Оценка влагообеспеченности территории.

Существуют разные методы расчета влагообеспеченности. Для общей характеристики влагообеспеченности территории используют условные показатели увлажнения, часто называемые ин­дексами, или коэффициентами. В основе их лежит положение, согласно которому степень увлажнения территории находится в прямой зависимости от количества осадков и в обратной — от испаряемости. Испаряемость рассчитывают по температуре, де­фициту влажности воздуха или другим параметрам.

Коэффициент увлажнения, предложенный Г.Н.Высоцким и разработанный Н.Н.Ивановым,

КУ = P/f

Где P- осадки за год,мм;f- испаряемость за год, определенная по испарению с поверхности водоемов, мм

Гидротермический коэффициент Г.Т.Селянинова

К= 10Р/t

где Р- сумма осадков за период с температ-и более 10⁰ C,мм t- сумма температур за то же время, ⁰С.

Сравнительно недавно М.И.Будыко [И] предложил радиаци­онный коэффициент сухости

К =R/Lr,

R- радиационный баланс, L-скрытая теплота испарения, r-годовое количество осадков.

В соответствии с коэффициентом Н.Н.Иванова в пределах климатических поясов выделены зоны по обеспеченности расте­ний влагой (зоны увлажнения).Избыточно влажная (КУ более 1,33). Осадки превы­шают испаряемость не только за год, но и за теплый период. Зона сопряжена с распространением тундрового, болотного, глееподзо-листого почвообразования.

Влажная (КУ 1,33—1,00). Годовая сумма осадков превы­шает испаряемость, но в основной период вегетации испаряе­мость выше осадков. Зона охватывает тайгу и лиственные леса на подзолистых и бурых лесных почвах.

Полувлажная (КУ 1,00—0,77). Соответствует лесостеп­ной зоне на серых лесных почвах и лесостепных черноземах. Коэффициент увлажнения 1,00 свидетельствует о сбалансирован­ности годовых осадков и испарения.

Полузасушливая (КУ 0,77—0,55). Охватывает типич­ную степь на обыкновенных черноземах.

Засушливая (КУ 0,55-0,41). Степь на южных чернозе­мах.

Очень засушливая (КУ 0,44—0,33). Степь на темно-каштановых и каштановых почвах.

Полусухая (КУ 0,33—0,22). Полупустыня на светло-каш­тановых почвах.

Сухая (КУ 0,22—0,12). Полупустыня на бурых почвах.

Очень сухая (КУ 0,12). Полупустыня на серо-бурых почвах.. Влагообеспеченность конкретных местообитаний в условиях не­однородного рельефа связана с неодинаковым расходом влаги на испарение со склонов разной крутизны и экспозиции, а также пере­распределением летних и зимних осадков. Зимой в пониженных элементах рельефа накапливается снег за счет сдувания его с возвы­шенных мест. Наветренные склоны удерживают меньше снега, а подветренные больше. На наветренных склонах мощность снежного покрова убывает от подножия к вершине, а на подветренных боль­шие массы снега скапливаются в верхней части склона.

На южных склонах благодаря большей инсоляции таяние снега весной происходит более интенсивно, в результате чего сущест­венно увеличивается сток. На южных склонах впитывается 30— 80 % талых вод, в то время как на северных — 70—100 % [171].

Поглощение почвой зимних осадков в большой мере зависит от осеннего насыщения ее влагой.

Основные закономерности перераспределения влаги по эле­ментам мезорельефа следующие. Влажность почв вогнутых скло­нов возрастает от вершины к подошве, на выпуклых склонах, наоборот, понижается к основанию. По мере удаления от верши­ны и с нарастанием уклона влажность почвы выпукло-вогнутых склонов уменьшается, а в нижней части склонов значительно увеличивается. На отдельных крутых отрезках всех склонов влаж­ность почв уменьшается.

В сравнимых условиях наиболее увлажнены северные склоны, затем восточные, западные и южные. Северо-восточные склоны влажнее северо-западных, а юго-восточные влажнее юго-запад­ных. Максимальные различия в увлажнении почв проявляются во влажные годы и периоды, минимальные — после засушливых периодов.

