сильнее морозы по голой земле и, следовательно, чем глубже промерзает почва, наконец, чем быстрее наступает весна и чем скорее исчезают запасы снега с поверхности почвы,-тем суше будет почва в начале весны. Кратковременные зимние оттепели, столь нередкие у нас, оказывают очень слабое влияние на влажность почвы. При таких оттепелях снежный покров быстро превращается в воду, а затем, при понижении температуры, покрывает поверхность почвы более или менее толстой ледяной коркой, на которой с трудом удерживается вновь выпадающий снег, а при таянии этого снега вода еще свободнее стекает с поверхности почвы, не увеличивая ее влажности.
В громадном большинстве случаев в наших местах снежный покров не покрывает равномерно поверхность почвы; чаще всего, даже в многоснежные зимы, почва остается или совершенно голой, или едва прикрытой снегом, а еще чаще слоем ледяной коры. Снег же скопляется по оврагам, лесам и т. п., т. е. в таких местах, где он не имеет никакого значения для наших культурных полей. Наносы в открытой степи нередко достигают громадных толщ: небольшие местные углубления во время зимних бурь совершенно выравниваются с общей поверхностью поля. Наблюдения показывают, что достаточно сравнительно незначительной причины, чтобы удержать снег на поверхности почвы: всякий куст бурьяна, всякая кочка служат причиной образования соответствующего снежного наноса.
Совершенно понятно, что при таком распределении снежного покрова количество выпавшего снега оказывает весьма малое влияние на влажность наших почв.
Для того, чтобы дать более наглядное представление о тех изменениях влажности почвы, каковые совершаются в ней в течение года, я приведу свои исследования, взявши из шести лет наблюдения за 2 года, а именно: за 1888 г., которому предшествовал очень влажный 1887 г., и за 1890 г., с которого начался неурожайный период.
Для обоих годов я приведу определения влажности лишь четырех слоев, а именно: в верхнем слое от 0 до 4 вершков [0-18 см], на глубине одного аршина [71 см], на глубине двух аршин [142 см] и на глубине трех аршин [213 см].
В нижеследующих таблицах (№ 2 и № 3) читатель найдет все относящиеся к этим исследованиям данные. В этих таблицах кроме влажности почвы я привожу данные относительно количества атмосферных осадков (в миллиметрах) по дождемерным наблюдениям за 1888 г. на Полтавском опытном поле, а за 1890 г. по наблюдениям на хуторе Дьячково (Полтавского уезда, имение князя В. G. Кочубея), где производились все мои почвенные исследования. Кроме того, в таблицах приведены числа, указывающие количество испарившейся воды в миллиметрах; эти данные взяты мною из эвапорометрических наблюдений Полтавского опытного поля, находящегося в 35 верстах от хутора Дьячково.
Результаты тех же наблюдений изображены мною графически в таблицах [диаграммах] № 4 и 5, в которых горизонтальные деления выражают процентное содержание влаги в почве, а вертикальные графы указывают время определения влажности; внизу таблиц вертикальными непрерывными полосами изображено то количество дождя в миллиметрах, которое выпало в промежуток времени между двумя определениями влажности почвы. Из четырех кривых, выражающих собою изменения во влажности почвы на различных глубинах в течение года, сплошная линия выражает влажность верхнего слоя почвы; кривая, состоящая из прерывающихся линий, изображает собою влажность почвы на глубине одного аршина [71 см]; кривая, обозначенная точками, изображает влажность на глубине двух аршин [142 см], и, наконец, кривая, обозначенная линиями и точками, изображает влажность на глубине трех аршин [213 см].
Рассматривая эти таблицы влажности почв, мы видим, что влажность верхнего слоя подвержена наибольшим колебаниям в течение года.
Наибольшая влажность наблюдается весною и осенью; затем, в течение лета она сильно понижается и, под влиянием сильных дождей, вновь поднимается, но не достигает весенней и осенней влажности. Вообще, характер этой кривой находится в полной зависимости от. выпавшей атмосферной влаги; этою кривой с наибольшей резкостью выражается влияние метеорологических условий на влажность почвы.
Для полной ее годовой характеристики следовало бы делать определения, по крайней мере, через каждые двое, трое суток. Одно определение в течение месяца дает весьма неполную картину изменения во влажности поверхностного слоя почвы.
Нельзя не заметить, что колебания во влажности этого слоя совершаются в течение года в весьма значительных пределах; так,
Таблица 2
Влажность степной почвы [в %] в 1888 г.
