Водный режим почвы и способы его регулирования. Регулирование водного режима

Водным режимом называют всю совокупность явлений поступления влаги в почву, ее передвижения, удержания в почвенных горизонтах и расхода из почвы. Водный режим почв характеризует поступление воды в почву и расход ее из почвы на отток в грунтовые воды или другие элементы рельефа, на испарение и транспирацию. Последние два явления объединяют часто единым термином суммарное испарение (эвапотранспирация) - в связи с трудностью определения их по отдельности. Обычно водный режим характеризуют следующими параметрами: режим влажности (изменение содержания воды в почве в зависимости от погодных условий и воздействия растений) и водный баланс почв (оценка прихода и расхода воды в почвах в годовом цикле). В последнее время к этим известным параметрам прибавили характеристику гидрологического профиля и гидрологических горизонтов почв. Водный режим важен для понимания генезиса почв, их экологических функций, которые проявляются в поддержании определенного растительного покрова в данных условиях.

Водный баланс, характеризующий приход воды в почву и расход из нее количественно выражается формулой:

Во+Вос+Вгр+Вк+Впр+Вбок=В 1 +Вс+Ви+Вп+Еисп+Етр

где Во запас влаги в почве в начале наблюдений; Вос - сумма осадков за период наблюдений; Вгр - количество поступившей из грунтовых вод влаги; Вк - количество конденсирующейся влаги; Впр - поверхностный приток влаги; Вбок - боковой приток почвенно-грунтовых вод; В 1 - количество влаги в почве в конце наблюдений; Вс - количество влаги бокового стока; Ви - количество инфильтрировавшейся влаги; Вп - количество влаги поверхностного стока; Еисп - количество испарившейся влаги; Етр - количество влаги на транспирацию (десукция).

Левая часть - приходные статьи, правая - расходные.

В большинстве случаев прогрессирующего иссушения или увлажнения территории не происходит и уравнение водного баланса равно нулю. Водный баланс характеризуется годовыми циклами с повторяющимися процессами поступления и расхода влаги. Отметая слабозначимые и компенсирующие составляющие баланса можно записать уравнение приближенно

Во+Вос+Вгр+Впр=В 1 +Ви+Вп+Еисп+Етр

В естественных почвах водный баланс в многолетнем цикле компенсированный, т.е. расход и приход воды в годовом отрезке времени в среднем равны. Он не компенсирован лишь в ряде поливных почв, где вода может поступать в грунтовые воды и увеличивать их мощность и запас воды в почвенно-грунтовой толще, и при направленном изменении климата. Просмотреть маршруты ночных автобусов Питера вы сможете на сайте Peterburg.ru

Таким образом, водный баланс характеризует главную черту водного режима почв, его цикличность, и общий объем воды, проходящий через почву в данных условиях. Любой запас влаги, существующий в данной почве, восстанавливается через определенное время, в пределах которого расход и приход воды в конечном итоге уравнивается. Поэтому оценка водного режима почв по балансу влаги не может служить достоверной его характеристикой. Она говорит лишь об объеме воды, прошедшей через почву в течение гидрологического года.

Для ельника мшистого, расположенного в 3 км от дубо-ельника, ниже по очень пологой катене, уравнение водного баланса выглядит несколько иначе:

755 (осадки) = 323 (отток) + 88 (эвапотранспирация) + 88 (увлажнение почв после иссушения до НВ) + 236 (задержано пологом растений, потеря на смачивание деревьев и мохового яруса).

Главный итог оценки водного баланса исследованных экосистем в том, что удалось выявить количество воды, идущее на водоснабжение растений . Оно равно 80-120 мм в зависимости от типа парцеллы (экосистемы).

Водный баланс может быть составлен применительно к разным почвенным слоям, всей толще почвы или доопределенной глубины. Чаще всего запасы влаги, статьи расхода и прихода выражают в мм водного слоя или в м 3 /га. Содержание влаги вычисляют отдельно для каждого генетического горизонта, так как влажность и плотность сильно меняются по различным слоям почвенного профиля. Запасы воды в отдельном горизонте определяют по формуле:

В=а*ОМ*Н

где а - полевая влажность, %; ОМ - объемная масса (плотность); н - мощность горизонта, см

Для пересчета запасов воды, вычисленных в м 3 /га, в миллиметры водного слоя надо ввести коэффициент 0,1.

Запасы воды в почве, которые учитываются в течение всего вегетационного периода, позволяют судить о обеспеченности культурных растений влагой. В агрономической практике полезно учитывать общий и полезный запасы воды. Общий запас воды - суммарное количество на заданную мощность почвы, выражается уравнением:

ОЗВ = а 1 *ОМ 1 *Н 1 +а 2 *ОМ 2 *Н 2 +а 3 *ОМ3 3 *Н 3…. + аn *ОМn *Нn

Полезный запас воды в почве - суммарное количество продуктивной, или доступной для растений влаги в толще почвогрунта.

Чтобы рассчитать полезный запас влаги в почве, нужно вычислить общий запас влаги и запас труднодоступной влаги, который рассчитывается аналогично предыдущей формуле, но вместо полевой влажности берется влажность устойчивого завядания растений. Разность дает количество полезной влаги в почве.

ПЗВ=ОЗВ-ЗТВ

Для слоя 0-20см запасы более 40 мм считаются хорошими, 20-40 - удовлетворительными, менее 20 - неудовлетворительными. Для слоя 0-100см запасы более 160 мм считаются очень хорошими, 130-160 - хорошими, 90-130 - удовлетворительными, 60-90 - плохими, менее 20 - очень плохими.

Типы водного режима. Водный баланс складывается неодинаково для различных почвенно-климатических зон и отдельных участков местности. В зависимости от соотношения основных статей годового баланса может быть несколько типов водного режима.

Практически характер водного режима определяют по соотношению средних осадков и испаряемости. Испаряемость - наибольшее количество влаги, которое может испариться с открытой водной поверхности или с поверхности постоянно переувлажненной почвы в данных климатических условиях (мм). Отношение годовой суммы осадков к годовой испаряемости именуют коэффициент увлажнения (КУ). Он колеблется от 0,1 до 3 в различных природных зонах.

Тип водного режима определяет особенности перемещения веществ в почве, степень разрушения минералов и обломков горных пород в почвах, само сохранение определенных типов минералов. Так, почвы с промывным типом водного режима отмыты в большинстве случаев от растворимых солей и карбонатов. На Русской и Американской равнинах прослеживается закономерность снижения глубины залегания карбонатов на 30 см при повышении суммы годовых осадков на 100 мм. Напротив, выпотные почвы, как правило, оглеены и могут быть обогащены растворимыми солями. При этом состав солей определяется типом водного режима плакоров (водоразделов и пологих склонов). В аридной зоне - это хлориды, сульфаты и карбонаты кальция, натрия, магния, в гумидной - карбонаты кальция, соединения железа.

Водный режим определяет содержание воды в почве в течение года и отдельных его периодов, ее движение в системе грунтовые воды-почва-растение-атмосфера. Водный режим влияет на рост растений (обычно в сельскохозяйственном производстве на 1 т продукции затрачивается 1000 т и более воды).

