Водний баланс

Водний баланс - це сукупність всіх видів надходження вологи в грунт і її витрачання з певного шару за конкретний проміжок часу. Водний баланс грунтів розраховують за результатами вимірювання прибуткових і витратних статей, виражених в мм водного шару.

При найпростішому розрахунку, особливо для тривалих багаторічних періодів в районах зі сталим кліматом, передбачається, що прихід води в грунт дорівнює її витраті з грунту, Проте в природі, особливо протягом короткочасних періодів, такий стан зберігається рідко, так як з року в рік коливається як кількість вологи, що надходить в грунт, так і її витрата. Наприклад, у спекотне сухе літо кількість вологи, що надходить в грунт, зменшується, а випаровування з поверхні грунту, транспірація і десукція (відсмоктування води корінням з грунту) збільшуються. Додаткова волога береться рослинами з грунтових запасів. І, навпаки, у вологі роки витрата може бути менше приходу, і тоді запаси вологи в грунті поповнюються. Цей самий процес повторюється і за порами року. Навесні відбувається накопичення води, яка поступово витрачається в літній період.

Найбільш великими статтями приходу вологи на небудь ділянку можна вважати атмосферні опади, які досягли поверхні грунту, приплив вологи з грунтових вод, надходження води з навіюваним снігом, бічний приплив води по поверхні грунту, приплив внутрігрунтової вологи (грунтової верховодки).

Найбільш великими статтями витрат вологи є: випаровування вологи з грунту, випаровування вологи опадів, затриманих кронами дерев, випаровування з трав'яного покриву, випаровування з лісових підстилок, відсмоктування води корінням на транспірацію рослин (десукція), стік поверхневий, стік внутрігрунтовий, відтік вологи в грунтові води. При спостереженнях враховується запас вологи на початку спостережень і запас вологи в грунті на кінець спостережень. Для пласких ділянок або середніх частин рівних схилів з глибоким заляганням грунтових вод приплив і відтік води вважається однаковим.

Формула водного балансу може змінюватися в залежності від кліматичних умов, місця розташування ділянки, типу рослинності та інших умов. Вона використовується для кількісного виразу використання вологи під різними типами рослинності, вивчення їх впливу на водний режим грунтів, виявлення водорегулюючої ролі тих чи інших культур і насаджень, визначення їх потреби у волозі. Зіставляючи дані приходу і витрати вологи, можна зробити висновок: якщо в грунт надходить вологи більше, ніж її витрачається, значить, надмірна волога поповнює запаси грунтової води, і навпаки.

Оскільки водний баланс в різних грунтово-кліматичних умовах складається по-різному, то співвідношення між прибутковими та витратними статтями водного балансу змінюється, змінюються і типи водного режиму грунтів. Г. М. Висоцький встановив три основних типи водного режиму.

Промивний тип водного режиму характеризується щорічним промочуванням грунту до рівня грунтових вод. Він поширений на територіях, де обсяг опадів перевищує випаровування. Найчастіше це території лісової зони, вологих субтропіків, тропіків, блюдцеподібні зниження, западини.

Непромивний тип характерний для територій, де волога не проникає до грунтових вод, розташованих зазвичай глибоко. Таке співвідношення характерно для південної частини лісостепової, степової та пустельної зон. Нижче капілярно-підвішеної вологи зберігається горизонт з постійним зволоженням, близьким до вологості стійкого зав'ядання рослин, за що Г. М. Висоцький назвав його "мертвим" горизонтом.

Випітний тип водного режиму характерний для територій з переважанням витрат вологи над опадами. Такий режим спостерігається в заплавах річок і на територіях з близьким заляганням грунтових вод від поверхні грунтів у степових і напівпустельних районах.

Зіставляючи річні суми опадів і річні величини випаровуваності, Г. М. Висоцький дав наближені значення коефіцієнта зволоження для лісової зони - 1,33, лісостепової - 1,0, степової чорноземної - 0,67, зони сухих степів - 0,33. А. А. Роде, розвиваючи вчення Г. М. Висоцького, виділив ще три типи водного режиму: мерзлотний тип водного режиму, коли на шарі вічної мерзлоти утворюється верховодка; періодично-промивний тип водного режиму, коли волога не щороку досягає поверхні грунтових вод; десуктивно-випітний тип, коли коріння рослин, перехоплюючи вологу з капілярної отороки грунтових вод, створює умови, за яких витратна частина водного балансу стає більше прибуткової.

Деревні насадження є найбільш потужними випарниками вологи, причому значна її частина використовується найбільш раціонально, тобто використовується на фотосинтез і транспірацію. Вплив лісу на водний режим грунтів, місцевості і великих територій може бути безпосереднім і непрямим, і розглядається окремо для масивних насаджень і лісових смуг різної конструкції.

Механізми впливу лісових насаджень на водний режим грунтів такі:

1. Масивні лісові насадження випаровують вологи більше, ніж будь-які угіддя, зайняті нелісовими типами рослинності. Десукція деревних порід найбільша, тому ліс висушує грунт і знижує рівень грунтових вод.

2. Затримуючи на кронах вологу, ліси швидко повертають її в атмосферу, здійснюючи зволожуючий вплив на навколишній простір, сприяючи переносу вологи до більш посушливих районів країни (трансгресивний вплив).

3. Ліси сприяють накопиченню вологи в грунті: в зимовий час накопичують більше снігу (особливо в листяних насадженнях і менше в хвойних) зменшують глибину промерзання грунту; завдяки високій фільтрації лісової підстилки в лісах практично відсутній поверхневий стік, який переводиться в спадний потік води під лісом; вони в 5-10 разів менше випаровують води з поверхні грунту в порівнянні з луговою рослинністю.

4. Транспіраційна частина витрати вологи в лісі значно більша, ніж на інших видах угідь, так як ліс являє собою багатоярусне рослинне угрупування (основний полог, другий ярус деревних порід, підріст і підлісок, живий трав'янисто-кустарничково-моховий покрив, лісова підстилка, що захищає поверхню грунту).

У зв'язку з цим загальний вплив масивних лісів позначається на збільшенні інтенсивності вологообігу, а звідси зрозуміла кліматозволожуюча, грунтовоосушуюча, протиерозійна і руслозберігаюча роль лісів.

Регулювання водного режиму здійснюється таким чином, щоб співвідношення приходу і витрати вологи наближалося до одиниці. Це здійснюється зрошенням територій посушливих районів, осушенням перезволожених. Зменшення витрати вологи досягається розпушуванням, боронуванням, культивацією, оранкою, мульчуванням. Збільшення витрати вологи - підбором вологолюбних рослин, прикочуванням, знищенням дернин, залишенням ріллі в гребенях, грядовою оранкою, насадженням масивних лісових насаджень з високою транспірацією тощо.