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

Вода в почве удерживается также вокруг отдельных коллоидных частиц в виде тонкой прочной связанной пленки. Такую воду называют гигроскопической. Она адсорбируется за счет водородных связей на поверхности глины и кварца или на катионах, связанных с тинистыми минералами и гумусом. Гигроскопическая вода высвобождается только при температуре 105—110°С и физиологически практически недоступна растениям. Количество гигроскопической воды зависит от содержания в почве коллоидных частиц. В глинистых почвах ее содержится около 15%, в песчаных около 5% массы почвы. Она образует так называемый мертвый запас воды в почве.[ …]

Вода отличается особенностью интегрировать процессы, протекающие на водосборе. При этом речь идет о процессах на любом уровне, от просачивания капель воды в почву в верхней части водосбора до движения мощного потока крупной реки. В целом можно сказать, что вода находится в центре большинства взаимодействий в природе, играя в ландшафте роль, сходную с ролью крови в теле человека. И так же, как анализ крови дает представление о состоянии больного, так и химические и физические особенности природных вод являются объективным индикатором многих процессов, протекающих на водосборе.[ …]

Вода в почве находится в основном в связанном состоянии. Она удерживается на поверхности почвенных частиц и перемещается в почве под влиянием молекулярных и капиллярных сил. В местах избыточного увлажнения в почве может находиться и свободная, просачивающаяся гравитационная вода. Встретив на своем пути водоупорный или относительно водоупорный слой в пределах почвенного разреза или в подпочвенном слое ниже границы корнеобитаемого слоя, вода накапливается, заполняет поровое пространство вышележащего слоя и образует так называемый горизонт гравитационной подпертой влаги. Если эти воды находятся целиком в почвенном слое и не имеют гидравлической связи с нижерасположенными грунтовыми водами, они называются почвенными водами. Если эти воды гидравлически связаны с грунтовыми водами (постоянно или временно), они называются почвенно-грунтовыми. Иногда почвенные и почвенно-грунтовые воды называют верховодкой. К верховодке также относят временные, обычно сезонные скопления грунтовых вод в зоне аэрации, расположенные в виде отдельных линз.[ …]

Вода поступает в почву в виде атмосферных осадков, грунтовых вод, при конденсации водяных паров из атмосферы, при орошении. Главным источником воды в почве в условиях неорошаемого земледелия являются атмосферные осадки.[ …]

В составе растений содержится 80—90 % воды. В процессе своей жизнедеятельности они тратят огромное ее количество. Для создания 1 г сухого вещества требуется от 200 до 1000 г воды. При недостатке воды в почве формируются неустойчивые и низкие урожаи сельскохозяйственных культур.[ …]

В первую очередь норма нагрузки зависит от водо-воздушного режима полей. Оптимальная для роста растений влажность почвы составляет 40—60% ее пористости (скважности), т. е. когда примерно половина пустот в почве занята водой и половина воздухом. Запасы воды в почве достаточно велики. Так, например, при пористости почвы 30% и оптимальной ее влажности 50% объем воды в слое песчаного грунта 1‘ м составит 1500 м3/га.[ …]

Почву и удобрения тщательно перемешивают и приступают к набивке сосуда. В сухую почву добавляют воды до оптимальной влажности ее. Оптимальной влажностью считается такая, когда почва при сжимании в руке образует ком, легко распадающийся, если его уронить. Количество добавляемой воды в почву должно быть одинаковым во всех сосудах опыта. Если удобрения вносят в виде растворов, то добавляют воды соответственно меньше.[ …]

В заключение приведем некоторые данные, свидетельствующие в пользу нелинейного механизма колебаний уровня моря, обусловленного испарением. К началу 1990-х годов в нашей стране были собраны наиболее полные ряды результатов наблюдений за влажностью деятельного слоя почвы. Измерения влажности проводили на агрометеостанциях, начиная с 1930 г. Регулярная сеть из 3000 станций по измерению влажности почвы была организована только в нашей стране. Период с 1972 по 1985 г. (напомним, что именно в 1977 г. начался неожиданный подъем уровня Каспийского моря) и характеризовался трендом увеличения влажности почвы (район проведения измерений -50-60° с. ш.). Скорость увеличения содержания воды в почве составляла 1,5-2 см/10 лет, причем положительный тренд наблюдали во все месяцы года.[ …]

В кольца наливают воду до отметки (верхняя риска) и открывают краны в бачках. Сначала открывают краны водоспускных трубок, затем — воздушных. При падении уровня воды в раме ниже среза воздушной трубки через нее поступит в бачок воздух и вытеснит из него воду. Уровень воды в кольце будет подниматься до тех пор, пока не закроется воздушная трубка. По мере просачивания воды в почву уровень ее опускается, воздушная трубка открывается и в кольца поступает очередная порция воды.[ …]

