Методи визначення випаровування

Модуль 3

1. Вологість і водний режим ґрунтів.

Водний режим грунту - це сукупність явищ надходження води в грунт, її переміщення, змін фізичного стану, втрати з грунту. Виділяють 14 типів водного режиму.

1.Мерзлотний водний режим властивий ґрунтам, які форму­ються в області багаторічної мерзлоти.

2.Водонасичений (водозастійний) режим характеризує болотні ґрунти атмосферного зволоження і деколи ґрунтового зволоження.

3. Періодично водонасичений (водозастійний) режим має місце у болотних ґрунтах ґрунтового зволоження.

4.Промивний режим властивий ґрунтам лісових зон тайги, во­логих субтропіків і тропічних лісів, помірних широколистяних лісів, де річна сума опадів перевищує річну випаровуваність.

5.Періодично промив­ний режим характерний для ґрунтів, які формуються при річній сумі опадів, що при­близно дорівнює річній випа­ровуваності.

6. Промивний сезонно-посушливий режим характерний для територій з контрастними сезонами

7.Непромивний режим властивий зонам, де середня річна нор­ма опадів менша від середньорічної випаровуваності (степ, посуш­лива савана).

8.Аридний (посушливий) – весь профіль ґрунту сухий протягом всьо­го року.

9.Випітний режим, як і непро­мивний або посушливий, має місце в ґрунтах аридного клімату, але в яких грунтові води близькі до поверхні.

10. Десуктивно-випітний режим. Капілярна кайма ґрунтових вод не ви­ ходить на поверхню, і випаровується вода не фізично, а через рослини.

11.Затоплюваний режим характерний для грунтів, які періо­дично затоплюються водами рік, схилів, дощовими або інтими во­дами (заплави річок).

12.Амфібіальний режим - у постійно затоплюваних маршах і плавнях дельт річок.

13.Іригаційний характерний для штучно зрошуваних ґрунтів.

14.Осушувальний характерний для осушених болотних і заболочених ґрунтів.

Вологістю ґрунту називають кількість води, яка міститься на даний час в визначеному горизонті ґрунту. Вологість ґрунту під впливом метеорологічних умов, поливів, взаємодії з атмосферою, твердою частиною ґрунту, рослинами і ґрунтовими організмами постійно змінюється з часом.

2. Чинники формування ґрунтової вологи.

Основне джерело грунтової вологи - атмосферні опади, кількість і розподіл яких у часі залежать від клімату даної місцевості і метеорологічних умов окремих років. У ґрунт надходить менше вологи, ніж випадає її у вигляді опадів, так як значна частина затримується рослинністю, особливо кронами дерев. Другим джерелом надходження вологи в ґрунт є конденсація атмосферної вологи на поверхні грунту і в її верхніх горизонтах (10-15 мм). Туман може надавати значно більший внесок в суму опадів (до 2 мм / добу), хоча і є більш рідкісним явищем. Практичне ж значення туману проявляється переважно в прибережних районах, де в нічний час над поверхнею ґрунту збираються значні маси вологого повітря.

Вологістю ґрунту називають кількість води, яка міститься на даний час в визначеному горизонті ґрунту. Вологість ґрунту під впливом метеорологічних умов, поливів, взаємодії з атмосферою, твердою частиною ґрунту, рослинами і ґрунтовими організмами постійно змінюється з часом.

Ґрунтова волога залежно від характеру зв’язку між молекулами води, твердою та газоподібною фазою ґрунту характеризується різною рухливістю і неоднаковими властивостями.

За фізичним станом розрізняють: тверду, рідку та пароподібну; за характером зв’язку з твердою фазою ґрунту та ступенем рухливості – 6 форм: хімічно зв’язану, тверду, пароподібну, фізично міцно зв’язану та пухко зв’язану, вільну.

3. Вплив на вологість ґрунту вологості і температури повітря.

Головним джерелом енергії ґрунтових процесів служить сонячна радіація, води – атмосферні опади. Характеристики клімату за температурним режимом і режимом зволоження мають важливе значення для розуміння особливостей гідротермічного режиму ґрунтів. Надходження атмосферних опадів наростає від полюса до екватора. У середині континентів спостерігається відхилення від цієї загальної закономірності. Воно залежить від розмірів материка, відстані від моря, наявності холодних і теплих течій, висоти гірських систем. Вплив цих факторів - це безпосередня дія на ґрунт атмосферних факторів: зволоження, промочування, висихання, нагрівання, охолодження тощо. Атмосферний клімат істотно впливає на водно-повітряний, температурний і окисно-відновний режими ґрунтів.