С водным режимом связаны химический состав почв, их кислотность. Так, наиболее вероятны значения рН для верхних горизонтов (А, В) почв, обладающих промывным водным режимом, - менее 6.

Водный режим определяет судьбу загрязненных почв. Промывной режим может постепенно привести к самоочищению почв, в условиях непромывного режима загрязнение становится постоянным фактором.

Г.Н. Высоцкий выделял 4 типа водного пежима, А.А. Роде развил его учение, выделив 6 типов.

1. Мерзлотный тип. Имеет место в районах распространения вечной мерзлоты. Мерзлый слой грунта, являясь воодоупором, обуславливает наличие надмерзлотной верховодки, поэтому верхняя часть оттаявшей почвы в течение вегетационного периода насыщена водой. Почва оттаивает на глубину 1-4м. Годовой водооборот охватывает лишь почвенный слой.

2. Промывной тип (КУ > 1). Характерен для местностей, где сумма годовых осадков больше величины испаряемости. В годовом цикле водооборота нисходящие токи преобладают над восходящими. Почвенная толща ежегодно подвергается сквозному промачиванию до грунтовых вод, что приводит к интенсивному выщелачиванию продуктов почвообразования. Годовой влагооборот охватывает всю почвенную толщу. В более засушливых регионах он имеет место лишь при легком гранулометрическом составе. В таких условиях формируются почвы подзолистого типа, красноземы и желтоземы. Болотный подтип водного режима развивается при близком к поверхности залегании грунтовых вод, либо слабой водопроницаемости почвообразующих пород.

3. Периодически промывной тип (КУ= 0,8-1,2; в среднем 1) характеризуется средней многолетней сбалансированностью осадков и испаряемости. Годовой влагооборот охватывает только почвенную толщу (непромывные условия) в сухой год и весь слой до грунтовых вод (промывные условия) во влажный год. Промывание бывает раз в несколько лет. Такой водный режим характерен для серых лесных почв, черноземов выщелоченных и оподзоленных.

4. Непромывной тип водного режима (КУ менее 1) свойственен местностям, где влага осадков распределяется только в верхних горизонтах и не достигает грунтовых вод. Связь между атмосферной и грунтовой водой осуществляется через слой с очень низкой влажностью, близкой к ВЗ (мертвый слой). Обмен влагой происходит путем передвижения воды в форме пара. Такой водный режим характерен для степных почв - черноземов и каштановых, бурых полупустынных и серо-бурых пустынных почв. В указанном ряду почв уменьшается количество осадков и растет испаряемость. Коэффициент увлажнения уменьшается от 0,6 до 0,1. Годовым влагооборотом охвачена толща почвогрунтов от 4 м в степях до 1 м в пустынях. Запасы влаги, накопленные в степных почвах к весне за счет позднеосенних осадков и талой воды, интенсивно расходуются на транспирацию и физическое испарение, становясь к осени ничтожными. В полупустынной и пустынной областях без орошения земледелие невозможно. Расход влаги идет преимущественно на транспирацию, поэтому преобладают нисходящие токи влаги. Вся инфильтрующаяся влага возвращается в атмосферу.

5. Выпотной (десуктивно-выпотной) тип водного режима (КУ менее 1) проявляется в степной, особенно полупустынной и пустынной зонах при близком залегании грунтовых вод. Характерно преобладание восходящих потоков влаги в почве за счет ее подтока по капиллярам от грунтовых вод. Верхняя часть капиллярной каймы входит в почвенный слой. Почвенно-грунтовые воды аллохтонные, т.е. имеющие дополнительное грунтовое питание. Годовой водооборот охватывает всю почвенно-грунтовую толщу. При высокой минерализации грунтовых вод в почву попадают легкорастворимые соли и почва засоляется. Выпотной тип водного режима проявляется и в некоторых районах Беларуси, преимущественно на Полесье. Собственно выпотной тип наблюдается при очень близком, в пределах почвенного профиля, залегании грунтовых вод. Верхняя граница капиллярной каймы выходит на дневную поверхность. В этом случае преобладает не транспирация, а физическое испарение.

6. Иригационный тип создается при дополнительном увлажнении почвы оросительными водами. При орошении в разные периоды проявляются разные типы водного режима. В период полива имеет место промывной тип, сменяющийся непромывным и даже выпотным, то есть в почве периодически преобладают то восходящие, то нисходящие потоки влаги.

Выделяют также подтипы по источнику увлажнения:

Атмосферное

Грунтово-атмосферное

Атмосферное с дополнительным поверхностным

Грунтово-атмосферное с дополнительным поверхностным

Атмосферное с дополнительным паводковым

Грунтово-атмосферное с дополнительным паводковым

Так, при осушении торфяных почв режим из промывного с атмосферным питанием и полным насыщением (болотный) сменяется дренажным таежным типом. Мелиорированные почвы - особые типы водного режима.

Для каждого типа почвы характерны определенные режимы влажности, т.е. смены почвенно-гидрологических условий. Принято выделять 5 классов влажности:

1) Полное насыщение - водоносный горизонт большую часть вегетационного периода находится в пределах почвенного профиля; влажность изменяется от ПВ до КВ вверху и » ПВ в нижней части профиля; капиллярная кайма находится у дневной поверхности.

2) Капиллярное насыщение - водоносный горизонт иногда в почвенном профиле; капиллярная кайма в пределах профиля; влажность - от КВ до НВ-ВРК вверху, от ПВ до КВ внизу.

3) Периодическое капиллярное насыщение - водоносный горизонт в профиле лишь после снеготаяния, бывает капиллярная кайма в профиле; влажность от КВ до ВРК вверху и от КВ до нВ внизу.

4) Сквозное наименьшее насыщение - весной почва проомачивается насквозь до НВ; нет водоносного горизонта и капиллярной каймы; влажность меняется от нВ-Вз вверху до НВ-ВРК(ВЗ) внизу.

5) Несквозное наименьшее насыщение - весной почва промачивается на некоторую глубину до НВ, ниже всегда находится слой с ВЗ; влажность в пределах НВ-ВЗ.

В дерново-подзолистых и подзолистых почвах КУ обычно 1,2-1,4; режим промывной. В апреле-июле КУ менее 1. Режим влажности обычно периодически капиллярное насыщение. Под культурными растениями, особенно многолетними травами, мощность слоя летнего иссушения - до 1м, а зерновые используют влагу до 0,6-0,7м. В 6-10% случаев бывают засухи, а 1 раз в 3 года на дерново-подзолистых почвах бывает недостаточное обеспечение растений влагой.

Регулирование водного режима - обязательное мероприятие в районах интенсивного земледелия. При этом осуществляется комплекс приемов, направленных на устранение неблагоприятных условий водоснабжения растений. Искусственно меняя приходные и расходные статьи водного баланса, можно существенно влиять на общие о полезные запасы воды в почвах и этим способствовать получению высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Регулирование водного режима основывается на учете климатических и почвенных условий, а также потребностей выращиваемых культур в воде. Для создания оптиманых условий роста и развития растений необходимо стремиться к уравниванию количества влаги, поступающей в почву, с ее расходом на транспирацию и физическое испарение, то есть созданию коэффициента увлажнения, близкого к 1.

