Влагоемкость почвы и методы ее определения. Влагоемкость почвы Наименьшая полевая влагоемкость

Влагоемкость почвы – величина, которая количественно характеризует водоудерживающую способность почвы. Как и влажность, влагоемкость определяется в % к весу сухой почвы. В зависимости от сил, удерживающих влагу в почвах, различают три основные категории влагоемкости: полная, наименьшая и капиллярная.

Полная влагоемкость – это максимальное количество воды, которое может удерживать почва с использованием всех влагоудерживающих сил.

Наименьшая влагоемкость – это максимальное количество воды, которое почва может удерживать в химических связях и коллоидных системах.

Капиллярная влагоемкость – это максимальное количество воды, которое почва может удеживать в своих капиллярах.

Материалы и оборудование

1) стеклянные цилиндры без дна; 2) марля; 3) ванночки; 4) фильтровальная бумага; 5) технические весы; 6) образцы почвы.

Ход работы

Стеклянный цилиндр без дна обвязывают марлей с нижнего конца. В предварительно взвешенный на технических весах цилиндр насыпают, слегка уплотняя постукиванием, почву на высоту 10 см. Определяют массу цилиндра с почвой. Далее цилиндр с почвой помещают в специальную ванночку с водой – так, чтобы дно цилиндра стояло на фильтровальной бумаге, концы которой опущены в воду.

Вода по порам бумаги передается почве, производя ее капиллярное насыщение. Через каждые сутки цилиндр взвешивают на технических весах до тех пор, пока его масса не перестанет возрастать. Это укажет на то, что почва достигла полного капиллярного насыщения. Капиллярную влагоёмкость рассчитывают по формуле:

где КВ – капиллярная влагоёмкость, %;В – масса почвы в цилиндре после насыщения, г;

М – масса абсолютно сухой почвы, г.

Поскольку в цилиндр помещается воздушно-сухая навеска, а расчеты производятся на массу абсолютно сухой почвы, поэтому массу абсолютно сухой почвы предварительно надо вычислить, используя значение коэффициента пересчёта, полученное в предыдущей работе (все лабораторные работы выполняются с тем же почвенным образцом) по формуле:

где М – масса абсолютно сухой почвы,b – вес воздушно-сухой почвы,

k H 2 O ‑ коэффициент гигроскопичности.

Полученные результаты занести в таблицу.

Лабораторная работа № 7

Определение кислотности почвы

Основные сведения по теме работы

Кислотность почв – это их способность обуславливать кислую реакцию почвенного раствора за счет наличия в ней катионов водорода. Наиболее распространенным источником кислотности почв являются фульвокислоты, которые образуются при разложении растительных остатков. Кроме них в почве присутствуют многие низкомолекулярные кислоты – органические (масляная, уксусная) и неорганические (угольная, серная, соляная).

Кислотность – это диагностический параметр, оказывающий значительное влияние на жизнь обитателей почвы и произрастающих на ней растений. Для большинства сельскохозяйственных культур оптимальные диапазоны кислотности близки к нейтральным, однако многие естественные почвы являются щелочными или кислыми, поэтому возникает необходимость оценки и, при необходимости, коррекции их кислотности.

Избыточная кислотность прямо или косвенно оказывает негативное влияние на растения. Подкисление почв приводит к нарушению их структуры, что в свою очередь вызывает резкое ухудшение аэрации и капиллярных свойств почвы. Избыточная кислотность подавляет жизнедеятельность полезных микроорганизмов (особенно нитрификаторов и азотфиксаторов), усиливает связывание фосфора алюминием, что нарушает ионообменные процессы в корнях растений. В конечном счете, эти процессы приводят к закупорке корневых сосудов и отмиранию корневой системы.

Различают две формы кислотности - актуальную и потенциальную.

Актуальная кислотность обусловлена наличием в почвенном растворе свободных ионов водорода, образовавшихся в результате диссоциации водорастворимых органических и слабых минеральных кислот, а также гидролитически кислых солей. Она непосредственно влияет на развитие растений и микроорганизмов.

Потенциальная кислотность характеризуется наличием в почвенно-поглотительном комплексе ионов Н + и Al 3+ , которые при взаимодействии твердой фазы с катионами солей вытесняются в почвенный раствор и подкисляют его.

Определение кислотности почвы как правило проводится потенциометрическим методом. Он основан на измерении электродвижущей силы в цепи, состоящей из двух полуэлементов: электрода измерения, погруженного в испытуемый раствор, и вспомогательного электрода с постоянным значением потенциала. Прибор для измерения рН называется потенциометром или рН-метром.

Результаты потенциометрического измерения рН почвы оцениваются по стандартным шкалам. В практическом почвоведении используется классификация почв по уровню рН водной вытяжки (актуальная кислотность) или солевой вытяжки (потенциальная кислотность) (табл. 6).

Табл. 6. Классификация почв по уровню кислотности

Материалы и оборудование

1) химические стаканчики на 100-150 мл, 2) 1 N раствор КСl, 3) потенциометр (рН-метр), 4) технические весы; 5) образцы почвы.

Ход работы

Для определения актуальной кислотности следует на технических весах взвесить 20 г воздушно-сухой почвы. Навеску поместить в химический стакан на 100-150 мл и прилить 50 мл дистиллированной воды. Содержимое перемешивать 1-2 мин и оставить стоять 5 мин. Перед определением суспензию еще раз перемешать, после чего полностью погрузить в нее электрод измерения и электрод сравнения. Через 30-60 сек. отсчитать по шкале потенциометра значение рН, соответствующее измеряемой кислотности почвенной суспензии.

Для определения потенциальной кислотности к навеске почвы 20 г приливают 50 мл 1N р-ра КСl. Дальнейший ход анализа тот же, что и при определении актуальной кислотности.