 

4. Водно-фізичні властивості, вологість та водний режим ґрунтів.

Водно-фізичними властивостями грунту називають сукупність властивостей, які визначають поведінку ґрунтової води в його товщі. Найбільш важливими водними властивостями є: водоутримуюча здатність ґрунту, його вологоємність, водопідйомна здатність, потенціал ґрунтової води, водопроникність.

Водоутримуюча здатність – це здатність ґрунту утримувати воду, яка міститься в ньому, від стікання під дією сили тяжіння; кількісною характеристикою водоутримуючої здатності є вологоємність.

Вологоємність грунту – здатність поглинати й утримувати певну кількість води.

Водопідіймальна здатність грунту – це його властивість викликати висхідне пересування в ньому води за рахунок капілярних сил.

Водопроникність – це здатність ґрунтів всмоктувати й пропускати через себе воду, яка надходить з поверхні.

Це одна з важливих ґрунтово-гідрологічних характеристик, що впливає на особливості формування стоку, водний режим ґрунту. Процес руху води має два етапи: всмоктування (інфільтрація) та просочування (фільтрація).

Доступність грунтової води для рослин є винятково важливою характеристикою, яка визначає значною мірою родючість ґрунтів. Рослини в процесі життя поглинають дуже велику кількість води. Вони витрачають її на транспірацію та утворення біомаси. Витрати води з ґрунту рослинами характеризується транспіраційним коефіцієнтом (ТК) – кількістю води, яка необхідна для утворення одиниці сухої маси рослини. Для більшості культурних рослин ТК коливається в межах 400-600, досягаючи деколи 1000, тобто для утворення 1 т сухої органічної речовини біомаси витрачається 400-600 т і більше води з ґрунту. За доступністю для рослин грунтова вода може бути поділена на форми:
1. Недоступна для рослин

5. Дуже важкодоступна для рослин

6. Важкодоступна вода

7. Середньодоступна вода

8. Легкодоступна,

Водний режим грунту - це сукупність явищ надходження води в ґрунт, її переміщення, змін фізичного стану, втрати з ґрунту.

Вологістю ґрунту називають кількість води, яка міститься на даний час в визначеному горизонті ґрунту. Вологість ґрунту під впливом метеорологічних умов, поливів, взаємодії з атмосферою, твердою частиною ґрунту, рослинами і ґрунтовими організмами постійно змінюється з часом.

5. Стохастичний характер поля вологості ґрунтів і його причини.

Стохастичне поле, то типу таке, яке можна повторити в незалежний спосіб безмежну кількість разів, але до початку дослідження ми не будемо знати результату (допоки не спробуємо, не почнемо дослідженя – не знатимемо результату). Простіше – вологість в різних частинах ґрунту різна досточорта і дуже часто змінюється, але в певний момент часу відбудеться повторення вже колись наявної вологості. Якось так. Теорія ймовірності, а що ви хочете))) Крутіть далі)

6. Рельєф і вологість ґрунтів.

Рельєф виступає як головний чинник перерозподілу сонячної радіації та опадів залежно від експозиції та крутизни схилів і впливає на водний, тепловий, поживний, окисно-відновний та сольовий режими. Елементи мезо-та мікрорельєфу і особливо схили різної крутизни перш за все перерозподіляють вологу опадів на земній поверхні та регулюють співвідношення вод, що стікають по поверхні, що просочуються в ґрунт, що накопичуються в пониженнях. Поверхні різного нахилу та експозиції отримують неоднакову кількість сонячної радіації, що відбивається на умовах температурного та водного режиму. Форми макрорельєфу впливають насамперед на перерозподіл атмосферних опадів на великих територіях і зумовлюють горизон­тальну і вертикальну зональності ґрунтів. Вплив форм макрорельєфу на зміну градієнта тепла і вологи залежно від висоти місцевих форм виявив І. В. Тюрін (1949), ви­вчаючи ґрунти Правобережної України. Він показав, що масив сі­рих лісових ґрунтів приурочений до підвищеної і розчленованої частини Волино-Подільського плато, а по периферії цього підвищен­ня на пониженій території з півдня, сходу і півночі поширені чорноземи. Це явище І. В. Тюрін пояснює тим, що підвищені райони Лісостепу більше зволожені, ніж понижені. Процеси вилуговування і опідзолення на підвищених і розчленованих ділянках відбувають­ся швидше. На понижених ділянках ці процеси виражені слабко тому, що ґрунтові води залягають ближче до поверхні і тим самим уповільнюють промивання ґрунту. Сірі лісові ґрунти в цьому райо­ні мають промивний режим. Аналогічні явища є на території Русь­кої і Приволзької височинах Відмінності в зволоженні викликають зміни поживного, окисно-відновного і сольового режимів. Все це призводить до поселення і розвитку різної рослинності, до істотних відмінностей у синтезі й розкладанні органічної речовини, перетворенні ґрунтових мінералів і в кінцевому рахунку до утворення різних ґрунтів в різних умовах рельєфу. В даний час виділяють за положенням у рельєфі і по обумовленому ним перерозподілу опадів такі групи ґрунтів, які називаються рядами зволоження.