В конкретных почвенно-климатических условиях способы регулирования водного режима имеют свои особенности. Улучшению водного режима слабодренированных территорий зоны достаточного и избыточного увлажнения способствуют планировка поверхности почвы и нивелировка микро- и мезопонижений, в которых весной и летом может наблюдаться длительный застой влаги.

На почвах с временным избыточным увлажнением для удаления избытка влаги целесообразно с осени делать гребни. Высокие гребни способствуют увеличению физического испарения, а по бороздам происходит поверхностный сток воды за пределы поля. Почвы болотного типа и минеральные заболоченные нуждаются в осушительных мелиорациях - устройстве закрытого дренажа или отводе избыточной влаги с помощью открытой сети.

Регулирование водного режима почв во влажной зоне с большим количеством годовых осадков не ограничивается осушительной направленностью. В ряде случаев даже на дерново-подзолистых почвах летом возникает недостаток влаги и потребность в дополнительном количестве воды. Эффективное средство улучшения влагообеспеченности растений в Нечерноземной зоне - двустороннее регулирование влаги, когда избыток влаги отводится с полей по дренажным трубам, а при необходимости подается на поля по тем же трубам или дождеванием.

Все приемы окультуривания почвы (создание глубокого пахотного слоя, улучшение структурного состояния, увеличение общей пористости, рыхление подпахотного горизонта) повышают ее влагоемкость и способствуют накоплению и сохранению продуктивных запасов влаги в корнеобитаемом слое.

В зоне неустойчивого увлажнения и засушливых районах регулирование водного режима направлено на максимальное накопление влаги в почве и на рациональное ее использование. Один из наиболее распространенных способов - влагозадержание снега и талых вод. Для этого используют стерню, кулисные растения, валы из снега… Для уменьшения поверхностного стока воды применяют зяблевую вспашку поперек склонов, обваловывание, прерывистое бороздование, щелевание, полосное размещение культур, ячеистую обработку почвы и др.

Исключительная роль в накоплении почвенной влаги принадлежит полезащитным лесным полосам. Предохраняя снег от сдувания в зимнее время, они способствуют увеличению запасов влаги в метровом слое почвы к началу вегетационного периода на 50-80 мм и до 120 мм в отдельные годы. Под влиянием лесных полос сокращается непродуктивное испарение влаги с поверхности почвы, что также улучшает водообеспеченность полей. Наиболее эффективны ажурные и продувные лесные полосы.

Большое значение в улучшении водного режима почв имеет введение чистых паров, особенно черных. Наибольший эффект чистого пара как агротехнического приема накопления влаги, проявляется в степной зоне и южной лесостепи.

Накоплению и сохранению влаги в почве способствуют многие агротехнические приемы. Поверхностное рыхление почвы весной или закрытие влаги боронованием позволяет избежать ненужных потерь ее в результате физического испарения. Послепосевное прикатывание почвы изменяет плотность поверхностного слоя пахотного горизонта по сравнению с остальной его массой. Создавшаяся разность плотностей почвы вызывает капиллярный подток влаги из нижележащего слоя и способствует конденсации водяных паров почвенного воздуха. В сочетании с увеличением контакта семян с почвенными частицами, все явления, связанные с прикатыванием, усиливают прорастание семян и обеспечивают потребность растений в воде ранней весной. Применение органических и минеральных удобрений способствует более экономному расходованию почвенной влаги. В овощеводстве для сохранения влаги широко используют мульчирующие материалы.

В пустынной и полупустынной зонах основной способ улучшения водного режима - орошение. Очень важным вопросом здесь является борьба с непродуктивным расходованием почвенной влаги в целях предотвращения вторичного засоления.

Заключение. Водные свойства, наряду с климатом, погодными условиями, типом экосистемы, определяют водный режим почв и, следовательно, их экологическую функцию - водоснабжение растений. Известно, что по отношению к воде все растения можно разделить на гигрофиты (обитающие в воде), гидрофиты (требующие увлажненных почвы), мезофиты (обитающие на почвах с достаточным увлажнением) и ксерофиты, произрастающие на сухих почвах. Именно в этих требованиях растений к воде скрыта основа глобальной зональности растений. Формирование разных климатических поясов с разным водным режимом почв приводит к произрастанию на этих почвах разных ассоциаций растений. Выделяют гумидный пояс (тундра и лесная зона умеренной зоны, тропические дождевые и муссонные леса, субальпийские и альпийские горные пояса, горно-лесной пояс), семиаридные зоны (степная и лесостепная, саванны в тропиках, леса и кустарниковые заросли средиземноморского типа: маквис, чапараль, буш), аридные регионы (сухие степи, полупустыни и пустыни).

Именно влажность почвы определяет разное распределение растений в пределах катены, по микрорельефу, в поймах и на плакоре (водоразделе). В пределах одного ландшафта распределение растений связано прежде всего с водным режимом почв - одной из главных их характеристик.

План лекции :

1. Вода – незаменимый фактор формирования урожая;

2. Продуктивная влага и ее определение;

3. Использование расчетного водопотребления для программирования урожаев;

4. Определение действительно возможной урожайности по биогидротермическому потенциалу.

1. Вода - незаменимый фактор формирования урожая

Для растения вода имеет первостепенное значение. Цитоплазма на 85 – 90 % состоит из воды. Без воды не протекают биохимические процессы, прекращается жизнедеятельность растительного организма.

Вода необходима растению во все периоды жизни; потребность в воде только для прорастания семян составляет примерно 30 – 100 % их веса, дальнейшем на образование 1 г сухого органического вещества растениям требуется от 200 до 1000 г воды. Количество воды в граммах, израсходованное на накопление растением 1 г сухого вещества, называется транспирационным коэффициентом. При этом незначительная часть (менее 5 %) поглощенной растениями воды участвует в процессе фотосинтеза и образует органическое вещество, а остальная идет на транспирацию.

Потребность растений в воде зависит от многих условий: от биологических особенностей самих растений, почвы, уровня и количества удобрений, агротехнических и мелиоративных мероприятий.

Источником воды для возделываемых растений могут быть атмосферные осадки, грунтовые воды, воды орошения. Определяющее значение, безусловно, имеет количество атмосферных осадков. Учет уровня влагообеспеченности, наряду с показателями теплообеспеченности, необходим при районировании территории, организации орошения и осушения, для установления величины климатически обеспеченного урожая.

Практически всю воду растения поглощают из почвы, при этом различные культуры предъявляют неодинаковые требования к запасам воды в почве, что следует учитывать при определении агротехнических и гидромелиоративных мероприятий для выращивания запрограммированных урожаев.

Находящаяся в почве вода по-разному связана с твердыми почвенными частицами, что определяет степень её подвижности и доступности растениям.

Обычно выделяют следующие формы воды в почве :

1. Парообразная вода - содержится в виде водяного пара в почвенном воздухе, нередко насыщая его до 100 %, передвигается от мест с большей упругостью в места с меньшей упругостью водяных паров, в снабжении растений водой значения практически не имеет.

2. Кристаллизационная вода - входит в состав минералов, неподвижна, растениям недоступна.

