Курсовая работа (т): Влагозапасы пахотных почв Белорусского Поозерья

В пахотных почвах накапливается больше влаги осадков, чем под покровом растительности. Так почва под «черным паром» запасается водой для следующих урожаев.

3.2 Формы почвенной влаги и их значение в жизни растений. Гидроморфность почв

Ученых и землепользователей интересуют не только закономерности участия воды в почвообразовательных процессах вместе с их пространственной локализацией, но и конкретное количество влаги, участвующее в жизни каждой почвы в настоящее время, в основном обеспечивающее ее продукционную способность - плодородие. Такая информация отличается высокой степенью динамичности, так как меняется по годам и сезонам, зависит от «капризов погоды», использования почвы, возделываемых культур и фаз их развития. Вместе с тем, в среднемноголетнем разрезе она дифференцирует почвы разного генезиса так же четко, как аналитические данные, но может быть получена только на основе мониторинга - непрерывных наблюдений - за содержанием влаги в почвах. Мониторинг влагозапасов в почвах пахотных земель Беларуси осуществляется Гидрометеоцентром Республики на 26-и гидрометеостанциях и 84 наблюдательных участках.

Согласно утвержденным планам на каждом участке площадью 25 м² на одной почвенной разновидности, с учетом возделываемых культур, за период апрель-октябрь ежедекадно и с ноября по март ежемесячно по десятисантиметровым слоям до глубины 100 см почвенным буром отбираются образцы, в которых термостатно-весовым методом определяется полевая влажность - реальное содержание влаги в почве на данный момент.

На участках наблюдений методом заливки площадок один раз в 10-15 лет устанавливается наименьшая (НВ) или предельная полевая (ППВ) влагоемкость почв - наибольшее количество влаги, которое удерживается в почве после стекания ее естественного или искусственного избытка. ППВ (НВ) - важная гидрологическая характеристика - константа, используемая для сравнивания водоудерживающей способности и влагообеспеченности почв разного генезиса, разной степени увлажнения и разного гранулометрического состава.

Мониторинг полевой влажности позволяет вычислять на данный момент доступный растениям запас влаги в миллиметрах по слоям: 0-20, 0-50 и 0-100 см, оценить запасы влаги под разными культурами по фазам их развития.

Одной из задач почвенных исследований была разработка типизированной количественной характеристики увлажненности почв, которая, через генетические особенности раскрыла бы их гидрологические, агрономические и мелиоративные свойства. Для решения этой задачи предстояло выбрать основную операциональную единицу в виде наиболее информативного показателя. Таким показателем является полевая влажность, представляющая собой случайную величину, в которой совокупно участвуют: количество осадков, горизонтальный (латеральный) и вертикальный сток, физическое испарение и десукция (потребление и испарение воды растениями).

Однако полевая влажность отражает лишь сиюминутное состояние и непригодна для оценки степени увлажненности почвы как природного образования. Особая сложность состоит в том, что общее количество влаги, участвующее в жизни конкретной почвы в течение сезона или года, не может быть получено суммированием разовых определений, поскольку в них фиксируется набор последовательных состояний, каждое из которых является составляющей непрерывного процесса, не поддающегося измерению скалярными величинами.

В научной литературе описано довольно много опытов количественной оценки увлажненности почв, но преодоление различий, обусловленных степенью гидроморфизма, гранулометрическим составом и хозяйственной деятельностью, до сих пор остается задачей, до конца не решенной. Наиболее продвинутым является использование «временного» показателя, то есть установление в ходе мониторинга периода, в течение которого почва находится в том или другом состоянии увлажнения.

К.В. Зворыкин и Н.Л. Чепурко оценивали увлажненность почвс помощью длительности периода с «достаточным увлажнением» (между ППВ и ВРК), выраженного в процентах от продолжительности всего вегетационного периода. Установлено пять градаций преимущественного увлажнения почвы.

Использовалась длительность доминирующей в течение года категории влажности почвы, максимальные величины влажности, до которых может происходить насыщение почв, разность между максимальными и минимальными запасами влаги и др., но четкого разграничения почв эти показатели не обеспечивали.

В исследованиях Т.С. Поповой, [1980] установлено, что со степенью заболоченности в почве увеличивается вероятность влагозапасов, превышающих ППВ. Число случаев превышения ППВ в течение года или вегетационного периода в почвах разной степени увлажнения на разных станциях и, следовательно, на разных почвах и породах разного гранулометрического состава, достаточно четко различается, а для почв одного генезиса, включая степени увлажнения, характеризуется близкими значениями на разных станциях.