Автоморфні ґрунти - формуються на рівних поверхнях і схилах в умовах вільного стоку поверхневих вод, при глибокому заляганні грунтових вод (глибше 6 м).

Напівгідроморфні ґрунти - формуються при короткочасному застої поверхневих вод або при заляганні ґрунтових вод на глибині 3-6 м.

Гідроморфні ґрунти - формуються в умовах тривалого поверхневого застою вод або при заляганні ґрунтових вод на глибині менше 3 м.

1. Рослиність і вологість ґрунтів

Між ґрунтом і рослинами відбувається тісна взаємодія по різних напрямках: рослини і ґрунти взаємозбагачуються різними мінеральними та органічними сполуками, рослини впливають на температурний та повітряний режим ґрунту тощо.

Гриби ґрунту є ґетеротрофами, які вимагають наявності у ґрунті органічної речовини. Роль грибів зводиться до того, що вони за допомогою свого ферментативного апарату розкладають жири, вуглеводи, лігніни, білки та інші органічні сполуки ґрунту. Гриби досить інтенсивно розкладають свіжу лісову підстилку і цим самим сприяють процесу ґрунтоутворення. Водорості - рослинні мікроорганізми, які мають властивість за допомогою сонячної енергії утворювати органічну речовину і нагромаджувати її у ґрунті. Серед водоростей поширені такі, як синьо-зелені, зелені та діатомові. Кількість їх у ґрунті залежить від різних умов, але перш за все від його вологості та тепла. Лишайники, як і водорості, беруть специфічну участь у процесах ґрунтоутворення. За рахунок виділення лишайниками щавлевої кислоти руйнуються мінерали гірських порід із виділенням доступних для вищих рослин фосфору, сірки, кальцію, заліза, магнію та інших зольних елементів. Вологістю ґрунту називають кількість води, яка міститься на даний час в визначеному горизонті ґрунту. Вологість ґрунту під впливом метеорологічних умов, поливів, взаємодії з атмосферою, твердою частиною ґрунту, рослинами і ґрунтовими організмами постійно змінюється з часом. Кількість та доступність рослинам ґрунтової води характеризується вологоємністю ґрунту, яка визначається, як вміст води в ґрунті, виражений у відсотках від його маси або об'єму. О.А. Роде виділив п'ять показників вмісту води в ґрунті: максимальну адсорбційну вологоємність, максимальну гігроскопічність, вологість стійкого в'янення рослин, найменшу, або польову, вологоємність і повну вологоємність. Оптимальною для більшості сільськогосподарських рослин є вологість ґрунту - 60% ПВ або 80% НВ.

1. Фізичне випаровування і транспірація, їх фізична суть.

Випаровування фізичне – у ґрунтознавстві процес випаровування вологи з відкритої поверхні ґрунту або поверхні рослин (без урахування транспірації рослинами).

Транспірація - випаровування рослинами в атмосферу пароподібної вологи в процесі їх життєдіяльності.

1. Випаровуваність і вологість грунтів

Водний режим грунтів- сукупність процесів надходження, пересування і витрати вологи в грунті

Випаровування - це кількість водяної пари, яка випарувалася й поступила в повітря. Швидкість випаровування залежить від багатьох причин, але головним чином від температури повітря й вітру. Зрозуміло, що чим вище температура, тим більше випаровування. Але вітер, постійно переміщує насичене водяною парою повітря, приносить в дане місце постійно нові об`єми сухого повітря. Навіть слабкий вітер швидкістю 2-3 м/с збільшує випаровування втричі. На випаровування також впливають характер рельєфу, рослинність і т.д.