Расход воды обусловливается следующими процессами. Часть воды, поступающей на поверхность почвы, стекает в виде поверхностного стока. Наибольшее количество поступившей в почву влаги поглощается растениями (отсос почвенной воды корнями растений называется десукцией). Некоторое ее количество расходуется на физическое испарение, причем расход зависит от ландшафтных условий. Часть этой влаги задерживается растительным покровом и с его поверхности испаряется в атмосферу, часть испаряется непосредственно с поверхности почвы. Кроме того, почвенная вода может расходоваться в виде внутрипочвенного стока. Это явление обусловлено различной водопроницаемостью отдельных горизонтов почвенного профиля. В результате сезонного увлажнения по наиболее проницаемому горизонту начинает перемещаться фавитационная вода, водоупором для которой является менее проницаемый горизонт. Сезонно существующие воды получили название верховодок. Наконец, значительная часть почвенной воды может достигать поверхности фунтовых вод и удаляться в составе фунтового стока. Схематически баланс воды в почве изображен на рис. 24.[ …]

Запасы воды в почве можно выразить и в миллиметрах осадков: 1 мм дождя на гектар отвечает 10 т воды. В нашем случае запас полезной влаги составит 282 : 10 = 28,2 мм. [ …]

Свободная вода — это вода, содержащаяся в почве сверх рыхлосвязанной. Она не связана силами притяжения с почвенными частицами. Различают две формы свободной воды в почве: капиллярную и гравитационную.[ …]

Количество воды в почве может быть выражено различными способами. Для некоторых целей влажность почвы определяют в миллиметрах на гектар. При определении физических условий почвы влажность выражают термином «полевая влагоемкость», которая имеет большое значение для сельского хозяйства. Под полевой влагоемкостью понимают максимальное количество воды, удерживаемое почвой после стекания внесенной на ее поверхность воды и после того, как невпитавшаяся (свободная вода) под действием силы тяжести удалится из почвы1.[ …]

При увлажнении почвы снизу (от грунтовых вод) в почве образуется капиллярно-подпертая вода. Зона капиллярного насыщения над грунтовой водой называется капиллярной каймой.[ …]

Объем воздуха и воды в почве взаимно обусловлены, причем объем воздуха зависит от количества влаги в большей степени, чем объем влаги от воздуха, подвижная вода может вытеснять воздух. [ …]

Жидкая компонента почв, вода, может быть свободной, связанной, капиллярной и парообразной. Свободная вода перемещается по порам под действием силы тяжести, связанная адсорбируется поверхностью частиц и образует на них пленку, капиллярная удерживается в тонких порах под действием менисковых сил, апарообразная находится в той части пор, которая свободна от воды. Наиболее доступной для корневой системы растений является свободная и капиллярная формы воды, труднодоступная — связанная (пленочная) вода, а парообразная влага большой роли не играет. Отношение массы всей воды в почве к массе ее твердой компоненты, обычно выраженное в процентах, именуют влажностью почвы.[ …]

На солнечном свету в хлорофилловых клетках совершается большая работа: углекислый газ, входящий через устьица, соединяясь с водой, превращается в сахар и крахмал. Устьица целый день открыты, а к ночи закрываются. Верно, если воды в почве мало и очень жаркая погода, то устьица также закрываются при слишком большой потере влаги. [ …]

По мере просачивания воды в почву уровень ее в поплавковой камере снижается, при этом опускается поплавок с игольчатым клапаном и вода вновь поступает в поплавковую камеру.[ …]

Загрязнению грунтовых вод уделяется особое внимание, потому что они являются одним из наиболее важных источников питьевой воды. Загрязнения грунтовых вод, включая слои, расположенные близко к поверхности почвы, химическими средствами защиты растений обычно не происходит. Перенос растворенных веществ, например пестицидов, можно сравнить с движением воды в почве только условно, потому что ему препятствуют диффузионные, ионные и молекулярные связи, которые обусловливают удерживающую способность почвы по отношению к некоторым веществам, включая химические средства защиты растений [26]. Изучение методом корреляционного анализа влияния растворимости и адсорбции пестицидов на их подвижность показало, что растворимость имеет значение для начального перемещения действующего вещества от места внесения, в то время как адсорбция определяет более поздние процессы. [ …]