Это позволило в качестве количественного показателя увлажненности почвы использовать число декад (дней) за год или за вегетационный период (апрель-октябрь), в которые влажность почвы превышала ППВ, т.е. почвы находились в состоянии условного избыточного увлажнения.

Преимущество использования ППВ в качестве критерия разграничения почв по увлажненности обусловлено следующим: 1) возможностью сравнивания почв разного гранулометрического состава; 2) возможностью экспериментального определения; 3) применимостью к характеристике любой почвы; 4) является общепринятым показателем для автоморфных и гидроморфных почв[].

ППВ характеризует содержание влаги, превышение которого означает не только ту или другую степень избыточного увлажнения почвы, но и наличие свободной, гравитационной влаги, передвигающейся в почве под действием силы тяжести.

Наряду с ППВ, увлажненность почвы характеризуют другие константы:

ВРК - влажность разрыва капиллярной связи, при которой подвижность влаги в почве резко уменьшается, и растения начинают испытывать ее дефицит;

ВЗ - влажность устойчивого завядания растений;

ПВ - полная влагоемкость - заполнение водой всего порового пространства почвы.

Содержание влаги больше ППВ можно условно считать нижней границей избыточного увлажнения, влага в интервале ППВ-ВРК, также условно, рассматривается как обеспечивающая оптимальное увлажнение, содержание ниже ВРК означает начальную степень повреждения растений от засухи, а ВЗ свидетельствует о вероятной их гибели от недостатка воды. ПВ имеет место при постоянном переувлажнении.

Условность этих градаций вызвана тем, что экспериментальное определение ВРК и ВЗ связано с затруднениями получения воспроизводимых результатов на основе анализа состояния растений. В основном эти константы получаются расчетным путем. Тем не менее, Т.С. Попова провела натурные исследования на посевах и проростках овса на разных станциях при разных погодных условиях и подтвердила, что в почвах Беларуси можно принять ВРК соответствующим 60% ППВ, а ВЗ примерно соответствует двойной максимальной гигроскопичности (МГ), определяемой аналитически.

Располагая данными, полевой влажности и ППВ каждого10 - сантиметрового слоя до глубины 100 см для всех наблюдательных участков и до глубины 200 см для балансовых участков на всех станциях, устанавливалось среднее многолетнее число дней за год и за период апрель-октябрь, когда влажность почвы превышала ППВ и когда она была ниже ВРК по слоям 0 - 20, 0 - 50 и 0 - 100 см. Оказалось, что самым информативным с позиции оценки увлажненности почв разного генезиса и гранулометрического состава, является слой почвы 0 -20 см, как наиболее активный, содержащий основную массу корней растений и запасов гумуса, а главное, как слой, в котором всегда можно определить ППВ, тогда как в слое 0 -50 см в некоторых почвах (при близком уровне грунтовых вод) она неотделима от ПВ.

Таким образом, можно считать установленным, что в почвах, одного генезиса и близкого гранулометрического состава увлажненность оценивается числом дней за год или вегетационный период, в течение которых содержание влаги в слое 0 -20 см превышает ППВ или меньше ВРК.

В таблице. 2 приведены средние арифметические показатели, превышающие ППВ в слое 0-20 см без учета гранулометрического состава почв, рассчитанные для всего массива определений влажности завремя наблюдений с 1952 по 1980 гг. на всех участках наблюдений за год и за вегетационный период.

Таблица 2. Среднемноголетняя увлажненность почв разной степени гидроморфность

*минимальной степени увлажнения

Таблица 1 четко отражает приоритет увлажненности в разграничении почв, несмотря на то, что в группировке участвовали объекты из разных регионов Беларуси, разного гранулометрического состава и степени окультуренности. Рельефные различия средней многолетней увлажненности почв обнаруживаются в течение года и вегетационного периода. При этом обращают внимание на очень высокие показатели, относящиеся к глееватым и глеевым почвам, объяснимые тем, что в эти группы, наряду с дерново-подзолистыми, вошли также дерновые заболоченные почвы грунтового увлажнения.

Таким образом, утвердившееся в Беларуси представление о водном режиме почв указывает на наличие двух разных его составляющих. С одной стороны, это содержание и передвижение влаги в профиле почвы, о чем можно судить на основании идентификации ее генезиса, с другой - увлажненность, статистически достоверно свидетельствующая о среднемноголетних запасах и динамике влаги в наиболее активном слое почвы в течение года или вегетационного периода.

