8 месяцев назад
Нету коментариев

Важнейшая задача земледелия — повышение плодо­родия почв. Плодородие почв зависит от обеспеченности растений влагой. Чем засушливее климат, чем меньше осадков и чем выше испаряемость, тем больший удель­ный вес приобретает повышение влагообеспеченности во всей сумме мероприятий, направленных на повышение плодородия почвы.

Повышение влагообеспеченности может достигаться разнообразными способами. Наиболее эффективным из них является орошение. На втором месте может быть поставлено дополнительное увлажнение почвы за счет перераспределения снега или талых вод. На третьем стоит группа мероприятий, имеющих своей целью не до­полнительное увлажнение, а направленных на максималь­но продуктивное использование влаги атмосферных осад­ков, естественно поступающих на данную площадь. Последняя задача, в свою очередь, распадается на несколько частных. Главными из них являются следующие. Во-первых, обеспечение максимального (по возможности — полного) впитывания в почву всех осадков, выпадаю­щих на данную площадь, т. е. недопущение поверхностного стока или сноса снега. Во-вторых, снижение непроизво­дительных, с точки зрения земледелия, потерь влаги: фи­зического испарения, потребления влаги сорными расте­ниями и всех видов подземного стока. В-третьих, повы­шение доступности влаги для растений. Решение этих трех частных задач может быть достигнуто лишь путем воздействия на водные свойства почвы.

Из числа рассмотренных нами десяти водных кон­стант восемь, кроме водопроницаемости и водоотдачи, характеризуют собой способность почвы удерживать в себе влагу тех или иных категорий и форм. Из восьми этих свойств три — МАВ, МГ и ВЗ — зависят главным образом от механического состава, от содержания в поч­ве наиболее мелких илистых и коллоидных частиц, а от­части от содержания гумуса.

Пять свойств — ВРК, НВ, KB, ПВ и ДАВ — опреде­ляются как механическим составом, так и сложением и структурностью почвы.

Два свойства — водопроницаемость и ВО — тоже за­висят от механического состава, сложения и структур­ности почвы.

Таким образом, водные свойства почвы в целом опре­деляются четырьмя факторами: механическим составом, содержанием гумуса, структурностью и сложением. Сле­довательно, желая изменить водные свойства почвы, мы должны менять тот или иной из этих факторов.

Остановимся прежде всего на механическом составе почв. Рассуждая отвлеченно, можно считать, что измене­ние этого фактора существенных трудностей не представ­ляет. Внося песок в глинистые почвы или глину в песча­ные, мы можем по своему усмотрению значительно изме­нять механический состав почв. Однако на самом деле в нашем воздействии на этот фактор мы весьма ограниче­ны экономическими возможностями. Такие мероприятия, как пескование глинистых почв и глинование песчаных (особенно первое), требуют для получения ощутимого эффекта вывоза на поля огромного количества песка или глины, что является весьма дорогим мероприятием. Поэтому подобными приемами можно пользоваться лишь в весьма ограниченных случаях, например при создании парков или плантаций для особенно ценных культур, при озеленении населенных мест и т. д. В массовой земле­дельческой практике эти мероприятия, за редким исклю­чением (когда перенос на поля песка или глины облег­чается какими-нибудь особыми местными природными условиями), неприменимы.

И только при окультуривании подзолистых почв, раз­витых на суглинистых или глинистых материнских поро­дах, мы можем заметно обогащать илистыми частицами пахотный слой, обычно отличающийся облегченным ме­ханическим составом, унаследованным от подзолистого и перегнойно-аккумулятивного горизонтов.

Будучи практически лишены возможности изменять механический состав почв, мы тем самым не имеем воз­можности влиять на сорбционные свойства почвы в ши­роком смысле этого слова, т. е. на способность почвы свя­зывать воду, а следовательно, и на влажность завядания. Таким образом, мертвый запас влаги и запас влаги, труд­но доступной для растений, практически не поддаются изменению. Мы не можем снизить эти запасы, чтобы по­высить диапазон активной влажности. Мы не можем так­же этим путем изменить и водопроницаемость почв.

Остаются другие факторы — сложение почвы и ее структурность, а также содержание гумуса, путем воз­действия на которые мы можем изменять водные свой­ства почвы. Из них наиболее важными являются сложе­ние почвы и ее структурность.

Повышение влагообеспеченности растений при дан­ном количестве атмосферных осадков может быть до­стигнуто за счет повышения диапазона активной влаж­ности корнеобитаемого слоя. Повышая этот диапазон, мы сохраняем доступную влагу в тех слоях почвы, где содер­жится больше питательных веществ, и тем самым улуч­шаем условия жизни растений.

