Водный баланс и типы водного режима почв
Водным режимом называется совокупность всех явлений поступления влаги в почву, ее передвижения, удержания в почвенных горизонтах и расхода из почвы. Основные источники увлажнения почвы – осадки и грунтовые воды. Влага в почве находится в постоянном движении, она поглощается растениями, испаряется в воздух, перемещается в глубокие горизонты. Временами наблюдается ее аккумуляция в почве в результате конденсации паров воды, восходящих токов из глубоких горизонтов и т.п.
Количественным выражением водного режима почв является водный баланс. Водный баланс рассматривается как итог, учитывающий все статьи прихода и расхода воды за определенный период. Общее уравнение водного баланса имеет вид
где Ос – сумма атмосферных осадков; Вг и Впр – количество влаги, поступающей из грунтовых вод и в результате поверхностного притока воды соответственно; Еисп – физическое испарение; Ет – транспирация; Ви – инфильтрационная влага; Вп – поверхностный сток.
В левой части уравнения – приходные статьи, в правой – расходные. В большинстве случаев приход и расход воды в почве равны между собой. В зависимости от соотношения основных статей годового водного баланса выделяют следующие типы водного режима почв (по Г.Н. Высоцкому).
Промывной тип водного режимахарактерен для местностей, где сумма годовых осадков больше величины испаряемости (рис.7, а). Тогда избыток осадков, проникая в глубокие слои вплоть до грунтовых вод, будет превышать поступление грунтовых вод к поверхности почвы. Уравнение водного баланса будет иметь следующий вид: Ос + Впр > Еисп + Ет + Вп. Для промывного типа водного режима коэффициент увлажнения КУ > 1.
Промывной тип характерен для большинства почв таежно-лесной зоны, влажных субтропических и некоторых других почв.
Непромывной тип водного режимасвойственен областям, где влага осадков распределяется только в верхних горизонтах (обычно не глубже 4 м) и не достигает грунтовых вод. Почвенная влага представлена преимущественно капиллярно-подвешенной формой. Между верхней границей глубоко залегающей капиллярной каймы грунтовых вод и нижней границей капиллярно-подвешенной почвенной влаги залегает толща с влажностью, близкой к влажности завядания. Эта толща названа Г.Н. Высоцким «мертвым горизонтом» (рис.7, б); обмен влагой в ней происходит путем передвижения воды в форме пара. Тогда уравнение годового водного баланса будет
 |
Рис. 7. Схема влагооборота водного баланса (по А.А. Роде) при водном режиме промывного (а),
непромывного (б) и выпотного (в) типа
1 – осадки; 2 – влага, задержанная кронами,; 3 – поверхностный сток; 4 – физическое испарение; 5 – внутрипочвенный
сток; 6 – влага, потребляемая растениями; 7 – грунтовый сток; 8 – испарение и влага, потребляемая растениями
 |
иметь вид: Ос + Впр = Еисп + Е + Вп, а коэффициент увлажнения КУ » 1. Непромывной тип водного режима характерен для большинства степных почв (черноземы, каштановые и др.).
Выпотной тип водного режима отличается преобладанием восходящего потока влаги в толще почвы из неглубоко залегающих (до 5-7 м) грунтовых вод. Влага в почвенном профиле находится в капиллярно-подпертом состоянии и сообщается с корнеобитаемым слоем и поверхностью почвы. Испарение превышает сумму осадков, а дефицит влаги погашается потоком грунтовых вод (рис.7, в). Уравнение годового водного баланса имеет вид: Ос + Впр
Регулирование водного режима почв основывается на учете климатических и почвенных условий, а также потребностей в воде выращиваемых культур и осуществляется комплексом приемов, направленных на устранение причин неблагоприятного водоснабжения растений. Оптимальные условия создаются при коэффициенте увлажнения КУ » 1, что достигается осушением избыточно влажных почв и орошением почв засушливых областей.
В почвах доступная растениям влага передвигается главным образом под действием капиллярных сил. Поэтому, регулируя плотность пахотного слоя и восстанавливая структуру, можно либо сохранить влагу в почве, либо увеличить ее расход путем физического испарения. В зоне неустойчивого увлажнения регулирование водного режима направлено на максимальное накопление влаги в почве и на ее рациональное использование (например, устройство снегозадержания, лесных полос и др.).
Источник
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 (Ос), 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 (Еф), отбор влаги растениями на транспирацию (Еm) 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=Wк–Wн, т.е. накопление запасов влаги в определенном слое почвы за определенный промежуток времени, равный разности между конечным Wк и начальными запасами Wн.