4. Результаты исследований влагозапасов пахотных почв Белорусского Поозерья

Для изучения влагозапасов в пахотных почвах Белорусского Поозерья были использованы данные постоянны многолетних наблюдений (мониторинг) за влажностью почв, осуществляемых Гидрометеослужбами Беларуси Витебской области. На данном этапе эти наблюдения представлены в виде оценки влагозапасов в почвах по слоям 0-20,0-50 и 0-100. Мониторинг влажности ведется на 10 метеостанциях, размещенных в разных природных условиях Витебской области.

В настоящее время НИИ почвоведения и агрохимии НАН, Гидрометеоцентром РБ и МГЭУ им. А.Д. Сахарова готовится к публикации книга «Водный режим Беларуси», в сборе материала для которой принимает участие автор. Для этой книги проводится систематизация и анализ данных наблюдений за влажностью почв, предоставляемых Гидрометеоцентром Беларуси. Подготовлена база данных, содержащая сведения о каждой метеостанции, о конкретных участках наблюдений с определением наименьшей влагоемкости почв и названием почвенных разновидностей, а также результаты ежедекадного определения общей влажности почв по 10-сантиметровым слоям в соответствии с утвержденным Наставлением().

На основе собранных материалов требовалось дать характеристику влагозапасов продуктивной и непродуктивной влаги по всем участкам наблюдений. Это составляет часть представления общего представления о водном режиме почв в целом, в том числе для Белорусского Поозерья.

В таком разрезе выполнен анализ базы данных, в котором рассматривались по каждому участку метеостанций Витебской области запасы общей влаги в слое 0-20 см с учетом возделываемых культур и различий почв.

Витебская гидрометеостанция

ГМС Витебск расположена на южной окраине города Витебска. Наблюдения за влажностью почв ведутся на 20 участках.

Метеостанция характеризует условия ландшафтов моренных гряд и возвышенности Позерского оледенения, где почвы развиваются преимущественно на связных почвообразующих породах (моренные суглинки и супеси). Климат умеренно-континентальный. Средняя годовая температура равна 5,1С. Среднее годовое количество осадков составляет 620 мм.

Зависимость влагозапасов почв Витебская гидрометеостанция от сельскохозяйственных культур

Анализ влагозапасов пахотного слоя почв рассматривался под 10 вариантами сельскохозяйственных культур, чтобы определить их влияние на влагозапасы почв. Результаты анализа показала, что влагозапасы слоя 0-2 - под разными культурами колеблются от 38 до 44 мм. При этом выделяются 3 группы культур между которыми существуют более или менее заметные различия. Кукуруза, картофель и злаково-бобовые травы отличаются наиболее низким влагозапасом: от 38 до 40 мм, зерновые - от 40 до 42 мм и клевер - от 42 до 44 мм. Это позволяет отметить небольшое влияние культур на величину влагозапасов пахотного слоя.

Распределение влагозапасов почв наВитебская гидрометеостанция в зависимости от природных условий

За отсутствие на данном этапе сбора информации сведений разновидности почв на каждом участке наблюдений анализировался весь массив данных, описывающий влагозапасы на каждом участке среднеарифметическим показателем содержания влаги за последние 25 лет. Эти данные показывают, что влагозапасы определяемые различиями почв изменяются от 20 до 54 мм. Эти показатели свидетельствуют о значительно более выраженном влиянии почвенных условий чем возделываемых культур. Все разнообразие данных сортированное вExcel, показало (рис. 2.), что в почвы метеостанции Витебск по содержанию влаги в пахотном слое неоднородны и делятся на 5 групп, среди которых резко преобладают содержащие от 20 до 28 мм влаги в слое 0-20 (50%).Еще 30% значений приходится на показатели от 28 до 36 мм и 10% составляют показатели от 22 до 52 мм и по 5% остается на от 28 до 36 мм и 52 до 60 мм.Зависимость влагозапасов от почвенных условий свидетельствует о большом разнообразии почв, которая будет уточнена и найдет объяснение в дальнейших исследованиях.

Распределение влагозапасов почв на МС Верхнедвинск в зависимости от природных условий

МС Верхнедвинск находится в 4 км к югу города Верхнедвинск. Наблюдения на данной станции ведутся на 16 участках.

Станция расположена в границе Полоцкой низины на озерно-ледниковой низине. Среднее годовое количество осадков составляет 588 мм. Для нее характерны суглинистые и заболоченные почвы. Дерново-подзолистые автоморфные почвы составляют 41%, дерново-подзолистые - заболоченные-38%.Эти данные показывают, что влагозапасы определяемые различиями почв изменяются от 46 до 70 мм. Из них 56% приходится на почвы, у которых влагозапас определяется в интервале от 46 до 54 мм, 37% - от54 до 62 мм и 7%-от 62 до 70 мм.

Распределение влагозапасов почв на МС Докшицы в зависимости от природных условий.