Результаты работы занести в таблицу:

Лабораторная работа № 8

Влагоемкостью почвы называется способность почв вмещать и удерживать в себе определенное количество воды.

Выполнение анализа: Берут цилиндр с сетчатым дном и взвешивают его. Взвешенный цилиндр наполняют на ¾ объема воздушно-сухой почвой и снова взвешивают.

Погружают цилиндр с почвой в сосуд с водой и доводят уровень воды в сосуде до уровня почвы в цилиндре. После того, как вода пропитает всю почву, дают стечь излишней воде, протирают увлажненную поверхность цилиндра, взвешивают и производят расчеты.

А = 100 (с - в) / (в - а)

где: А – влагоемкость почвы, %; а – масса пустого цилиндра, г; в – масса цилиндра с почвой до погружения в воду, г; с – масса цилиндра с почвой после насыщения водой, г.

Определение капиллярности почвы

Под капиллярностью понимают водоподъемную способность почвы по капиллярам из нижних слоев в верхние, которая зависит от ее механического состава, т.е. чем меньше частицы почвы, тем выше капиллярный подъем влаги. Высокая капиллярность нередко служит основной причиной сырости почвы, помещений, если не принимаются соответствующие меры (гидроизоляция).

Выполнение анализа: В штативе устанавливают ряд (в зависимости от образцов почвы) высоких 50 – 100 см стеклянных трубок диаметром 2-3 см с сантиметровым делением. Каждую трубку заполняют исследуемой почвой. Нижние концы трубок обвязывают полотном и погружают в ванночки с водой на глубину 0,5 см. По изменению окраски почвы следят за быстротой и высотой подъема воды, отмечая её уровень в сантиметрах через 5; 10; 15; 20 и 60 минут, а далее через каждый час до прекращения водоподъема.

Определение водопроницаемости почвы

Водопроницаемостью называется способность почвы проводить воду из верхних слоев в нижние. Водопроницаемость (фильтрационная способность) определяется количеством воды, просачивающейся через определенный слой почвы в единицу времени и зависит от размера ее зерен, наличия коллоидных частиц, а также от высоты слоя воды над ней.

Водопроницаемость песчаных почв – 5-8 мин, глинистых – 15 мин и более.

Выполнение анализа: Берут стеклянную трубку диаметром 3-4 см, высотой 25-30 см. Нижний конец трубки подвязывают полотном и наполняют сухой измельченной почвой до высоты 20 см, равномерно распределяя ее легким постукиванием о стенки трубки. Трубку с почвой укрепляют в штативе и наливают в нее воду, постоянно поддерживая высоту уровня воды над почвой в 4 см до появления первой капли прошедшей через матерчатое дно трубки. В ходе определения водопроницаемости отмечают время с начала заливания воды, и время появления первой капли. Разница во времени показывает быстроту прохождения воды через слой почвы в 20 см.

Запись результатов исследований

Влагоемкость (влагоудержание) - свойство почвы поглощать и удерживать то максимальное количество воды, которое в данное время соответствует воздействию на нее сил и условиям внешней среды. Это свойство зависит от состояния увлажненности, пористости, температуры почвы, концентрации и состава почвенных растворов, степени окультуренности, а также от других факторов и условий почвообразования. Чем выше температура почвы и воздуха, тем меньше влагоемкость, за исключением почв, обогащенных перегноем. Влагоемкость меняется по генетическим горизонтам и высоте почвенной колонны. В почвенной колонне как бы заключена водная колонна, форма которой зависит от высоты столба почвенного грунта над зеркалом и от условия увлажнения с поверхности. Форма такой колонны будет соответствовать природной зоне. Эти колонны в природных условиях меняются по сезонам года, а также от погодных условий и колебания влажности почвы. Водная колонна изменяется, приближаясь к оптимальной, в условиях окультуривания и мелиорации почвы. Различаются следующие виды влагоемкости :

• а) полная (ПВ);
• б) максимальная адсорбционная (МАВ);
• в) капиллярная (КВ);
• г) наименьшая полевая (НВ)
• д)предельная полевая влагоемкость (ППВ).

Все виды влагоемкости меняются с развитием почвы в природе и еще более - в производственных условиях. Даже одна обработка (рыхление спелой почвы) может улучшить ее водные свойства, увеличивая полевую влагоемкость. А внесение в почву минеральных и органических удобрений или других влагоемких веществ может на длительное время улучшить водные свойства или влагоемкость. Это достигается заделкой в почву навоза, торфа, компоста и других влагоемких веществ. Мелиорирующее действие может оказывать внесение в почву влагоудерживающих высокопористых влагоемких веществ типа перлитов, вермикулита, керамзита.

Кроме основного источника лучистой энергии, в почву поступает тепло, выделяемое при экзотермических, физико-химических и биохимических реакциях. Однако тепло, получаемое в результате биологических и фотохимических процессов, почти не изменяет темммпературу почвы. В летнее время сухая нагретая почва может повышать температуру вследствие смачивания. Эта теплота известна род названием теплоты смачивания. Она проявляется при слабом смачивании почв, богатых органическими и минеральными (глинистыми) коллоидами. Весьма незначительное нагревание почвы может быть связано с внутренней теплотой Земли. Из других второстепенных источников тепла следует назвать «скрытую теплоту» фазовых превращений, освобождающуюся в процессе кристаллизации, конденсации и замерзании воды и т. д. В зависимости от механического состава, содержания перегноя, окраски и увлажнения различают теплые и холодные почвы. Теплоемкость определяется количеством тепла в калориях, которое необходимо затратить, чтобы поднять температуру единицы массы (1г) или объема (1 см3) почвы на 1оС. Из таблицы видно, что с увеличением влажности теплоемкость меньше возрастает у песков, больше у глины и еще больше у торфа. Поэтому торф и глина являются холодными почвами, а песчаные - теплыми. Теплопроводность и температуропроводность. Теплопроводность - способность почвы проводить тепло. Она выражается количеством тепла в калориях, проходящего в секунду через площадь поперечного сечения 1 см2 через слой 1 см при температурном градиенте между двумя поверхностями 1оС. Воздушно-сухая почва обладает более низкой теплопроводностью, чем влажная. Это объясняется большим тепловым контактом между отдельными частицами почвы, объединенными водными оболочками. Наряду с теплопроводностью различают температуропроводность - ход изменения температуры в почве. Температуропроводность характеризует изменение температуры на единице площади в единицу времени. Она равна теплопроводности, деленной на объемную теплоемкость почвы. При кристаллизации льда в порах почвы проявляется кристаллизационная сила, вследствие чего закупориваются и расклиниваются почвенные поры и возникает так называемое морозное пучение. Рост кристаллов льда в крупных порах вызывает подток воды из мелких капилляров, где в соответствии с уменьшающимися их размерами замерзание воды запаздывает.