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 Ес=Еф+Еm, 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=Ес–Ос–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.
Источник
Расходная часть баланса водного режима почв включает
Водный режим почвы и водный баланс — совокупность всех процессов поступления воды в почву, ее состояние в почве и расходование из почвы называется водным режимом. Количественное выражение всех видов поступления влаги в почву и расхода ее за определенный промежуток времени называется водным балансом.
Водный режим почв – это совокупность всех явлений поступления влаги в почву, её передвижения, изменений физического состояния и расхода из почвы.
Основы учения о типах водного режима почвы были заложены Г. Н. Высоцким (1934) и А. А. Роде (1956). Ими было выделено 6 типов водного режима почвы и несколько подтипов. В дальнейшем разработке данной проблемы были посвящены работы И. А. Качинского (1970), И. Г. Минашиной (1974), М. А. Козина (1977), А. Г. Бондарева (1996), О. И. Худякова (1988) и др.
К числу элементов водного режима относятся впитывание, фильтрация, капиллярный подъём, сток поверхностный, нисходящий и боковой, физическое испарение, замерзание, размерзание, конденсация воды.
В зависимости от количественных соотношений этих явлений определяют типы водных режимов (по Роде):
- Мерзлотный – характерен для районов вечной мерзлоты. Всегда есть водоупор. В тёплое время года почва насыщена влагой за счёт образования верховодки. КУ > 1. Характерен для арктических и тундровых почв.
- Промывной – характерен для районов с КУ > 1, т.е. сумма осадков больше испаряемости. Атмосферная влага пронизывает всю толщу почвы и проникает до грунтовых вод. Идёт вымывание щелочных и щелочноземельных элементов (подзолистые, бурые лесные, краснозёмы, желтозёмы). Подтип болотных почв развивается при КУ > 1, близком залегании грунтовых вод и наличии водоупора (подзолистые болотные и болотные почвы)
- Периодически промывной – КУ = 1. Характерно чередование непромывного и промывного водных режимов в сухие и влажные годы (серые лесные, оподзоленные и выщелоченные чернозёмы)
- Непромывной тип – КУ 3 /га).
К основным источникам водного баланса относят осадки и грунтовые воды. Кроме того, дополнительными источниками увлажнения почвы служат поверхностный приток и влага, конденсирующаяся из паров воды. Расходные статьи водного баланса состоят из физического испарения воды поверхностью почвы, влаги, затраченной на транспирацию растениями, воды, теряющейся в результате поверхностного и внутрипочвенного бокового стоков, а также инфильтрирующейся в почвенно-грунтовую толщу.
Регулирование водного режима почв
Основными методами регулирования водного режима являются осушение, орошение, чистые пары и те приемы, которые направлены на уменьшение непродуктивного испарения почвы, а также снегозадержание.
В засушливых районах наиболее эффективным способом улучшения водного режима почвы является орошение.
Число поливов, оросительные и поливные нормы должны регулироваться в соответствии со сложившимися и ожидаемыми условиями погоды, чтобы наиболее эффективно расходовать поливную воду, ресурсы которой весьма ограничены.
В зоне недостаточного увлажнения влагонакоплению способствует чистый пар. В сухостепных районах на чистых парах ко времени сева озимых продуктивной влаги накапливается на 50-60 мм больше, чем на непаровых полях. Нередко эта разность достигает 70-100 мм. Существенное значение в регулировании почвенной влаги имеет ранняя вспашка зяби.
Все мероприятия, направленные на уменьшение непродуктивного испарения и снегозадержание в степной засушливой зоне, способствуют оптимизации водного режима почвы.
Избранная библиография
Монографии и брошюры
Козин М.А. — Водный режим почвы и урожай (1977) 
Киселева И.К. — Регулирование водно-солевого режима почв Узбекистана (1973)
Источник
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 WT — запас влаги в почвенной толще на конец изучаемого периода; W0 — начальный запас влаги на период расчета водного баланса; Пв — поступление влаги в почвенную толщу; Рв — расход почвенной влаги.
Поступление влаги в почвенную толщу (Пв) вычисляется по уравнению:
где Оос — сумма осадков на расчетный период; К — конденсация влаги; Вп — поверхностный приток; Ввп — внутрипочвенный приток; Вгп — поступление влаги в почву из грунтовых вод (капиллярный подъем влаги).
Расход почвенной влаги (Рв) вычисляется по уравнению:
где Ис — физическое испарение; Д — десукция растениями; Сп — поверхностный сток; Свп — внутрипочвенный сток; Сгр — 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.
Источник