МС Докшицынаходится на юго-западной окраине города Докшицы. Наблюдения на станции ведутся на 18 участках

Расположена на донно-моренной равнине в пределах Верхнедвинской низины. Для этой станции характерны дерново-подзолистые почвы (суглинки подстилаемые супесями). Средняя годовая температура 4,9С. Среднее годовое количество осадков 623 мм. Влагозапасы почв данной станции колеблются в пределах от 28 до 60 мм. 50% участков имеют почвы с влагозапасом, который имеет значения от 36 до 44 мм, 28% - от 44 до 52 мм, 17% - от 28 до 36 и 5%-от 52 до 60 мм.

Распределение влагозапасов почв на МС Езерище в зависимости от природных условий

МС Езерище находится на восточной окраине Городокского района. Наблюдения на данной станции проводятся на 27 участках.

Этой станции характерен камово-моренный озерный ландшафт. Расположен в пределах Витебско-Городетской возвышенности. Для этой станции характерны суглинки. Средняя годовая температура4,4 С. Среднее годовое количество осадков 629 мм. Влагозапасы почв данной станции колеблются в интервале от21 до 62 мм. Из них 33% составляют участки с почвами, у которых влагозапас колеблется от 44 до 50 мм, 22% - от 38 до 44 мм, по 11% приходится на почвы с влагозапасом от 20 до26 мм, от 50 до 56 мм и от 50 до 62 мм, остальное составляют почвы с влагозапасом в интервале от 26 до 32 мм иот 32 до 38 мм, это составило по 6%(рис. 5.).

Распределение влагозапасов почв на МС Лепель в зависимости от природных условий

МС Лепель находиться в городе Лепель. Наблюдения на данной станции ведутся на 27 участках.

Для станции характерен моренно-озерный ландшафт и супеси подстилаемые суглинками. Станция расположена на моренной возвышенности в пределах Верхнеберезинской низины. Средняя годовая температура 5,3 С. Среднее годовое количество осадков 638 мм. Влагозапасы почв находятся в интервале от 28 до 56 мм. 37% составляют участки с почвой, у которой влагозапас находится в интервале о 42 до 49 мм, 30% - от 35 до 42 мм, 19% - от 28 до 35 мм и 14% - от 49 до 56 мм (рис. 6.).

Распределение влагозапасов почв на МС Лынтупы в зависимости от природных условий

МС Лынтупы находится на северной окраине городского поселка Лынтупы. Наблюдения на данной станции ведутся на 19 участках.

Станция расположена на Свентянска-моренной гряде. Этой станции характерны суглинистые породы. Средняя годовая температура 5,1 С. Среднее годовое количество осадков 681 мм. Влагозапасы почв данной станции находятся в интервале от 19 до 40 мм. Из них 48% приходится на участки с почвами, влагозапас которых находится в интервале от 24 до 30 мм, 29% - от 30 до 36 мм, 19% - от 18 до 24 мм и всего 4% - от 36 до 42 мм.

Распределение влагозапасов почв на МС Лепель в зависимости от природных условий

Аршанская гидрометеорологическая станция находиться на юго-восточной окраине города Орша. Наблюдения на данной станции ведутся на 18 участках.

Станция расположена на платообразной моренной возвышенности. Для этой станции характерны суглинистые почвы. Средняя годовая температура 5,1С. Среднее годовое количество осадков 627 мм. Наблюдения на данной станции ведутся на 18 участках. Влагозапас почв этой станции находится в интервале от 36 до 61 мм. По 22% приходится на участки с почвами, влагозапасы которых находятся в интервале от 42 до 46 мм, от 46 до 51 и от 56 до 61 мм, и по 17% - от 36 до 41 мм и от 51 до 56 мм (рис. 8.).

Распределение влагозапасов почв на ГС Полоцк в зависимости от природных условий

ГС Полоцк находится на юго-западной окраине города Полоцк. Наблюдения на данной станции ведутся на 23 участках.

Станция расположена в пределах Полоцкой низины. Для данной станции характерны суглинистые почвы. Средняя годовая температура 5,2 С. Среднее годовое количество осадков 601 мм. Влагозапасы почв этойстанции находятся в интервале от 28 до 77 мм. З5% составляют участки с почвами, влагозапасы которых принадлежат интервалу от 56 до 63 мм, по 17% - от 42 до 49 и от 49 до 56 мм, по 9% - от 35 до 42 мм, от 63 до 70 мм и от 70 до 77 мм, и 4%-от 28 до 35 мм.

Распределение влагозапасов почв наАС Сенно МС Верхнедвинск в зависимости от природных условий

АС Сенно находится на северо-западной окраине города Сенно. Наблюдения на данной станции проводятся на 17 участках.