Источники поступающего в почву тепла и расходования его - неодинаковые для различных зон, поэтому тепловой баланс почв может быть и положительным и отрицательным. В первом случае почва получает тепла больше, чем отдает, а во втором - наоборот. Но тепловой баланс почв любой зоне с течением времени заметно изменяется. Тепловой баланс почвы поддается регулированию в суточном, сезонном, годичном и многолетнем интервале, что позволяет создать более благоприятный термический режим почв. Тепловым балансом почв природных зон можно управлять не только через гидромелиорации, но и соответственными агромелиорациями и лесомелиорациями, а также некоторыми приемами агротехники. Растительный покров усредняет температуру почвы, уменьшая ее годовой теплооборот, способствуя охлаждению приземного слоя воздуха вследствие транспирации и излучения тепла. Большие водоемы и водохранилища умеряют температуру воздуха. Весьма простые мероприятия, например культура растений на гребнях и грядах, дают возможность создать благоприятные условия теплового, светового, водно-воздушного режима почвы на Крайнем Севере. В солнечные дни среднесуточная температура в корнеобитаемом слое почвы на гребнях на несколько градусов выше, чем на выровненной поверхности. Перспективно применение электрического, водяного и парового отопления, используя промышленные отходы энергии и неорганические природные ресурсы. Регулирование теплового режима и теплового баланса почвы вместе с водно-воздушным имеет весьма большое практическое и научное значение. Задача заключается в том, чтобы управлять тепловым режимом почвы, особенно уменьшением промерзания и ускорением оттаивания ее.

Влага необходима для прорастания семян, без нее невозможны последующий рост и развитие растения. С водой в растение из почвы поступают питательные вещества, испарение воды листьями обеспечивает нормальные температурные условия жизнедеятельности растения.

ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ, величина, количественно характеризующая водо-удерживающую способность почвы; способность почвы поглощать и удерживать в себе от стекания определенное количество влаги действием капиллярных и сорбционных сил. В зависимости от условий, удерживающих влагу в почве, различают несколько видов В. п.: максимальную адсорбционную, капиллярную, наименьшую и полную.

Максимальная адсорбционная ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ, связанная влага, сорбированная влага,ориентировочная влага - наибольшее количество прочно связанной воды,удерживаемое сорбционными силами. Чем тяжелее гранулометрический состав почвы и выше содержание в ней гумуса, тем больше доля связанной, почти недоступной винограду и др. культурам влаги в почве.

Вода - обязательное условие почвообразования и формирования почвенного плодородия. Без нее невозможно развитие почвенной фауны и микрофлоры.

Процессы превращения, трансформации и миграции веществ в почве также требуют большого количества воды.

Для определения потребности растений в воде применяют показатель -транспирационный коэффициент - количество весовых частей воды, затраченной на одну весовую часть урожая.

Степень доступности почвенной влаги растениям и состояние водного режима,выражают почвенно-гидролитические константами. Различают следующие почвенно-гидрологические константы:

• 1. Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) - влажность почвы,соответствующая наибольшему содержанию недоступной растениям прочносвязанной влаги.
• 2. Максимальная гигроскопичность (МГ) - влажность почвы, соответствующая количеству воды, которое почва может сорбировать из воздуха, полностью насыщенного водяным паром. Влага, соответствующая МГ, полностью недоступна растениям.
• 3. Влажность устойчивого завядания растений (ВЗ), соответствующая содержанию в почве воды, при котором растения обнаруживают признаки завядания, не проходящие при помещении растений в насыщенную водяным паром атмосферу. Влажность завядания соответствует влажности почвы, когда влага из недоступного для растений состояния переходит в доступное (нижний предел доступности почвенной влаги).
• 4. Наименьшая (полевая) влагоемкость почвы (НВ) - соответствует капиллярно-подвешенному насыщению почвы водой, когда последняя максимально доступна растениям.
• 5. Полная влагоемкость (ПВ) - соответствует такому содержанию влаги в почве, когда все ее поры насыщены водой.

Способность почвы к устойчивому обеспечению растений водой зависит от агрофизических факторов плодородия.

Влагоемкость почвы - называют способность ее удерживать воду. Различают капиллярную, наименьшую (полевую) и полную влагоемкость. Капиллярная влагоемкость определяется количеством воды, содержащимся в капиллярах почвы, подпертых водоносным горизонтом. Наименьшая влагоемкость аналогична капиллярной, но при условии отрыва капиллярной воды от воды водоносного горизонта. Полная влагоемкость - состояние влажности, когда все поры (капиллярные и не капиллярные) полностью заполнены водой.

Водопроницаемостью почвы называют способность впитывать и пропускать через себя воду. Водопроницаемость зависит от гранулометрического состава,структуры почвы и степени увлажнения. Определяют водопроницаемость,пропуская через слой почвы воду.

