Как почва влияет на воду: Влияние воды на почву

Влияние воды на почву

Как воздействует водное орошение на почву и растения?

Воздействие воды на почву разностороннее и имеет не только преимущества, но и определенные отрицательные стороны.

Влияние воды на почву проявляется в изменении ее агрономических качеств: изменяется не только насыщенность влагой, но и температура, воздушный обмен, микробиологические характеристики. Чтобы орошение почвы было эффективным, нужно обладать агрономической квалификацией и проводить полив с использованием научно обоснованных технологий.

Влияние на почву в результате орошения водой проявляется в почвообразовательном процессе, изменении солевого баланса, воздушного и теплового преобразования, изменении химических, а также микробиологических свойств, скорости протекания процессов переработки органических компонентов.

При достаточном увлажнении почва обретает физическую спелость. В таком состоянии почву значительно удобнее обрабатывать – она хорошо разрыхляется, крошится, механическое сопротивление инструментам снижается.

Вода и почва тесно взаимосвязаны: при орошении в почву попадают частицы ила, способствующие образованию плодородных наносов. Благодаря тому, что в воде хорошо растворяются многие вещества, оптимизируется питание растений.

Грамотное увлажнение почвы благоприятствует процессам нитрофикации и аммонификации, клубеньковые и другие бактерии, производящие фиксацию азота могут активно развиваться и выполнять свои функции. Благодаря этому растения получают азот в необходимых количествах.

Вода хорошо активизирует процессы роста у растений, способствует разрастанию корневой системы, и улучшает снабжение растений питательными веществами.

Что влияет на почву отрицательно при орошении? Если полив чрезмерный или нерегулярный, это может привести к разрушению структуры почвы, образованию поверхностной корки, которая затрудняет воздушный и питательный режимы.

Когда вода проникает в глубокие слои грунта, она вносит туда частицы ила и коллоиды с поверхности, и вследствие этого появляется плотная прослойка, создающая препятствие для снабжения воздухом и влагой глубинных почвенных прослоек.

Если было произведено поверхностное орошение, то происходит размывание верхних почвенных структур и возникает опасность ирригационной эрозии.

Еще один негативный аспект чрезмерных поливов – увеличение уровня грунтовых вод, что может стать причиной заболачивания или загрязнения почвы солями. Такие процессы негативно сказываются на урожайности сельскохозяйственных культур.

Другой побочный эффект излишних поливов – утрата почвой полезных веществ и удобрений, которые вдобавок могут стать причиной загрязнения близлежащих водоемов.

Несмотря на вышеперечисленные факторы, орошения почвы является незаменимой агротехнической мерой, позволяющей не только увеличить степень урожайности, но и ощутимо повысить его качество.

Кроме того, орошение влияет на особый микроклимат в пределах сельскохозяйственных угодий: вследствие снижения температуры растений и почвы при попадании на них влаги, замедляются процессы нагрева и охлаждения и увеличивается теплоемкость почвы.

Вода в почве — AgroFlora.ru

Важнейшую роль в почвообразовании играет вода. Выветривание минералов, образование гумуса, разнообразные химические реакции протекают в водной среде. Вода влияет на тепловой баланс почвы, а так же на ее воздушные свойства.

Вода почвы — это важнейший фактор почвенного плодородия. Как правило, почва является главным, а нередко и единственным источником воды для растений. А присутствует вода в почве в нескольких формах.

Твердая вода — это лед, появление которого может носить сезонный характер (сезонное промерзание почвы) или многолетний («вечная» мерзлота). Поскольку почвенная вода — это всегда раствор, то температура ее замерзания лежит ниже 0°С.

Химически связанная вода входит в состав кристаллогидратов, например гипса — СаSО4×2Н2О или мирабилита – Na2SO4×10H2O. Эта вода входит в состав твердой фазы почвы и не является самостоятельным физическим телом, она не передвигается и не обладает свойствами растворителя.