Оптимальная влажность почвы для сельскохозяйственных растений средней полосы — 70.. .80 % НВ. Уменьшение влажности почвы приводит к непропорционально большому снижению урожая. Это связано с тем, что с понижением влажности передвижение воды в почве значительно затрудняется и эффективность использования влаги растением снижается.[ …]

При внесении аммиачной воды в почву аммиак адсорбируется коллоидами и поэтому слабо передвигается в ней. С течением времени аммиачный азот нитрифицируется и тогда приобретает большую подвижность, мигрируя с почвенным раствором. По сравнению с жидким аммиаком использование аммиачной воды в качестве удобрения технически проще и безопаснее, но крупным недостатком ее является низкое содержание азота, в результате чего увеличиваются затраты, связанные с транспортировкой, хранением и внесением удобрения в цочву. Поэтому применение аммиачной воды целесообразно только в хозяйствах, расположенных вблизи предприятий, производящих это удобрение.[ .. .]

Лебедев А. Ф. Подвижность воды в почвах и грунтах.[ …]

Как известно, содержание воды в почве колеблется в зависимости от ряда факторов, в том числе от температуры и осадков. Чем выше концентрация солей в почвенном растворе, тем менее они доступны растению. Связи между минеральными ионами и мицеллой относительно слабые.[ …]

Поступление тяжелых металлов в биосферу вследствие техногенного рассеяния осуществляется разнообразными путями. Важнейшим из них является выброс при высокотемпературных процессах (черная и цветная металлургия, обжиг цементного сырья, сжигание минерального топлива). Кроме того, источником загрязнения биоценозов могут служить орошение водами с повышенным содержанием тяжелых металлов, внесение осадков бытовых сточных вод в почвы в качестве удобрения, вторичное загрязнение вследствие выноса тяжелых металлов из отвалов рудников или металлургических предприятий водными или воздушными потоками, поступление больших количеств тяжелых металлов при постоянном внесении высоких доз органических, минеральных удобрений и пестицидов, содержащих тяжелые металлы (табл. 31).[ …]

Водопроницаемость — способность почвы впитывать и пропускать воду. Первую стадию водопроницаемости характеризует впитывание, когда свободные поры почвы последовательно заполняются водой. Передвижение воды в почве под влиянием силы, тяжести и градиента напора при полном насыщении почвы водой называют фильтрацией. Водопроницаемость измеряется объемом воды, протекающей через единицу площади поверхности почвы в единицу времени, выражается в мм водного столба в единицу времени.[ …]

Таких процессов может быть много. В частности, мы рассматривали медленный процесс — это инфильтрация, движение воды в почвы или по поверхности бассейна. Если не очень толстый слой воды, то все это медленные процессы. Но есть такие важные процессы как испарение. Они очень медленные. Если, например, на Каспийском море в год испаряется один метр слоя воды, то, например, в наших климатических условиях-полметра в год. Так вот эти процессы исключительно важны для возникновения эффекта Харста, который был нами обнаружен и в колебаниях уровня Каспийского моря. [ …]

Жизнь на Земле зародилась и развивалась в воде доисторического океана. Прошли миллионы лет, но вода по-прежнему играет важнейшую роль в процессах жизнедеятельности организмов. Более 2/3 поверхности земного шара покрыто водой. У наземных растений вода переносит питательные вещества и способствует поддержанию вертикального положения стеблей. Вода в почве — одно из важнейших условий ее плодородия, которое дает пищу людям и животным.[ …]

После схода снега и окончания впитывания воды в почву верхние слои кулисного пара несколько уплотняются, что приводит к образованию почвенной корки. В связи с этим появляется необходимость обязательной ранневесенней обработки кулисного пара. Лучше всего это делать игольчатыми боронами БИГ-3.[ …]

Расчет количества доступной растениям во д ы в почве. Зная содержание воды в почве, можно вычислить запас полезной, т. е. доступной сельскохозяйственным культурам, влаги. Для этого из полученного результата влажности вычитают процент влаги, отвечающий мертвому запасу воды в почве. Мертвый запас влаги отвечает влажности почвы, при которой растения не могут уже своими корнями поглощать воду из почвы и начинают увядать. Такая влажность почвы называется коэффициентом завядания, или влажностью завядания.[ …]