Основне джерело грунтової вологи - атмосферні опади, кількість і розподіл яких у часі залежать від клімату даної місцевості і метеорологічних умов окремих років. У грунт надходить менше вологи, ніж випадає її у вигляді опадів, так як значна частина затримується рослинністю, особливо кронами дерев. Другим джерелом надходження вологи в грунт є конденсація атмосферної вологи на поверхні грунту і в її верхніх горизонтах (10-15 мм). Туман може надавати значно більший внесок в суму опадів (до 2 мм / добу), хоча і є більш рідкісним явищем. Практичне ж значення туману проявляється переважно в прибережних районах, де в нічний час над поверхнею грунту збираються значні маси вологого повітря. Крім стоку, частина грунтової вологи витрачається на випаровування. Через своєрідності і мінливості властивостей грунту як випаровуючий поверхні, при однакових метеорологічних умовах швидкість випаровування змінюється по зміні вологості грунту. Величина випаровування може досягати 10-15 мм / добу. Грунти з близьким заляганням грунтових вод випаровують набагато більше води, ніж з глибоким.

10. Вплив атмосферного клімату на випаровування.

Випаровування з суші в районах з посушливим кліматом, що відрізняються високими значеннями радіаційного балансу і малою кількістю опадів, сильніше залежить від опадів. При малих величинах радіаційного балансу і великій кількості опадів випаровування визначається головним чином радіаційним балансом. В умовах помірно вологого і теплого клімату на випаровування з суші істотно впливають обидва фактори. Переважання одного з них може бути викликане місцевою обстановкою (заболоченість, рослинний покрив і т. п.).

Методи визначення випаровування.

Випаровування безпосередньо вимірюється випаровувачами, або вираховується за рівняннями теплового і водного балансу, а також за іншими теоретичними і практичними формулами.
Практично воно зазвичай характеризується товщиною шару води, що випарувався, вираженого в міліметрах.

Випаровування з поверхні ґрунту вимірюється ґрунтовим випаровувачем з площею поверхні випаровування 500 см². Цей випаровувач складається з двох металічних циліндрів. Зовнішній встановлений в ґрунті до глибини 53 см. У внутрішньому циліндрі знаходиться ґрунтовий моноліт з непорушеною структурою ґрунту і рослинністю. Висота моноліту 50 см. Дно внутрішнього циліндру має отвори, через які стікає надлишок води від дощів, що випали у водозбірну ємність. Для визначення випаровування внутрішній циліндр з ґрунтовим монолітом кожні п’ять днів виймають із зовнішнього циліндра і зважують.

При цьому випаровування розраховують за формулою:

E=0.02(p₁-p₂)+r₁-r_2, де

E-випаровування (мм);

p₁ - вага випаровувала при попередньому взважуванні (г);

p₂ – вага випаровувала в даний момент (г);

r₂ – кількість води у водозбірній ємності (мм);

r₁ – кількість опадів,що випали (мм) за період між взважуваннями.

Коефіцієнт 0.02 служить для переведення вагових одиниць (г) у лінійні (мм).

Вимірювання випаровування по ґрунтовому випаровувачу проводиться тільки в теплий час року.

12. Географія випаровування з ґрунту в Україні.

13. Запаси вологи в ґрунті, їх види.

З фізичної точки зору вода може знаходитись у трьох станах – твердому, пароподібному, рідкому (рис. 18). Тверда вода – лід, який утворюється при від'ємній температурі сезонно або постійно, малоактивний кристалічний стан води. Це потенційне джерело води рідкої й пароподібної, в яку лід переходить при таненні й випаровуванні.

Рис. 18. Стан і форми води в грунті

 

Пароподібна вода – міститься в ґрунті при будь-якій вологості в порах, вільних від рідкої води. її у ґрунті мало, не більше 0,001%, вона знаходиться у вигляді водяного пару. Ця вода рухається від ділянок з високою пружністю водяного пару до ділянок із нижчою пружністю, із верхніх шарів ґрунту – в атмосферу, а при певних умовах конденсується в рідкий стан. Тобто цей стан води відіграє помітну роль у формуванні водного режиму ґрунту (вміст її може складати до 150 м куб/га).

Рідка вода – знаходиться в порах, найдоступніша рослинам, найрухоміша, відіграє винятково важливу роль у ґрунтах. Виділяють хімічно зв'язану, фізично зв'язану та вільну форми рідкої ґрунтової води залежно від характеру її зв'язку з твердою фазою грунту.