На какой глубине взят образец
30, 73 20,95 15,91 18,44
29, 09 19, 31 17, 16 17,53
20, 95 18, 59 17, 41
10, 49 18, 70 19, 13 18, 48
14,17 16,39 16,14 16,31
19,59 17,44 15,18 14,37
29,46 18,31 16,25 15,28
Между двумя определениями влажности:
Выпало атмосферных осадков (в мм)
Испарилось с поверхности воды (в мм)
Таблица 3
Влажность степной почвы [в %] в 1890 г.
На какой глубине взят образец
13,24 14,67 16,41 14,37
12,87 15,45 15,88 14,20
13,26 13,14 14,73 14,39
Между двумя определениями влажности: 6,9
Выпало атмосферных осадков (в мм) 50,3
Испарилось с поверхности воды (в мм)
в 1888 г. наибольшая влажность этого слоя (в феврале и декабре) колеблется от 29,46 до 30,73%. Наименьшая влажность в том же слое наблюдалась в мае и сентябре, когда она опускалась до 10,49% и 10,09%. В июле и августе, под влиянием выпавших дождей, влажность этого слоя вновь поднимается, достигая до 18,56% в июле. Это- как бы летний максимум влажности этого слоя. В 1890 г. максимальная влажность того же слоя почвы в январе равнялась 26,64% и в ноябре 25,92%. В течение лета она также достигает два раза своего минимума. Минимум влажности этого слоя приходится на май, а затем на сентябрь, когда’ почва достигла наибольшей сухости, а именно 5,77%; такой сухости почва редко достигает; хотя, как я сказал, ежемесячные наблюдения влажности почв и не дают полной картины ее колебания в верхнем слое, тем не менее, благодаря этим наблюдениям, нам удалось ознакомиться с некоторыми явлениями, не лишенными интереса.
Прежде всего бросается в глаза то несоответствие, которое замечается в изменении влажности почвы в связи с выпавшим количеством дождя в различное время года. Так, например, в 1888 г. с 17 июня по 19 июля выпало влаги 95,9 мм; влажность верхнего слоя почвы за тот же период увеличилась с 14,35% до 18,56%. В промежуток времени с 19 июля по 16 августа выпало дождя 81,6 мм, а влажность верхнего слоя даже несколько понизилась, а именно: с 18,56 до 17,14%.
Далее мы замечаем несоответствие во влажности этого слоя с количеством осадков, выпавших осенью. Сравнительно небольшие дожди в начале октября значительно возвысили влажность почвы, которая, начиная с сентября, непрерывно увеличивается. Указанное нами несоответствие зависит от многих причин, между которыми укажем на следующие: время, прошедшее между последним дождем и днем определения влажности; характер этого последнего дождя и, наконец, сила испарения в тот же промежуток времени. К тем же условиям нужно отнести случаи, когда, вскоре за выпавшим дождем, почва замерзает и, таким образом, влага верхнего слоя не успевает опуститься глубже замерзшего слоя.
Но, вообще говоря, для того, чтобы почва достигла известной влажности, осенью требуется несравненно меньше дождей, чем летом, что вполне понятно. Летом очень многие дожди, даже довольно значительные, нисколько не увеличивают влажности почвы, благодаря усиленному испарению влаги с поверхности почвы. Этим обстоятельством и обусловливаются поразительно быстрые и сильные колебания во влажности верхнего слоя почвы в течение лета. Укажу, как на пример таких колебаний, на 1890 г.
Несмотря на то, что в промежуток времени от 4 июня по 8 июля выпало 152,1 мм дождя, что 30 июня и 1 июля было два сильных ливня, которые вызвали сильное половодье, — влажность верхнего слоя почвы увеличилась за тот же промежуток времени с 14,61 до 17,24%. За промежуток времени от 8 июля по 19 августа влажность почвы спускается до 7,93%, а затем в сентябре до 5,77%.
Переходим теперь к влажности почвы на глубине одного аршина [71 см]. В кривой, изображающей влажность этого слоя, мы уже не замечаем таких колебаний, какие замечались в первой кривой. Мы видим, что в 1888 г. наибольшая влажность этого слоя наблюдается в январе. Это та влага, которую почва унаследовала от поразительно богатой дождями осени 1887 г. Под влиянием этих дождей влажность степной почвы в глубоких слоях достигла такой степени, какой она ни разу не достигала в течение 6 лет, а именно: в январе на глубине одного аршина [71 см] было 21,37%. Интересно, что в течение февраля и марта влажность этого слоя уменьшается, несомненно опускаясь глубже; в начале же апреля под влиянием весенней влаги лишь едва повышается, несмотря на то, что в почву должны были поступать большие количества весенней влаги, благодаря предшествовавшей снежной зиме. Это явление, по-моему, может быть объяснено тем, что почва вообще очень трудно удерживает влагу свыше 20%; она быстро передает эту влагу нижележащим более сухим слоям, причем чем больше влажность почвы, тем быстрее она опускается. Рассматривая далее ту же самую кривую, мы видим, что влажность почвы на глубине одного аршина [71 см] с апреля по июнь постепенно уменьшается, несмотря на то, что в мае и июне перепадали дожди; но влага этих дождей, по-видимому, не достигала до глубины одного аршина [71 см]. В июне почва на этой глубине достигает первого минимума влажности, которому соответствует минимум влажности верхнего слоя в мае.
