Нисходящее передвижение влаги и водоудерживающая способность чернозема выщелоченного

56

Аграрный вестник Урала

№ 6 (42), 2007 г.

В продолжение темы

НИСХОДЯЩЕЕ ПЕРЕДВИЖЕНИЕ ВЛАГИ И ВОДОУДЕРЖИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО

Е Ю. МАТВЕЕВА, аспирант Л.А. СЕНЬКОВА (фото),

кандидат биологических наук, доцент, Институт агроэкологии - филиал Челябинского ГАУ

Агрономия. Почвоведение

Ключевые слова: почвенная влага, чернозем выщелоченный, микробиологическая деятельность, мелиоративные мероприятия, порог влажности почвы, передвижение влаги, удержание влаги.

Теоретическое обоснование рациональных почво- и водосберегающих технологий использования сельхозугодий в народном хозяйстве невозможно без углубленного изучения свойств и поведения влаги в почвенном профиле.

В первую очередь это относится к водоудерживающей способности и особенностям нисходящего передвижения влаги под влиянием силы тяжести и других свойств почв.

Цель и методика исследований

Водоудерживающей способностью (или ее наименьшей влагоёмкостью) считается то наибольшее количество воды, которое может быть длительно удержано почвой в состоянии равновесия при исключении испарения, десук-ции и капиллярного подпитывания со стороны грунтовых вод. Эта способность почв удерживать влагу против сил тяжести считается одним из важнейших свойств почв, связанных с механизмом взаимодействия влаги с почвенными частицами, закономерностями удержания и передвижения влаги в почвах различного гранулометрического состава [1, 2, 3, 4, 5].

Этому вопросу уделялось и уделяется много внимания почвоведами Западной Сибири [6, 7, 8, 9]. Большинство исследователей считают, что влага наименьшей влагоемкости (НВ) несколько не равновесна (квазиравновесна), так как в почвенном профиле всегда присутствуют градиенты влажности, температуры, сорбционных и других свойств. Важные в практическом и научном отношении вопросы (равновесность величины НВ, сроки ее определения для разных почв и различных природных условий) во многом еще не решены, хотя очень важны, особенно в орошаемом земледелии.

Черноземы Южного Урала в этом отношении не исследовались, поэтому нашей задачей было изучение этих важных в научном и практическом плане вопросов с учетом генетических особенностей и свойств почв. Для этой цели в полевых условиях были заложены специальные модельные опыты в почвенных призмах по наблюдению за

поведением влаги, открытых и закрытых с поверхности от испарения по методике А.А. Роде [3].

Исследования агромелиоративных свойств и особенностей поведения влаги проведены в Красноармейском районе Челябинской области. Участок примыкает к орошаемому полю СХП «Красноармейское» и находится с ним в сопряженных условиях. Для исследований взят чернозем маломощный сред-невыщелоченный, наиболее характерный для данной территории.

Явления удержания и передвижения влаги определяются во многом гранулометрическим составом, физическими и химическими свойствами почвы. По гранулометрическому составу исследуемые почвы относятся к тяжелосуглинистым, но по содержанию физической глины они близки к среднесуглинистым: в горизонте А содержание физической глины составляет 46%, горизонте С -43% всех частиц. Плотность твердой фазы равномерно увеличивается вниз по профилю в соответствии с минералогическим составом и содержанием органического вещества.

Плотность сложения в пахотном горизонте составляет 1,18 г/см3, в карбонатном горизонте ВС - 1,48 г/см3. Удовлетворительны для рассматриваемого чернозема и общая пористость (50-46%) и все его агрохимические свойства.

В современных условиях в черноземах маломощных средневыщелочен-ных практически отсутствуют водорастворимые соли.

Влажность почвы перед опытом составляла в среднем 24% массы почвы. На поверхность призмы, предназначенной для изучения нисходящего передвижения влаги, было распределено 0,22 м3 воды из расчета увлажнения почвенногрунтовой толщи до состояния, соответствующего наименьшей влагоемкости (НВ) до глубины 1,5 м, после чего призма была защищена от испарения на 90 суток и открывалась только в сроки определения влажности почвы: через 1, 2, 3,

5, 10, 20,30, 60, 90 суток после полива.

Как свидетельствуют результаты опыта, через сутки после полива боль-

шой нормой был промочен лишь слой 050 см, остальная влага еще не переместилась в глубоколежащие слои чернозема (рисунок 1).

Как указывают G.H. Horton, R.H. Hawkins [11], нисходящее движение гравитационной влаги осуществляется путем вытеснения воды из капиллярных пор, прежде заполненных водой. На сложность этого процесса указывал А.А. Роде [3], говоря, что микроскопические количества влаги движутся в почве по очень извилистым путям вглубь и в стороны от основного пути, вслед за строением почвенной пористости и характера поверхности частиц почвы.

Дальнейшие наблюдения за влажностью почвы в призме показали, что че-

Влажность. °/о

Рисунок 1 - Распределение влаги по профилю чернозема выщелоченного в закрытой от испарения призме 1 - через сутки после полива; 2 -через двое суток; 3 - через трое суток; 4 - через пять суток; 5 - через десять суток; 6 - через двадцать суток после полива

Soil moisture, chernozem, microbiological activity, meliorative actions, threshold of humidity of ground, movement of a moisture, deduction of a moisture.

№ 6 (42), 2007 г.

