ТИПЫ ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЧВ

ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ

Водным режимом называется совокупность всех явлений поступления влаги в почву, ее передвижения, удержания в почвенных горизонтах и расхода из почвы.

Основными источниками увлажнения почвы являются осадки и грунтовые воды. Влага в почве постоянно движется – 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.

Водный баланс представляет собой количественное выражение водного режима почв. Водный баланс рассматривается как итог, учитывающий начальные и конечные запасы влаги в почве и все статьи прихода и расхода ее за определенный период. Принимая во внимание основные статьи прихода и расхода влаги в почве, общее уравнение водного баланса выражают формулой:

В₀ + О_с + В_г + В_к + В_пр + В_б = Е_исп + Е_т + В_и + В_п + В_с + В₁

Приходная статья:

В_о – запас влаги в почве в начале наблюдения;

О_с – сумма осадков за весь период наблюдения;

В_г – количество влаги, поступающей из грунтовых вод;

В_к – количество влаги, конденсирующейся из паров воды;

В_пр – количество влаги, поступающей в результате поверхностного притока воды;

В_б – количество влаги, поступающей от бокового притока почвенных и грунтовых вод.

Расходная статья:

Е_исп – количество влаги, испарившейся с поверхности почвы за весь период наблюдения (физическое испарение);

Е_т – количество влаги, расходуемой на транспирацию (десукция);

В_и – влага, инфильтрующаяся в почвеннно-грунтовую толщу;

В_п – количество воды, теряющейся в результате поверхностного стока;

В_с – влага, теряющаяся при боковом внутрипочвенном стоке;

В_i – запас влаги в почве в конце периода наблюдения.

Величина левой части уравнения – приходные статьи баланса, правой части – расходные.

В большинстве случаев не наблюдается прогрессирующего увлажнения или иссушения территории. В таких случаях уравнение водного баланса равно нулю: приход и расход воды в почве равны между собой.

Водный баланс характеризуется годовыми циклами, когда через годичный период процессы поступления и расхода влаги повторяются.

Если в климате не отмечается существенных изменений, запасы воды в начальный и конечный периоды цикла можно принять за равные величины: В_о = В₁. Для склоновых элементов рельефа количество влаги, поступающего от бокового притока почвенных и грунтовых вод, равно количеству влаги, теряющейся при боковом стоке: В_б = В_с. Содержание конденсирующейся в почве влаги по сравнению с другими статьями баланса очень мала и в практических расчетах не принимается во внимание (В_к→0).

С учетом сделанных допущений уравнение водного баланса приобретает следующий вид:

О_с + В_г + В_пр = Е_исп + Е_т + В_и + В_п

Водный баланс может быть составлен применительно к разным почвенным слоям, всей толще почвы или до определенной глубины. Вычисление водного баланса может быть выполнено в различных единицах. Чаще всего запасы влаги, статьи прихода и расхода ее в почве вычисляют в миллиметрах водного слоя или в кубометрах на 1 га.

ТИПЫ ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЧВ

Водный баланс складывается неодинаково для различных почвенно-климатических зон и отдельных участков местности. В зависимости от соотношения основных статей годового водного баланса может наблюдаться несколько типов водного режима почв. Численное значение годового водного баланса, прежде всего, определяется величиной инфильтрации (В_и) и количества испаряющейся из почвы влаги (Е_исп).

Основоположник учения о типах водного режима почв Г.Н. Высоцкий (1934) выделял три варианта такого соотношения: 1) испарение меньше инфильтрации воды в почву – промывной тип водного режима; 2) испарение равно инфильтрации воды в почву – непромывной тип водного режима; 3) испарение больше инфильтрации воды в почву – выпотной тип водного режима.

Применительно к различным природным условиям основные типы водного режима устанавливаются по коэффициенту увлажнения (КУ) – отношение количества осадков к испаряемостии выделяют следующие типы водного режима:

КУ =

• Мерзлотный водный режим присущ почвам, которые формируются в области многолетней мерзлоты. На протяжении большей части года грунтовая вода находится в твердом состоянии в виде льда. В теплый период лед тает сверху вниз и над мерзлым слоем образуется надмерзлотная верховодка. Вода расходуется на испарение, боковой сток, десукцию. Почва постоянно влажная. На протяжении большей части вегетационного периода влага поддерживается на уровне от малейшей к полной влагоемкости и никогда не бывает ниже влаги увядания (ВВ).