3. Прочносвязанная (гигроскопическая) вода - образуется в результате адсорбции почвенными коллоидными частицами водяных паров из воздуха, покрывает эти частицы тонкими (слой в 1 - 3 молекулы) пленками, растениям недоступна. Максимальное количество гигроскопической воды, которое может поглотить и удержать почва, будучи помещена в атмосферу, насыщенную водяными парами (около 96 %), называется максимальной гигроскопичностью (МГ). Величина МГ позволяет определить обеспеченность растений водой: обычно полуторная - двойная максимальная гигроскопичность соответствует влажности устойчивого завядания растений (ВЗ), или «мертвому запасу» воды в почве, и учитывается при расчете норм полива.

4. Рыхлосвязанная (пленочная) вода - образует вокруг почвенных частиц толстые (слой в несколько десятков молекул) пленки, удерживается на поверхности частиц в основном силой ориентированных молекул воды, слабо подвижна и малодоступна для растений.

5. Свободная вода (капиллярная и гравитационная) - передвигается под действием капиллярных и гравитационных сил.

Капиллярная вода - в капельно-жидком состоянии находится в капиллярах почвы, растениям доступна. Это наиболее благоприятная для растений форма почвенной влаги. Различают капиллярно-подвешенную и капиллярно-подпертую воду. Максимальное количество капиллярно-подвешенной влаги называется наименьшей, или предельной полевой влагоемкостью (НВ или ППВ), а капиллярно-подпертой - капиллярной влагоемкостью (КВ).

Гравитационная вода - занимает все некапиллярные промежутки между агрегатами (поры, пустоты) в почве, вытесняя воздух, растениям доступна, но, создавая анаэробные условия, вызывает угнетение, гибель растений из-за недостатка кислорода воздуха, заболачивание почвы. Наибольшее количество воды, которое содержится в почве при заполнении всех ее пор, пустот, называется полной влагоемкостью (ПВ).

Регулирование водного режима при выращивании запрограммированных урожаев сельскохозяйственных культур на различных по увлажнению территориях осуществляют, используя комплекс технологических, arpo - и лесомелиоративных, гидромелиоративных (осушение, орошение) и других приемов. Количество и распределение атмосферных осадков, величина гидротермического коэффициента, а также нормы поливов учитываются при планировании урожайности сельскохозяйственных культур.

Действительно возможный урожай - это урожай, который теоретически может быть обеспечен генетическим потенциалом сорта или гибрида и основным лимитирующим фактором. ДВУ всегда ниже ПУ. Определяют ДВУ по следующей формуле:

УДВУ=http://po-teme.com.ua/images/adIIIin/image002_0_afbb2d280dcb85738c05a012d07de943.gif" alt="" width="29" height="29 src=">

где, W - количество продуктивной для растений влаги, мм; Кв - коэффициент водопотребления, мм - га/ц.

Коэффициент водопотребления (Кв) - количество влаги, затрачиваемое на формирование единицы сухой биомассы. Размерность (мм га/ц) взята произвольно. Этот коэффициент специфичен для каждой культуры и меняется в зависимости от климатических особенностей вегетационного периода, уровня почвенного плодородия, доз удобрений и других факторов. В частности, в определенных пределах справедливо утверждение, что растение затрачивает на создание единицы сухого вещества тем меньше воды, чем полнее удовлетворяются его потребности в других факторах жизнеобеспеченности. Чем ниже уровень агротехники и почвенного плодородия, тем коэффициент водопотребления в среднем выше. При отсутствии данных, которые отвечают условиям хозяйства (или еще лучше - поля, участка), можно пользоваться средними коэффициентами водопотребления. Для озимых пшеницы, ржи, ячменя, овса, а также для картофеля этот коэффициент равен 350 - 400, для кормовой свеклы, моркови, капусты, кукурузы, викоовсяной смеси на зеленый корм - 300 - 400, для многолетних трав на сено - 500 - 700.

2. Продуктивная влага и ее определение.

Количество продуктивной влаги определяют по данным выпадаемых в течение года осадков. Для этого месячные суммы осадков по агроклиматическим районам области суммируют и вычитают из полученной суммы непроизводительные расходы влаги.

Годовое количество осадков не полностью используется растениями. Непроизводительные расходы влаги бывают за счет стока с талыми водами и во время ливневых осадков с полей, имеющих значительный уклон, а также испарения с поверхности почвы, не занятой растениями. По обобщенным данным, использование годового количества осадков на различных по механическому составу почвах колеблется от 42 до 88%. Остальные 12 - 58% составляют непроизводительные расходы. Болотные почвы обладают большей влагоемкостью, чем другие типы, и в них накапливается больше продуктивной влаги. Песчаные почвы имеют низкую влагоемкость, в них содержится лишь 42 - 48% влаги от годового количества осадков. Различная влагоемкость почв обусловливает и значительные колебания продуктивной влаги по агроклиматическим районам Московской области.

Из-за неравномерности выпадающих осадков по территории области расчет действительно возможных урожаев по влагообеспеченности следует проводить дифференцированно для каждого хозяйства, а в дальнейшем и для каждого поля с учетом почвенных особенностей и рельефа местности. Следует отметить, что на нижней трети склона содержание влаги в почве всегда будет на 30% выше, чем на возвышенных полях. Такими же условиями влагообеспеченности обладают и пойменные почвы.

Часто достоверные данные по урожайности получают, когда продуктивную влагу определяют как сумму: запасы доступной для растений влаги в метровом слое почвы в период сева или возобновления активной вегетации озимых культур и многолетних трав (\¥0) плюс влага осадков (Ос), которые выпадают за вегетационный период культуры.

Количество продуктивной для растений влаги рассчитывают по формуле

W = W 0 + ОС

Например, к моменту возобновления вегетации озимой пшеницы в метровом слое суглинистых дерново-подзолистых почв содержится 212 мм продуктивной влаги (Wо). За период с третьей декады апреля по 1 августа в этом районе выпадает в среднем 220 мм осадков. Подставляя эти значения в формулу, определяют, что в большинстве лет на участках под пшеницей за вегетационный период накапливается 432 мм продуктивной влаги (W). Этот показатель близок к тому, который приведен в таблице.

Продуктивная влага для растений - один из важнейших показателей урожайности. Поэтому ее используют для определения ДВУ.

1. Использование расчетного водопотребления для программирования урожаев.

Для ряда районов причиной низких урожаев сельскохозяйственных культур является превышение расходов влаги почвой и растениями (суммарное водопотребление) над приходом ее с осадками. При программировании урожая наиболее важным и сложным моментом является определение водопотребления с целью установления дефицита водного баланса.

Режим потребления воды растениями (Алпатьев, 1954) необходимо рассматривать с учетом двух взаимосвязанных факторов: в связи с ритмами развития растений и с учетом влияния экологических факторов.

Суммарное водопотребление выражается формулой

Е = Еисп + E тр.,

где, Еисп - испарение воды почвой, мм; Етр - расход воды на транспирацию, мм.

Соотношение между указанными величинами постоянно меняется и зависит от густоты стояния растений, техники полива, механического состава почвы, прихода солнечной радиации и т. д.

С целью расчета потребности растений в воде используют коэффициент водопотребления, который является отношением суммарного водопотребления (эвапотранспирация) к величине урожая:

K = Е/У м3/т,

где, Е - эвапотранспирация за период вегетации, м3/га; У - величина урожая, т/га.

