CC BY
20
УДК 631.432.4
ИЗУЧЕНИЕ ВОДНОГО БАЛАНСА ПОЧВ АРИДНОЙ ЗОНЫ НА МОДЕЛЯХ ЛИЗИМЕТРИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ФНЦ АГРОЭКОЛОГИИ РАН
А. С. Хныкин, м. н. с., [email protected] - Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» (ФНЦ агроэкологии РАН), Волгоград, Россия
В статье рассмотрены варианты водного баланса открытых и в разной степени заросших почвогрунтов различного гранулометрического
Цель исследований заключается в создании экспериментальных объектов лесных агро-ценозов для получения данных по водному режиму почвогрунтов.
Новизна исследований заключается в получении экспериментальных данных о влиянии густоты растительного покрова на водный режим почв разного гранулометрического состава.
Методика исследований. В 2015/2016 гидрологическом году продолжено наблюдение за моделями почвенно-гидрологических процессов, заложенными посадкой сеянцев сосны обыкновенной на лизиметрах, которые представляют собой металлические емкости объемом 16-18 м3. Длина лизиметров 3,6 м, ширина 1,75 м. Дно лизиметра имеет уклон на глубине от 3,0 до 3,5 м и водовыпуск для слива воды. Три лизиметра (№ 2, 5 и 6) загружены песком с Ергенинской возвышенности. Полевая влагоемкость песков (ПВ) 6 %, максимальная гигроскопичность (МГ) 0,6-0,8 %, плотность 1,5 г/см3. Лизиметр № 7 покрыт 20-сантиметровым слоем гальки размером 3-5 см. Растительность на нем не появляется. Он служит контрольной площадкой, лишенной растительности. Все лизиметры имеют водовыпуск в подземную галерею, куда регулярно сливается вода и замеряется ее количество [1, 3].
Три лизиметра с песчаным наполнением засажены сеянцами сосны с разной густотой посадки: 10 тыс. шт./га (на лизиметре № 2 высажены 6 сеянцев сосны с шагом посадки 1x1 м), 15 тыс. шт./ га (на лизиметре № 5 высажены 9 сеянцев сосны с шагом посадки 0,9x0,75 м) и 25 тыс. шт./га (на лизиметре № 6 высажены 15 сеянцев сосны с шагом посадки 0,5x0,5 м). В дополнение к этому сеянцами сосны, густота посадок которых составляет 15 тыс. шт./га засажены два лизиметра: №3 и 4 с супесчаным и суглинистым наполнением соответ-
Для периода октябрь-март определение суммарного испарения (ИсС), включающего транспирацию и физическое испарение, проводилось по формуле: ИсС = Ос - ДВ - ГрС,
состава.
Ключевые слова: водный баланс, лизиметры, аридная зона.
ственно. Два лизиметра (№ 4 и 5) помимо наличия сеянцев сосны были оставлены под черным паром, т. е. регулярная прополка на них не проводилась. Они имитировали молодую залежь. Лизиметр № 8 также заполнен песком с Ергенинской возвышенности, на нем в течение нескольких лет без ухода выращиваются деревья сосны. Здесь сложился непромывной тип водного режима, однако обильные весенние осадки позволили на непродолжительное время сформироваться гравитационному стоку.
В 2015/2016 гидрологическом году наблюдения за водным режимом почв показали следующее. За холодный период выпало 182 мм осадков. Первая половина теплого периода характеризовалась обильными осадками, достигшими 208,9 мм (разовый ливень прошел в ночь с 31.05 на 1.06; количество выпавших осадков составило 66,1 мм). Вторая часть теплого периода была менее влажной - количество осадков составило 74,1 мм, но совместно с весенними осадками это позволило появиться густой и высокой растительности на лизиметрах, имитирующих залежь. Воздушно-сухая масса травянистой растительности на период уборки составила 1,5 кг для лизиметра № 5 (песок) и 3,9 кг для лизиметра № 4 (суглинок).
В таблице 1 показано, насколько сильно растительность повлияла на гравитационный сток, который прекратился 22.08.16 в лизиметре № 4 при влажности зоны аэрации 8,66 % и 19.09.16 в лизиметре № 5 при влажности зоны аэрации 2,22 %. С 07.07.16 до прекращения стока стекло всего 5,94 и 7,69 мм водного слоя с лизиметров № 4 и 5 соответственно. Ранее лизиметр № 6 служил моделью естественной степной экосистемы и на нем был непромывной тип водного режима, вследствие чего первую половину теплого сезона сток отсутствовал.
где Ос - осадки за период октябрь-март, мм; ДВ - изменение запасов воды в 2-метровой верхней толще почвогрунта в лизиметрах, мм; ГрС - гравитационный сток жидкой влаги из лизиметров, мм.
