Водные свойства почвы. Типы водного режима, мероприятия по его регулированию.

Водный режим почв — совокупность процессов поступления, передвижения и расхода влаги в почве.

Основной источник почвенной влаги — атмосферные осадки, количество и распределение которых во времени зависят от климата данной местности и метеорологических условий отдельных лет. В почву поступает меньше влаги, чем выпадает её в виде осадков, так как значительная часть задерживается растительностью, в особенности кронами деревьев. Вторым источником поступления влаги в почву является конденсация атмосферной влаги на поверхности почвы и в её верхних горизонтах (10—15 мм). Туман может оказывать значительно больший вклад в сумму осадков (до 2 мм/сутки), хотя и является более редким явлением. Практическое же значение тумана проявляется преимущественно в прибрежных районах, где в ночное время над поверхностью почвы собираются значительные массы влажного воздуха.

Основы учения о типах водного режима были разработаны Г. Н. Высоцким. Для выделения типов учитываются следующие факторы: наличие или отсутствие в почве вечной мерзлоты, глубина промачивания почвогрунта до уровня грунтовых вод или только в пределах профиля, преобладание в толще почвогрунта восходящих или нисходящих токов воды. Сообразно с этим, выделяются следующие типы:

- Мерзлотный — в почве имеется вечная мерзлота, в тёплый период оттаивающая на небольшую глубину в пределах мерзлотного слоя, но с сохранением его значительной части. За счёт этого и атмосферных осадков над остаточным мерзлотным слоем формируется верховодка. Характерные почвы: арктические, тундровые, мерзлотные лугово-лесные.

- Сезонно-мерзлотный — распространён в регионах, где максимум осадков приходится на летний период и они промачивают почву до уровня грунтовых вод (Амурская область, юг Хабаровского края и др.). Зимой при этом почва промерзает на глубину более трёх метров, полностью оттаивая лишь в июле-августе. До этого времени водный режим местности носит все черты мерзлотного типа.

- Промывной — отмечается в почвах районов, где осадков выпадает больше, чем испаряется. Нисходящие токи воды преобладают над восходящими и почва промывается до уровня грунтовых вод. Грунтовые воды в данных условиях как правило залегают не глубже 2 м от поверхности. Характерные почвы: подзолистые.

- Периодически промывной — в почвах территорий, где количество выпадающих осадков примерно равно испарению, причём во влажные годы будет наблюдаться больше количество осадков и, соответственно, промывной режим, а в сухие преобладание испарения и непромывной водный режим. Характерные почвы: серые лесные.

- Эрозионно-промывной — на участках, подверженных водной эрозии.

- Непромывной — отмечается в почвенно-климатических зонах, где расходная статья водного баланса преобладает над приходной, влагооборотом охвачен лишь почвенный профиль, грунтовые воды залегают глубоко, нисходящие токи преобладают над восходящими (так как главный расход воды приходится не на физическое, а на транспирационное испарение). Характерные почвы: чернозёмы.

- Выпотной — при сумме осадков значительно меньше испарения. При этом испаряется не только влага, выпавшая в виде осадков, но часть высокостоящих грунтовых вод, в результате чего грунтовые воды поднимаются по капиллярам, достигая верхних горизонтов почвенного профиля. Так как в данных условиях грунтовые воды чаще всего минерализованы, то вместе с влагой по капиллярам переносятся растворённые соли. Характерные почвы: солончаки, солонцы.

- Застойный — распространён на заболоченных участках. Все поры почвы оказываются заполненными водой, испарению препятствует специфическая растительность (сфагновые мхи и др.). Характерные почвы: болотные.

- Намывной — при ежегодном продолжительном затоплении территории во время разлива рек. Характерные почвы: аллювиальные (пойменные).

14. Воздушные свойства почвы. Воздушный режим почв, мероприятия по его улучшению.

Благодаря пористости почва обладает воздухопроницаемостью. Воздухопроницаемость — свойство почвы пропускать воздух через поры, не занятые водой.

Общий объем почвенных пор выше наи­меньшей влагоемкости (капиллярно-подвешенной влаги) называ­ют воздухоемкостью, а общий объем пор, свободных от влаги,—воздухосодержанием, или порочностью аэрации. Воздухоемкость и воздухосодержание выражаются в процентах от объема почвы.

Воздушные свойства почвы зависят от влажности, объемной плотности, механического состава, структурности почвы. Благода­ря воздухопроницаемости и порозности аэрации почвы в том или ином количестве содержат почвенный воздух. Почвенный воз­дух — газы, находящиеся в порах почвы, свободных от влаги; со­держание его выражается в процентах от объема почвы и изме­няется в зависимости от динамики влажности почв в данной мест­ности.

