Принципи оцінки та класифікація водного режиму грунтів.

Типи водного режиму грунтів – відповідно до класифікації, розробленої Г.М.Висоцьким та доповненої О.О.Роде, розрізняють такі основні Т.в.р.г. (всього їх 14): 1) мерзлотний; спостерігається в області багаторічної мерзлоти; 2) промивний – переважно в областях, де середня річна сума опадів перевищує середнє річне випаровування; 3) періодично промивний – в областях, де середня річна сума опадів приблизно дорівнює середньому річному випаровуванню; 4) непромивний – переважно в областях, де середня річна сума опадів відчутно менша за середнє річне випаровування; 5) випітний – створюється в областях, де річне випаровування значно перевищує річну суму опадів, але близько до денної поверхні підходять грунтові води; 6) десуктивно-випітний; близький до попереднього, але грунтові води та їх капілярна зона залягають глибше, а витрати води з них проходять шляхом відсмоктування вологи з капілярної зони корінням рослин.

Формула водного балансу може змінюватися в залежності від кліматичних умов, місця розташування ділянки, типу рослинності та інших умов. Вона використовується для кількісного виразу використання вологи під різними типами рослинності, вивчення їх впливу на водний режим грунтів, виявлення водорегулюючої ролі тих чи інших культур і насаджень, визначення їх потреби у волозі. Зіставляючи дані приходу і витрати вологи, можна зробити висновок: якщо в грунт надходить вологи більше, ніж її витрачається, значить, надмірна волога поповнює запаси грунтової води, і навпаки.
Оскільки водний баланс в різних грунтово-кліматичних умовах складається по-різному, то співвідношення між прибутковими та витратними статтями водного балансу змінюється, змінюються і типи водного режиму грунтів. Г. М. Висоцький встановив три основних типи водного режиму.
Промивний тип водного режиму характеризується щорічним промочуванням грунту до рівня грунтових вод. Він поширений на територіях, де обсяг опадів перевищує випаровування. Найчастіше це території лісової зони, вологих субтропіків, тропіків, блюдцеподібні зниження, западини.
Непромивний тип характерний для територій, де волога не проникає до грунтових вод, розташованих зазвичай глибоко. Таке співвідношення характерно для південної частини лісостепової, степової та пустельної зон. Нижче капілярно-підвішеної вологи зберігається горизонт з постійним зволоженням, близьким до вологості стійкого зав'ядання рослин, за що Г. М. Висоцький назвав його " мертвим" горизонтом.
Випітний тип водного режиму характерний для територій з переважанням витрат вологи над опадами. Такий режим спостерігається в заплавах річок і на територіях з близьким заляганням грунтових вод від поверхні грунтів у степових і напівпустельних районах.

Згідно з існуючою класифікацією, виділяють п’ять категорій (форм) ґрунтової води.

1. Тверда вода — лід. Наявність у ґрунті води у формі льоду пов’язана з сезонним або багаторічним («вічна» мерзлота) про-мерзанням ґрунту.

2. Хімічно зв’язана вода — це вода у вигляді гідроксильної групи ОН– або молекул, що входять до складу твердої фази ґрун-ту. Така вода називається конституційною тоді, коли входить до складу вторинних мінералів у вигляді групи ОН–, або кристаліза-ційною, коли знаходиться у вигляді молекул у складі солей. Ця вода в ґрунті не пересувається і недоступна для рослин.

3. Фізично зв’язана вода утримується у вигляді молекул на поверхні тонкодисперсних часточок ґрунту завдяки силам сорбції. Поглинається вона з навколишнього повітря і називається гігрос-копічною. Найбільша кількість води, яку може поглинути ґрунт при відносній вологості повітря близькій до 100%, називають макси-мальною гігроскопічністю. Вона недоступна для рослин і вва-жається «мертвим» запасом води в ґрунті.

Вода, яка утримується в ґрунті сорбційними силами понад максимальну гігроскопічність, називається пухкозв’язаною, або плівковою. Вона частково доступна для рослин.

1. Походження, склад і властивості ґрунтів

4. Пароподібна вода знаходиться в ґрунтовому повітрі у виг-ляді водяної пари. Ґрунтове повітря майже завжди насичене во-дяною парою. Пароподібна вода пересувається в порах ґрунту від ділянок з високим до ділянок з низьким тиском пару.

5. Вода, яка знаходиться у ґрунті поза дією сил гравітації з боку ґрунтових часточок, називається вільною. У ґрунтах вільна вода перебуває в капілярній і гравітаційній формах.

Капілярна вода в ґрунті утримується в тонких капілярах під дією капілярних, або меніскових, сил. У ґрунті меніскові сили ви-являються в порах з діаметром менш як 8 мм, а найбільша дія їх сил у порах з діаметром від 100 до 3 мкм. Ця вода дуже рухома, тому всі заходи, спрямовані на збереження такої форми води, пов’язані із збільшенням запасів капілярної води в ґрунті.

Основною ознакою вільної гравітаційної води є пересування її під дією сил гравітації. Для неї характерна висока розчинна здатність та здатність переносити в рідкому стані солі, колоїди і суспензії. Наявність у ґрунті значної кількості гравітаційної води — явище негативне, тому що в такому стані ґрунт тимчасово або постійно перезволожений і необхідно проводити його осушен-ня (за виключенням ґрунтів рисових полів).