Таблица 1 - Суммарный гравитационный сток в лизиметрах ФНЦ агроэкологии РАН
Срок замера Лизиметр Осадки
залежь посадка сосны контроль № 7
№ 4 № 5 № 2 № 3 № 6
31.10.15-7.04.16 79,04 89,09 197,91 98,11 0 141,88 182,0
7.04.16-7.07.16 92,11 115,47 130,68 87,30 122,57 147,57 208,9
7.07.16-7.11.16 5,94 7,69 15,63 25,46 14,10 31,03 74,1
Для теплого периода года транспирационный расход определяется по формуле: Тр = Ос - ИсФ - ГрС + ДВ, где ИсФ - испарение физическое, мм [4, 5]. Приходная часть годового водного баланса (осадки) составила 465 мм (таблица 2). Но несмотря на столь обильные осадки лишь три лизиметра (№ 2, 3 и 7) увеличили свои запасы влаги на 15, 28 и 8 мм соответственно. Сорная растительность на лизиметрах № 4 и 5, имитировавших залежь, израсходовала на транспирацию 324 и 218 мм соответственно,
Переход от промывного типа водного режима в непромывной на лизиметрах № 4 и 5 необходимо рассматривать за период, выходящий за рамки текущего гидрологического года. В прошлом гидрологическом году был заложен опыт, также ставящий цель перехода от промывного типа водного режима в непромывной. Для ее достижения указанные лизиметры были засеяны пшеницей [2]. Однако изъятие необходимого для полного развития пшеницы количества влаги оказалось недостаточным для этого, и сток продолжался весь последующий холодный период. Весенняя влагозарядка полностью восполнила запасы почвенной влаги, добавив к ним 145,8 мм на лизиметре № 4 и 48,8 мм на лизиметре № 5. Это позволило развиться сорной растительности, которая имеет более глубокие корни.
В последующий период она активно высушила зону аэрации на лизиметре № 4 на 105,2 мм к июлю и еще на 15,73 мм к ноябрю и на 64,1 и 52,38 мм соответственно на лизиметре № 5. В период с октября 2015 по апрель 2016 физическое испарение на лизиметрах составило 36 мм. За теплый период на физическое испарение ушло 164,75 мм. За период вегетации сорная растительность израсходовала на транспирацию 133 мм влаги на суглинке и 119 мм на песке.
Исходя из результатов проведенных исследований, исполнители пришли к следующим выводам:
1. На песчаных почвах гравитационный сток прекращается при влажности зоны аэрации 2,22 %, тогда как для суглинистых почв эта величина составляет 8,66 %.
2. Обильные весенние осадки позволяют выжить молодым саженцам сосны даже при зарастании посадок сорняками в 50 % случаев для песчаных почв и до 100 % случаев для суглинистых почв.
иссушив вкупе со стоком зону аэрации на 196 мм в первом случае и на 125 мм во втором.
В апреле 2016 г. начался гравитационный сток на лизиметре № 6, вследствие чего в расчете водного баланса для него использовалась не вся годовая сумма осадков.
Помимо этого обильные осадки перевели на два месяца (с 30.06.16 по 22.08.16) непромывной тип водного режима лизиметра №8 в промывной. За это время в грунтовые воды стекло 8 мм воды, а зона аэрации иссушилась на 68 мм.
Литература:
1. Астапов С. В., Долгов С. И. Методы изучения водно-физических свойств почв и грунтов // Почвенная съемка. - М.: Академия наук СССР, 1959. - С. 299.
2. Кулик А. К. Моделирование формирования урожая озимой пшеницы на гидрологическом комплексе // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. - 2016. -№6. - С. 29-32.
3. Кулик А. К., Власенко М. В. Стационарные исследования на гидрологическом комплексе ФНЦ агроэкологии РАН // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. - 2016. - №4(64). - С. 6-12.
4. Кулик А. К., Хныкин А. С. Водно-балансовые исследования на лизиметрическом комплексе ВНИАЛМИ // Защитное лесоразведение, мелиорация земель, проблемы агроэкологии и земледелия в Российской Федерации: матер. Междунар. науч.-практ. конференции, посвященной 85-летию создания ВНИАЛМИ. Волгоград, 19-23 сент. 2016. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2016. - С. 147-151.
5. Кулик Н. Ф. Водный режим песков аридной зоны. - Л: Гидрометеоиздат, 1979. - 280 с.
STUDY OF WATER BALANCE OF SOILS OF ARID zONE ON THE MODELS OF LYSIMETRIC COMPLEX OF THE FSC OF AGROECOLOGY RAS
Khnyckin A. S., junior researcher, [email protected] -
Federal State Budget Scientific Institution "Federal Scientific Center of Agroecology, Complex Melioration аnd Protective
Afforestation of the Russian Academy of Sciences (FSC of Agroecology RAS), Volgograd, Russia
The paper considers the variants of water balance of open soils and those overgrown to different degrees of different granulometric composition.
Key words: water balance, lisymeters, arid zone.
Таблица 2 - Годовой водный баланс лизиметров гидрологического комплекса ФНЦ агроэкологии РАН за 2015/2016 гидрологический год
Лизиметр Почва Осадки, мм Сток, мм Изм. вл. почвы, мм Физ. испарение Транспи-рация Суммарное испарение + транспирация
зимнее летнее
2 Песок 465 265 15 36 142 7 185
3 Супесь 465 211 28 36 167 23 226
4 Суглинок 465 177 -196 36 124 324 484
5 Песок 465 212 -125 36 124 218 378
6 Песок 450 245 -12 36 142 39 217
7 Песок 465 320 8 36 100 0 136
8 Песок 438 8 -68 36 132 329 497