Применяются следующие модификации коэффициента водопотребления (Кв):

фазовый коэффициент водопотребления - Квф = ∑Eв/∆Уф

биологический коэффициент водопотребления - Квб = ∑Ев/Убиол.

продуктивный коэффициент водопотребления - Квт = ∑Ев/У хоз

где ∑Ев - расход воды на суммарное испарение за период, фазу или вегетацию; ∆Уф - прирост вегетативной массы за период фазы; Убиол. - масса биологического урожая за период вегетации; Ухоз - масса товарной (хозяйственной) части урожая.

В свою очередь суммарное водопотребление определяют по формуле

Е = Кв∙У,

где: Е - суммарное водопотребление за период вегетации, м3/га; Кв - коэффициент водопотребления, м3/т; У - расчетная (планируемая) величина урожайности, т/га.

Например, при Кв = 550 м3/т и планируемой величине урожайности зерна 5 т/га суммарное водопотребление составит Е = 550 5 = 2750 м3/га.

Коэффициент водопотребления любой сельскохозяйственной культуры зависит от ряда факторов: он уменьшается или увеличивается в зависимости от уровня всего комплекса агротехники, в том числе от режима орошения, минерального питания, содержания междурядий у пропашных культур, от сорта и т. д.

Пример расчета орошения рассмотрим по рекомендациям по выращиванию урожаев зерна кукурузы при орошении. В связи с повышенной требовательностью к теплу и свету и высокой транспирацией кукуруза очень отзывчива на орошение. Суммарное водопотребление ее на программируемый урожай определяется по формуле

где Е - суммарное водопотребление, м3/га; Кв - коэффициент водопотребления, м3/ц; У - программируемый урожай, ц/га.

При программируемой урожайности зерна 100 ц/га и коэффициенте водопотребления 50 - 60 суммарное водопотребление составит Е = 60 -100 = 6000 м3/га. Для условий Кубани потребность кукурузы в воде на 45 - 50% обеспечивается атмосферными осадками и запасом продуктивной влаги в почве.

Нормы и сроки поливов определяются по влажности почвы:

n = 100 h а (ППВ-В)

где: n - поливная норма, м3/га; h - активный слой почвы, м; а - объемная масса почвы, г/см3; ППВ - предельная поливная влажность к массе абсолютно сухой почвы, %; В - влажность почвы перед поливом к массе абсолютно сухой почвы, %.

Наиболее активный корнеобитаемый слой почвы для кукурузы составляет 0,6 - 0,7 м. Для поддержания оптимальной влажности не ниже 75 – 80 % от ППВ (НВ) в указанном горизонте необходимо четыре - шесть поливов с нормой 500 - 600 м3/га.

4. Определение действительно возможной урожайности по биогидротермическому потенциалу

Существует тесная связь между приходом солнечной радиации, коэффициентом скрытой теплоты испарения и необходимым количеством воды, на основании которой можно рассчитать величину урожая.

Солнечная радиация, влагообеспеченность и почвенные условия составляют единый комплекс по влиянию на величину урожая. A. M. Рябчиков предложил формулу, которая позволяет определить продуктивность фитомассы:

Кр= WTν /36 R

где, Кр - биогидротермический потенциал продуктивности, балл; W - запас продуктивной влаги, мм; 36 - число декад в году; R - радиационный баланс за этот период (ккал/см); Tv - период вегетации (декады).

Основные показатели, входящие в эту формулу, находят в сборниках «Агроклиматические ресурсы» и для каждого конкретного случая определяют потенциальные климатические возможности местности в формировании урожаев биомассы.

Например, в Московской области посевы озимой пшеницы имеют запас продуктивной влаги 420 мм, радиационный баланс за период вегетации составляет 25,5 ккал/см2, число декад от весеннего отрастания до созревания 10.

Подставив эти значения в формулу, получим Кр = 420∙10/36∙25,5 = 4,5 балла.

Рассчитав балл продуктивности фитомассы по графику, находим величину биологической массы, которая составляет 11,5 т/га, при влажности 14 % - 13,11 т/га, при соотношении зерна к соломе 1:1,5 урожайность зерна составит 5,24 т/га.

Состояние воды в почве отличается высокой динамичностью. Под влиянием различных факторов (природных и антропогенных) влажность почвы непрерывно изменяется как во времени, так и в пределах почвенного профиля, почвенная влага переходит из одних форм в другие. Совокупность всех явлений поступления влаги в почву, ее передвижения и расхода, изменение ее физического состояния называют водным режимом почвы. Количественной характеристикой водного режима почвы служит ее водный баланс, учитывающий приходные и расходные статьи влаги.
Общее уравнение водного баланса имеет вид:

Левая часть уравнения включает приходные статьи водного баланса, правая расходные. Водный баланс характеризуется годовым циклом, после которого все процессы прихода и расхода влаги, слагающие его, повторяются хотя при необходимости водный баланс составляют для любого периода наблюдений.

В зависимости от колебания погодных условий значения водного баланса существенно варьируют и запас воды в расчетном слое почвы в конце каждого конкретного года увеличивается или уменьшается. Однако если не происходит прогрессирующего изменения климата, то запасы воды в почвенной толще в начале и в конце среднемноголетнего цикла считают равными: W 0 = W 1 . Количество влаги, поступившей в почву в результате конденсации водяных паров, очень мало по сравнению с другими статьями водного баланса, и в практических расчетах его не учитывают. На плоских возвышенных территорий (плато, равнинах) отсутствуют поверхностный и боковой притоки влаги, а на склоновых элементах рельефа поверхностный и боковой притоки влаги уравновешиваются поверхностным и боковым стоками. После этих допущений уравнение водного баланса принимает следующий вид:

Например, корни лесной растительности проникают на глубину до 6-10 м, у злаковых и зерновых бобовых культур они достигают глубины 1-2 м, у подсолнечника - более 3 м. В первый год жизни люцерны ее корни проникают на глубину 2-3 м, а в последующие годы - до 10 м. Поэтому при залегании грунтовых вод на глубине 5-10 м корни некоторых растений сильно влияют на водный баланс почвы благодаря ее водоподъемной способности, достигающей у суглинистых разновидностей 3-5 м. В этом случае водный баланс составляют для всей почвенно-грунтовой толщи от поверхности до уровня грунтовых вод. Когда грунтовые воды залегают глубоко, баланс составляют для слоя, который ежегодно промачивается атмосферными осадками.

Типы водного режима . Формирование водного режима почв происходит под воздействием различных факторов: климатических условий, особенностей рельефа местности, литологии почвообразующих пород, растительности, глубины залегания уровня грунтовых вод, водно-физических свойств почвы, деятельности человека. Характер сочетания и степень выраженности этих факторов обусловливают количественное соотношение приходных и расходных статей водного баланса. От этого зависят масштабы влагозапасов и преимущественное направление передвижения влаги в почвенном профиле в сезонных и годовых циклах. т. е. тип водного режима.

Основы учения о водном режиме почв и его типах заложил Г.Н.Высоцкий. Он выделял четыре типа водного режима - промывной, непромывной, выпотной и водозастойный. Дальнейшее развитие эта проблема получила в работах А. А. Роде, который выделял шесть типов водного режима, дополнительно подразделяя их на подтипы. В настоящее время выделяют следующие типы водного режима почв.

