Виды влаги в почве и их характеристика

Виды влаги в почве и их характеристика.

Существуют следующие  виды влаг:

Свободная (гравитационная) вода заполняет крупные почвенные поры, под действием силы тяжести образует нисходящий ток, формируя верховодку и частично просачиваясь в грунтовые воды. За счёт гравитационной воды в почве проходят элювиальные и иллювиальные процессы, из неё образуются все другие формы почвенной влаги. Сама может конденсироваться из парообразной, но преимущественно пополняется за счёт атмосферных осадков.

Парообразная  влага присутствует в почве при любом уровне её увлажнения, заполняя поры, свободные от капельно-жидкой. Различают активное и пассивное передвижение парообразной влаги. Первое обусловлено явлениями диффузии, второе происходит вместе опосредованно совместно с перемещением почвенного воздуха. Парообразная влага имеет большое значение в круговороте воды в почве, хотя на неё приходится не более 0,001 % от общей массы почвенной влаги. С течением времени пары воды из почвы улетучиваются в атмосферу, а запасы парообразной влаги пополняются из других форм, в том числе и физически связанных. При одинаковой температуре массы парообразной влаги перемещаются из участков, более насыщенных водяными парами, в менее насыщенные. При разной температуре движение осуществляется в область с меньшей температурой, но вовсе не обязательно, что в сторону более сухого участка. Парообразная влага циркулирует по всему профилю независимо от мощности и глубины залегания грунтовых вод.

Лёд образуется в почвах при понижении температуры из других форм влаги последовательно — начиная от свободных и заканчивая связанными. Так, гравитационная вода замерзает в незасоленных почвах при температурах, близких к 0 °C, а максимально гигроскопическая — только при -78 °С. Промерзание почвы, смоченной не сильнее её общей влагоёмкости, сопровождается улучшением почвенной структуры за счёт спрессования зёрен и комочков водой, замёрзшей в крупных порах, и коагуляции коллоидов в незамёрзших объёмах воды. Промерзание же переувлажнённой почвы влечёт за собой её обесструктуривание из-за разрыва льдом структурных элементов. Замёрзшие умеренно увлажнённые почвы обладают некоторой водопроницаемостью, тогда как переувлажнённые почвы вплоть до своего оттаивания являются водоупорами. Замерзание всей находящейся в почве воды наблюдается для грунтов при температурах.

Химически связанная (конституционная) влага — входит в состав молекул веществ (например ), образующих минеральную часть почвы, в виде гидроксильной группы, фактически участвуя лишь при их образовании (например, ). При прокаливании почвы в интервале 400—800 °С удаляется, что сопровождается разложением соответствующего минерала. Наибольшее количество химически связанной воды содержится в глинистых минералах, поэтому о её содержании в почве можно судить по степени глинистости грунта.

Кристаллогидратная (кристаллизационная) влага — в отличие от химически связанной, входит в состав веществ целыми молекулами, образуя кристаллогидраты — (гипс), (мирабилит) и др. Удаляется скачкообразно при температурах 100—200 °С, причём каждая последующая молекула воды отщепляется при более высокой температуре, что приводит лишь к изменению физических свойств минералов, а не к их разложению, как в случае с химически связанной влагой. В больших количествах такая вода имеется в мирабилитовых солончаках. Химически связанную и кристаллогидратную влагу часто объединяют под названием гидратной.  Гидратная влага в почве не передвигается и растениям недоступна.

Гигроскопическая  влага — адсорбированная частицами почвы из атмосферы при её влажности менее 95 %, либо остающаяся в почве при её высушивании до воздушно-сухого состояния (обычно при влажности воздуха 50-70 %). Соответственно, при повышении влажности воздуха возрастает и величина гигроскопической влажности почвы. То же происходит и по мере утяжеления гранулометрического состава почвы, что особенно хорошо проявляется при высоком содержании в почве гумуса и ила с диаметром частиц менее 0,001 мм. По представлениям большинства исследователей, гигроскопическая влага не сплошь покрывает частицы почвы, а концентрируется лишь на некоторых участках.

Максимально-гигроскопическая влага адсорбируется почвой из атмосферы с относительной влажностью 95-100 %. При отрицательных температурах максимальная гигроскопическая влажность незасоленной почвы совпадает с процентным содержанием незамёрзшей воды в целом. Адсорбционная способность частиц почвы зависит от их величины, формы и химического состава, причём даже на одной частице мощность слоя влаги может быть различной в зависимости от формы поверхности. При этом часть паров конденсируется на вогнутых участках, в результате чего суммарное количество воды имеет двойную природу, складываясь из адсорбированной и капиллярно-конденсированной влаги. Гигроскопическая и максимально-гигроскопическая влага удаляются из почвы при нагреве до 100—105 °C, растениям эти формы недоступны.

Плёночная (молекулярная) влага — дополнительная влага, адсорбируемая почвой из жидкой фазы поверх слоя максимально-гигроскопической. С частицами почвы связана слабее, чем последняя, причём рыхлость возрастает от внутренних слоёв ко внешним. По этой причине плёночная влага, хотя слабо, но усваивается растениями. Передвигается она под влиянием градиентов напора воды, температуры и влажности почвы, а также осмоса, её скорость же ограничивается десятками сантиметров в год.