Период феодализма, характеризовавшийся застоем в области естествознания, не принес каких-либо успехов в развитии знаний о почвах. Еще в XVI—XVII вв. в европейской литературе господствовало мнение, что главным источником питательных веществ для растений является вода, а почва играет роль вместилища корней и лишь механически поддерживает растения в вертикальном положении. Впервые мнение о том, что почва снабжает растения питательными веществами — солями, как полагают, высказал французский ученый Б. Палисси. Эту мысль позднее на основании экспериментальных данных подтвердили Глаубер, Вудворт, Боеркаев и др. Научное представление о механизме минерального питания растений, о значении углекислоты и азота воздуха, роли воды в почве стало развиваться учеными только в XVII—XVIII в. Этому способствовало не только накопление эмпирических знаний и наблюдений, но и интенсивное развитие естественных и физико-математических наук. Большое значение в развитии учения о почве имели работы М. В. Ломоносова. По его мнению, почва — продукт воздействия растений на горные породы. Перегной он рассматривал как результат биологических процессов. Ломоносов считал, что питание у растений не только воздушное, водное, но и минеральное.[ …]

Под влажностью понимают количественное содержание воды в почве. Влажность почвы — показатель, характеризующий содержание влаги в почве; ее выражают в процентах сухой массы, объема почвы, полевой влагоемкости.[ …]

Влияние на сельскохозяйственные культуры. Поступая со сточными водами в почву при поливе, медь кумулируется почвой и растениями, оказывает на них вредное действие, начиная с концентрации 0,1 мг/л. ОДК с учетом фона 33 мг/кг для песчаных и супесчаных почв, 66 мг/кг для кислых (суглинистых и глинистых) почв, 132 мг/кг для близких к нейтральным и нейтральных (суглинистых и глинистых) почв. [ …]

Чтобы установить водопотребление травостоев, необходимо к запасу воды в почве прибавить количество воды, выпавшей в виде осадков, и количество оросительной воды.[ …]

Накопление зоогенного опада (экскременты и погадки) на поверхности почвы способствует поступлению в нее минеральных и органических веществ, которые влияют на физико-химические свойства почвы. Так, удельная масса почвы (УМ) в колониях грачей со средней плотностью гнезд составила 2,62 (фоновое значение -2,60), объемная масса — 0,98 (фон — 1,01) г/см3, скваженность — 62,6% (фон — 60,3), гумус — 8,8 (фон — 60,3). Скорость впитывания воды в почву в колонии грачей за 30 мин. достигла 1,5 мм/мин. (фон — 1,41), за один час — 1,08 мм/мин. (фон — 0,96), через три часа — 0,48 (фон — 0,37).[ …]

Ход определения. Для определения липкости берут 100 г воз-душно-сухой почвы, просеянной через сито с диаметром отверстий 1 мм. Навеску помещают в фарфоровую чашку и доводят до определенной влажности, доливая к почве необходимое количество воды. Например, при/максимал-ьной/гигроскопичности почвы 3,4 % необходимо определить липкость почвы при влажности 18 %. В этом случае к навеске почвы нужно долить 14,6 см воды, так как 3,4 см3 воды в почве уже имеется. Необходимо определять липкость при разных значениях влажности почвы, начиная с такой, при которой диск не будет прилипать к почве.[ …]

Одним из факторов антропогенного воздействия является нарушение баланса воды в почвах в результате вырубки лесов, поливного земледелия и др. Деградация орошаемых земель происходит из-за больших потерь воды на фильтрацию, строительства оросительных каналов без гидроизоляции, неконтролируемого расхода воды, орошения минерализованными водами, бездренаж-ного орошения. Нарушение водного режима почв существенно изменяет процессы переноса в них веществ, приводит к перераспределению гумуса в структуре почвы и изменению ее качественного состава. Результатом является вторичное засоление почв, заболачивание земель и деградация почв. Засоление происходит при накоплении в верхних слоях почвы вредных для растений солей (Ыа2С03, М§С03, СаС03, №2804, ТЧаС1 и др. ) из-за йоднятия грунтовых вод при избыточном орошении или в результате строительства равнинных водохранилищ.[ …]

Абрамов А.И., Ильин Н.И., Тарасов Л.И. Опыт определения параметров впитывания воды в почву при дождевании // Мелиоративные и гидрологоклиматические расчеты и характеристики. — Омск: СХИ, 1984. — С. 30 — 35.[ …]

Климатические условия оказывают большое влияние на эффективность удобрений. Водный режим почвы, который зависит от количества и интенсивности выпадения осадков в течение вегетационного периода и физических свойств почвы, является одним из важнейших факторов урожайности. При резком недостатке воды в почве удобрения не дают положительного эффекта и даже могут оказывать вредное действие на рост и развитие растений. При умеренном недостатке воды в почве удобрения способствуют более продуктивному ее использованию растениями.[ …]

Простым и доступным агротехническим мероприятием по борьбе с водной эрозией является обработка почв поперек склона. Она создает своеобразный микрорельеф пашни, в результате чего гребни, бороздки, ряды сельскохозяйственных культур препятствуют поверхностному стоку, способствуют проникновению воды в почву и повышают ее запасы в пахотном горизонте, предотвращают смыв. [ …]