Водоподъемная способность почвы - способность к капиллярному подъему воды.

Обусловлено это свойство действием менисковых сил смоченных водой стенок почвенных капилляров.

Условия водного режима в пахотной почве постоянно изменяются. Радикальный метод регулирования водного режима почв - мелиорация. Современные приемы гидротехнической мелиорации обеспечивают возможность двухстороннего регулирования водного режима: орошение со сбросом лишней воды и осушение в комплексе с дозированным орошением.

Поступление влаги в почву складывается из впитывания при частичном заполнении пор водой и фильтрации воды. Совокупность этих явлений объединяется понятием «водопроницаемость почвы ». По скорости впитывания во,ды различают почвы хорошо-, средне и слабо водопроницаемые. Фильтрация почвы, т. е. нисходящее передвижение влаги в почве или грунте при заполнении всех порводой, зависит от многих факторов: механического состава, водопрочности агрегатов, плотности,сложения.

Количество воды, характеризующее водоудерживающую способность почвы, называют влагоемкостью .В зависимости от сил, удерживающих влагу в почве,различают максимальную адсорбционную влагоемкость (влага, которая удерживается па поверхности частиц под действием сорбционных сил), капиллярную (запас воды, удерживаемый капиллярными силами), наименьшую (полевую) и полную влагоемкость или водо-вместимость (содержание воды в почве при заполнении всех пор водой).

С капиллярной влагоемкостью связано важное в агрономической науке понятие капиллярной каймы. Капиллярной каймой называется весь слой влаги между уровнем грунтовых вод и верхней границей фронта смачивания почвы.

Наименьшая (полевая) влагоемкость - это количество влаги, которое сохраняется в почве(или грунте) при отсутствии капиллярного подтока после стенания избыточной гравитационной воды.Это максимальное количество воды, удерживаемое почвой в естественных условиях при отсутствии испарения и притока воды извне. Влагоемкость почвы зависит от механического, химического,минералогического состава почвы, ее плотности,пористости и т. д.

Аэрация, водопроницаемость, влагоемкость и другие водно-физические свойства почвы являются важными почвенными характеристиками, влияющими на плодородие почвы, ее хозяйственную ценность.

Корневые выделения. Растения не остаются в долгу перед микроорганизмами - живые растения кормят почвенные микроорганизмы своими корневыми выделениями, а не только отмирающими послеуборочными остатками, хотя корни тоже составляют около трети массы растения. Татьяна Угарова приводит цифру - до 20% всей массы растений составляют корневые выделения. В состав корневых выделений входят органические кислоты, сахара, аминокислоты и многое другое. По Т. Угаровой сильное растение обильно кормит почвенные микроорганизмы, при этом происходит массовое размножение ризосферной (корневой) полезной микрофлоры. Причем растения стимулируют развитие преимущественно такой микрофлоры, которая питает растения, вырабатывает стимуляторы роста растений, подавляет вредную растениям микрофлору.

В нескольких (4-5) типичных для данного поля местах, если это не было сделано заранее, в полосе орошения, ближе к капельницам (на расстоянии 30-40 см от них), берут образцы почвы в слое 0,2-0,3 м и 0,5-0,6 м.) образцы с каждой глубины смешивают между собой и получают два средних образца с глубины 20-30 см и 0-60 см. Каждый средний образец объемом 1,5-2,0 л почвы просеивается после небольшой просушки от корней и других случайных включений.

Затем просеянную землю в вышеуказанных объемах помещают в сушильный шкаф на 6-8 ч при температуре 100-105°С до полного высыхания.

Необходимо приготовить цилиндр без дна с установленным объемом 1 л почвы (можно использовать бутылку ПЭТ из-под воды, аккуратно срезав дно и верхнюю горловину) и взвесить пустой сосуд. Дно сосуда обвязывают тканью (марлей в несколько слоев), ставят на ровную поверхность и наполняют почвой объемом 1 л, слегка постукивая по стенкам, чтобы ликвидировать пустоты, затем взвешивают и записывают вес почвы объемом 1 л.

В подготовленную емкость с водой опускают на 1 -2 см ниже уровня дна сосуд с почвой для капиллярного объема воды. После появления на поверхности почвы в сосуде капиллярно поднятой в ней воды сосуд осторожно, вынимают из воды, чтобы не отпало закрытое тканью дно, затем дают стечь лишней воде. Взвешивают сосуд с почвой и определяют количество капиллярной воды в граммах на 1 л почвы (1 мл воды = 1 г).

Уровень испарения воды из почвы - фактор, определяющий нормы и интервалы полива. Объем испарения зависит от двух факторов: испарение с поверхности почвы и испарение воды растением. Чем больше вегетативная масса, тем большая величина испарения воды, особенно при значительной сухости воздуха и высокой температуре воздуха. Относительная зависимость этих двух факторов дает большую испаряемость воды за вегетацию. Особенно она возрастает в период нарастания массы плодов и их созревания (см. табл. 12.23). Поэтому при расчете поливной нормы вводят коэффициент испарения, учитывающий эти факторы.

Коэффициент испарения растениями (К исп) - это соотношение между фактической транспирацией и потенциальным испарением с единицы водной поверхности за единицу времени.

Суточное испарение Е определяется как испарение с открытой водной поверхности площадью 1 м 2 за сутки и выражается в мм, л/м 2 или м 3 Да.

Суточное испарение Е сут растением определяется по формуле:

Е сут = Е и х К исп

Например, 9 л/м 2 /сутки х 0,6 = 5,4 л/м 2 /сут. Это один из способов определения суточной поливной нормы или величины испарения.

В окультуренной почве минеральная часть составляет примерно 45%, органическое вещество почвы - до 5%, вода - 20-30%, воздух - 20-30% объема почвы. От момента насыщения почвы влагой (ирригация, осадки) в довольно короткий период, часто в течение нескольких дней, в результате испарения и дренирования открывается много пор, часто до 50 % общего объема в зоне корней.