Парообразная вода содержится в почвенном воздухе в форме водяного пара. Почвенный воздух почти всегда насыщен парами воды, и даже небольшое понижение температуры почвы приводит к его конденсации. В результате парообразная вода переходит в жидкую фазу, а обратный процесс имеет место при повышении температуры почвы.

Физически связанная, или сорбированная, вода в различной степени связана почвенными частицами (коллоидами). В виде пленки эта вода покрывает почвенные частицы. Различают прочносвязанную и рыхлосвязанную воду. Прочносвязанная вода по своим физическим свойствам приближается к твердым телам, ее плотность достигает 1,5-1,8 г/см3. Рыхлосвязанная вода занимает промежуточное положение между прочносвязанной и свободной водой. Способность почвы связывать воду в сильной степени зависит от ее механического состава: чем больше. В ней физической глины, тем выше эта способность. Например, если в глинистых почвах сорбированная вода составляет 30-35 %, то в песчаных почвах ЛИШЬ 3-5%.

Свободная вода — это вода, не связанная почвенными коллоидами. Она имеет жидкое состояние, обладает высокой растворяющей способностью, переносит в растворенном состоянии соли, коллоидные растворы, тонкие суспензии.

Доступность растениям различных форм почвенной воды это очень важная характеристика почвы, определяющая уровень ее плодородия. Это связано с тем, что растения в процессе своей жизни потребляют очень большое количество воды, расходуя основную ее массу на транспирацию и лишь небольшую долю на создание биомассы.

Прочносвязанная вода растениям недоступна, поскольку всасывающая сила корней намного меньше сил, удерживающих воду на поверхности почвенных частиц. Рыхлосвязанная вода растениям труднодоступна, поскольку она обычно не успевает (в силу малой подвижности) подтекать к корневым волоскам.

Свободная вода растениям легкодоступна, и растения могут ею бесперебойно снабжаться. От количества доступной растениям воды зависит урожайность возделываемых человеком растений, поэтому вода является важнейшим экологическим ресурсом земледелия.

Между тем избыток воды в почве, когда ею заполнено большинство пор, для растений неблагоприятен. Это затрудняет поступление в почву воздуха, а значит, и дыхание корневых систем.

Важной характеристикой почвы служит ее влагоемкость, то есть количество воды, которое способна удерживать почва. Влагоемкость почвы зависит от ее механического состава, пористости, содержания гумуса. Например, полевая влагоемкость (в  веса сухой почвы) составляет для песчаных почв 4-9%, для суглинистых — от 18 до 40%. Исключительно высока влагоемкость торфяных почв (до 400%).

В совокупности поступление воды в почву, ее передвижение, изменение физического состояния и расход воды называют водным режимом почвы. Возникновение того или иного водного режима зависит от многих факторов, среди которых климат, рельеф местности, характера грунтовых вод, влияние человека.

Промывной водный режим формируется в тех регионах, где годовая сумма осадков превышает годовую испаряемость воды. Такой режим свойствен почвам лесных зон тайги, широколиственных лесов, влажных тропических и субтропических лесов. Характерная черта такого водного режима ежегодное промачивание почвенно-грунтовой толщи до уровня грунтовых вод. Это явление приводит к постоянному выносу продуктов почвообразования за пределы почвенной толщи. Почвы промывного водного режима обладают высокой, иногда избыточной влажностью.

Непромывной водный режим господствует в почвах тех зон (степей, саванн), где средняя годовая норма осадков меньше среднегодовой испаряемости. Почвенная толща промачивается на глубину лишь 0,5-2 м, а ниже находится слой с постоянно низкой влажностью.

Водонасыщающий (водозастойный) водный режим характерен для болотных почв. Влажность почвы в течение всего года сохраняется на уровне полного насыщения, снижаясь лишь иногда — в засушливые периоды.