Хімічно зв'язана. Входить до складу твердої фази ґрунту, не пересувається, не бере участі у фізичних процесах, не випаровується при температурі 100°С, в формуванні водного режиму участі не бере. Ділиться на конституційну – група ОН^- у хімічних сполуках типу Fe(OH)₃, кристалізаційну – молекули води в речовинах типу CaSO₄·2H₂О.

Фізично зв'язана (сорбована). Це вода, сорбована поверхнею ґрунтових часток у вигляді плівки, вона може сорбуватись як із пароподібного, так і рідкого стану. Фізично зв'язана вода за міцністю зв'язку з твердими частинками ґрунту поділяється на:

а) щільнозв'язану (гігроскопічну). Це вода, поглинена ґрунтом із пароподібного стану. Властивість ґрунту сорбувати пароподібну воду називають гігроскопічністю. Ця вода утримується частинками ґрунту під дуже великим тиском, тому нерухома, дуже ущільнена, густина її досягає 1,5-1,8 г/см куб, замерзає при температурі -78°С, не розчиняє речовини, не доступна рослинам (рис. 19).

 

1. 
2. Рис. 19. Форми ґрунтової води та їх відношення до рослин

За фізичними властивостями гігроскопічна вода наближається до твердих тіл. Кількість води, яка може сорбуватись ґрунтом, залежить від відносної вологості повітря. Наприклад, при відносній вологості повітря 20-40% має місце сорбція води безпосередньо ґрунтовими частинками з утворенням моно-, бімолекулярного шару. Подальше збільшення відносної вологості повітря зумовлює зростання товщини водяної плівки. Максимальна кількість води, яку може поглинути ґрунт з пароподібного стану при відносній вологості повітря приблизно 95-100%, називається максимальною гігроскопічністю (МГ).

14. Агрогідрологічні константи.

Роде виділив 5 агрогідрологічних констант: максимальну адсорбційну вологоємність, максимальну гігроскопічність, вологість стійкого в'янення рослин, найменшу, або польову, вологоємність і повну вологоємність. Також вважливою агрогідрологчною константою є вологість розриву капілярних зв’язків.

· Максимальна адсорбційна вологоємність - найбільша кількість води, яка може бути утримана сорбційними силами на поверхні ґрунтових часток, відповідає кількості щільно зв'язаної води, що міститься в ґрунті, приблизно дорівнює максимальній гігроскопічності.

· Максимальна кількість води, яку може поглинути ґрунт з пароподібного стану при відносній вологості повітря приблизно 95-100%, називається максимальною гігроскопічністю.

· Вологість стійкого в’янення рослин -це вологість, при якій рослини проявляють ознаки стійкого в'янення. Вологість в’янення ~ 1,5 максимальної гігроскопічності, це нижня межа доступної для рослин вологи. Вологість в’янення приблизно дорівнює максимальній молекулярній вологоємності, але залежить не тільки від властивостей ґрунту, а й від типу рослин.

· Найменша, або польова вологоємність - максимальна кількість капілярно-підвішеної води, яку може утримати ґрунт після стікання надлишку води при глибокому заляганні ґрунтових вод. Залежить від гранскладу, структурності ґрунту (піщані – 5-10%, супіщані – 10-20%, суглинкові – 20-30%, глинисті – 30-45%). Це одна з найважливіших гідрологічних характеристик ґрунту, константа, верхня межа оптимального зволоження.

· Повна вологоємність - найбільша кількість вологи, яку може вмістити ґрунт при повному заповненні всіх пор, за винятком защемлених, тому повна вологоємність приблизно дорівнює пористості ґрунту (в об'ємних процентах).

· Вологість розриву капілярних зв’язків - це кількість води, при якій розривається суцільний потік капілярної води в ґрунті, ~ 65-70% від польової вологоємності, відповідає нижній межі оптимальної зволоженості ґрунту.

Усі ґрунтово-гідрологічні константи виражаються у % від маси або об'єму абсолютно сухого ґрунту.

15. Зв’язок запасів вологи із властивостями ґрунтів.

16. Запаси вологи під різними культурами.

Для отримання високих урожаїв потрібно багато води: так, наприклад, на вирощування 1 кг вишні витрачається 3000 л води, рису - 2400 л, кукурудзи в качанах і пшениці - 1000 л, зелених бобів - 800 л, винограду - 590 л, шпинату - 510 л, картоплі - 200 л та цибулі - 130 л.

17. Зміна запасів вологи в процесі вегетації культур.