Капиллярная влага — удерживается и передвигается по мелким порам в почве под действием капиллярных сил. В порах более 8 мм в диаметре сплошной вогнутый мениск не образуется, так как капиллярные силы не выражены. В порах же менее 3 мкм вода находится преимущественно в адсорбированном состоянии, а капиллярное движение сильно затруднено или вообще отсутствует. Соответственно, наибольшая интенсивность капиллярного движения влаги наблюдается в почвах со средним гранулометрическим составом (лёссовидные суглинки и т.п.); осуществляется же оно сообразно градиентам влажности, температуры и химического потенциала (осмоса): в зоны с меньшим увлажнением и менее нагретые. Выделяется три вида капиллярной влаги: подпёртая (когда капилляры нижней своей частью сообщаются с водоносным горизонтом — почвенной верховодкой или грунтовыми водами), подвешенная (когда капиллярная влага оторвана от водоносных горизонтов и удерживается равнодействующей силой менисков) и посаженная (образующаяся при движении воды при резкой смене гранулометрического состава и на границах с внутрипочвенными пустотами). Капиллярная влага бывает открытая и закрытая (замкнутая) для проникновения воздуха. Закрытая находится непосредственно под водоносными горизонтами, и капилляры оказываются полностью заполнены водой, хотя и содержащей некоторое количество растворённого воздуха; вода же открытого типа чередуется в капиллярах с участками, заполненными воздухом и появляется в почве обычно через некоторое время после осадков или полива. Капиллярная влага легко доступна растениям и является одним из основных источников их водного питания; посредством её передвигается основная масса растворимых солей из нижних горизонтов.

Внутриклеточная вода содержится в отмерших неразложившихся частях растений. До полного разложения растительной массы такая вода растениям не доступна. Большой процент её имеется в слабо и неразложившихся торфах, дернине и лесной подстилке.

Значение мелиорации в повышении  урожайности сельскохозяйственных культур.

Мелиорация (от лат. melioratio - улучшение), совокупность организационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на коренное улучшение земель. Мелиорация даёт возможность изменять комплекс природных условий (почвенных, гидрологических и др.) обширных регионов в нужном для хозяйственной деятельности человека направлении: создавать благоприятные для полезной флоры и фауны водный, воздушный, тепловой и пищевой режимы почвы и режимы влажности, температуры и движения воздуха в приземном слое атмосферы; способствует оздоровлению местности и улучшению природной среды. Наибольшее значение Мелиорация имеет для сельского хозяйства, придавая большую устойчивость этой отрасли народного хозяйства и обеспечивая более стабильные валовые сборы сельскохозяйственных культур; позволяет производительнее использовать земельный фонд. Мелиорация - важный фактор интенсификации сельскохозяйственного производства (совместно с механизацией и химизацией) и научно-технического прогресса в сельском хозяйстве, открывающий широкие возможности для повышения урожайности, создания прочной кормовой базы животноводства, освоения пустынных и заболоченных земель. Технический уровень мелиорация определяется характером производственных отношений, уровнем развития производительных сил страны, а также зональными условиями отдельных территорий и хозяйственными задачами. Различают следующие виды мелиораций: сельскохозяйственные (обеспечивают повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий и их расширение за счет освоения болот, заболоченных земель, сухих степей и пустынь), лесные (улучшение условий для роста деревьев и использование лесов), санитарные (борьба с малярией, оздоровление территорий), зоомелиорация и др. Основной же всех видов мелиорации является гидротехническая, или гидромелиорация. Она направлена на регулирование водного режима почв с помощью осушения, орошения и обводнения. Поэтому различают оросительную, осушительную и обводнительную мелиорации. Мелиорация земель значительно повышает их продуктивность. Орошение увеличивает урожайность зерновых культур на 1,5-2 т/га, то есть практически удваивает урожай. В 1,5-2 раза возрастает продуктивность земель при осушении, а при создании орошаемых культурных пастбищ их продуктивность повышается в 3-4 раза. С орошаемых земель с 1 га получают по 4-5 т пшеницы, 5-6 т риса, а продуктивность кормовых культур составляет 40-60 корм, ед/га. В результате мелиорации коренным образом изменяются водный, тепловой режимы почвы, речной сток и запасы воды в озерах. Мелиоративные мероприятия, проводимые в широких масштабах, оказывают влияние на всю окружающую среду, поэтому особенно важно заранее предусмотреть и предупредить их возможные отрицательные последствия.

Корнеотпрысковые сорные растения, их характеристики и меры борьбы с  ними.