Для растений не так важно общее количество почвенной влаги, как доступность. Уровень доступной растениям воды находится между точкой устойчивого завядания и полевой влагоемкостью. Эту воду часто называют капиллярной. В почве она удерживается в тонких порах, где ее стеканию препятствуют капиллярные силы, а также в виде пленок вокруг почвенных частиц (рис. 60). Почвы различаются по своей способности удерживать влагу, что связано с их механическим составом (табл. 8). Хотя песчаные почвы лучше дренированы и аэрированы, но они обладают более низкой водоудерживающей способностью, чем глинистые почвы. Общее количество капиллярной воды в песчаных почвах может быть увеличено путем повышения содержания в них органического вещества. Количество доступной для растений воды зависит от многих факторов, в том числе от типа и глубины почвы, глубины залегания корневой системы культуры, скорости потери воды на испарение и транспирацию, температуры и скорости поступления дополнительной воды. Кроме того, содержание доступной растениям воды имеет значение само по себе. Чем меньше воды в почве, тем прочнее она удерживается. Прочность измеряется в атмосферах давления, требующегося для отнятия воды. При полевой влагоемкости вода удерживается силой примерно 15 атм.[ …]

Фактор среды ощущается организмом не только при его недостатке. Проблемы возникают также и при избытке любого из экологических факторов. Из опыта известно, что при недостатке воды в почве ассимиляция растением элементов минерального питания затруднена, но и избыток воды ведет к аналогичным последствиям: возможна гибель корней, возникновение анаэробных процессов, закисание почвы и т. п. Жизненная активность организма также заметно угнетается при малых значениях и при чрезмерном воздействии такого абиотического фактора, как температура (рис. 3.11).[ …]

Полуденный водный дефицит представляет собой нормальное явление и особенпой опасности для растительного организма пе представляет. Значительному увеличению водного дефицита при достаточном количестве воды в почве препятствует сокращение транспирации в ночные часы. В пормальпых условиях водоснабжения перед восходом солнца листья растений насыщены водой. Одпако при определенном сочетании внешних условий водный дефицит пастолько возрастает, что не успевает восстанавливаться за ночь. В утренние чаш листья растений уже недонасыщены водой, появляется остаточный водный дефицит. В последующие дни, если снабжение водой пе улучшится, недостаток воды будет все больше и больше нарастать. В некоторых случаях может наблюдаться завядапие растепий и утрачивается тургор. Первые фазы завядания сходны с первыми фазами плазмолиза, так кап в силу уменьшения содержания воды объем клетки сокращается. Одпако в дальнейшем течение процессов завядания и плазмолиза различно. При плазмолизе наружный раствор проникает через клеточную оболочку и вызывает отставание протоплазмы; при завядании в силу потери воды сокращающаяся протоплазма тянет за собой оболочку. На оболочке образуются как бы складки, она теряет первоначальную форму, что н вызывает потерю прямостоячего положения тканей и организма в целом. Если своевременно снабдить растение водой, то тургор восстанавливается, жизнедеятельность организма продолжается, правда с большими или меньшими повреждениями. Различают два типа завядания.[ …]

Качество почв и воды | NC State Extension Publications

Почва обеспечивает важные экосистемные услуги, которые поддерживают различные процессы в природе, включая круговорот питательных веществ и газообмен. В этих циклах водные потоки играют важную роль в круговороте питательных веществ по пути почва-растения-атмосфера и важны для переноса питательных веществ и других частиц из почвы в близлежащие водоемы. Почва способна поглощать дождевую воду, временно хранить ее и отдавать растениям и почвенным организмам. Почва также фильтрует растворенные в воде материалы и выделяет воду в поверхностные и грунтовые воды.

Эрозия, отложения и сток

Перейти к разделу Эрозия, осаждение и сток

Когда почва хорошо обрабатывается, она может быть эффективной губкой дождевой воды. Однако при неправильном уходе за почвой инфильтрация в почву может быть значительно уменьшена, и вода может стекать с поверхности, унося с собой частицы почвы. Этот процесс, называемый эрозией почвы, на протяжении многих лет был основной причиной деградации почвы в Северной Каролине (рис. 1). Кроме того, качество воды ухудшается, когда эродированная почва попадает в поверхностные воды.