Найбільш вологолюбні огірок, салат, шпинат, капуста, редис. Коренева система цих рослин розвинута слабо, знаходиться у верхніх шарах ґрунту, а поверхня випаровування листя велика. Так, маса коренів огірка в 25 разів менше маси листя, а капусти ≈ в 11 раз.

Коренеплідні рослини завдяки глибоко проникаючим і широкопоширеним корінням можуть добувати вологу з великого обсягу ґрунту. Однак вони відрізняються високою вологонеобхідністю під час проростання насіння, початку зростання і особливо в період формування коренеплодів. При надлишку вологи, застої води, а також при різких коливаннях вологості ґрунту коренеплоди загнивають, тріскаються, деформуються, розвиваються з перетяжками, при недоліку ≈ виходять грубими, дерев'янистими.

Цибуля вимагає для свого врожаю трохи води, але через компактність кореневої системи дуже потребує води в перші три тижні після посіву, в період масового відростання пера і утворення цибулини.

Огірки та капуста дуже вимогливі не лише до ґрунтової, а й повітряної вологості. Огірки без поливу виростити практично не можна. Їх слабкі коріння швидко гинуть без води. А листя великі і випаровують багато вологи. При великих перервах у поливах огірки скидають квітки і зав'язі, утворюється багато потворних і гірких плодів.

Гарбуз, кавун, квасоля, диня, кукурудза, томат, морква здатні добре добувати воду з глибоких шарів ґрунту і витрачати її економно. Мало того, на перших етапах росту - коли формується структура кореневої системи - часті і рясні поливи цих рослин шкідливі, тому що пріоритет рослина віддає формуванню кореневої системи: біля поверхні ґрунту.

Найбільша потреба овочевих культур у воді в період інтенсивного росту, тобто з кінця весни і до середини липня. Забезпеченість рослин водою в цей час ≈ фактор, що визначає величину врожаю та його якості. Нестача води в цей період викликає стрілкування ріпи, редиски, редьки, цибулі, буряка. Навіть через короткочасної посухи коренеплід, наприклад редиски, стає немічним, гірким. У той же час надлишок вологи у другій половині літа погіршує урожай кавунів, динь, ріпчастої цибулі, моркви.

18. Статистичні параметри запасів вологи.

19. Типи водного режиму ґрунтів.

Під водним режимом ґрунту розуміють всі процеси, пов'язані з надходженням вологи в ґрунт, її витратою, пересуванням та зміною її стану.

В залежності, від природних умов, ґрунтового покриву, виробничої діяльності людини водний режим на різних ґрунтах складається по-різному.

Виділяють п'ять типів водного режиму ґрунтів (Г. М. Висоцький, А. А. Роде).

1. Мерзлотний тип - зустрічається в тундрі, тайгово-лісовій зоні Східної Сибіру, ​​тобто в областях з багаторічною мерзлотою. Влітку верхній шар ґрунту відтає, насичується водою, утворюється мерзлотна ґрунтова верховодка, мерзлі нижні горизонти служать водоупором. Протягом вегетаційного періоду верхня частина ґрунту насичена водою (в Україні не зустрічається).

2. Промивної тип характерний для тайгово-лісової зони, де середня річна сума опадів перевищує середню річну випаровуваність і ґрунт щорічно, переважно навесні, під час сніготанення промивається до ґрунтових вод.

3. Періодично промивний тип зустрічається в лісостеповій зоні на сірих лісових ґрунтах, опідзолених і вилужених чорноземах, де середня річна сума опадів приблизно дорівнює середній річний випаровуваності. Промивання товщі ґрунту до ґрунтових вод відбувається періодично.

4. Непромивний тип спостерігається в степових зонах (характерний для чорноземів степів, каштанові і бурих ґрунтів, сіроземів), де середня річна сума опадів менше середньої річної випаровуваності. Волога в ґрунт проникає на глибину 1-2 м і не більше 4 м. Між зволожуваним шаром і верхньою межею ґрунтових вод залягає шар з постійною низькою вологістю («мертвий» горизонт).

5. Випітний тип створюється в областях, де випаровуваність значно перевищує суму опадів, але ґрунтові води близько підходять до поверхні і випаровуються («випотівають»).

20. Чинники формування типів водного режиму ґрунтів.

Для виділення типів враховуються такі фактори: наявність або відсутність в ґрунті вічної мерзлоти, глибина промочування ґрунту до рівня ґрунтових вод або тільки в межах профілю, переважання в товщі ґрунту висхідних чи низхідних потоків води.