На разных почвах эти показатели различные. Чем выше насыпная плотность почвы, тем выше запас воды при НВ 100%, на тяжелых почвах ее всегда больше, чем на легких. Применение систем капельного полива определяет на различных по механическому составу почвах распределение в них воды. На тяжелых почвах наблюдается более сильное горизонтальное распределение воды, влажная "луковица" - форма распространения воды от одной капельницы - более широкая, соотношение ширины и глубины примерно равное, в то время как на легких почвах "луковица" имеет вертикаль-

ную форму, ширина ее меньше длины в 2-3 раза; на средних по механическому составу почвах "луковица" имеет промежуточную форму.

Оценку запасов продуктивной влаги в миллиметрах проводят с учетом пределенной глубины слоя почвы (см. табл. 12.24).

Методы определения поливной нормы

Необходимо организовать ежедневный учет испарения воды с единицы площади. Зная запас продуктивной воды в почве на определенную дату и ежедневный ее расход на испарение, определяют поливную норму за определенный промежуток времени. Это составляет обычно 1-3 дня для овощных культур, 7 и более дней - для плодовых и винограда, что конкретно рассчитывается для каждой культуры. Обычно в практике фертигации используют два метода определения поливной нормы: эвапориметрический и тензиометрический.

Эвапориметрический метод. На метеопостах устанавливают специальный

прибор - эвапориметр для определения суточного испарения с единицы водной поверхности площади, к примеру 1 м 2 . Этот показатель - потенциальное испарение Е и с 1-го м 2 в мм/день, л/день. Однако для пересчета на фактическую испаряемость растений с единицы площади вводят коэффициент пересчета К раст, величина которого учитывает испаряемость растений по периодам их роста, т. е. с учетом степени облиственности растений, а также почвы (см. табл. 16). Например, для томатов в июле Е н = 7,6 л/м 2 , К раст = 0,8.

Суточное испарение растений в этих условиях равно:

Е сут = Е и х К раст, = 7,6 л/м 2 х 0,8 = 6,1 л/м 2

На 1 га площади это составит 6,1мм = 61 мУга воды. Затем делают пересчет на фактическую полосу увлажнения в пределах 1 га.

Это стандартный метод определения поливной нормы, принятый FАО -

международной сельскохозяйственной организацией. Данный метод отличается большой точностью, но требует оборудования метеопоста в хозяйстве и ежедневного учета.

Теизиометрический метод. В настоящее время, внедряя новые системы

капельного орошения на различных культурах, начинают использовать разные типы тензиометров зарубежного производства, определяющие влажность почвы в любом месте поля и на любой глубине активного слоя почвы. Существуют водомерные, ртутные, барометрические, электрические, электронно-аналоговые и другие тензиометры. Все они снабжены трубкой, переходящей в керамический пористый сосуд, через которую вода по порам поступает в грунт, создавая разрежение в трубке, герметично соединенной с водомерным устройством - ртутным или другим барометром. При полном заполнении трубки водой и герметически вставленной в нее сверху трубки-вставки ртутный барометр или воздушный манометр показывает ноль (0), а по мере испарения воды из почвы она из керамической трубки переходит в почву, создавая в трубке разрежение, что изменяет показание давления в приборе,

по которому судят о степени влажности в почве.

Степень снижения давления манометра определяют в таких единицах: 1

Бар = 100 центибар - примерно 1 атм. (точнее 0,99 Бар).

Так как часть объема почвы должна быть заполнена воздухом, то с учетом этого интерпретируют показатели прибора следующим образом:

* 0-10 центибар (0-0,1 атм.) - почва переувлажнена;

* 11-25 центибар (0,11-0,25 атм.) - оптимальные условия влажности,

необходимость в орошении отсутствует;

* 26-50 центибар - имеется потребность в пополнении запасов воды в почве, в зоне основной массы корней, с учетом послойной влажности.

Так как с изменением механического состава почвы нижний предел необходимой ее влажности не существенно изменяется, то в каждом конкретном случае до полива определяют нижнюю, но достаточную, степень обеспечения почвы влагой в пределах 30 центибар (0,3 атм.) и составляют номограмму для оперативного расчета поливной нормы или пользуются, как указано выше, данными суточного испарения воды с учетом коэффициента транспирации.

Зная исходную влажность почвы, т. е. с момента начала отсчета - 11 центибар

(0,11 атм,), суточные снижения показателя тензиометра до 26-30 центибар

(0,26-0,3 атм.) на овощных, и несколько ниже, до 0,3-0,4 атм. на винограде и плодовых, где глубина корнеобитаемого слоя достигает 100 см, определяют поливную норму, то есть количество воды, необходимое для доведения до верхнего уровня оптимальной влажности почвы. Таким образом, решение задачи управления режимом капельного орошения на основе тензиометрического метода сводится к поддержанию в период вегетации оптимальной влажности почвы и соответствующего ей диапазона всасывающего давления. Установлены величины всасывающего давления для плодовых культур по показаниям тензиометра при различных порогах предполивной влажности в контуре увлажнения на глубине 0,3 и 0,6 м на расстоянии от капельницы на 0,3-0,4 м.

Нижние границы оптимального влагосодержания - 0,7-0,8 (НВ)и, соответственно, тензиометрические показания - начиная от 30-20 сантибар (0,3-

0,2 атм.). Для овощных культур нижняя граница будет на уровне 0,25-0,3 атм.

При использовании тензиометров следует соблюдать определенные пра-

вила: место расположения тензиометра должно быть типичным для поля. Обычно в одной точке располагают 2 тензиометра. Для овощных культур -один на глубине 10-15 см, а второй - 30 см, на расстоянии 10-15 см от

капельницы. На плодовых и винограде один тензиометр располагают на глубине 30 см, а второй - 60 см, на расстоянии 15-30 см от капельницы.