Слід зазначити, що вказаний вище поділ ґрунтової води на категорії є дещо умовним, оскільки вода в ґрунті практично зна-ходиться під дією кількох сил. Поведінка окремих форм води по-в’язана з перевагою дії сили певного виду.

Водно-фізичні властивості ґрунту — це сукупність його влас-тивостей, що визначають поведінку води в ґрунті. До них нале-жать вологоємкість ґрунту, водопідіймальна здатність та водопро-никність.

Вологоємкість — це здатність ґрунту утримувати певну кіль-кість води. Розрізняють кілька видів вологоємкості: максималь-но-гігроскопічну, капілярну, повну і польову.

Максимально-гігроскопічною вологоємкістю називають най-більшу кількість вологи, яку може поглинути сухий ґрунт при по-вному насиченні повітря парами води. Величина її залежить від гранулометричного складу ґрунту та вмісту гумусу.

Капілярна вологоємкість — найбільша кількість капілярно-підпертої води, що заповнює капіляри при неглибокому заляганні дзеркала підґрунтових вод.

Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії

Повна, або найбільша, вологоємкість — найбільша кількість вологи, яку може утримувати ґрунт за умови, що нею будуть за-повнені всі капілярні і некапілярні порожнини.

Польова вологоємкість — кількість води, яку може утримати ґрунт після стікання гравітаційної води при надходженні її звер-ху. Це так звана капілярно підвішена вода. На вологоємкість ґрун-ту впливає його гранулометричний склад, структурність та вміст органічної речовини.

Водопідіймальна здатність — властивість ґрунту забезпечувати висхідне пересування води за допомогою капілярних сил. Висота підняття води в ґрунтах та швидкість її пересування визначається переважно гранулометричним і структурним складом ґрунтів, їх пористістю. За певних умов вода по капілярах може піднятись від дзеркала підґрунтових вод на висоту 4–5 м. У піщаних ґрунтах во-допідіймальна здатність не перевищує кількох десятків сантиметрів.

Водопроникність ґрунту — здатність ґрунту пропускати воду у нижчі горизонти. Процес проникнення води в товщу ґрунту зумовлюється вбиранням її ґрунтом. Рух води знаходиться в тісній залежності від гранулометричного складу і хімічних влас-тивостей ґрунтів, їх структурного стану, щільності складення, по-ристості і вологості. Водопроникність ґрунту вимірюється об-’ємом води, що проходить через одиницю площі за одиницю часу і визначається в міліметрах.

Величина ця дуже динамічна і дуже змінюється як по профі-лю ґрунту, так і в горизонтальному напрямку. Оцінити водопро-никність ґрунту можна за шкалою, запропонованою Н. А. Качинсь-ким (1970).

Водопроникність (в Па) в першу

годину всмоктування при напорі Оцінка

5 см і температурі води 10°С

Більше 1000 Провальна

1000–500 Дуже висока

500–100 Дуже добра

100–70 Добра

70–30 Задовільна

Менше 30 Незадовільна

3.Види та типи родючості грунту.