21. Типи водного режиму ґрунтів України.

Промивної тип характерний для тайгово-лісової зони, де середня річна сума опадів перевищує середню річну випаровуваність і ґрунт щорічно, переважно навесні, під час сніготанення промивається до ґрунтових вод.

Періодично промивний тип зустрічається в лісостеповій зоні на сірих лісових ґрунтах, опідзолених і вилужених чорноземах, де середня річна сума опадів приблизно дорівнює середній річний випаровуваності. Промивання товщі ґрунту до ґрунтових вод відбувається періодично.

Непромивний тип спостерігається в степових зонах (характерний для чорноземів степів, каштанові і бурих ґрунтів, сіроземів), де середня річна сума опадів менше середньої річної випаровуваності. Волога в ґрунт проникає на глибину 1-2 м і не більше 4 м. Між зволожуваним шаром і верхньою межею ґрунтових вод залягає шар з постійною низькою вологістю («мертвий» горизонт).

Випітний тип створюється в областях, де випаровуваність значно перевищує суму опадів, але ґрунтові води близько підходять до поверхні і випаровуються («випотівають»).

22. Повітряний режим ґрунтів.

Повітряний режим ґрунтів – сукупність усіх явищ надходження повітря до ґрунту, переміщення його в профілі ґрунту, зміни складу і фізичного стану при взаємодії з твердою, рідкою і живою фазами ґрунту, а також газообміну ґрунтового повітря з атмосферним. Повітряний режим, який є чутливим до добової, сезонної, річної і багаторічної мінливостей, найсприятливіший у структурних ґрунтах, які характеризуються пухким складом, здатним швидко проводити і перерозподіляти воду і повітря. Повітряний режим регулюють за допомогою агротехнічних і меліоративних заходів.

23. Повітрообмін і газообмін в ґрунтах.

Важливим показником умов місцезростання рослин є газообмін або аерація, які здійснюються через пори ґрунту, що з'єднані між собою і атмосферою. До факторів газообміну належать: дифузія (переміщення газів відповідно до їх парцелярного тиску), надходження вологи до ґрунту з опадами або при зрошуванні, зміна температури ґрунту і атмосферного тиску, вплив вітру, зміни рівня ґрунтових вод.

24. Склад ґрунтового повітря.

Ґрунтове повітря, незважаючи на його постійний зв'язок з атмосферним, має свої особливості. Постійним є лише відносний вміст азоту, але це не стосується кисню і вуглекислого газу, оскільки їх кількісний стан неоднаковий. З глибиною кількість кисню зменшується (деколи до нуля), вміст вуглекислого газу, навпаки, зростає (від 0,03% біля поверхні до 20% в глибині достатньо багатих на гумус ґрунтів). Приблизною межею переходу від аеробних до анаеробних умов життя в ґрунті приймається 5%-й вміст кисню в ґрунтовому повітрі дерново-підзолистих ґрунтів і 2,5%-й в повітрі чорноземів (див. табл. 3.5). На цій межі відбувається зміна ґрунтової флори з аеробної на анаеробну, що зумовлює збільшення захисних форм заліза, сповільнення розкладу органічних речовин та ін. Якщо кисень дифундує від поверхні в глибину, то вуглекислий газ – з глибини до поверхні. Виділення СО2 з поверхні ґрунту є мірою його активності: вона нижча в сосновому лісі (близько 3,1г СО2/м кв) і вища в листяних лісах (17-19 г). Виділення СО2 з ґрунту в приземний шар атмосфери прийнято називати диханням ґрунту. СО2, який надходить з ґрунту, споживається рослинами в процесі фотосинтезу.

Ґрунтове повітря відрізняється динамічністю, особливо динамічними, як бачимо з попередніх прикладів, є О2 і СО2. їх вміст в ґрунті, а також швидкість газообміну між ґрунтом і атмосферою сильно коливаються залежно від інтенсивності споживання кисню рослинами і продукування вуглекислого газу ґрунтовими мікроорганізмами. В ґрунтовому повітрі може міститись СО2 в десятки і сотні разів більше, ніж в атмосферному повітрі, а концентрація кисню може знижуватись з 20,9 до 15 – 10% і нижче.

В ґрунтовому повітрі в невеликих кількостях постійно присутні леткі органічні сполуки (етилен, метан та ін.), концентрація яких збільшується з погіршенням аерації. Відомо, що підвищення концентрації етилену в повітрі понад 0,01% є токсичним для коріння. В ґрунтовому повітрі заболочених і болотних ґрунтів у помітних кількостях трапляється аміак, водень, метан.