Чтобы производительность капельницы была в пределах нормы, необходимо регулярно следить за тем, чтобы она не была засорена нерастворимыми солями и водорослями. Для проверки производительности капельниц обычно подсчитывают количество вытекающих капель за 30 сек в разных местах поля и в месте установки тензиометра.

Тензиометры устанавливают после полива участка. Для их установки используют ручной ямобур или трубку диаметром несколько большим, чем стандартный диаметр тензиометра (> 19 мм). Установив тензиометр на нужную глубину, свободное пространство вокруг него осторожно уплотняют, для того чтобы не было воздушных полостей. На тяжелой почве тонкой трубкой делают отверстие на нужную глубину, ждут, когда появится вода, затем размещают тензиометр и уплотняют почву вокруг него.

Снимать показания тензиометра необходимо в ранние утренние часы, когда

температура еще стабильна после ночи. Следует учитывать, что после полива или дождей при повышенной влажности почвы показатели тензиометра будут выше предыдущих показателей. Почвенная влага через пористую часть (сенсор) проникает в колбу тензиометра, пока давление в тензиометре не сравняется с давлением воды в почве, в результате чего давление в тензиометре уменьшится, вплоть до исходного, равного 0 или несколько ниже.

Расход воды из тензиометра происходит постоянно. Однако могут иметь место резкие перепады при высокой испарительной способности почвы (жаркие дни, суховей), а высокий коэффициент транспирации наблюдается в периоды цветения и созревания плодов.

Во время полива или после него добавляют в прибор воду, чтобы восполнить ранее вытекшую. Для полива необходимо использовать только дистиллированную воду, добавляя на 1 л воды 20 мл 3 %-го раствора гипохлорида натрия, который обладает стерилизующими свойствами против бактерий, водорослей. Заливают воду в тензиометр до начала ее вытекания, то есть на весь объем нижней трубки. Обычно требуется до 1 л дистиллированной воды на каждый тензиометр.

Нужно следить, чтобы в прибор не попала грязь, в том числе с рук. Если по условиям эксплуатации в прибор доливают небольшое количество дистиллята, то и профилактически доливают в прибор дополнительно 8-10 капель 3%-го раствора гипохлорида натрия, кальция, что защищает керамический сосуд (сенсор) от вредной микрофлоры.

В конце сезона ирригьции вращательным движением осторожно вынимают прибор из почвы, промывают под проточной водой керамический сенсор и, не повреждая его поверхности, протирают 3%-м раствором гипохлорида чистящей подушечкой. При мытье прибор держат только вертикально сенсором вниз. Хранят тензиометры в чистой емкости, заполненной раствором дистиллированной воды с добавкой 3%-го раствора гипохлорида. Соблюдение правил эксплуатации и хранения прибора - основа его долговечности и правильных показаний при эксплуатации.

При работе тензиометров в первое время после их установки проходит определенный период адаптации, пока в зоне замера не сформируется кор-

невая система и корни не будут контактировать с сенсором прибора. В этот период можно поливать с учетом факторов транспирации весовым методом с водной поверхности.

Когда вокруг прибора достаточно сформируется корневая система (молодые корни, корневые волоски), прибор показывает реальную потребность в воде. В это время могут отмечаться резкие перепады давления. Это наблюдается при резком снижении влажности и является показателем для начала ирригации. Если растения хорошо развиты, имеют хорошую корневую систему и достаточно облиственны, то перепад давления, т. е. уменьшение влажности почвы, будет более сильным.

Малое изменение давления почвенного раствора и соответственно тензиометра указывает на слабую корневую систему, слабое поглощение растением воды или ее отсутствие. Если известно, что место, где установлен тензиометр, не соответствует типичности участка по причине заболевания растений, чрезмерной засоленности, недостаточной проветриваемости почвы и др., то тензиометры необходимо переместить в другое место, и чем раньше, тем лучше.

Помимо тензиометров, следует использовать экстракторы почвенного раствора. Это те же трубки с пористым сосудом внизу (сенсором), но без манометров и без заполнения их водой. Через пористую керамическую трубку почвенный раствор проникает внутрь ее, а затем с помощью шприца-экстрактора с длинным патрубком, опускаемым на дно сосуда, отсасывают почвенный раствор для проведения полевого экспресс-определения рН, ЕС (концентрация солей в миллисименсах для дальнейшего пересчета их количества в растворе), определения количества Nа, С1 с помощью индикаторных ра-створов. Этот раствор можно анализировать и в лабораторных условиях. Такой контроль позволяет оптимизировать условия выращивания в течение

всей вегетации, особенно в период фертигации. При использовании ионоселективных электродов или иных методов экспресс-анализа контролируют наличие в почвенном растворе азота, фосфора, калия, кальция, магния и других элементов.

Приборы для экстракции необходимо устанавливать рядом с тензиометрами.

РАСЧЕТ ПОЛИВНОЙ НОРМЫ

Определение величины поливных норм по показаниям тензиометров проводится с использованием графиков зависимости всасывающего давления прибора от влажности почвы. Такие графики в конкретных почвенных условиях позволяют оперативно определять поливные нормы.

Для плодовых и винограда тензиометр, установленный на глубине 0,3 м, характеризует среднюю величину влажности в почвенном слое 0-50 см, а на глубине 0,6 м - в слое 50-100 см.

Расчет дефицита влаги проводят по формуле:

Q = 10h (Q нв - Q пп), мм водяного столба,

где h - глубина расчетного слоя почвы, мм; Q нв - влажность объема

почвы, НВ; Q пп - предполивная влажность объема почвы, % НВ.459

Поливная норма, л/растение, определяется по формуле:

V = (Q 0-50 + Q 50-100) ХS

где V - поливная норма; Q 0-50 - влажность почвы, мм, в слое 0-50 см,

Q 50-100 в слое 50-100 см; S - размер контура увлажнения, м 2 .