Поскольку ДАВ = НВ — ВЗ, а величину ВЗ уменьшить мы не можем, то наше внимание должно быть обращено на повышение величины НВ.

В почвах суглинистого и глинистого механического состава, как мы знаем (см. стр. 59), важнейшим приемом повышения НВ является разрыхление почвы. Этот прием имеет особенно большое значение для тех почв или для тех почвенных слоев, в которых плохо выражена макроструктура. В почвах с хорошей структурой, как, например, в гумусовых горизонтах целинных или недав­но распаханных черноземов, рыхление не даст ожидаемо­го эффекта, так как почва уже обладает настолько высо­кой естественной рыхлостью, что дальнейшее ее увеличе­ние существенного влияния на величину НВ оказать не может. Иное дело в почвах, не обладающих хорошей структурой, или даже в более глубоких слоях структур­ных сверху почв. Там рыхление дает эффект.

Практически разрыхление должно осуществляться путем механической обработки: глубокой вспашки (с оборотом или без оборота пласта), сопровождаемой поч­воуглублением. Однако одно это мероприятие недоста­точно, так как разрыхленная почва довольно быстро оседает, слеживается и снова уменьшает свою НВ. Ме­роприятиями, направленными на поддержание рыхлости почв, помимо повторного рыхления, является посев трав с глубоко уходящими в почву корнями, которые вызы­вают дополнительное рыхление почвы и способствуют повышению прочности образующейся структуры. Такое влияние корней ярко выражено также у древесных и ку­старниковых растений и имеет большое значение для улучшения лесорастительных свойств почв.

Повысить рыхлением НВ песчаных почв нельзя, так как природа удержания подвешенной влаги в песках, как мы знаем, иная. Повысить НВ песчаных почв можно только путем изменения их механического состава вне­сением пылеватых или глинистых частиц. Однако, как уже сказано, по экономическим причинам это мероприя­тие пока имеет лишь весьма ограниченное применение.

Рыхление верхних слоев почвы может иметь еще и другое назначение. Разрыхляя почву, мы увеличиваем размер пор, главным образом межагрегатных, и тем са­мым понижаем водоподъемную способность почв. Благо­даря этому понижается величина испарения с поверх­ности почвы, величина непродуктивного расхода влаги. Этот прием имеет особенно большое значение в тех слу­чаях, когда почвенно-грунтовые воды лежат настолько близко к поверхности, что капиллярная кайма доходит до поверхности.

В этих случаях потеря влаги на испарение может быть особенно значительной, и если почвенно-грунтовые воды засолены, то испарение будет иметь своим следствием засоление почвы. Снижая величину испарения путем рыхления почвы, можно тем самым противодействовать засолению.

В некоторых случаях, когда растения существуют главным образом за счет капиллярной влаги, может возникнуть необходимость повышения влагообеспечен­ности путем увеличения капиллярной влагоемкости. Мы знаем, что KB зависит, наряду с другими факторами, от глубины залегания почвенно-грунтовых вод. Повышая их уровень, мы можем увеличить KB в корнеобитаемом слое и тем самым повысить влагообеспеченность почвы. Этот прием применяется на осушенных торфяных почвах. При значительном понижении уровня почвенно-грунтовых вод наступает переосушение почвы, и растения начинают страдать от недостатка влаги. Этому способствуют ма­лые величины диапазона активной влажности на торфя­ных почвах и малая мощность капиллярной каймы. За­крывая шлюзы в осушительных каналах и поднимая в них уровень почвенно-грунтовых вод, мы тем самым под­нимем его и в почвах. Капиллярная влагоемкость возра­стает, и влагообеспеченность растений повышается.

Другим важным приемом повышения влагообеспечен­ности растений является увеличение водопроницаемости почв с целью увеличения проникания атмосферных осад­ков в почву и уменьшения стока их по поверхности. Эта задача стоит только в отношении почв суглинистого и глинистого механического состава, так как песчаные поч­вы обладают настолько хорошей водопроницаемостью, что на них поверхностного стока, как правило, не возни­кает.

Мы уже знаем, что водопроницаемость суглинистых и глинистых почв является величиной изменчивой, причем наибольшее влияние на нее оказывают не природные факторы, а агротехника. В бесструктурном состоянии (точнее говоря — при наличии лишь микроструктуры) эти почвы обладают малой водопроницаемостью. Поступ­ление первых порций дождевой влаги на такую почву еще более снижает ее водопроницаемость вследствие заплы­вания, набухания, образования капиллярных пробок и т. д.