Седиментация происходит, когда вода, несущая частицы почвы, подвергшиеся эрозии, замедляется достаточно долго, чтобы позволить частицам почвы осесть. Чем меньше частица, тем дольше она остается во взвешенном состоянии. Более крупные и тяжелые частицы, такие как гравий и песок, оседают раньше, чем более мелкие и легкие частицы, такие как глина. Глина может оставаться во взвешенном состоянии в течение очень долгого времени, внося значительный вклад в помутнение воды (мутность).

Отложения поступают из многих источников, включая сельскохозяйственные поля, лесохозяйственные работы, разрушающиеся берега рек, строительные площадки и горнодобывающие предприятия. Отложения являются крупнейшим загрязнителем воды по объему в Северной Каролине. Это влияет на качество воды физически, химически и биологически. Ущерб от отложений дорого обходится как с экономической, так и с экологической точки зрения. Седиментация разрушает нерестилища рыб, уменьшает полезный объем водоемов, засоряет ручьи и делает необходимой дорогостоящую фильтрацию для муниципального водоснабжения. Взвешенные отложения могут убить водную растительность и изменить экологию ручья. Поскольку ущерб окружающей среде от отложений часто носит кумулятивный характер, окончательные последствия и затраты могут не проявляться в течение многих лет. Последствия осаждения за пределами площадки могут быть серьезными как для людей, пострадавших непосредственно, так и для тех, кто должен решать последующие проблемы.

Отложения часто содержат органические вещества, животные или промышленные отходы, питательные вещества и химикаты. Самым проблемным питательным элементом является фосфор. В пресноводных экосистемах с обычно очень низким содержанием фосфора большие добавки фосфора могут стимулировать цветение водорослей. Когда водоросли умирают, микроорганизмы в водной системе разлагают водоросли, используя их в качестве источника пищи. В процессе микробы также используют значительное количество кислорода. Если уровень кислорода изначально низкий, процесс разложения может еще больше снизить его настолько, что может произойти гибель рыбы. Фосфор может поступать из таких источников, как удобрения, органические вещества и навоз животных. Фосфор неподвижен в большинстве почв и концентрируется в нескольких верхних дюймах почвенного профиля, который подвержен эрозии. Следовательно, фосфор, вероятно, присутствует в стоковых отложениях.

Отложения также могут содержать пестициды, такие как гербициды и инсектициды, которые могут быть токсичными для водных растений и животных. Различные химические свойства пестицидов, например их растворимость, токсичность и скорость химического распада, определяют потенциальный ущерб качеству воды.

Рисунок 1. Сточные воды могут переносить химические вещества и удалять однородное количество почвы с большой площади.

Министерство сельского хозяйства США, Служба охраны природных ресурсов

СС ПО 2.0

Министерство сельского хозяйства США, Служба охраны природных ресурсов

СС ПО 2.0

Изображение для печати

Выщелачивание

Перейти к выщелачиванию

Некоторые растворенные питательные вещества и пестициды очень подвижны и могут попасть в грунтовые воды, двигаясь вниз через почву (выщелачивание). Азот в форме нитрата (NO ₃ ^— ), является очень мобильным и может вызвать проблемы со здоровьем человека и животных, если концентрация азота превышает 10 миллиграммов на литр (44 мг NO ₃ ^— ). В водах, где дефицит азота ограничивает рост экосистемы, добавленный азот стимулирует рост водорослей так же, как и фосфор. Несмотря на проблемы, связанные с выщелачиванием азота, некоторые другие питательные вещества, содержащиеся в удобрениях, вряд ли вызовут экологические проблемы. Например, хлор в форме иона хлорида (Cl ^— ), присутствует в некоторых удобрениях и легко вымывается из почвы, но не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Точно так же в некоторых удобрениях также присутствуют ион сульфата (SO ₄ ^2-) и калия (K ⁺ ); часть этих питательных веществ может выщелачиваться в зависимости от состава почвы и количества осадков, но они не оказывают неблагоприятного воздействия на окружающую среду.

Удаление бытовых сточных вод

Перейти к разделу Удаление бытовых сточных вод

Почвы могут использоваться для фильтрации и поглощения компонентов сточных вод из септических систем. Около половины жителей Северной Каролины зависят от септических систем (и, следовательно, от поглощения почвы) для очистки и удаления бытовых сточных вод. Более 1 миллиона единиц жилья в штате используют локальные септические системы для удаления сточных вод. Ежегодно устанавливается не менее 30 000 дополнительных систем септиков. Каждый день септические системы в Северной Каролине сбрасывают в почву более 100 миллионов галлонов сточных вод.

