Типи водного режиму ґрунту

Залежно від надходження вологи в ґрунт, її переміщення, змін фізичного стану і витрати з ґрунту Г. М. Висоцький встановив чотири типи водного режиму

промивний,періодично промивний, непромивний та випітний.

О. О. Роде, розвиваючи вчення Г. М. Висоцького, виділив шість типів водного режиму мерзлотний, промивний, періодично про­мивний, непромивний, випітний, іригаційний.

Мерзлотний тип властивий ґрунтам, сформованим в умовах багаторічної мерзлоти. Вологість ґрунту, що відтає, протягом бі­льшої частини вегетаційного періоду підтримується на рівні від найменшої до повної вологоємності.

Промивний водний режим належить ґрунтам поліської зони, де річна сума опадів перевищує випарованість. У річному циклі вологообороту нисхідні переважають над висхідними. Ґрунтова товщина щорічно весною і восени піддається суцільному промо­чуванню до ґрунтових вод, що приводить до інтенсивного вилугування продуктів ґрунтоутворення.

Періодично промивний водний режим відповідає умовам, коли річні кількості опадів і випарування близькі між собою (опідзолені і вилуговані чорноземи лісостепу). Для даного типу водного режиму характерне чергування органічного промочування ґрун­тової товщі (непромивні умови) в звичайні посушливі роки і су­цільне промочування — у вологі (один раз в 10—15 років).

Непромивний водний режим має місце в умовах степу, де се­редня річна норма опадів менша середньорічного випарування. Ґрунтова товщина промочується найчастіше в межах 0,5—2,0 м.

У верхній частині ґрунтового профілю вологість залежить від випадаючих опадів в межах від повної вологоємності до рівня в'янення, а в нижній частині вона знаходиться між вологістю розриву капілярів і вологістю в'янення протягом всього року.

Іригаційний водний режим створюється при штучному зро­шенні. Включає багато різних категорій водного режиму в зале­жності від типу і особливостей зрошення, глибини і сезонного коливання ґрунтових вод, наявності і особливостей штучного дренажу.

Осушувальний водний режим складається на штучно осуше­них болотних та заболочених грунтах. Його конкретний вид та­кож визначається характером дренажу і ступенем регулювання.

1. ОЦІНКА ВОЛОГОЗАБЕЗПЕЧЕНОСТІ ҐРУНТІВ.

Ґрунтова волога щодо доступності рослинам поділяється на категорії.

1. Недоступна для рослин волога (від максимальної гігроско­
пічності (МГ) — до води, зв'язаної з кристалами мінералів). Во­
логість ґрунту, відповідає МГ, змінюється від 12—16 % у глини­
стих ґрунтах до 6—12 % у суглинках та до 6 % і менше у легких
ґрунтах.

2. Дуже важко доступна для рослин волога. Ця частина рихлозв'язаної води від максимальної гігроскопічності до вологи
в'янення мало рухома, переміщується лише у вигляді пари, частково поглинається корінням з великою всмоктуючою силу.

3. Умовно важкодоступна волога знаходиться між вологістю
в'янення і вологістю розриву капілярів (ВРК). Ця категорія воло­
гості, за якої підвішена волога в процесі свого випаровування
втрачає здатність переміщуватись до випаровуючої поверхні.
Надходить до коренів в формі пари, можливий плівчастий механізм переміщення.

4. Середньодоступна волога відповідає межам вологості роз­
риву капілярів до найменшої (польової) вологоємності (НВ), яка
являє собою найбільшу кількість вологи, яку утримує ґрунт про­
ти сил тяжіння. Остання вимірюється від 10 % у легких ґрунтів
до 50 % у важких. Середньодоступна волога характеризується
рухомістю і надходить до коренів по капілярах і плівках.

5. Легкодоступна волога знаходиться в межах від найменшої вологоємності до повної вологоємності і являє собою найбільшу кількість, яка може міститися в ґрунті при заповненні всіх щілин. Ця категорія вологи має найбільшу рухомість, проте наявність її може бути причиною погіршення повітряного режиму ґрунту.

Ці категорії вологи об'єднуються в дві групи:

непродуктивної вологи (1-а та 2-а категорії) і

продуктивної (3—5-а категорії), ниж­нім рівнем якої служить вологість в'янення.

