Агроэкологические основы гидромелиорации. Формы почвенной влаги, ее доступность растениям.

Почвенная влага. Воды зоны аэрации или воды, содержащи­еся в почве, изучают наиболее тщательно, так как, по сути дела, все мелиоративные мероприятия направлены на регулирование' водного режима именно в этой зоне. Иными словами, с помощью гидротехнических мелиорации добиваются определенной влаж­ности корнеобитаемого слоя почвы, которая будет оптимальной

для роста и развития данной сельскохозяйственной культуры.

Подвижность почвенной влаги положена в основу выделения ее категорий и форм. Значения влажности, при которых более или менее резко изменяется подвижность почвенной влаги, на­зывают почвенно-гидрологическими константами — ПГК-А. А. Роде различает следующие категории почвенной влаги: кристаллизационную, твердую (лед), парообразную, прочносвя-занную, рыхлосвязанную, свободную.

Выделяют следующие основные почвенно-гидрологические константы: максимальную гигроскопичность, влажность завяда-ния, наименьшую влагоемкость (которую иногда называют предельной полевой влагоемкостью) и полную влагоемкость.

Максимальная гигроскопичность МГ — влажность, вклю­чающая прочносвязанную и часть рыхлосвязанной влаги.

Влажность завядания ВЗ зависит не только от характера почвы, но и от вида растения, она характеризует физиологичес­кую доступность почвенной влаги. Обычно ВЗ = (1,2...1,7) МГ.

Наименьшая влагоемкость НВ — наибольшее количество вла­ги, которое почва может удержать после стекания гравитацион­ной воды в подвешенном состоянии (без влияния капиллярной воды).

Полная влагоемкость ПВ — наибольшее количество влаги, которое может находиться в почве.

Иногда выделяют еще капиллярную влагоемкость KB — количество влаги, удерживаемой почвой в капиллярной кайме.

Капиллярное поднятие — весьма важная водно-физическая характеристика почвы, от которой зависит снижение уровня грунтовых вод при осушении и др. Практика показала, что тео­ретические расчеты, пригодные для кварцевых капилляров, не дают для почв надежных результатов. Поэтому ориентировочно принимают

ht = At",

где hi — высота подъема влаги в момент времени t, м; А, п — постоянные, ко­торые определяют эмпирическим путем.

Формула достаточно точно характеризует динамику подъема в начальный период, в последующем же наблюдаются отклоне­ния от этой зависимости. Поэтому в таблице 2 вначале дана графа «Высота активного подъема» — область, подчиняющаяся приведенной формуле, а затем «Полная высота», достигая ко­торой, почвенная влага приведенной зависимости не подчиняется.

Впитывание воды в почву — это ее поступление в почву, не полностью насыщенную влагой. В процессе впитывания силы трения и силы сопротивления почвенного воздуха относительно невелики, а преобладающее значение имеют капиллярные силы.

Две первые группы сил начинают играть существенную роль на второй стадии впитывания — инфильтрации.

Впитывание воды в почву имеет большое значение при расче­тах режима орошения: вся поданная влага должна впитываться без поверхностного стока во избежание так называемой иррига­ционной эрозии почв. Поэтому необходимо заранее подсчитать, какое количество влаги может впитываться в данную почву. Наиболее распространена для этих целей формула А. Н. Кости­кова:

и = aKta~\

где и — скорость впитывания, мм/мин; t—время от начала впитывания; К— параметр, имеющий размерность скорости впитывания; а — редукционный пара­метр (обычно а< 1).

Интегрируя уравнение, получим слой впитавшейся влаги за время t:

Н = Kta.

Эта формула по структуре идентична формуле для опреде­ления высоты капиллярного поднятия, что и подтверждает по­ложение о том, что в начальной стадии впитывания наиболее значительную роль играют капиллярные силы.

Водоотдача — свойство почвы отдавать гравитационную воду путем стекания. Максимальная водоотдача (|л) согласно опре­делениям ПГК будет равна

и. = ПВ — НВ.

Водоотдачу можно также выразить отношением объема сво­бодно вытекающей из почвогрунта воды к объему почвогрунта в процентах; эта величина называется коэффициентом водоотдачи:

Запасы воды в почве выражают в м3 на 1 га и определяют двумя путями. В первом случае считают известными плотность почвы а, т/м3, и ее влажность W. Тогда расчетный слой почвы Н, м, на площади 1 га = 10 000 м2 займет объем 10 000 Н, м3, и бу­дет весить в сухом состоянии 10 000 На. Масса (или объем) воды в этом объеме почвы Р = 10 000 tfaW/lOO = 100 HaW т/га (или м3/га).

Если же известны пористость п (% объема) и влажность W, то в расчетном слое почвы на площади 1 га будет содержаться 100 Нп м3 пор. Объем воды в порах этого слоя Р= 100 Нп/ 100 = HnW м7га.