Вышеупомянутые дожди в июне и июле возвысили влажность рассматриваемого слоя с 16,70 до 19,37%. Затем влажность, начиная с августа по октябрь, вновь уменьшается под влиянием сухого периода. В октябре на глубине одного аршина [71 см] почва заключала 16,39%. Это второй летний минимум влажности для рассматриваемого слоя. Сравнительно незначительные дожди в октябре и ноябре, тем не менее, обусловили новое увеличение влажности этого слоя; в декабре она достигла 18,31%. При этом нельзя не заметить, что те дожди, которые выпали от 19 июля по 16 августа, остались без видимого влияния на влажность почвы указанного слоя, хотя количество этих дождей почти вдвое превышало то количество дождя, которое выпало от 15 сентября по 20 октября и, благодаря которым, как мы видели, влажность почвы увеличилась. Это вновь указывает, какое малое влияние летние дожди иногда могут оказывать на влажность глубоких слоев почвы.
Таким образом, мы видим, что в 1888 г. на глубине одного аршина влажность почвы колебалась от 21,37 до 16,39%, причем осенью влажность этого слоя не достигла той влажности, какую она имела весною того же года.
Теперь перейдем к влажности того же слоя почвы в 1890 г. Благодаря сухой осени 1889 г. влажность этого слоя в январе 1890 г. равнялась 14,17%. В апреле наблюдается максимум влажности почвы на этой глубине, а именно: при определении влажности 3 апреля она равнялась 16,13%, т. е. максимум 1890 г. меньше минимума 1888 г.
Затем мы наблюдаем быстрое падение кривой в течение мая и июня. Дожди конца мая и начала июня, хотя в сумме и равнялись 80,5 мм, по-видимому, не оказали никакого влияния на влажность этого слоя.
Далее пришлось наблюдать явление еще более поразительное: дожди от 4 июня по 8 июля, выпавшие в количестве 152 мм, остались также почти без влияния на влажность почвы на глубине одного аршина [71 см]. Вся эта масса выпавшей влаги, по-видимому, только задержала быстроту уменьшения влажности этого слоя, что, впрочем, объясняется также характером самих дождей за этот период времени, в течение которого большее количество влаги выпало в виде ливней. Как степная почва воспользовалась этими ливнями, мы увидим несколько далее.
Под влиянием сухого конца июля, августа и почти всего сентября влажность почвы постепенно понижается на глубине одного аршина [71 см], достигая в сентябре 10,76%, а в ноябре 10,33%.
То незначительное увеличение влажности того же слоя почвы, которое наблюдается в декабре, я склонен приписать индивидуальности образца.
Таким образом, колебания влажности почвы в этом слое в течение года совершались в пределах от 16,13 до 10,33%. Замечу, что такой сухости почва на указанной глубине не достигала ни разу в предшествовавшие годы; но зато в последующие соответствующий минимум был еще меньше.
Теперь перейдем к третьей кривой, изображающей собою влажность почвы на глубине двух аршин [142 см]. В 1888 г. в январе на указанной глубине почва заключала 17,21% влаги. То уменьшение влажности почвы, которое найдено в феврале, я считаю за индивидуальность [объясняю индивидуальностью] образца, так как в марте влажность почвы вновь без всякой причины повышается, достигая той влажности, которая была найдена при определении в январе. Годовой максимум влажности для этого слоя мы наблюдаем в мае, причем он равняется 19,13%. Это увеличение произошло благодаря весенней влаге.
Затем, влажность почвы на глубине двух аршин [142 см] постепенно падает, достигая в июле 16,36%. Позднее под влиянием летних дождей она вновь возвышается, достигая максимума в сентябре, когда влажность этого слоя равнялась 17,43%. Затем начинается новое понижение, достигающее в ноябре годового минимума, составляющего для этой глубины 15,18%. Если это определение отнести также к индивидуальности почвы, то за минимум придется принять ту влажность, которая наблюдалась в октябре, т. е. 16,14%.
Таким образом, мы видим, что колебания во влажности почвы на глубине двух аршин [142 см] совершались в пределах от 19,13 до 16,14%.