Мерзлотный водный режим обычен для почв, формирующихся в области многолетней мерзлоты. В течение большей части года почвенная вода находится в виде льда. В теплый период почва оттаивает сверху вниз, и над постоянно мерзлым слоем появляется водоносный горизонт, благодаря которому почва постоянно сохраняется влажной.

Водный режим почвы оказывает существенное влияние на ее плодородие. В земледелии и лесоводстве управление водным режимом лежит в основе рационального использования почв. В засушливых регионах с этой целью проводят орошение и дренирование, а в условиях избыточного увлажнения осушительную мелиорацию. Регулирование водного режима обеспечивают также снегозадержание, глубокое рыхление, укрытие поверхности пленкой и другие мероприятия.

Взаимоотношения между почвой и водой

Влажность почвы больше всего ограничивает потенциал кормопроизводства в полузасушливых регионах. Расчетная эффективность использования воды для орошаемых и богарных систем растениеводства составляет 50 процентов, а доступная почвенная вода оказывает значительное влияние на управленческие решения, принимаемые производителями в течение всего года. Почвенная влага, доступная для роста растений, составляет примерно 0,01 процента мировых запасов воды.

Текстура и структура почвы сильно влияют на проникновение воды, проницаемость и водоудерживающую способность.

Каковы ключевые компоненты текстуры почвы?

Текстура почвы относится к составу почвы с точки зрения доли мелких, средних и крупных частиц (глины, ила и песка, соответственно) в конкретной почвенной массе. Например, грубая почва — это песок или супесь, средняя — суглинок, пылеватый суглинок или ил, а мелкая — супесь, пылеватая глина или глина.

Структура почвы относится к расположению частиц почвы (песок, ил и глина) в стабильные единицы, называемые агрегатами, которые придают почве ее структуру. Агрегаты могут быть рыхлыми и рыхлыми, а могут образовывать отчетливые однородные узоры. Например, зернистая структура рыхлая и рыхлая, блочная структура шестигранная и может иметь угловатые или закругленные стороны, а пластинчатая структура слоистая и может указывать на проблемы с уплотнением.

Пористость почвы относится к пространству между частицами почвы, которое состоит из различного количества воды и воздуха. Пористость зависит как от механического состава, так и от структуры почвы. Например, мелкая почва имеет более мелкие, но более многочисленные поры, чем грубая почва. Крупнозернистая почва имеет более крупные частицы, чем мелкая, но имеет меньшую пористость или общее поровое пространство. В мелких порах вода удерживается сильнее, чем в крупных, поэтому в мелкозернистых почвах может удерживать больше воды, чем в грубых.

Как вода проникает в почву?

Инфильтрация воды – это перемещение воды с поверхности почвы в почвенный профиль. Текстура почвы, структура почвы и уклон оказывают наибольшее влияние на скорость инфильтрации. Вода движется под действием силы тяжести в открытые поры в почве, а размер частиц почвы и расстояние между ними определяют, сколько воды может попасть внутрь. Большое расстояние между порами на поверхности почвы увеличивает скорость инфильтрации воды, поэтому грубые почвы имеют более высокая скорость инфильтрации, чем у мелкозернистых почв.

Проницаемость относится к движению воздуха и воды через почву, что важно, поскольку влияет на снабжение корневой зоны воздухом, влагой и питательными веществами, доступными для поглощения растениями. Проницаемость почвы определяется относительной скоростью движения влаги и воздуха через наиболее ограничивающий слой в пределах верхних 40 дюймов эффективной корневой зоны.

Вода и воздух быстро пропитывают грубые почвы с зернистыми подпочвами, которые во влажном состоянии становятся рыхлыми и не ограничивают движение воды или воздуха. Медленная проницаемость характерна для умеренно мелкозернистого грунта с угловатой или почти угловатой глыбовой структурой. Он твердый во влажном состоянии и твердый в сухом.

Что влияет на водоудерживающую способность почвы?