Например, 1,5 м х 1,0 м = 1,5 м 2 .

Учет можно вести за сутки или иной период времени. Для упрощения расчетов используют номограмму - график, учитывающий зависимость всасывающего давления от влажности почвы отдельно по каждому слою. Например, О-25, 26-50, 51-100 см. На номограмме по оси абсцисс откладывают величину всасывающего давления для слоя 0-50 см в точке 30 см (РS 1 и для слоя 51-100 см в точке 60 см (РS 2) с интервалом 0,1 атм. по оси ординат. График покажет расчетное количество воды в литрах на растение, л/м 2 или м 3 |га.

Определение поливной нормы с помощью номограммы сводится к расчету объема воды V по замеренным тензиометрами величинам РS. и РS 2 .

Поливная норма в расчете на 1 га определяется:

М(м 3 |га) = 0,001 V Х N,

где М - поливная норма; N - количество растений (капельниц) на 1 га.

Аналогичный расчет проводят и для овощных культур, но обычно на этих культурах тензиометры помещают на небольшую глубину и они дают быстро меняющиеся показания влажности почвы, то есть поливы проводятся чаще. Продолжительность полива определяется по формуле:

Т= V: G,

где G - расход воды капельницей, л/ч; V - поливная норма, л; Т -продолжительность полива, ч, в зависимости от объема воды и производительности капельниц. "

Используя определенные типы тензиометров, можно автоматизировать процесс полива. В этом случае отключение насоса поливной системы проводится несколько ранее (что следует программировать), чем достигается верхний предел необходимой влажности.

Для расчета интервала полива в днях необходимо поливную норму V разделить на дневную поливную норму (мм/день), определяемую тензиометрически. Поливная норма может выражаться в мм/га или в л/м 2 , в пределах между максимальным и нижним порогами влажности. Поливная норма за период времени в этих пределах влажности, деленная на дневную поливную норму, дает величину интервала между поливами.

ВОДА ДЛЯ ОРОШЕНИЯ

И РЕГУЛИРОВАНИЕ ЕЕ КАЧЕСТВА

В практике орошения используют различные источники воды. Это прежде всего воды рек, водохранилища, шахтные воды, воды скважин и т. д.

Водный потенциал Украины очень богат. По ее территории протекает 92 реки, находится 18 очень крупных водохранилищ, 362 больших озера и пруда. Три четверти всех водных ресурсов река Днепр. На основе днепровской воды созданы крупнейшие водохранилища: Киевское, Каневское, Кременчугское, Днепродзержинское, Запорожское и Каховское, которые являются источниками воды для различных целей, в том числе и для орошения

На величину показателя Рн воды Киевского водохранилища влияют гумусо-вые выносы реки Припять. Летом в придонных отложениях водохранилищ на-капливается 5-10 мг/л СО 2 , иногда до 20-45 мг/л, поэтому показатель Рн сни-жается до 7,4. Разница показателя Рн поверхностных и придонных вод можетдостигать 1-1,5 Рн. Осенью, в связи с затуханием фотосинтеза, величина Рнснижается за счет подкисления СО 2 , . Летом СО 2 , поглощается в процессе фото-синтеза, поэтому Рн достигает 9,4. Количество NH 4 , варьирует от 0,2 до 3,7 мг/л,NO 3 максимален зимой - 0,5 мг/л, Р - от 0 до 1 мг/л, так как он адсорбируется Fе, общий азот - 0,5-1,5 мг/л, железо растворимое от 1,2 мг/л зимой до 0,4 мг/л летом (максимум), а обычно 0,01-0,2 мг/л. Сезонные изменения величины Рн обусловлены, главным образом, карбонатным равновесием в воде. Минимальный показатель Рн зимой - 6,7-7,0; максимальный летом - до 9,7.

Северный Донец и реки Приазовья, включая водохранилища Северного Донца (Исааковское, Луганское, Краснооскольское), характеризуются повышенным содержанием кальция и натрия, хлора - 36-124 мг/л, общей минерализацией - 550-2 000 мг/л. В этих водах содержится NO 3 - 44-77 мг/л (следствие их загрязнения). Подземные воды среднеминерализованы -600-700 мг/л, Рн - 6,6-8, воды гидрокарбонатно-кальциевые и магниевые.

Скважины дают воду от слабоминерализованной питьевой до сильнозасо- ленных, особенно в каменноугольных районах Донбасса.

Воды Бугского лимана у г. Николаева характеризуются высокой минерализацией - 500-3 000 мг/л, содержащие НСО 3 , - 400-500 мг/л, Са - 50-120 мг/л, Мg- 30-100 мг/л, сумма ионов - 500-800 мг/л, Nа + К - 40-

70 мг/л, С1 - 30-70 мг/л.

В Крыму находятся кроме Северо-Крымского канала, орошающего Степной Крым водами Каховского водохранилища, ряд водохранилищ: Чернореченское, Качинское, Симферопольское, а также воды горного Крыма.

Воды горного Крыма имеют минерализацию от 200-300 до 500-800 мг/л,

НСО 3 , от 150-200 до 300 мг/л, SО 4 , - от 20-30 до 300 и более мг/л, С1- от 6-10 до 25-150 мг/л, Са - от 40-60 до 100-150 мг/л, Мg - от 6-10 до 25-40

мг/л, На + К - от 40 до 100-200 мг/л. Воды водохранилищ имеют минерализацию от 200 до 300-400 мг/л, НСО 3 - от 90-116 до 220-270 мг/л, SО 4 , - от 9-14 до 64-75 мг/л, С1 - от 5-8 до 18-20 мг/л, Са - 36-87 мг/л, Мg- от 1-2 до 19-23 мг/л, На + К - от 1-4 до 8-24 мг/л.