М е р з л о т н ы й т и п характерен для почв, формирующихся в области распространения многолетней мерзлоты. Большую часть года почвенная влага находится в форме льда. В теплый период под оттаявшей частью почвенного профиля присутствует мерзлый слой почвогрунта, служащий водоупором. Над ним образуется водоносный горизонт - надмерзлотная верховодка. Благодаря этому в течение большей части вегетационного периода в оттаявшем слое влажность почвы поддерживается в интервале от предельно-полевой влагоемкости до полной вдагоемкости.

Водонасыщающий, иди водозастойный, тип характерен для болотных почв. В обычные по увлажнению годы влажность почвы находится на уровне полной влагоемкости. В засушливые годы она снижается до уровня предельно-полевой влагоемкости и даже ниже.

П р о м ы в н о й тип формируется в том случае, когда количество осадков, выпавшее за год, превышает величину испаряемости за тот же период, т. е. при Ку > 1. В годовом и многолетних циклах влагооборота нисходящие токи влаги преобладают над восходящими. Весной и осенью происходит ежегодное сквозное промачивание почвенной толщи вплоть до грунтовых вод, благодаря чему происходит активный вынос всех растворимых и геохимически подвижных продуктов выветривания и почвообразования за пределы почвенного профиля. Водный режим такого типа характерен для почв лесных зон подзолистых, дерново-подзолистых, бурых лесных и др. В весенний период верхняя часть профиля этих почв часто находится в переувлажнённом состоянии и на некоторой глубине образуется верховодка, в нижней части профиля влажность практически никогда не бывает меньше предельно-полевой влагоёмкости.

Периодически промывной тип соответствует климатическим условиям со среднемноголетней сбалансированностью осадков и испаряемости (КУ= 1), как, например, в северной части лесостепной зоны, где формируются оподзоленные и выщелоченные черноземы. Сквозное промачивание почвенного профиля (промывной тип водного режима) имеет место только во влажные годы (1-2 раза в 10-15 лет). В обычные по увлажнению и засушливые годы происходит ограниченное промачивание почвы, что характерно для непромывного типа водного режима, влагооборот осуществляется в пределах почвенного профиля. В нижней части профиля почва периодически иссушается до влажности разрыва капилляров, в верхней - до влажности завядания.

Н е п р о м ы в н о й т и п формируется в почвах степной и сухостепной зон (обыкновенные и южные черноземы, каштановые почвы), где средняя годовая норма осадков меньше величины испаряемости (КУ<1). Мощность почвенного профиля, вовлекаемая в годовой влагооборот, чаще всего не превышает 2 м. При этом атмосферные осадки не достигают верхней границы капиллярной каймы грунтовых вод. Связь между атмосферной (почвенной) и грунтовой влагой осуществляется через слой с постоянно низкой влажностью, близкой к влажности завядания. Этот слой Г.Н.Высоцкий назвал мертвым горизонтом. Передвижение воды через мертвый горизонт в том или ином направлении осуществляется в форме пара или пленочной влаги.

В верхней части профиля влажность почв, формирующихся в условиях водного режима непромывного типа, колеблется в соответствии с выпадающими атмосферными осадками от полной влагоемкости до влажности завядания. В нижних горизонтах влажность почв в течение всего года находится между влажностью завядания и влажностью разрыва капилляров.

Почвы, сформировавшиеся в условиях водного режима непромывного типа, отличаются от почв с водным режимом периодически промывного и промывного типов меньшей выщелоченностью от подвижных продуктов почвообразования. В профиле таких почв всегда выделяют горизонты, обогащённые водорастворимыми соединениями (гипсом, карбонатами кальция и др.), расположенными ниже той глубины, на которую происходит среднемноголетнее промачивание почвы атмосферными осадками.

Аридный или сухой тип характерен для почв пустынь и полупустынь – бурых, серо-бурых и др. В таких почвах величина испаряемости существенно выше, чем годовая норма осадков (КУ=0,1-0,3). На протяжении всего года влажность почвы в пределах профиля находятся на уровне влажности завядания или даже ниже. Спорадически в верхних горизонтах отмечается более высокий уровень влажности.

В ы п о т н о й т и п формируется в почвах при неглубоком залегании уровня грунтовых вод в степной и особенно полупустынной и пустынной зонах, т. е. там, где испаряемость заметно превышает количество выпадающих осадков. В таких условиях происходит интенсивное восходящее передвижение влаги по капиллярам от грунтовых вод к поверхности почвы и ее последующее испарение. Если грунтовые воды минерализованные, то верхние горизонты обогащаются водорастворимыми солями, что ведет к формированию обширной группы засоленных почв и луговых солончаков разного химизма и степени засоления.

Десуктивно-выпотной тип отличается от выпотного тем, что влагу, поступающую от грунтовых вод по капиллярам, на той или иной глубине почвенного профиля поглощают корневые системы растений. На этой же глубине происходит выпадение солей, содержащихся в грунтовой воде. Водный режим такого типа характерен для луговых и полугидроморфных почв.

В режиме влагооборота выделяют два периода. После обильного увлажнения почвенный профиль промачивается до уровня грунтовых вод. В этот период преобладает нисходящий ток влаги и почвы характеризуются высокой влажностью в пределах всего профиля. По мере последующего подсыхания почвы нисходящий ток влаги сменяется восходящим, доминирующим во втором периоде, когда капиллярная кайма грунтовых вод достигает корнеобитаемого слоя и испаряется на той или иной глубине. В нижней части почвенного профиля влажность остается на высоком уровне, а верхние горизонты могут иссушаться до влажности, меньшей, чем влажность завядания.

П а в о д к о в ы й т и п характерен для почв, периодически затапливаемых речными, склоновыми, дождевыми водами, В этом случае в зависимости от зоны, геоморфологического положения почвы (пойма реки, под, шлейф склона), глубины залегания грунтовых вод периодическое паводковое затопление почвы сменяется в межпаводковый период водным режимом другого типа.

И р р и г а ц и о н н ы й т и п формируется при искусственном орошении и отличается большим разнообразием категорий в зависимости от вида полива (аэрозольное орошение, дождевание, поверхностный полив, субирригация) и поливной нормы, глубины сезонных колебаний уровня грунтовых вод, наличия и характера искусственного дренажа. Водный режим этого типа подразделяют на:

· ирригационно-непромывной , при котором КУ>1 с учётом поливов. Сквозное промачивание почвенного профиля после очередных проливов отсутствует;

· ирригационно-периодический промывной, при котором КУ=1. После поливов в отдельных случаях происходит сквозное промачивание почвенного профиля.

· Ирригационно-промывной, при котором КУ>1. Сквозное промачивание почвенного профиля наблюдается после каждого полива и способствует быстрому подъёму уровня грунтовых вод.

О с у ш и т е л ь н ы й т и п формируется на искусственно осушаемых заболоченных и болотных почвах. Его конкретная характеристика определяется видом дренажа и степенью регулирования.