Аграрный вестник Урала

57

Aгpономия

рез двое, трое и даже пять суток от начала опыта наблюдается заметное перераспределение и передвижение влаги вглубь. Только после пяти суток наступило равновесное распределение влаги (НВ) в профиле тяжелосуглинистого выщелоченного чернозема: оно составило в среднем 28,3% для слоя 050 см, для слоя 0-100 см 28,0% массы почвы (таблица 1).

Журавлева Г.В. [10] определила, что в среднесуглинистых выщелоченных черноземах величина НВ устанавливается также на пятые сутки после полива. В дальнейшем, как видно по рисунку

1, влажность изменяется в профиле почвы мало, только во втором полуметре происходит ее медленное перераспределение под влиянием гравитационных сил, градиентов влажности и температур разных участков почвы.

Влажность почвы, установившаяся через 10 суток после полива и не изменившаяся в течение десяти последующих суток (20 дней от полива), можно считать почвенно-гидрологической константой - истинной наименьшей влаго-емкостью (ИНВ) исследуемого чернозема. Величина ИНВ в исследованных почвах практически равна НВ (таблица 1).

По предложению А.А. Роде [3,4], ИНВ

- это равновесное состояние влажности почвы, когда влага удерживается в

Таблица 1

Водоудерживающая способность чернозема выщелоченного тяжелосуглини сто го

Почвенно- гидрологические константы Слой почвы,см W, % % от НВ Запасы влаги, мм

НВ 0-50 28,3 100 171

0-100 28,0 100 3б2

ИНВ 0-50 27,б 97,5 1б5

0-100 27,8 99,3 358

почве длительное время без стекания вниз под влиянием гравитационных сил.

Прочное удержание капиллярно-подвешенной влаги, как НВ, так и ИНВ, в исследованных черноземах происходит за счет сил капиллярной природы - разности давлений верхней и нижней пленки в почвенном капилляре. В этой почве значительную роль, возможно, играет сорбированная (связанная) почвенными частицами влага, которая в местах стыка почвенных частиц может развивать значительное давление, способное удерживать свободную воду, расположенную в расширенном участке поры.

Почвенно-гидрологическая константа ИНВ - это важнейший показатель водоудерживающей способности почвы, определяющий возможность запасать и удерживать влагу в почвенном профиле как в богарных, так и в орошаемых условиях. Незначительные колеба-

ния в сторону уменьшения или увеличения запасов влаги против средней величины обусловлены наличием в почвенно-грунтовой толще градиентов влажности и температур, способствующих передвижению влаги в парообразной форме и, возможно, очень медленному термокапиллярному ее движению.

Выводы

Знание показателей водоудерживающей способности почвы позволяет научно обоснованно определять элементы технологии нормированного орошения сельскохозяйственных культур и, таким образом, предупреждать негативное влияние орошения на свойства почвы. Так, верхним пределом увлажнения чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого является экспериментально определенный для каждой почвы показатель НВ.

Литература

1. Лебедев A^. Почвенные и грунтовые воды. - М. - Л.: Изд-во AH СССР, 193б. - 31 б с.

2. Большаков A^. О формах движения воды в почвах степного типа II Почвоведение. - 194б. - № 7. - С. 402-411.

3. Роде A.A. Основы учения о почвенной влаге. Т.1. - М.: Гидрометиздат, 19б5. - бб3 с.

4. Роде A.A. О наименьшей влагоемкости (НВ) почв I A.Pодe II Почвоведение. - 19бб. - № 12. - С. 43-53.

5. Роде A.A. Основы учения о почвенной влаге. Т.2. - М.: Гидрометиздат, 19б9. - 598 с.

6. Горшенин К.П. Почвы южной части Сибири (от Урала до Байкала). - М.: Изд-во AH СССР, 1955. ? 592 с.

7. Панфилов В.П., Чащина Н.И. Наименьшая влагоемкость супесчаных каштановых почв I Физика почв Западной Сибири. -Новосибирск: Наука, 1971. - С. б1-78.

8. Слесарев И.В., Кудряшова С.Я. О поведении влаги в черноземах южных тяжелосуглинистых I Черноземы: свойства и особенности орошения. - Новосибирск: Наука, 1988. - С. 232-23б.

9. Панфилов В.П., Сенькова ЛА Особенности поведения влаги в черноземах южных легкосуглинистых и ее доступность растениям I Черноземы: свойства и особенности орошения. - Новосибирск: Наука, 1988. - С. 1 б7-181.

10. Журавлева Г.Н. Водно-физические константы выщелоченного чернозема Aлтайского края II Почвоведение. - 1970. - №3.

- С. 149-155.

11. Horton G. H., Hawkins R.H. Flow path of rain from the soil surface to the water table. IISoil Sci. - № б. - 19б5.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УВЛАЖНЕННОЙ КРОШКИ ОЗИМОЙ РЖИ

Е.В. СЛАВНОВ, доктор технических наук,

А.И. СУДАКОВ,

Н.В. ШАКИРОВ,

Институт механики сплошных сред УрО РАН

Ключевые слова: физико-механические свойства пищевых продуктов, вязкость жидкостей, дисперсная среда, озимая рожь.

Способы измерения физико-механических характеристик пищевых продуктов во многом аналогичны способам измерения других вязких и

Для технологической оценки и нахождения вязкости различных материалов широко применяется капиллярная вискозиметрия [ 2,5 ].

дисперсных сред [1,2,3,4,5]. Важность измерений вязкости различных жидкостей породило множество экспериментальных методов ее определения.

Physicomechanical properties of foodstuff, viscosity of liquids, the disperse environment, winter rye.