Септические системы следует использовать только в почвах, которые могут фильтровать, поглощать и перерабатывать компоненты отходов. Ключевые свойства почвы, которые следует учитывать, включают глубину, текстуру, структуру, дренаж, цвет и наличие слоев, которые ограничивают поток воды. Чтобы обнаружить какие-либо ограничения, эти свойства должны быть оценены профессионалом на глубине не менее 6 футов.

В каждом регионе Северной Каролины есть свои потенциальные препятствия для установки септика. В предгорьях установка затруднена в тонких, неглубоких почвах над коренной породой и в глинистых почвах, содержание минералов которых заставляет их сильно набухать при намокании. На прибрежной равнине проблемы с загрязнением воды могут возникать из-за сезонного высокого уровня грунтовых вод, близкого к поверхности почвы. В горах установка затруднена на крутых склонах, в неглубоких грунтах и ​​у основания длинных склонов, где могут скапливаться подземные воды. В этих проблемных областях необходимо рассмотреть альтернативы обычным септическим системам.

Внесение на землю органических материалов, содержащих питательные вещества

Перейти к разделу «Внесение в землю органических материалов, содержащих питательные вещества»

Муниципалитеты и предприятия часто применяют осадок с очистных сооружений на сельскохозяйственных землях (см. публикацию AG-439-3 штата Северная Каролина, «Внесение муниципального осадка в землю: преимущества и проблемы» ). Применение навоза домашнего скота и птицы популярно из-за увеличения их доступности и новых правил, регулирующих обращение с навозом. Внесение в землю – это правильное использование этих продуктов при условии, что известны их питательные характеристики и согласованы с подходящей системой выращивания сельскохозяйственных культур, которая будет использовать эти питательные вещества.

Характеристики отходов определяют допустимые нормы землепользования. Каждый тип отходов будет содержать один компонент, который ограничивает количество, которое можно безопасно вносить в землю. Этот ограничивающий компонент может быть одним из питательных веществ для растений, таким как азот или фосфор, одним из тяжелых металлов, таким как цинк, медь, кадмий или свинец, или другими компонентами, такими как карбонат натрия или кальция. Правила обращения с отходами, регулируемые штатом, и рекомендации, разработанные Университетом штата Северная Каролина, предоставляют информацию о правильных нормах загрузки. Обновленная информация доступна на веб-сайте Nutrient Management в Северной Каролине. Поскольку большинство отходов образуется в Северной Каролине и используются для удовлетворения потребностей сельскохозяйственных культур в азоте и фосфоре, соблюдение рекомендаций, основанных на анализе отходов и почвы, предотвратит опасность для здоровья и токсичность сельскохозяйственных культур. Способность почвы использовать, удерживать или уменьшать нежелательное воздействие отходов значительно варьируется в зависимости от физических, химических и биологических свойств почвы и характеристик отходов. Таким образом, разработка системы обработки земли должна быть адаптирована к характеристикам конкретного участка и конкретных отходов. К числу характеристик, которые могут привести к дисквалификации участка, относятся следующие: крутые склоны; очень глинистые или песчаные почвы; близлежащие ручьи, колодцы и границы собственности; вероятность затопления; и небольшая глубина до коренной породы или уровня грунтовых вод. Поскольку каждая площадка имеет ограниченную способность принимать определенные компоненты отходов (например, тяжелые металлы, такие как цинк, медь и кадмий), может быть достигнут порог, выше которого использование отходов в земле становится неприемлемым.

Важность рационального использования почвы

Перейти к важности надлежащего управления почвой

Понимание свойств почвы и того, как они определяют наилучшие методы управления, необходимо для сокращения переноса питательных веществ и загрязняющих веществ с земли в наши воды.

Уменьшение эрозии почвы является ключом к уменьшению разрушительного воздействия осадконакопления. К счастью, современные технологии и методы управления могут снизить эрозию до приемлемого уровня. Задача состоит в том, чтобы подобрать подходящую технологию для каждой ситуации.

Служба охраны природных ресурсов разработала ряд методов улучшения качества поверхностных вод. Культуры, пожнивные остатки и сооружения используются по отдельности или в комбинации, чтобы удерживать почву на месте и позволять воде проникать в нее, а не стекать с поверхности. Сельскохозяйственные методы, такие как полосное выращивание, контурная обработка и фильтрационные полосы, выгодны и экономичны (рис. 2). Иногда для обеспечения необходимого контроля требуются более дорогостоящие сооружения, такие как покрытые травой водные пути и террасы. Другим эффективным способом уменьшения эрозии является консервирующая обработка почвы, уменьшающая нарушение почвы и сохраняющая почвенный покров растительными остатками.