Рассмотренные типы водного режима отражают общие закономерности влагооборота в многолетних циклах. В любой почвенной зоне условия водного режима в отдельные периоды года могут существенно отличаться от среднегодовых т. е. в годовом цикле будет совмещено несколько типов водного режима. Например, в таежно-лесной зоне в подзолистых и почвах в годовом цикле влагооборота преобладает водный режим промывного типа. В то же время в ранневесенний период в результате снеготаяния и выпадения атмосферных осадков в этих почвах возникает различный по продолжительности водозастойный режим, а в летние месяцы они находятся преимущественно в условиях водного режима непромывного типа. Эти особенности важно учитывать при оценке процессов, протекающих в почвах, и оптимизации водного режима почв.

Регулирование водного режима. Оптимизация водного режима - важнейшее звено в комплексе мероприятий, направленных на создание условий, благоприятных для роста и развития сельскохозяйственных культур. Без устойчивого снабжения влагой, даже при оптимальном сочетании всех остальных факторов жизни, растения не в состоянии полностью реализовать свой биологический потенциал и, следовательно невозможно получить высокие урожаи растениеводческой продукции.

Оптимальные условия для роста и развития культурных растений создаются в том случае, когда количество влаги, постуггаюiцей в почву, уравновешивает ее расходом на транспирацию и физическое испарение.

При регулировании водного режима учитывают климатические, литолого-геоморфологические и почвенные условия а также особенности водопотребления возделываемых культур. Чтобы создать оптимальный водный режим регулируют поверхностный сток, улучшают водно-физические свойства почв, применяют орошение. осушение, лесомелиорацию, различные агротехнические приемы. Обычно проводят комплекс мероприятий, направленных на искусственное изменение приходных и расходных статей водного баланса и соответственно общих и продуктивных запасов влаги в почве.

В зоне избыточного увлажнения улучшение водного режима слабодренированных территорий связано с удалением свободной гравитационной влаги с помощью агромелиоративных мероприятий по ускорению поверхностного и внутрипочвенного стока. Для ускорения поверхностного стока осуществляют планировку и профилирование поверхности, проводят узкозагонную вспашку, нарезку гребней и гряд.

С помощью планировки осуществляют нивелирование понижений на местности, в которых весной и после обильных летних дождей долго застаивается влага. Профилирование поверхности заключается в придании ей направленного уклона, благодаря чему удаляется свободная гравитационная влага. При узкозагонной вспашке между формирующимися широкими грядами образуются разъемные борозды, по которым поверхностные воды, если имеется необходимый уклон, отводятся за пределы осушаемого поля. Гребневание и грядование - способы интенсивного локального дренажа поверхностных горизонтов и увеличения их испаряющей способности. По бороздам между грядами и гребнями проиеходит поверхностный сток воды за пределы поля.

Для ускорения внутрипочвенного стока применяют кротование и глубокое мелиоративное рыхление. Кротование - устройство земляных дрен, при котором осуществляется перераспределение избыточной влаги из поверхностных во внутрипочвенные слои профиля и их аэрация. В результате глубокого мелиоративного рыхления разрушаются уплотненные водоупорные горизонты, обеспечиваются оптимальные плотность сложения и водопроницаемость верхней части почвенного профиля мощностыо не менее 0,6 м.

Регулирование водного режима почв болотного типа, а также минеральных заболоченных почв (болотно-подзолистых, дерново-глеевых) осуществляют с помощью осушительных мелиораций - устройства закрытого или открытого дренажа для отвода избыточной влаги за пределы осушаемого массива.

Вместе с тем регулирование водного режима в зоне избыточного увлажнения нельзя рассматривать лишь как одностороннее мероприятие по отводу избытка влаги. Это обусловлено тем, что здесь периоды сильного переувлажнения почвы могут сменяться периодами ее интенсивного иссушения. Так, в зоне суглинистых дерново-подзолистых почв всегда имеет место летняя засуха. Ее продолжительность в пределах европейской части страны в зависимости от обеспеченности осадками может достигать 2-5 нед. При этом верхняя часть профиля почв может иссушаться вплоть до влажности завядания растений. В песчаных и супесчаных почвах, отличающихся меньшей влагоемкостью, период е отчетливо выраженным дефицитом доступной для растений влаги еще более продолжительный. В связи с этим в Нечерноземной зоне эффективным способом оптимизации влагообеспеченности культурных растений служит двухстороннее регулирование водного режима. При избытке влаги в почве ее отводят с полей по дренажным трубам в специальные водоприемники, а при необходимости – подают обратно на поля по тем же трубам или с помощью дождевальных установок.

Для оптимизации водного режима важное значение имеют все мероприятия направленные на окультуривание почв, поскольку они способствуют накоплению и сохранению продуктивных запасов влаги в корнеобитаемом слое. К таким мероприятиям относят: увеличение мощности пахотного слоя и улучшение его агрофизических свойств (структурного состояния пористости, плотности сложения), известкование, внесение органических и минеральных удобрений, сидерацию, рыхление подпахотного слоя и др.

В зоне неустойчивого увлажнения и в засушливых регионах регулирование водного режима в первую очередь направлено на максимальную аккумуляцию в почве влаги атмосферных осадков и последующее ее рациональное использование. Поскольку к концу лета в таких регионах запасы доступной для растений влаги в корнеобитаемом слое почвы снижаются до чрезвычайно низкого уровня, особое значение имеют мероприятия по накоплению в почве осадков осенне-зимнего периода, на долю которых приходится до 70 % от их годового количества. Поэтому осадки осенне-зимнего периода играют определяющую роль в формировании урожая, для их накопления проводят лущение стерни вслед за уборкой зерновых культур, раннюю зяблевую вспашку, щелевание, снегозадержание, весеннее чересполосное протаивание снега. Высокой эффективностью характеризуется почвозащитная система земледелия, разработанная под руководством А.И.Бараева. В ее основе лежит плоскорезная обработка, после проведения которой на поверхности почвы сохраняется до 80% стерни. Благодаря наличию стерни уменьшается испарение и лучше аккумулируются выпадающие осадки, накапливается и более равномерно распределяется снег на пашне, почва меньше промерзает и лучше впитывает весной талые воды, вследствие чего существенно ограничиваются поверхностный сток и эрозия почвы. Влагонакопительный эффект усиливается при посеве кулис из высокостебельных растений.

Важную роль в системе влагонакопительных мероприятий по улучшению водного режима играют чистые пары, наибольший эффект от которых проявляется в степной зоне. При надлежащем уходе к весне в чистых парах в метровом слое почвы накапливается 130-160 мм и более доступной для растений влаги, что обеспечивает устойчивое водоснабжение сельскохозяйственных культур, высеваемых по парам. В некоторых районах вместо чистых более предпочтительны кулисные пары.

Эффективный прием по накоплению и сохранению влаги почве - создание системы полезащитных лесных полос, способствующих заметной гумидизации микроклимата. По сравнению с открытой степью на полях, защищенных лесными полосами, накапливается больше снега (на 25-30%) и уменьшается глубина промерзания почвы. Весной почва быстрее оттаивает, благодаря чему увеличивается инфильтрация талых вод. Поэтому значительно сокращается или прекращается вообще поверхностных сток, а количество продуктивной влаги увеличивается на 80-100 мм. На полях, защищенных лесными полосами, скорость ветра снижается на 30-40%, а температура воздуха летом на 2-3 0 С, в результате чего уменьшается непродуктивное испарение влаги с поверхности почвы. Наибольший эффект отмечается в случае создания ажурных и ажурно-продуваемых лесных полос.