Умови, що визначають родючість грунту, можуть бути прямими, що безпосередньо впливають на ріст і розвиток рослин, і непрямими. До прямих умов відносяться запаси доступної води, аерація, реакція середовища, форма і кількість доступних елементів живлення та їх співвідношення. До непрямих умов можуть бути віднесені: кількість мікроорганізмів, глибина залягання обмежуючих коренезаселений шар грунту щільних горизонтів, характер обробки грунту. Прямі і непрямі умови взаємопов'язані і мають вплив на врожайність рослин.
Кожна окрема умова, або фактор життя рослин, може бути недостатнім (мінімальним) для росту рослин, оптимальним (коли спостерігається найбільший урожай рослин) і надлишковим, максимальним (коли спостерігається токсикоз і врожайність рослин зменшується). Для будь-якої рослини шкідливі як нестача, так і надлишок будь-якого фактора (наприклад, елемента живлення). Найбільш сприятливі умови для життя рослин і одержання високого врожаю створює оптимальний вплив фактора. Однак фактори, що визначають розвиток рослин, діють не ізольовано, а в сукупності. Оптимальна родючість відповідає оптимальним співвідношенням факторів.
У різних грунтово-кліматичних зонах умови, що визначають грунтову родючість, різні. Обмежуючими умовами в зоні тундри будуть низькі температури і надмірне зволоження грунтів, в лісовій зоні - надмірне зволоження і кислотність грунтів, в лісостеповій та степовій зонах - нестача води і нерідко надмірний вміст в грунтах натрію та хлору. На піщаних грунтах позначається недолік вологи та елементів живлення, а на важкосуглинистих - низька аерація і велика щільність грунтів. Таким чином, родючість обмежується різними умовами, пов'язаними з факторами грунтоутворення.
Розрізняють природну, потенційну, штучну і ефективну, або дійсну, родючість грунтів.
Природна родючість - властивість грунту, що утворилася під природною рослинністю при природному перебігу грунтоутворювального процесу. Вона порівняно мало змінюється в часі і є величиною стабільною для певного типу грунтів. У той же час різні за походженням грунти характеризуються неоднаковою родючістю, а один і той самий грунт має різну родючість для рослин, що відрізняються за біологічними властивостями. Наприклад, на лучно-глейових грунтах прекрасно ростуть лугові трави і водночас гинуть або дуже погано ростуть ялинники і сосняки. На піщаних грунтах добре ростуть сосняки і погано - ялинники і діброви.
Потенційна родючість визначається валовим (загальним) запасом елементів живлення в грунті, що знаходяться як в доступній, так і недоступній формах. Штучна родючість створюється при використанні обробки грунтів, внесення добрив, вирощуванні культур різних рослин, осушенні, зрошенні.
Природна, потенційна і штучне родючості нерозривно пов'язані між собою, оскільки забезпечення рослин вологою і поживними елементами залежить від властивостей природного грунту, а також від зміни властивостей грунту під впливом окультурення. Ефективна родючість, вимірювана величиною врожаю, є дійсним вираженням природної та штучної родючості і в значній мірі залежить від рівня розвитку науки і техніки.
Необхідно розробляти такі методи землеробства і агрохімії, які дозволяли б підтримувати на максимальному рівні запаси доступних елементів живлення і води з одночасною стабілізацією реакції середовища, відповідною концентрацією грунтового розчину при найкращому співвідношенні між повітрям і водою, швидкістю аеробних і анаеробних реакцій, що протікають у присутності речовин, що стимулюють ріст рослин. І, навпаки, необхідно послабити шкідливі процеси: утворення токсичних речовин, ущільнення грунту при його обробці, засмічення небажаними рослинами і мікроорганізмами тощо.
Ще в кінці XVIII ст. спостерігалося, що в агрономії при кожному наступному вкладенні праці і капіталу до витрачених раніше урожай отримували все менший і менший. На підставі таких спостережень французький економіст А. Тюрго сформулював " закон спадної родючості грунту", який спочатку отримав досить широке визнання серед економістів. На підставі " закону спадної родючості грунту" і теорії Мальтуса про те, що зростання народонаселення відбувається швидше, ніж збільшення засобів існування, висувалися теорії про необхідність обмеження чисельності народонаселення. В. Р. Вільямс з агрономічної точки зору показав, що цей закон може спостерігатися при зміні лише одного фактора життя рослин. В. Р. Вільямс використав для цього досвід Гельрігеля із впливу вологості грунтів в вегетаційних посудинах на урожай вівса. Інакше кажучи, при одному і тому ж рівні сільськогосподарського виробництва може виявлятися дія " закону спадної родючості грунту". Однак при впливі на кілька факторів життя рослин цей закон не підтверджується, що й було показано В. Р. Вільямсом на прикладі вегетаційного досвіду М. Вільно, в якому змінювалися вологість, кількість елементів живлення і освітлення. На підставі досвіду була побудована діаграма, з якої випливає, що при сприятливому впливі навіть на ці три фактори життя урожай рослин зростає. Отже, " закон спадної родючості грунту" є не законом природи, а наслідком неправильного, недосконалого сільськогосподарського виробництва.
Оскільки родючість грунтів є різною, необхідно знати, які з них кращі, а які гірші для вирощування певних рослин. Це питання вирішується порівняльною оцінкою грунтів, їх властивостей і врожаю рослин. Така оцінка може бути здійснена також шляхом об'єднання грунтів, близьких за найбільш важливими властивостями, що визначає розвиток однієї або декількох подібних за біологічними рисами культур, тобто за агровиробничими показниками. В результаті оцінки грунти визначають і об'єднують в порівняно великі групи і дають характеристику їх якості з рекомендаціями із вирощування тих чи інших сільськогосподарських культур.
Якість грунтів може бути оцінена більш точно, якщо їх продуктивність охарактеризувати числом, що показує, у скільки разів даний грунт за своїми властивостями і родючістю гірший або кращий іншого. Оцінка якості грунтів за родючістю, виражена у відносних одиницях (балах) властивостей грунтів, що знаходяться у взаємозв'язку з урожайністю найголовніших культур, називається бонітуванням грунтів (лат. bonitos - доброякісність). Оцінка грунтів будується на об'єктивних ознаках і властивостях, найбільш важливих для росту сільськогосподарських культур і лісових деревних порід. Властивості грунтів, відібрані для оцінки, можуть стосуватися як прямих, так і непрямих умов зростання рослин, тому при бонітуванні грунтів відбивається їх найважливіша властивість - родючість. Результати бонітування, або якісної оцінки грунтів, наводяться у вигляді бонітувальних таблиць, складених для окремих культур або їх груп. Правильність складання таких таблиць перевіряється зіставленням балів, отриманих за властивостями грунтів, з балами за родючістю (врожайністю). Характер зміни балів повинен бути однаковим.
Підвищення грунтової родючості здійснюється комплексом заходів біологічного та господарського впливу, спрямованих на забезпечення оптимального співвідношення між вологою, аерацією і необхідними для рослин елементами живлення.