Сорняки - это  растения, засоряющие сельскохозяйственные угодья и наносящие вред сельскохозяйственным культурам. Они снижают урожайность сельскохозяйственных культур, ухудшают качество продукции. Развивая мощную корневую систему, сорняки поглощают большое количество влаги и питательных веществ. Также способствуют размножению вредителей и распространению болезней сельскохозяйственных растений. Наиболее злостными сорными растениями являются корнеотпрысковые. Они быстро размножаются, преимущественно вегетативно и в меньшей степени семенами, имеют широкое распространение и засоряют все сельскохозяйственные культуры. От главного корня разветвляются боковые, косо углубляющиеся корни, от которых образуется новая поросль, способная давать отпрыски, Постепенно от одного растения во все стороны распространяется много новых, так как небольшие отрезки или обломки корней способны отрастать, образуя другие растения. Наиболее распространены следующие виды корнеотпрысковых сорняков: бодяк, осот полевой, вьюнок полевой, сурепка обыкновенная, льнянка обыкновенная.

Бодяк засоряет все полевые культуры; вертикальный (главный) корень достигает 4—6 м. На глубине 15—30 см на нем образуется много боковых  корней (отпрысков). На главном корне  развиваются почки, дающие наземные розетки.

Осот полевой  также злостный сорняк, засоряющий все культуры, сильно иссушающий и  истощающий почву.

Вьюнок полевой  распространен повсеместно, засоряет все сельскохозяйственные культуры. От главного корня на глубине 25— 40 см от поверхности почвы отходят  боковые корни. Он хорошо отрастает  от отрезков корней, высоко обвивает стебли культурных растений, угнетает их и  вызывает полегание хлебных злаков и других культур.

Сурепка обыкновенная встречается повсеместно, засоряет все культуры и луга, размножается вегетативно и семенами.

Льнянка обыкновенная засоряет все посевы, особенно кормовые травы и лен, всходы ее очень схожи  со всходами льна.

Основной  агротехнический метод борьбы с  корнеотпрысковыми сорняками —  истощение корневой системы частыми  подрезаниями на разную глубину с  последующей глубокой вспашкой. Осенью проводят два лущения: первое дисковым лущильником на глубину 6—7 см, второе отвальным на глубину 8—10 см с последующей  глубокой вспашкой плугом с предплужником, причем предплужник устанавливается  на 3—4 см глубже, чем последнее отвальное  лущение. В системе обработки  чистых паров и при полупаровой  обработке проводят 4—6 культиваций. Применяются и химические меры борьбы. Более быстрый и надежный способ уничтожения злостных корнеотпрысковых сорняков — это сочетание агротехнического метода истощения с химическим методом  борьбы.

Вопрос № 58

Мелиоративная вспашка, её преимущества в обработке с солонцами.

Ответ:

Мелиорация  малопродуктивных, а в частности  солонцовых земель - важный резерв повышения  производства зерна и кормов для  животноводства. Продуктивность природных кормовых угодий на солонцах крайне низка, а при мелиорации урожайность сеяных трав можно повысить в несколько раз. Солонцовые почвы имеют неблагоприятные водно-физические и химические свойства, обусловленные  наличием в почве значительного количества поглощенного натрия, что отрицательно сказывается на развитии растений. Даже в благоприятные по увлажнению годы урожаи на солонцах в 2-3 раза ниже, чем на находящихся в комплексе с ними каштановых почвах,  а в засушливые годы они практически ничего не дают. Наиболее распространенным и простым способом улучшения солонцов является агробиологический метод, основанный на вовлечении внутрипочвенных запасов кальциевых солей в пахотный горизонт с помощью специальных мелиоративных обработок. Задача этих обработок состоит в том, чтобы максимально сохранить высокое естественное плодородие верхнего гумусового горизонта, а свойства нижележащих подвергнуть коренным изменениям. Мелиоративная вспашка — это обработка почвы специальными плугами (плантажным, трехъярусным, безотвальным и др.) для улучшения свойств почвы. Сюда относится вспашка плантажным, безотвальным и трехъярусным плугом. Применяется, в основном, на торфяно-болотных, дерново-подзолистых, солончаковатых и серых лесных заболоченным почвах и при разрушении плужной подошвы почв. Глубина мелиоративной вспашки достигает 50 см и более. Солонцы как главный компонент солонцового комплекса характеризуются неблагоприятными химическими и водно-физическими свойствами. Глубокая мелиоративная вспашка ярусными плугами на солонцеватых и солончаковатых почвах должна быть направлена на создание мощного корнеобитаемого пахотного слоя вследствие разрушения уплотненного солонцового горизонта, вовлечение в пахотный слой кальциевых солей при глубине их залегания от поверхности до 40 см, улучшение водно-физических свойств почвы, что способствует удалению вредных солей, образовавшихся в результате реакции обмена. Глубину и способы мелиоративной вспашки принимают в каждом конкретном случае в зависимости от мощности надсолонцового слоя, глубины залегания солей кальция (карбонатов и гипса), глубины залегания, качественного состава и количества легкорастворимых солей и т.д. Широко распространена мелиоративная трехъярусная вспашка почв солонцового комплекса, она обеспечивает устойчивое повышение урожайности всех возделываемых культур. При трехъярусной вспашке верхний плодородный горизонт оборачивается и остается на месте, а нижний подсолонцовый    перемещается в середину между надсолонцовым и солонцовым горизонтами. Трехъярусные  плуги  в каждой секции имеют по три плужных корпуса, смещенных относительно друг друга по высоте и ширине захвата, каждый из которых предназначен для обработки соответствующего генетического горизонта.