Особое значение влагонакопительные мероприятия приобретают на склоновых территориях, где существует реальная опасность потери влаги в результате поверхностного стока. На таких участках зяблевую вспашку проводят поперек склона, применяют полосное размещение посевов, лункование, щелевание, прерывистое бороздование, буферные полосы из многолетних трав и другие приемы.

В весенний период важное значение имеет сохранение влаги, накопленной в почве от физического испарения, потери за счет которого могут составлять 60% и более от суммы осадков. Так, в степных районах за один жаркий день с гектара незаборонованной зяби теряется до 40-45 т воды. Для предотвращения непродуктивных потерь влаги применяют поверхностное рыхление, способствующее мульчированию верхнего слоя, и боронование. При нарушении сплошного водного тела почвы самый верхний слой ее высыхает и предохраняет влагу нижележащей части почвенного профиля от испарения.

Эффективным приемом регулирования водного режима служит орошение, при применении которого можно оперативно устранять дефицит влаги в почве и поддерживать на оптимальном уровне микроклиматические условия в течение вегетационного периода. В то же время в степной и тем более в лесостепной зоне орошение нужно рассматривать лишь как прием, дополняющий весь комплекс агротехнических мероприятий по накоплению и сохранению в почве влаги атмосферных осадков.

В аридных регионах, где выпадает незначительное количество атмосферных осадков, применять самые прогрессивные влагонакопительные агротехнологии недостаточно для аккумуляции в почве необходимого количества влаги. Поэтому в таких регионах для регулирования водного режима используют орошение. При этом первостепенное значение приобретает система мероприятий по предотвращению непродуктивного расхода поливной влаги, особенно на инфильтрацию, чтобы не допустить подъёма уровня минерализованных грунтовых вод и вторичного засоления орошаемых почв.

В земледелии регулируют главным образом четыре почвенных режима (водный, воздушный, тепловой и питательный) с целью лучше обеспечить культурные растения и полезную микрофлору почвы факторами жизни. Регулирование почвенных режимов приобретает особою актуальность, когда потребность растений в факторах жизни не обеспечивается естественными природным условиями.
Водный режим. Водный баланс почвы - количественная характеристика водного режима. Он состоит из статей прихода и расхода воды за один и тот же период времени, динамичен и показывает только среднее состояние за определенный отрезок времени, часто за год. Водный баланс (в мм) представляют в виде уравнения:

Bt = B0+(A+P+K+O)-(Т+И+Г+С),

где Bt - запас влаги в конце периода;
B0 - запас влаги в начале периода;
статьи прихода: А - атмосферные осадки; Р - грунтовые воды; К - конденсация паров воздуха; О - орошение;
статьи расхода: Т - транспирация растений; И - испарение с поверхности почвы; Г - инфильтрация в глубокие слои земли; С - поверхностный сток воды и сдувание снега.
Анализ водного баланса позволяет установить наиболее значительные статьи прихода и расхода почвенной влаги и при регулировании водного режима влиять в первую очередь на них. При регулировании водного режима надо знать также водообеспеченность отдельных территорий.
По А. Н. Костикову, водообеспеченность конкретных территорий оценивается расчетным коэффициентом полученным от деления величины естественного поступления воды на ее потребление._По величине этого коэффициента всю территорию страны делят на три района (области): 1) избыточного увлажнения, где коэффициент всегда устойчиво больше 1; 2) недостаточного увлажнения (засушливые), где коэффициент всегда устойчиво меньше 1; 3) неустойчивого увлажнения, где приход влаги в почву то приближается к расходу, то становится больше или меньше его, коэффициент колеблется от 0,5 до 1,3.
В условиях избыточного увлажнения очень важно удалять избыточную влагу, усиливать аэрацию и утеплять почву. Достигается это рядом агротехнических, мелиоративных и других приемов, многие из которых способствуют интенсификации процессов испарения и стока излишней почвенной влаги. Мелиоративные работы по осушению избыточно увлажненных земель связаны с инженерными мероприятиями, из которых широко применяют дренаж, лучше закрытый гончарный. Мелиорация требует дополнительных капитальных вложений, способствует повышению эффективного плодородия почвы й служит одним из направлений интенсификации сельскохозяйственного производства. Избыточное увлажнение почвы снимается также рядом агротехнических приемов: специальными приемами механической обработки почв, гребневыми и грядковыми посевами и другими приемами.
В районах недостаточного увлажнения важнейшими задачами будут следующие: накопление, сохранение и продуктивное использование почвенной влаги, регулирование естественного стока воды, борьба с засолением почвы. Эти задачи хорошо выполняются, когда осуществляют не отдельные приемы, а комплекс, состоящий из агротехнических, мелиоративных, лесомелиоративных, и других приемов. В нем большое значение придается агротехническим мерам. Их роль приобретает еще большее значение в случае применения орошения. Агротехнические приемы разнообразны. Зимой накапливают снег, для чего делают снежные валы или полосы, используют кулисы. Под снежным покровом почва не промерзает глубоко и быстрее оттаивает весной. Поэтому образующаяся из тающего снега вода полнее впитывается в почву. Накопленный на полях снег необходимо удержать от бурного таяния. Поэтому с приближением весны его уплотняют полосами поперек склона. Впитывание и накопление больших количеств воды возможно, если почва обладает хорошими водно-физическими и другими свойствами, высокой водопроницаемостью, большой полевой влагоемкостью.
Эти свойства можно улучшить агротехническими приемами, например приемами, способствующими накоплению органического вещества, улучшению строения пахотного слоя и структуры почвы.
Продуктивное использование влаги достигается созданием благоприятных условий для культурных растений, обеспечивая их остальными факторами жизни. Большое значение имеют оптимальные сроки и высокое качество проведения основной и предпосевной обработок почвы, посева (способ, норма), а также ухода за культурными растениями. Стремятся к тому, чтобы культурные растения быстрее притенили своей надземной массой поверхность почвы, после чего резко сокращается испарение воды с поверхности. До этого поверхность почвы содержат в рыхлом состоянии. Вспашку, посев и последующие обработки осуществляют поперек склона или по горизонталям, чем уменьшают поверхностный сток воды в теплый период года. Для сохранения накопленной влаги применяют мульчирование, ведут активную борьбу с сорной растительностью, вредителями и болезнями культурных растений.
В зоне недостаточного увлажнения большое значение имеет искусственное орошение, успешно развивающееся в нашей страде. Орошение на фоне высокой агротехники и использования сортов интенсивного типа позволяет получать высокие и устойчивые урожаи всех культур на пашне и много дешевого корма на культурных пастбищах.
В районах неустойчивого увлажнения приемы регулирования водного режима должны быть наиболее гибкими, так как в засушливые годы или в отдельные периоды вегетации растений надо решать задачи по накоплению, сбережению и продуктивному использованию воды, во влажные годы - но отводу ее излишков. Здесь громадное значение имеет двустороннее регулирование водного режима соответствующими агротехническими и мелиоративными приемами. Последние в этой зоне должны быть осушительно-оросительными.