Поэтому основным способом повышения водопрони­цаемости этих почв является их оструктуривание. У струк­турной почвы размер межагрегатных пор настолько ве­лик, что вода быстро проникает в почву.

Все мероприятия, способствующие созданию прочной комковатой структуры, будут повышать водопроницае­мость почвы. Таковы травосеяние, внесение навоза, из­вести, гипса и т. д. Перспективным в этом отношении мо­жет оказаться применение клеящих веществ, создающих искусственную структуру, но в этом направлении сделано пока еще мало.

С другой стороны, полезными будут все мероприятия, направленные на сохранение имеющейся структуры,— возможное сокращение числа обработок, своевременность их проведения и т. д.

Целесообразны, наконец, приемы создания искусствен­ного микрорельефа, имеющие своим назначением прекра­щение стока поверхностных вод. К их числу относится устройство валиков, глубоких прерывистых борозд попе­рек склонов и т. д. Все эти устройства перехватывают по­верхностно стекающую влагу и принуждают ее просачи­ваться внутрь почвы.

Однако наши технические возможности повышения водопроницаемости пока еще не настолько велики, чтобы полностью предотвратить появление поверхностного стока во всех случаях, и он нередко возникает при соответствую­щих условиях рельефа и увлажнения. Имея в виду уже не столько сохранение влаги на полях в верхних слоях почвы, сколько борьбу с эрозией почвы, следует создавать на склонах водопоглощающие лесные полосы. Сущность их влияния заключается в том, что под ними, благодаря влиянию древесных корней, лесной подстилки, отсутст­вию постоянной механической обработки почвы, отсут­ствию зимнего промерзания (вследствие накопления мощ­ного снежного покрова), водопроницаемость почвы го­раздо выше, чем на соседней пашне. Воды, как ливневые, так и талые, стекая по склону, перехватываются полосой, как это схематически изображено на рис. 42, в силу чего поверхностный сток переходит в подземный.

Перехватывание поверхностного стока и превращение его в грунтовый лесными полезащитными полосами

Перехватывание поверхностного стока и превращение его в грунтовый лесными полезащитными полосами

Существенное влияние на водопроницаемость почвы оказывает промерзание почвы. Если почва с осени была более или менее увлажнена и в таком виде замерзла, то ее водопроницаемость, даже при хорошей структуре, рез­ко уменьшается, иногда до нуля. В таких случаях даже в лесу, где водопроницаемость почвы обычно выше, обра­зуется поверхностный сток. На пашне в этих условиях почти вся снеговая вода может быть сброшена поверхностным стоком. Повышению водопроницаемости будет способствовать все, что препятствует замерзанию почвы или способствует ее раннему оттаиванию. К числу таких мероприятий относится прежде всего накопление снега, который понижает глубину промерзания и способствует более раннему оттаиванию за счет поступления тепла снизу. Кроме того, могут быть рекомендованы такие сред­ства, как пропахивание снега полосами поперек склона перед снеготаянием и посыпка снега сажей, золой, распы­ленной почвой или другим темноокрашенным веществом.

Пропахивая снег до поверхности почвы, мы способ­ствуем оттаиванию почвы под влиянием прямых солнеч­ных лучей и создаем водопоглощающие оттаявшие поло­сы, которые будут перехватывать воду, стекающую с со­седних участков, оставшихся под снегом. Полосы из сажи, золы или распыленной почвы вызывают протаивание под ними снега и образование таких же водопоглощающих полос почвы.

В земледелии, как правило, приходится встречаться с задачей повышения водопроницаемости в целях улучше­ния влагообеспеченности растений. Однако при решении некоторых гидротехнических вопросов, также связанных с земледелием, иногда возникает обратная задача — понижение водопроницаемости грунтов или почв (напри­мер, при постройке водохранилищ, оросительных каналов и т. д.).

В настоящее время имеется три основных приема борьбы с фильтрацией путем понижения водопроницае­мости грунтов.

Первый — сооружение так называемых слоистых эк­ранов, которое было предложено А. Ф. Лебедевым и да­лее разрабатывалось Н. А. Качинским. Сущность этого приема основана на том факте, что если взять два мел­копористых материала с различным размером пор, как, например, песок и торф, и приготовить экран из чередую­щихся прослоек этих двух материалов, то водопроницае­мость такого слоистого экрана будет в десятки раз мень­ше, чем водопроницаемость даже менее водопроницаемо­го компонента, в данном случае — торфа. Н. А. Качин­ский показал, что такого же эффекта можно достичь, при­меняя слои из одного и того же материала, но с различ­ной исходной влажностью.