Оптимум вологи для рослин знаходиться вище вологості розриву капілярів до найменшої вологоємності (3-я і 4-а категорії вологи). Тобто верхня межа воло­гості, при якій виникає перезволоження, знаходиться в інтервалі між повною і максимальною польовою вологоємністю і залежить від умов аерації. В піщаних і супіщаних ґрунтах корисність аерації при найменшій вологоємності дуже висока, в легкосуглинних — оптимальна, середньо- і важкосуглинних — крайня (6—8%). У глинистих дерново-підзолистих ґрунтах при НВ щілинність аерації дуже знижується, відповідно критична вологість, що відповідає надлишковому зволоженню, знаходиться нижче рівня НВ.

На практиці в якості вихідного критерію вологозабезпеченості посівів використовують запаси продуктивної вологи в ґрунті. Ця оцінка має особливе значення перед початком весняних польових робіт, оскільки з нею пов'язане прогнозування урожайності ко­ригування технології вирощування сільськогосподарських куль­тур, а також восени для планування заходів по накопиченню і збереженню вологи. Перед сівбою озимих культур важливо знати не лише загальні запаси продуктивної вологи, а й зволоженість верхнього шару, від якого залежить одержання сходів. Найбільш загальні оцінки цього критерію подані в таблиці (табл. 11).

Запаси продуктивної вологи в метровому шарі грунту нижчі 100 і вищі 200 мм виходять за межі оптимальних для більшості польових культур. Надлишкова вологість фунту (понад 250 мм) і дуже мала (менше 50 мм) негативно позначається на розвитку рослин та їх урожайності.

8. ОКИСНО-ВІДНОВНИЙ СТАН ҐРУНТУ.

Для кількісного обчислення цього стану використовують окисно-відновний потенціал (ОВП).

Усереднені ці показники різняться для різних ґрунтів і куль­тур. Межа сприятливих для життєдіяльності рослин Eh знахо­диться між 550—750 мВ для дерново-підзолистих ґрунтів, 400— 600 для чорноземів, 350—400 мВ для каштанових. Падіння потен­ціалу до 320 мВ викликає розвиток процесів денітрифікації, по­тенціал 200 мВ і нижче свідчить про глибокий анаеробіозис у ґрунті. Створення відновлюваних обставин в ґрунті обумовлено в основному накопиченням в ньому продуктів анаеробного розкла­ду органічної речовини, а також відновних мінеральних сполук. При Eh нижче 480 мВ нітрати переважають, а при Eh < 200 мВ з'являються оксидами азоту.

У лужному середовищі відновлення відбувається при низьких значеннях ОВП, тому що розвиток цього процесу за рахунок іо­нів водно в даному випадку обмежений. Тому в лужних ґрунтах оптимум Eh знаходиться нижче, ніж у кислих.

Погіршення азотного режиму пов'язане з пригніченням про­цесів нітрифікації, розвитком денітрифікації. Погіршення фосфатного режиму обумовлено трансформацією розчинних сполук фосфору ґрунту і добрив у важкодоступні форми внаслідок зв'язування фосфат-іонів неселікатними півтораоксидами.

Ємність катіонного обміну ґрунту (ЄКО). З ємністю погли­нення катіонів пов'язана здатність ґрунту утримувати в обмінно­му стані катіони, в тому числі і важливі елементи живлення (К⁺, NН₄⁺, Са²⁺, Мg²⁺). Нею обумовлена буферність ґрунту до зміни реакції середовища. Склад поглинутих основ визначає багато фізико-хімічних і фізичних властивостей ґрунту.

Величина ЄКО залежить від гранулометричного, мінералогіч­ного складу ґрунту, вмісту в цьому органічної речовини, реакції середовища. Ємність катіонного обміну речовин у ґрунті зміню­ється в дуже широких межах. У гумусних шарах ґрунту ЄКО в більшій мірі пов'язана з органічного речовиною. Ємність органі­чної частини ґрунту в 10—30 разів вища ЄКО мінеральної частини.

З ємністю катіонного обміну пов'язана стійкість ґрунтів до антропогенної дії хімічного забруднення.

За висхідним ступенем стійкості до антропогенної дії ґрунти діляться на п'ять груп:

1) ЄКО менше 10 мг - екв/100 г;

2) 10-20;

3) 21-30;

4) 31-40;

5) понад 40 мг -екв/100 г.