• Промывной (пермацидный) тип водного режима почв характерен для местностей, где сумма годовых осадков (О_с) больше величины испаряемости (КУ > 1)/В таких условиях избыток осадков будет проникать в глубокие слои почвы вплоть до грунтовых вод. Тогда поступление воды из грунтовых вод к поверхности почвы (В_г) будет меньше количества воды, инфильтрующейся в почвенно-грунтовую толщу (В_и).

При зависимости В_и > В_г уравнение годового водного баланса примет вид

О_с + В_пр > Е_исп + Е_т + В_п.

Для выровненных местностей величины поверхностного притока и стока очень малы, и ими можно пренебречь. Тогда:

О_с > Е_исп + Е_т, или для промывного типа водного режима КУ > 1.

Почвенная толща ежегодно подвергается сквозному промыванию до грунтовых вод, так как нисходящие токи преобладают над восходящими.

Промывной тип водного режима характерен для большинства почв таежно-лесной зоны, влажных субтропических и некоторых других почв.

• Непромывной, или замкнутый (импермацидный), тип водного режима почв характерен для местности, где влага осадков распределяется только в верхних горизонтах и не достигает грунтовых вод

КУ< 1.Почвенная влага находится как бы в подвешенном положении. Грунтовые воды залегают в таких местностях глубоко, и их капиллярная кайма не достигает почвенного слоя, увлажняемого осадками. При отсутствии поступления влаги из грунтовых вод в почву и инфильтрации вод до грунтовых В_и = В_г.

В таком случае уравнение годового водного баланса примет вид:

О_с + В_пр = Е_исп + В_п,

а для выровненных пространств, где В_пр и В_п = 0, О_с = Е_исп+ Е_т.

Уравнение показывает, что вся влага осадков, накопленная в почве при непромывном типе водного режима, расходуется снова в атмосферу в результате транспирации и физического испарения.

Такой тип водного режима характерен для большинства степных почв (черноземы, каштановые и др.) В этих почвах связь между атмосферной и грунтовой влагой осуществляется через слой с очень низкой влажностью, поддерживающейся в течение длительного времени на одном уровне. Этот слой Г.Н. Высоцким назван "мертвым" горизонтом за степень увлажнения, близкую к влажности устойчивого завядания растений. Обмен влагой через "мертвый" горизонт происходит путем передвижения воды в форме пара.

• Периодически промывнойтип водного режима характеризуется чередованием ограниченного промывания почвенно-грунтовой толщи (непромывные условия) и сквозного промывания ее (промывной тип водного режима) КУ= 1. Такой тип водного режима присущ серым лесным почвам, оподзоленным почвам депрессией степной зоны и некоторым другим.

• Выпотной (экссудатный) тип водного режима отличается преобладанием восходящего потока влаги в толще почвогрунта. Этот режим проявляется при неглубоком залегании грунтовых вод (до 5-7 м).

В таких условиях грунтовые воды по капиллярам сообщаются с корнеобитаемым слоем и даже с поверхностью почвы. Влага в почвенном профиле находится в капиллярно-подпертом состоянии.

Уравнение годового водного баланса в таких условиях приобретает вид:

О_с + В_пр < Е_исп + Е_т + В_п,

так как инфильтрующейся влаги (В_и) меньше, чем воды, поступающей из грунтовых вод (В_г), или В_г > В_и.

Если допустить, что на выровненных участках В_пр и В_п = 0, уравнение может быть представлено так: годовой коэффициент увлажнения КУ < 1.

Выпотный тип водного режима характерен для гидроморфных солончаков, пойменных, плавневых и некоторых других почв. Для таких почв испарение превышает сумму осадков, а дефицит влаги погашается подтоками грунтовых вод.

• Аридный (засушливый) – весь профиль почвы сухой в течение всего года. Влага ближе к ВРК (влажности разрыва капилляров) или даже ниже. Формируются полупустынные почвы.

• Пойменный режим характерен для почв, которые периодически затапливаются водами рек, склонов, дождевыми и другими водами рек (поймы рек).

• Застойный – распространен на заболоченных участках. Все поры почвы заполнены водой, испарению препятствует специфическая растительность (сфагновые мхи и др.).