461 Приведенные цифры следует учитывать при организации капельного орошения, желательно раз в 2-3 месяца проводить анализ воды по вышеуказанным параметрам. Анализ должен включать оценку уровней физического, химического и биологического загрязнения воды. Обычно лаборатории качества воды санэпвдемстанций проводят такой стандартный анализ.

При использовании воды водоемов, особенно водохранилищ днепровской воды, обычно мелководных, хорошо прогреваемых летом, с большей степенью распространения в них сине-зеленых и других водорослей и бактерий, которые образовывают студенистую слизь и забивают форсунки, необходимо регулярно проводить их очистку (см. процесс хлорирования активным хлором).

В случае необходимости регулирования количества водорослей и бактерий в воде, а также продуктов их жизнедеятельности - слизи, следует непрерывно вводить в поливную воду активный хлор, чтобы на выходе из поливной системы орошения его концентрация в поливной воде была не менее 0,5-1 мг/л, в рабочем растворе - до 10 мг/л С1. Можно применять другой метод - периодически вводить очищающие дозы активного хлора 20 мг/л в последние 30-60 мин цикла орошения.

Выпадающие в осадок СаСО 3 , и МgСО 3 , можно удалить подкислением оросительной воды до уровня Рн 5,5-7. При таком уровне кислотности воды эти соли в осадок не выпадают и выводятся из системы орошения. Кислотная очистка осаждает и растворяет образующиеся в системах полива осадки - гидроокиси, карбонаты и фосфаты.

Обычно используют технические кислоты, не засоренные примесями и не содержащие в своем составе гипсовых и фосфатных осадков. Для этой цели используют техническую азотную, ортофосфорную или хлорную кислоту. Обычная рабочая концентрация этих кислот 0,6 % по действующему веществу. Продолжительность кислотной ирригации около 1 ч вполне достаточна.

При сильном загрязнении воды соединениями железа или железосо-держащими бактериями, воду обрабатывают активным хлором в количестве 0,64 от количества железа в воде (принятым за единицу), что способствует выпадению железа в осадок. Подачу хлора в случае необходимости проводят до системы фильтров, которые следует регулярно проверять и очищать.

Контроль за сероводородными бактериями осуществляется также с помощью активного хлора в концентрации, в 4-9 раз превышающей концентрацию сероводорода в воде для орошения. Проблему избытка марганца в воде устраняют внесением хлора в концентрации, превышающей концентрацию марганца в воде в 1,3 раза.

Таким образом, готовясь к ирригации, необходимо оценить качество воды и подготовить необходимые решения для доведения воды, в случае необходимости, до определенных кондиций. Окись серы можно хлорировать периодическим или постоянным внесением 0,6 мг/л С1 на 1 мг/л S.

Процесс хлорирования активным хлором. Для растворения органического вещества систему труб заполняют водой, содержащей повышенные дозы - 30-50 мг/л С1 (в зависимости от степени загрязнения). Вода в системе без вытекания через капельницы должна находиться не менее 1 ч. В конце обработки вода должна содержать не менее 1 мг/л С1, при более низкой концентрации обработку повторить. Повышенные дозы хлора обычно применяют только для промывания системы после завершения вегетационного периода. При передозировке хлора может нарушаться стабильность осадка, вызывая его перемещение в направлении капельниц и их засорение. Нельзя проводить хлорирование, если концентрация железа превышает 0,4 мг/л, т. к. осадок может засорить капельницы. При хлорировании избегают при-менения удобрений, содержащих NH 4 , NH 2 , с которыми хлор вступает в реакцию.

Химические вещества для водоочистки. Для улучшения качества поливной воды применяют различные кислоты. Достаточным является подкисление воды до Рн 6,0, при которой осадки СаСО 3 , фосфата кальция, окисей железа растворяются. В случае необходимости проводится специальная очистка системы орошения продолжительностью 10-90 мин подкислений до Рн 2 водой с последующей промывкой. Наиболее дешевые азотная и соляная кислоты. При значительных количествах железа более 1 мг/л) нельзя применять для подкисления ортофосфорную кислоту. Обработка воды кислотой в открытом грунте проводится периодически. При Рн 2 - кратковременная обработка (10-30 мин), при Рн 4 - более продолжительные промывки.

При концентрации железа в воде более 0,2 мг/л проводят профилактическую промывку систем. При концентрации железа от 0,3 до 1,5 мг/л могут развиваться железобактерии, которые забивают форсунки. Отстаивание и аэрирование воды до использования улучшает осаждение железа, это касается и серы. Аэрирование воды и окисление ее активным хлором (на 1 мг/л S необходимо 8,6 мг/л С1) уменьшает количество свободной серы, вступающей в

реакцию с кальцием.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ КАПЕЛЬНЫХ

ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Кроме фильтрации воды применяют систематическую промывку магистральных и капельных линий. Промывка осуществляется одновременным открытием на 5-8-ми капельных линиях концевиков (заглушек) на 1 мин для удаления грязи, водорослей. При хлорировании с концентрацией активного хлора до 30 мг/л длительность процесса обработки не более 1 ч. При периодической обработке кислотой против неорганических и органических отложений в системах капельного орошения используют различные кислоты. При концентрации НС1 - 33%, Н 3 РО 4 - 85%, НNО 3 -60% используют рабочий раствор с концентрацией 0,6 %. В пересчете надействующее вещество это составит: НС1 - 0,2% д. в., Н,РО^ - 0,5% д. в.. Н 3 РО 4 - 0,36% д. в., что следует учитывать при использовании кислот с иной концентрацией. Продолжительность кислотной обработки 12 мин, последующей промывки - 30 мин.