Станция расположена на моренной равнине в границах Оршанскойвозвышенности. Для станции характерны супесчано-суглинистые почвы. Средняя годовая температура 5,2 С. Среднее количество осадков 592 мм. Влгозапасы почв этой станции находятся в интервале от 19 до 45 мм. 41% составляют участки с почвами, влагозапасы которых принадлежат интервалу от 33 до 44 мм, 35% - от 40 до 47 мм, 18% - от 26 до33 мм и 6% - от 19 до 26 мм.

Распределение влагозапасов почв на АС Шарковщина в зависимости от природных условий

АС Шарковщи нанаходится на западной окраине городского поселка Шарковщина. Наблюдения на данной станции проводятся на 37 участках.

Станция расположена на озерно-ледниковой равнине. Для нее характерны глинисто-суглинистые почвы. Средняя годовая температура 5,3 С. Среднее годовое количество осадков 564 мм. Влагозапасы почв этой станции находятся в интервале от 30 до 76 мм. 46% составляют участки с почвами, влагозапас которых находится в интервале от 46 до 54 мм, 21% - от 54 до 62 мм, 16% - от 38 до 46 мм, 11% - от 62 до 70 мм, 5% - от 70 до 78 мм и 3%-от 30 до 38 мм (рис. 11.).

Заключение

Почвенный покров БП характеризуется мозаичностью, которая связана с разнообразием рельефа и грунтов. Под влиянием наиболее типичных для данного региона подзолистого, дернового и болотного процессов почвообразования формируются основные типы почв: дерново-подзолистые, занимающиеболее40% территории, дерново-подзолистые заболачиваемые - около 30%, дерновые заболоченные - более 10%, торфяно-болотные - около 15%, пойменные дерновые - около 2% территории и др.

Гидрометеоцент предоставила обработанные данные содержания влагозапасов слоев 0-10 см и 0-20 см. Отсутствие генетических характеристик почв позволило сравнить почвы в различных природных условиях с помощью общей продуктивной и непродуктивной влаги. Данные позволили определить различия комплексных природных факторов, свидетельствующих о существовании различиях влагосодержания почв на территории Белорусского Поозерья.

В данной работе рассмотрен начальный этап формирования параметров водного режима почв Белорусского Поозерья. Собрана база данных из описания почв на участках наблюдений по метеостанциям Белорусского Поозерья и определения влагозапасов почв в слое 0-20 см каждой почвенной разновидности.

Сбор информации включенной в курсовую работу составляет часть базы данных о влажности почв наблюдаемой после 1986 года. Эти данные найдут применение при разработке новых параметров увлажненности почв Беларуси, на современном этапе и позволят сделать вывод о влиянии потепления климата на водный режим почв и их плодородие.

В ходе исследований мы выяснили, что растения в отличии от гранулометрического состава почв слабо влияют на влагозапасы почв.

Список используемой литературы

1.   Толковый словарь по почвоведению. Отв. ред. А.А. Роде. М.: Наука. - 286 с.

.     Почвы БССР. Минск: Изд-во АН БССР, 1952. - 270 с.

.     Медведев А.Г., Булгаков Н.П., Гавриленко Ю.И. Руководство по почвенному обследованию земель колхозов и совхозов БССР. Мн.: Изд-во Академии сельскохозяйственных наук БССР. 1969. - 143 с.

.     Харвей Д. Научное объяснение в географии. М.: Прогресс. 1974. - 502 с.

.     Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. М.: Изд-во МГУ. 1998. - 316 с.

.     Воронин А.Д., Карпачевский Л.О. Развитие идей Г.Н. Высоцкого в учении о водном режиме почвы. // Почвоведение, 1990, №5, - с. 30-38.

.     Романова Т.А., Шмигельская И.Д. Типы профильной дифференциации. // Почвоведение, 1998, №12, - с. 41-48.

.     Романова Т.А. Водный режим в генетической характеристике почв гумидной зоны. // Почвоведение, 1994, №4, - с. 32-39.

.     Роговой П.П. Водный режим почво-грунтов на территории Белоруссии. Мн: Наука и техника, 1972, - 304 с.

. Л.М. Мержвинский, Г.И. Пиловец, Т.М. Михеева, и др. Биологическое разнообразие Белорусского Поозерья. // Монография В: ВГУ им. П.М. Машерова.2011, - с. 6-19.12

. Наставлении гидрометеологическим станциям и постам, Вып.2, ч. 1.-Л.:Гидометеоидат.1973. Гл. 6 инструктивные наблюдении над влажностью почвы ст. 40-61