Почвенный воздух хорошо дренированных почв содержит, %: азота — 78, кислорода — 21, аргона — 0,9, углекислого газа — 0,03. По составу он мало отличается от атмосферного (в нем больше углекислоты и меньше кислорода).

В зависимости от пористости, влажности, состава растений, количества органических веществ, микроорганизмов содержание O2 и СО2 в почвенном воздухе может меняться от 0 до 20 %. Раз­личия в концентрации O2 и С02 определяются интенсивностью использования О2, поступлением С02 и быстротой газообмена между атмосферным и почвенным воздухом — аэрацией.

Аэрация, или газообмен почвенного воздуха с атмосферным, осуществляется благодаря воздухопроницаемости почвы. Переме­щение молекул происходит вследствие различия парциального давления газов (диффузии). Процесс диффузии газов в самой почве происходит в 5—20 раз медленнее, чем в атмосфере. На аэрацию оказывает влияние поступление влаги в почву, которая вытесняет воздух в атмосферу.

Значительное влияние на газообмен оказывают верховодка и близколежащие (1,5—2,0 м) грунтовые воды с переменным уров­нем. При подъеме уровня воды воздух, обогащенный углекисло­той, выталкивается в атмосферу, а при опускании уровня воды происходит втягивание атмосферного воздуха, обогащенного кис­лородом. Аэрация усиливается благодаря изменению температу­ры и барометрического давления атмосферы. Нагревание почвы сопровождается расширением газов и их выходом в приземной слой воздуха, то же самое происходит при уменьшении атмо­сферного давления. И, наконец, газообмен почв усиливается при действии ветра в приземном слое, обычно занятом той или иной растительностью.

Значение почвенного воздуха и аэрация для почвенных про­цессов, жизнедеятельности растений и микроорганизмов опреде­ляется составом почвенного воздуха и, в частности, соотношением; кислорода и углекислоты.

Значительная часть почвообразовательных процессов, связан­ных с разложением органических веществ, сопровождается окис­лительными процессами, активной микробиологической деятель­ностью. Поэтому самые верхние органогенные горизонты погло­щают значительное количество кислорода. Так, лесная подстилка способна поглотить кислорода до 400 мл на 1 кг, гумусовые гори­зонты поглощают от 0,5 до 3 мл на 1 кг абсолютно сухого веще­ства, а нижние горизонты подзолистых почв — десятые и сотые доли миллилитра.

Поглощается кислород и растущими корнями растений, ми­кроорганизмами. При этом во всех случаях в почвенный воздух выделяется углекислый газ. При недостатке кислорода создаются анаэробные условия, замедляются процессы разложения органи­ческих веществ, изменяются группы микроорганизмов, изменяется валентность Fe и Mg, начинаются процессы оторфовывания, оглеения, разрушения почвенной структуры с образованием плотных горизонтов.

Анаэробные условия складываются в почвах при содержании кислорода 2,5—5 % или если его меньше 5,5 см3 в 1 кг почвы. При недостатке кислорода в почве изменяются интенсивность и направление почвообразования, а почвенный воздух насыщается недоокисленными соединениями (метан, сероводород, ароматичес­кие вещества) и главным образом углекислотой, содержание которой может достигать 15—20 % объема.

Находящийся в почвах углекислый газ способствует образо­ванию (при реакции рН>5) бикарбонатов. При реакции среды рН<5 углекислый газ способствует растворению карбонатов и, по-видимому, образуя угольную кислоту, может участвовать в процессах химического и биохимического выветривания, способ­ствуя перемещению различных веществ по профилю почв. При недостатке кислорода прекращается рост корней, проростков, элементы питания становятся недоступными, а изменяющиеся физические условия в почве приводят к прекращению роста растений и потере почвенного плодородия.

Для обеспечения наилучших условий газового состава почвен­ного воздуха, аэрации, роста растений и развития микроорганиз­мов необходимо, чтобы порозность аэрации верхних горизонтов почвы находилась в пределах 15—20 % объема почвы. Соотноше­ние в почвах О2 и СО2 постоянно изменяется в связи с сезонными и годовыми циклами развития растений и климатическими фак­торами.

Улучшение воздушного режима почвы прямо связано с агро­техническими приемами по регулированию физических свойств почв и водного режима. Повышение аэрации почв достигается уменьшением увлажнения верхних горизонтов. Однако для роста растений требуется оптимальное соотношение между почвенным воздухом и влагой, что достигается лишь в хорошо оструктуренных почвах добавлением органических удобрений при вспашке. Хороший эффект дают осушение болот, создание микроповышений и лесомелиоративных насаждений.