Водоудерживающая способность определяется главным образом структурой почвы и органическим веществом. Почвы с более мелкими частицами (ил и глина) имеют большую площадь поверхности, чем почвы с более крупными частицами песка, а большая площадь поверхности позволяет почве удерживать больше воды. Другими словами, почва с высоким процентным содержанием частиц ила и глины, что характеризует мелкозернистую почву, обладает более высокой водоудерживающей способностью.

В таблице показаны различия в водоудерживающей способности в зависимости от текстуры. Процент органического вещества также влияет на водоудерживающую способность. По мере увеличения процента водоудерживающая способность увеличивается из-за сродства органического вещества к воде.

Доступная влагоемкость по механическому составу почвы — Механический состав почвы представляет собой долю мелких, средних и крупных частиц (глины, ила и песка соответственно) в определенной почвенной массе. Например, грубая почва — это песок или супесь, средняя — суглинок, пылеватый суглинок или ил, а мелкая — глина, пылеватая глина или глина.

Рисунок включает следующую таблицу:

Текстура Дюймы запаса воды на фут глубины почвы
Беговой песок . 25-.75
Мелкий песок .75-.100
Суглинистый песок 1,10-1,20
Песчаный суглинок 1,25-1,40
Мелкая супесь 1,50-2,00
Илистый суглинок 2,00-2,50
Суглинок пылеватый 1,80-2,00
Илистая глина 1,50-1,70
Глина 1,20-1,50

Доступность воды показана на рисунке уровнями воды в трех различных типах почвы. Избыточная или гравитационная вода быстро стекает из почвы после сильного дождя из-за сил гравитации (точка насыщения зависит от вместимости поля). Растения могут использовать небольшое количество этой воды до того, как она выйдет из корневой зоны.

Доступная вода сохраняется в почве после того, как излишки стекают (полевая вместимость до точки увядания). Эта вода является наиболее важной для производства сельскохозяйственных культур или кормов. Растения могут использовать около 50% его, не испытывая стресса, но если доступно менее 50%, это может привести к стрессу от засухи. Недоступная вода – это почвенная влага, которая так плотно удерживается почвой, что не может быть извлечена растением. Вода остается в почве даже ниже точки увядания растений.

Доступная для растений вода — Доступность воды показана на рисунке уровнями воды в трех различных типах почвы. Избыточная или гравитационная вода быстро стекает из почвы после сильного дождя из-за сил гравитации (точка насыщения зависит от вместимости поля). Растения могут использовать небольшое количество этой воды до того, как она выйдет из корневой зоны. Доступная вода сохраняется в почве после того, как излишки стекают (полевая емкость до точки увядания).

На этих гистограммах показаны насыщенность, полевая производительность и точка увядания песка, суглинка и илистого суглинка. Цветные области показывают точки перехода между недоступной водой, доступной водой с возможным стрессом для растений, доступной водой без стресса для растений и избыточной или гравитационной водой.

Из таблицы видно, что состав почвы сильно влияет на доступность воды. Песчаная почва может быстро пополняться почвенной влагой, но не может удерживать столько воды, как почвы с более тяжелой текстурой. По мере того, как текстура становится более тяжелой, точка увядания увеличивается, потому что тонкие почвы с узким расстоянием между порами удерживают воду более плотно, чем почвы с широким расстоянием между порами.

Почва — ценный ресурс, поддерживающий жизнь растений, а вода — важнейший компонент этой системы. Управленческие решения, касающиеся типов культур для посадки, популяции растений, графика орошения и количества применяемых азотных удобрений, зависят от количества влаги, доступной культуре в течение вегетационного периода. Зная некоторые физические характеристики почвы, вы сможете лучше определить сильные и слабые стороны различных типов почвы.

Таблица и рисунки были первоначально опубликованы Институтом сельского хозяйства и природных ресурсов Университета Небраски в Линкольне.