25. Аерація різних типів ґрунтів України.

26. Газообмін і його вплив на вміст СО₂ в атмосфері та сучасне потепління.

Динаміка ґрунтового повітря визначається сукупністю всіх явищ поступання, переміщення й трансформації газів у межах ґрунтового профілю, а також взаємодією газової фази з твердою, рідкою й живою фазами ґрунту. Процес обміну ґрунтового повітря з атмосферним називається аерацією, або газообміном. Газообмін здійснюється через систему повітроносних пор під дією дифузії, зміни температури ґрунту, барометричного тиску, рівня ґрунтових вод, зміни кількості вологи в ґрунті, вітру. Основним фактором аерації ґрунтів, газообміну між ґрунтом й атмосферою, є дифузія. Дифузія – це процес переміщення газів відповідно до їх парціального тиску.

Оскільки у ґрунтовому повітрі концентрація кисню завжди менша, а вуглекислого газу – більше ніж в атмосфері, то під впливом дифузії створюються умови для безперервного надходження кисню в ґрунт і виділення СО2 в атмосферу.

 

Зміна температури і барометричного тиску обумовлює газообмін, тому що при цьому відбувається стискування або розширення ґрунтового повітря.

Надходження вологи до ґрунту з опадами або при зрошенні викликає стискування ґрунтового повітря, його виштовхування з пор та поступання атмосферного повітря. Газообмін проходить і при випаровуванні води з ґрунту, коли звільнені пори і пустоти заповнюються атмосферним повітрям. Однак цей процес протікає повільно, і його роль у газообміні незначна.

Вплив вітру на газообмін незначний і залежить від швидкості вітру, макро- і мікрорельєфу і структури ґрунту. Внаслідок вітру відбувається конвективний обмін усією газосумішшю, але лише у поровому просторі поверхневих горизонтів, що контактують з атмосферо. Вплив вітру сильніше проявляється на пористих ґрунтах без рослинного покриву.

Перелічені фактори діють на газообмін комплексно, однак головним фактором надходження кисню в ґрунт та видалення вуглекислого газу є дифузія.

Дифузія газів у ґрунті проходить через пори аерації, тобто пори, зайняті повітрям.

Однак пористість аерації, вирахувана звичайним способом (різниця між загальною пористістю і вологістю ґрунту в об'ємних процентах), включає не тільки пори аерації, а й пори, зайняті защемленим повітрям, через які газообмін не проходить. Більше таких пор у важких безструктурних ґрунтах. Вважається, що нормальний газообмін між ґрунтовим і атмосферним повітрям здійснюється при пористості аерації 20% і сильно сповільнюється при 8-12%. Однак варто зазначити, що стан газообміну пов'язаний не тільки з сумарною кількістю пор, але і з їх розміром, який залежить перш за все від структури ґрунту. В структурному ґрунті, навіть при насиченні його водою до капілярної вологоємності, зберігається велика кількість крупних міжагрегатних пор аерації, які забезпечують нормальний газообмін. При зволоженні безструктурного ґрунту до повної вологоємності всі його пори заповнюються водою і газообмін припиняється.

Регулювання повітряного режиму ґрунтів здійснюється агротехнічними і меліоративними заходами. Велике значення мають також заходи із забезпечення нормального газообміну: руйнування кірки, що утворюється на поверхні ґрунту після випадання дощів або поливів, підтримання поверхні ґрунту в розпушеному стані, що поліпшує повітропроникність ґрунту та ін.

Поліпшення повітряного режиму особливо необхідне в зонах, де розповсюджені ґрунти з надлишковим зволоженням. Продуктивність угідь на болотних і заболочених ґрунтах лімітується поганою аерацією та нестачею кисню. Тому повітряний режим цих ґрунтів регулюють осушуванням, тобто одночасно з регулюванням водного режиму.

Існує думка, що вуглекислий газ атмосфери на 90% має ґрунтове походження. Процеси дихання, розкладання органічної речовини постійно поповнюють запаси СО2. Вуглекислий газ забезпечує асиміляційний процес рослин. В той же час його надлишок у складі ґрунтового повітря (більше 3 %) пригнічує розвиток рослин, уповільнює проростання насіння, скорочує надходження води в рослинні клітини. Оптимальні рівні концентрацій СО 2 в складі ґрунтового повітря коливаються в межах 0,3 – 3,0%.