Причиной низкой водопроницаемости таких слоистых экранов является «защемление» в чередующихся слоях большого количества пузырьков воздуха в порах. Эти пу­зырьки отделяются друг от друга перемычками из воды, заключенными между двумя менисками. Когда в экране, содержащем большое число таких пузырьков, создается давление, например, сверху, то водяные перемычки сдви­гаются книзу. Вследствие смещения перемычек их ниж­ние мениски становятся более плоскими, а верхние — бо­лее вогнутыми. Значит, поверхностное давление нижних менисков повысилось, а верхних — уменьшилось. Следо­вательно, появилось известное капиллярное противодав­ление, направленное вверх, которое и препятствует воде, давящей сверху, проникнуть вниз. Кроме того, необходи­мо отметить, что существование пузырьков в наиболее расширенных частях пор выключает эти поры из процесса фильтрации влаги, заставляя ее при прохождении через эти поры двигаться по тонким пристенным пленкам, по­перечное сечение которых очень мало, а трение воды очень велико.

Эти две причины — возникновение капиллярного про­тиводавления в многочисленных перемычках между пу­зырьками воздуха и понижение фактического сечения струек фильтрующейся воды и обусловливают главным образом низкую водопроницаемость слоистых экранов. Второй способ понижения водопроницаемости грун­тов, который разрабатывается академиком А. Н. Соколов­ским, основан на открытом академиком К. К. Гедройцем влиянии обменного натрия на физическое состояние почвы.

Подавляющая часть грунтов, различных суглини­стых наносов, насыщена кальцием и магнием, т. е. в со­ставе обменных катионов в этих группах присутствуют исключительно, или почти исключительно, эти два кати­она, из которых обычно преобладает кальций. Насыщен­ность этими двухвалентными катионами является глав­ной причиной того, что такие грунты обладают хорошей микроструктурой, отдельные частички глины в них суще­ствуют не раздельно, а склеены друг с другом в неболь­шие комочки с диаметром в несколько сотых долей мил­лиметра. Благодаря наличию такой микроструктуры, а также мелких пор иного происхождения, эти грунты обла­дают хотя и не высокой, но заметной водопроницаемо­стью. Если в таком грунте обменные катионы кальция и магния заместить катионом натрия, то микроагрегаты на­чинают распадаться на составляющие их отдельные ча­стицы минералов, в том числе — очень мелкие частицы глинных минералов. Эти частицы настолько мелки, что, образовав вокруг себя оболочку из связанной воды, они связывают всю воду, содержащуюся в грунте, т. е. сво­бодной воды в последнем не остается. А быстро передви­гаться в грунте может, как мы знаем, лишь свободная влага. Поэтому, когда на поверхность такого грунта по­дается вода, она не может просочиться через него, водо­проницаемость такого грунта оказывается равной нулю. Практически этот способ осуществляется так: в водоем перед наполнением его водой вносится в необходимом ко­личестве поваренная соль. Вода растворяет поваренную соль, начинает фильтроваться через дно и стенки водо­ема, неся с собой соль натрия, которым вытесняются из проходимых ею слоев грунта обменные кальций и маг­ний. Микроструктура грунта разрушается, и он теряет свою водопроницаемость.

Этот метод называется осолонцеванием грунтов, так как присутствие обменного натрия (с вытекающими отсюда физическими свойствами почв, в том числе очень низкой водопроницаемостью) характерно для почв, назы­ваемых солонцами.

Третий метод понижения водопроницаемости почв и грунтов заключается в их так называемой гидрофобизации. Он основан на обработке почвы или грунта такими веществами, которые понижают их смачиваемость. Вслед­ствие понижения смачиваемости почвы или грунта значи­тельно возрастает усилие, необходимое для проталкива­ния воды через поры гидрофобизированной почвы или грунта. Одновременно резко снижается и водоподъемная способность почвы или грунта. Веществами, вызывающими это явление, могут быть различные мыла. Однако простое применение только одних растворов мыла не дает желае­мого эффекта, ибо само мыло недостаточно прочно связы­вается с частицами почвы или грунта. Поэтому почву или грунт сначала пропитывают раствором железного купоро­са, который способствует прочному закреплению на по­верхности почвенных частиц мыльной пленки. Гидрофоби­зированная почва или грунт, употребленные даже в виде тонкого слоя (толщиной в несколько сантиметров) и не­сколько утрамбованные, в десятки и сотни раз снижают водопроницаемость. Этот метод был предложен Агрофизи­ческим институтом ВАСХНИЛ (Ф. Е. Колясев и др.).

comments powered by HyperComments