Преимущества качества воды благодаря здоровой почве

Перейти к концу галереи изображений

Покровные культуры и многолетняя растительность помогают защитить почву от эрозии, увеличивают инфильтрацию почвенных вод и уменьшают поступление наносов и питательных веществ в поверхностные водоемы. (Фото: Тайлер Грох, штат Пенсильвания)

Перейти к началу галереи изображений

Земля, мы все по ней ходим, но что это? Обычно почву определяют как живую (постоянно меняющуюся) смесь органических и минеральных твердых веществ, газов и воды. Идеальный состав почвы состоит из 50% твердых веществ (органических и минеральных) и 50% порового пространства, заполненного как газами, так и водой. Почва — это среда, в которой жизнь поддерживается за счет роста растений, повторного использования вещества и питательных веществ, а также очистки и круговорота воды. Почва может действовать как губка для очистки воды и, таким образом, играет роль в качестве воды. Однако почва хрупкая, и неправильное управление может нарушить баланс идеального состава почвы. Это может произойти со временем на некоторых сельскохозяйственных полях, что приведет к потере питательных веществ и отложений. К счастью, фермеры являются естественными хранителями земли и могут применять методы сохранения, которые возвращают состав почвы к идеальной пропорции, делая почву здоровой.

Здоровье почвы трудно измерить и описать, но признаки здоровой почвы включают повышенное добавление и накопление органических веществ, улучшенный круговорот питательных веществ с меньшими потерями питательных веществ из почвы, усиление функции почвенного микробного сообщества, образование почвенных агрегатов (крупные куски почвы). ) и большие поры почвы, а также снижение уплотнения. Эти атрибуты усиливаются некоторыми методами сохранения сельскохозяйственных культур, включая консервирующую обработку почвы (уменьшенную обработку почвы или беспахотную обработку почвы), снижение уплотнения почвы за счет минимизации проходов по полю, расширение севооборотов за счет выращивания различных культур, посев покровных культур между вегетационными сезонами и выращивание многолетних растений. растительность. Хотя иногда это трудно реализовать, сочетание этих методов сохранения может помочь улучшить здоровье почвы.

Итак, какое отношение здоровье почвы имеет к качеству воды? Что ж, когда почва здорова, она лучше способна действовать как губка и поглощать больше воды в результате осадков. Корни покровных культур и многолетних растений, отсутствие переворачивания верхнего слоя почвы при ежегодной обработке почвы и уменьшение уплотнения увеличивают проникновение воды в почву за счет создания и защиты сети почвенных пор. Чем больше воды просачивается в почву, тем меньше воды может стекать с поля. Это приводит к меньшему переносу отложений и питательных веществ в поток(и). Вместо этого инфильтрированная вода может использоваться растениями в поле для роста или пополнения неглубоких грунтовых вод. При сильных осадках, когда почва не может инфильтрировать всю доступную воду, накрывайте корни сельскохозяйственных культур, закрепляя частицы почвы на месте, предотвращая эрозию, когда избыточная вода стекает с поля. Кроме того, покровные культуры и многолетняя растительность могут поглощать питательные вещества в поле во время своего роста, уменьшая общее количество питательных веществ, экспортируемых в поверхностные водоемы, и увеличивая количество углерода (органического материала) в почве. Затем больший углерод в почве усиливает круговорот питательных веществ и их удаление из почвы микробными процессами и увеличивает плодородие почвы. Одним из примеров использования многолетников на полях является установка прибрежных буферов, которые удаляют отложения и питательные вещества из сельскохозяйственной воды перед попаданием в ручей. Прибрежные буферные зоны в сочетании с другими обсуждаемыми здесь природоохранными методами открывают большие перспективы для повышения качества воды за счет защиты здоровья почвы.

Земля, мы все ходим по ней, но не будем относиться к ней как к грязи. Здоровая почва — это то, что нам нужно, чтобы вода оставалась чистой, а столы — полными еды. Независимо от того, живете ли вы на городском участке или обрабатываете сотни акров земли, помогая сохранить почву, покрытую растущей растительностью в течение всего года, вы можете сделать почву более здоровой.