В количественном выражении перераспределение осадков вес­ной и осенью в зонах избыточно достаточного увлажнения составляет 25—30 % на южных склонах, 30—40 % на северных и до 100 % у подножий. В слабозасушливых условиях перераспре­деление осадков весной равно 15—25 % на южных склонах и 25—30 % на северных [138].

Поскольку перераспределение влаги на рельефе обусловлено в первую очередь поверхностным стоком и с ним же связано раз­витие водной эрозии, оценка стока в зависимости от различных условий имеет чрезвычайно важное значение. Этот важнейший ландшафтообразующий процесс характеризуется показателями жидкого, твердого и ионного стока.

В качестве характеристик жидкого стока используют: суммар­ный объем стока (в м³), модуль стока (объем стока в единицу времени с единицы площади водосбора, выражаемый в л/с с 1 га), коэффициент стока (отношение величины стока к количе­ству осадков, выпавших на территории за тот же период време­ни, т.е. доля осадков, расходуемая на образование стока).

Величина стока зависит от количества осадков, геологическо­го строения водосборного бассейна, трещиноватости горных пород, рельефа, литологического строения почвогрунтов, физи­ческих свойств почв, растительного покрова, особенно залесен-ности. В сложных ландшафтах Центрально-Черноземной зоны при годовой сумме осадков от 450 до 550 мм потери влаги из-за поверхностного стока составляют от 40 до 80 мм. Под влиянием сплошных рубок леса сток ежегодно увеличивается. Концентра­ция нитратного азота в реках с бассейнами на сельскохозяйст­венных территориях по сравнению с залесенными бассейнами увеличивается с 1—3 до 15—20 мг/л.

Оценка влагообеспеченности почв. Рассматривая критерии оценки почвенной влаги в отношении доступности растениям, следует указать следующие ее категории.

1. Недоступная для растений влага (от максимальной гигро­скопичности — МГ — до воды, связанной в кристаллических ре­шетках минералов). Влажность почв, отвечающая МГ, изменяет­ся от 12—16 % у глинистых почв до 6—12 % у суглинистых и до 6 % и менее у легких почв.

2. Весьма труднодоступная для растений влага. Это часть рых-лосвязанной воды от максимальной гигроскопичности до влаж­ности завядания, слабоподвижная, передвигается только в виде пара, частично поглощается корнями с большой сосущей силой.

3. Условно труднодоступная влага. Находится в пределах между влажностью завядания и влажностью разрыва капилляров (ВРК). Это категория влажности, при которой подвешенная влага в процессе своего испарения теряет способность передви­гаться к испаряющей поверхности. Поступает к корням в форме пара, возможен пленочный механизм передвижения.

4. Среднедоступная влага. Отвечает пределам от влажности разрыва капилляров до наименьшей (полевой) влагоемкости (НВ), которая представляет собой наибольшее количество влаги, удерживаемой почвой против сил тяжести. Последняя изменяет­ся от 10 % у легких почв до 50 % у тяжелых. Среднедоступная влага обладает подвижностью и поступает к корням растений по капиллярам и пленкам.

5. Легкодоступная влага. Находится в пределах от наименьшей влагоемкости до полной влагоемкости, представляет собой наи­большее количество влаги, которое может содержаться в почве при заполнении всех пор. Эта категория влаги обладает наиболь­шей подвижностью, но наличие ее может быть причиной ухуд­шения воздушного режима почвы.

Названные категории влаги объединяются в две группы: не­продуктивную влагу (1-я и 2-я категории) и продуктивную (3— 5-я категории), нижним пределом которой служит влажность завядания. Оптимум влаги для растений лежит выше влажности разрыва капилляров до наименьшей влагоемкости (3-я и 4-я категории влаги). Точнее, верхний предел влажности, при кото­ром возникает переувлажнение, находится в интервале между полной и предельной полевой влагоемкостью и зависит от усло­вий аэрации. В песчаных и супесчаных почвах пористость аэра­ции при НВ чрезмерно высока, в легкос-ых оптимальна, в средне- и тяжсуг-ых — предельна (6—8 %). В глинис­тых д.п.п. при НВ пористость аэрации сильно снижается, соответственно критическая влажность, отве­чающая избыточному увлажнению, находится ниже уровня НВ.