Различные методы сохранения улучшают качество поверхностных вод за счет контроля эрозии. Некоторые из этих методов, такие как прибрежные буферы, мало влияют на грунтовые воды, в то время как другие методы имеют антагонистические эффекты, такие как противоэрозионная обработка почвы, которая снижает потери фосфора за счет предотвращения эрозии, но может увеличить вымывание азота. Осторожное использование удобрений, отходов животноводства и пестицидов важно для защиты качества подземных и поверхностных вод.

Свойства почвы и потребности сельскохозяйственных культур определяют необходимое количество удобрений и пестицидов, а также время и метод их применения. Например, песчаные почвы могут выщелачивать больше питательных веществ и других вносимых материалов, чем более тяжелые почвы с большим содержанием глины. Таким образом, количество, частота и время внесения питательных веществ должны быть скорректированы для каждой ситуации. Кроме того, исходные данные должны основываться на реалистичных ожиданиях урожайности, которые зависят от свойств почвы. Принятие передовых методов управления помогает избежать чрезмерных уровней таких элементов, как азот и фосфор, которые могут стать вредными при попадании в окружающую среду.

Загрязнение от систем удаления бытовых отходов можно предотвратить. Профессиональный санитар должен тщательно обследовать участки дома, чтобы убедиться, что характеристики почвы подходят для установки септических систем. Для получения дополнительной информации см. публикацию AG-439-13 , «Септические системы и их техническое обслуживание» .

Внесение отходов в почву в настоящее время является неотъемлемой частью программ управления питательными веществами. Состав и свойства отходов должны быть известны до их применения. При внесении муниципального ила, компоста или любой другой формы органических отходов на поле согласуйте потребность почвы и системы азота в азоте с содержанием азота в органическом источнике. Смешивание органических материалов с почвой снижает потери из-за выбросов газообразного аммиака и азота.

Нормы внесения навоза должны основываться на доступной части питательных веществ и не должны превышать потребности культуры в питательных веществах. Чрезмерная нагрузка может привести к загрязнению поверхностных и подземных вод. Для получения дополнительной информации о навозе домашнего скота и птицы см. публикации NC State Extension AG-439-4, Свиной помет как источник удобрений , AG-439-5, Птичий помет как источник удобрений , AG-439-28, и Молочный навоз как источник удобрений , а также Руководство по сельскохозяйственным химикатам Северной Каролины . Также необходимо провести тестирование почвы, чтобы определить надлежащую норму нагрузки. В этих публикациях приведены примеры того, как рассчитать нормы внесения навоза.

Рисунок 2. Стриппинг обеспечивает эффективное средство борьбы с проблемами стока.

Министерство сельского хозяйства США, Служба охраны природных ресурсов

СС ПО 2. 0

Министерство сельского хозяйства США, Служба охраны природных ресурсов

СС ПО 2.0

Изображение для печати

Заключение

Перейти к заключению

Многие сельскохозяйственные и промышленные методы могут угрожать качеству воды, если свойства и возможности почвы плохо изучены или игнорируются. Эти угрозы серьезны, но они также управляемы. Качество воды можно улучшить, сохраняя при этом продуктивность и ценность почвы для сельскохозяйственных, промышленных и рекреационных целей. Мы можем иметь как здоровую почву, так и чистую воду, применяя передовые методы управления почвой.

Благодарности

Перейти к благодарностям

Эта публикация является переработкой предыдущей версии. Авторы хотели бы поблагодарить D. Crouse, J. Godfrey, R. McLaughlin, M. Cook, S. C. Hodges, G. Nadermand и J. P. Zublena за их более ранний вклад.

Люк Гатибони

Специалист по повышению плодородия почв и доцент
Растениеводство и почвоведение

Стеф Кулеша

Ассистент-профессор и специалист по расширению знаний — Управление питательными веществами и отходами животноводства
Растениеводство и почвоведение

Дина Осмонд

Руководитель отдела по расширению знаний (управление питательными веществами и качество воды)
Растениеводство и почвоведение

• Ключевые слова:
• Качество воды
• Сток
• Эрозия почвы
• Почвы
• Охрана почвы
• Управление почвой
• Управление природными ресурсами

Дополнительную информацию можно найти на следующих веб-сайтах расширения штата Северная Каролина:

Дополнительный садовник

Дата публикации: 1 мая 2020 г.
АГ-439-01

NC Cooperative Extension запрещает дискриминацию и домогательства независимо от возраста, цвета кожи, инвалидности, семейного и семейного положения, гендерной идентичности, национального происхождения, политических убеждений, расы, религии, пола (включая беременность), сексуальной ориентации и статуса ветерана.

Почвенно-водные отношения

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 пропорции 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 — 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 текстурой 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:

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.