В 1890 г. те же колебания влажности почвы для соответствующего слоя совершались в пределах от 15,93 до 10,48%. Таким образом, и в данном слое мы наблюдаем, что максимум влажности 1890 г. лишь приближается к минимуму 1888 г. Летние значительные дожди, как видим, не удержали почву от понижения влажности, которую мы наблюдаем в кривой для данной глубины за 1890 г. Рассматривая ее, необходимо признать, что влажность почвы, по определению в мае, представляет индивидуальное явление. Несомненно, что средняя влажность степной почвы в мае должна быть меньше апрельской влажности и несколько выше влажности в июне.
В таком случае, начиная с апреля по ноябрь, кривая будет представлять постепенное падение, причем это падение, по-видимому, медленно шло [будет идти] в апреле и мае. Сухость весны вызвала быстрое падение влажности почвы этого слоя в июне; затем дальнейшее высыхание этого слоя в течение июля и августа лишь только задерживается под влиянием сильных летних дождей.
Теперь перейдем к рассмотрению последней кривой, изображающей годовые колебания влажности степной почвы на глубине трех аршин [213 см]. Следя за изменениями этой кривой в 1888 г., мы видим, что до февраля влажность увеличивалась в этом слое, вероятно, под влиянием осенних дождей 1887 г.; затем наблюдается понижение влажности до апреля. С апреля вновь влажность увеличивается под влиянием весенней влаги, причем достигает максимума в мае, когда влажность почвы равнялась 18,48%. В июне мы замечаем очень резкое понижение во влажности почвы этого слоя. Это понижение, ничем необъяснимое, проявилось притом в такой резкой форме, что я не могу даже принять его за индивидуальное колебание образца; вернее будет объяснить эту ненормальность ошибкой при определении влажности, почему я и решил при дальнейших рассуждениях вовсе не принимать во внимание этого определения.
В таком случае влажность почвы на глубине трех аршин [213 см] до июля остается почти без изменения; затем замечается быстрое падение, достигшее в сентябре 15,95%. Этому понижению влажности почвы на глубине трех аршин [213 см] соответствует понижение влажности почвы на глубине двух аршин [142 см], которое мы замечаем в июне и июле, и на глубине одного аршина [71 см] в мае и июне. Это общее понижение влажности, которое мы наблюдаем на различных глубинах почвы, есть результат влияния сухой весны 1888 г. Под влиянием летних дождей влажность почвы на глубине трех аршин [213 см] лишь незначительно увеличилась в октябре; потом наступает новое быстрое падение, вероятно, вызванное сухостью конца августа и начала сентября этого года. А затем в декабре замечается вновь некоторое повышение влажности почвы этого слоя, так что годовой минимум влажности почвы на этой глубине наблюдаем мы в ноябре, причем этот минимум равнялся 14,37%. В 1890 г. в апреле наибольшая влажность почвы на глубине трех аршин [213 см] равнялась 16,74%; в течение же лета и осени она понижается, а в декабре вновь повышается до 14,06%. Вероятнее всего, это осеннее повышение влажности почвы соответствует периоду летних дождей; но следует отметить, что это колебание во влажности почвы, которое мы наблюдаем с сентября по декабрь, не соответствует изменениям во влажности почвы на глубине двух аршин [142 см].
Сравнивая влажность почвы на глубине трех аршин [213 см] в 1888 и 1890 гг., мы опять-таки замечаем большую сухость почвы в течение всего 1890 г., причем максимум влажности почвы в 1890 г. лишь немногим превышает минимум влажности почвы в 1888 г.
Эта сухость почвы, как мы видели, наблюдается в 1890 г. на всех глубинах и обусловливается не столько количеством выпавшей влаги в течение года, сколько характером самых дождей и ненормально высокой температурой лета 1890 г.
Этой ненормальной высотой температуры характеризуется конец лета, между тем как предшествующее время вполне благоприятствовало росту хлебов, вследствие чего озимые дали прекрасный урожай, а яровые-средний. В 1888 г. как озимые, так и яровые дали урожаи выше среднего.
Неблагоприятные метеорологические условия, с поразительной силой проявившиеся осенью 1890 г., пагубно отразились на развитии озимых растений посева этого года, что, собственно говоря, и не представляет ничего удивительного, так как при ненормально высокой температуре начиная с 14 июля по 20 сентября выпало влаги всего 10,6 мм, между тем как испарилось за тот же период времени 351,0 мм!
Достаточно уже этих двух цифр, чтобы не поражаться тем уменьшением влажности в почве, которое мы наблюдаем.
Источник