На практике в качестве исходного критерия влагообеспечен­ности посевов используют запасы продуктивной влаги в почве. Данная оценка имеет особое значение перед началом весенних полевых работ, поскольку с ней связаны прогнозирование уро­жайности и корректировка технологий возделывания сельскохо­зяйственных культур, а также осенью для планирования меро­приятий по накоплению и сохранению влаги. Перед посевом озимых культур важно знать не только общие запасы продуктив­ной влаги, но и увлажнение верхнего слоя, от которого зависит

получение всходов. Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы ниже 100 мм и выше 200 мм выходят за пределы оптимальных для большинства полевых культур. Избыточная влажность почвы (более 250 мм) и весьма малая (менее 50 мм) отрицательно ска­зываются на развитии растений и их урожайности.

Данный показатель используют при определении влагообеспе­ченности посевов (К,мм), которую рассчитывают по формуле

К=(W+P)/Е,

где W — запас продуктивной влаги в заданном слое почвы перед посевом яровых культур или возобновлением вегетации озимых, мм; Р — сумма осадков за вегета­ционный период культуры, мм; Е— суммарное водопотребление растений, мм.

Суммарное водопотребление (расход воды на испарение поч­вой и на транспирацию, Е, м³/га) определяют по формуле, Е=У*Кв, где У — урожайность, т/га; Кв- коэффициент водопотребления, м на 1т урожая. В орошаемом земледелии и в зоне достаточного увлажнения возможную урожайность можно приблизительно определять по среднемноголетней влагообеспеченности посевов.

Количество среднемноголетних осадков и коэффициент стока уточняют в ближайшей от хозяйства агрометеорологической станции. При отсутствии этих данных возможную урожайность (У, т/га) приблизительно определяют по формуле.

Водный баланс.

Водным режимом называют всю совокупность явлений поступления влаги в почву, ее передвижения, удержания в почвенных горизонтах из почвы. Количественно его выражают через водный баланс. Водный баланс характеризует приход влаги в почву и расход из нее.

В_о+В_ос+В_г+В_к+В_пр+В_б=Е_исп+Е_т+В_и+В_с+В_1, где

В_о- запас влаги в почве в начале наблюдения

В_ос- сумма осадков за весь период наблюдения

В_г- - количество влаги, поступающей из грунт. вод

В_к- количество влаги, конденсирующейся из паров воды

В_пр- количество влаги,поступающей в рез-е поверхностного притока воды

В_б- количество влаги,поступающей от бокового притока почв. и грунт. Вод

Е_исп- количество влаги, испарившейся с поверх-и почвы за весь период наблюдения, физическое испарение

Е_т- количество влаги, расходуемой на транспирацию

В_и- влага, инфильтрующаяся в почвенно- грунтовую толщу

В_с- влага, теряющаяся при боковом внутрипочвенном стоке

В₁- запас влаги в почве в конце периода наблюден

В_п- количество воды, теряющейся в результате поверхностного стока

Левая часть урав-я – приходная статья баланса, правая – расхадная.

В большинстве случаев перогрессирующего увлажнения или иссушения территории не происходит. В таких случаях ур-е вод. баланса =0: приход и расход воды в почве равны между собой.

Если в климате нет существенных изменений, то В_о= В_1.Для склоновых элементов рельефа В_б= В_с.В_к по сравнению с другими статьями мало, поэтому его на практике не учитываю. С учетом допущений формула будет таковой:

В_ос+В_г+В_пр=Е_исп+Е_т+В_и+В_п .

Чаще всего запасы влаги вычисляют в мм водного слоя или в м³/га.

Содержание влаги вычисляют для каждого генетического горизонта по формуле:

В= а*dv*H.где

В- запас воды (м³/га) для слоя H; a – полевая влажность, %;

dv- плотность, г/см³; H-мощность горизонта, см.

При оценки обеспеченности влагой с/х раст-ий необходимо учитывать также общий (ОЗВ)и полезный запасы(ПЗВ) воды в почве.

ОЗВ- суммарное ее кол-о на заданную мощ-ть почвы (м³/га)

ПЗВ- суммарное ее кол-о продукт., или доступной раст-м, влаги в толще почвогрунта.ПЗВ=ОЗВ- ЗТВ(запас труднодост. влаги).