Кислотно-лужна характеристика грунтів. Реакція ґрунту обу­мовлена співвідношенням в ґрунтовому розчині водневих і гідрокси­льних іонів. Розрізняють групи:

дуже сильнокислі — рНсол < 4,0;

сильнокислі — 4,1—5,5;

нейтральні — 5,6—7,4;

слаболужні — рНвод 7,5—8,5;

сильнолужні — 8,5—10,0 та

різколужні —10,1—12,0.

Реакція ґрунту виявляє різнобічний вплив на властивості гру­нту й рослин. Негативний вплив підвищеної кислотності на рос­лини проявляється через нестачу Са²⁺, підвищеною концентрацією токсичних для рослини іонів А1³⁺, Мn²⁺, Н⁺, зміною доступності для рослин елементів живлення, погіршенням фізичних власти­востей ґрунту, зниженням його біологічної активності.

У кислих ґрунтах підвищується розчинність сполук заліза, ма­рганцю, алюмінію, бору, міді, цинку. При надлишку цих елемен­тів продуктивність рослин знижується. Засвоюваність, зокрема фосфору, максимальна при рН 6,5, в більш кислому, як і в луж­ному середовищі, вона знижується.

Кисле середовище пригнічує процеси амоніфікації, нітрифіка­ції, фіксації азоту з повітря, погіршує азотний режим ґрунту. Оп­тимальні умови для розвитку мікрофлори, що визначає ці проце­си, знаходиться в межах 6,5—8,0.

Особливо токсичний вплив в кислих ґрунтах має алюміній. При рН 4 в них міститься достатня кількість розчиненого А1³⁺, що приносить велику шкоду більшості рослин, в той час як по­живні розчини з рН 4 дуже гострої проблеми не створюють.

На лужних ґрунтах погіршується фосфатний режим, виникає нестача деяких елементів (2п, Ре, Мп, Си). При високій лужності погіршуються фізичні властивості ґрунтів. Дуже лужна реакція несприятлива для більшості рослин.

Розрізняють актуальну і потенціальну кислотність і лужність.

Актуальна кислотність ґрунту обумовлена наявністю водних іонів в ґрунтовому розчині, потенціальна проявляється внаслідок взаємодії ґрунту з розчинами солей або основ.

Потенціальна кислотність підрозділяється на обмінну і гідро­літичну. Перша виявляється при взаємодії з ґрунтом розчинів нейтральних солей, друга — при дії на ґрунт розчину гідролітич­ної солі сильної основи і слабкої кислоти.

З підвищенням частини обмінних катіонів водню і алюмінію в ГПК знижується ступінь насиченості ґрунту основами. Ця важ­лива характеристика кислих ґрунтів вимірюється кількістю об­мінних основ (зазвичай Са²⁺ + Мg²⁺) у процентах до ємності по­глинання.

Активна лужність обумовлена наявністю в ґрунтовому розчи­ні гідролітичних лужних солей, при взаємодії яких утворюється в значних кількостях гідроксильний іон. При характеристиці акту­альної лужності ґрунтових розчинів розрізняють загальну луж­ність, лужність від нормальних карбонатів та від гідрокарбонатів. Ці види лужності розрізняються граничним за значенням рН. За­гальна лужність визначається титруванням по індіатору метил­овому оранжевому, лужність від нормальних карбонатів — тит­руванням у присутності фенолфталеїну. Потенціальна лужність проявляється в ґрунтом поглинутому натрію.

Агрономічна оцінка одних і тих самих показників кислотності і лужності ґрунтів неоднакова для різних культур і сортів. Вона змі­нюється в залежності від вмісту гумусу, гранулометричного складу, забезпеченості рослин мінеральними елементами живлення.

Зона оптимальних значень рН, наприклад, помітно залежить від гранулометричного складу ґрунту. Найбільш високий урожай озимого жита на суглинних дерново-підзолистих ґрунтах одер­жують в інтервалі рН 5,6—6,5. На супіщаних оптимум рН знахо­диться в межах 5,6—6,0, а на пісках оптимальні показники рН складають 5,1—5,5. Чітка зона оптимуму реакції ґрунту спостері­гається для картоплі: рН 5,3—6,3 для суглинних і 5,1—6,0 для супіщаних і піщаних ґрунтів. Для врожаю соломки льону харак­терна широка зона оптимуму — рН 5,6—6,5. Відповідно змінюються і інші показники кислотності ґрунтів в залежності від гра­нулометричного складу .