moc.liamg%40au.cetauqa

Пн-Сб 09:00-18:00

Волога в ґрунті: важлива термінологія

автори - Ольга Павелківська, канд. с.-г. наук, Олександр Павелківський, керівник компанії AQUATEC

Ґрунтова волога та ріст рослини АКВАТЕК

Повна вологомісткість ґрунту (ПВ або >100%НВ)

Повна вологомісткість (ПВ) ґрунту – це максимальна кількість води, яка може знаходитися в ґрунті природного складення під час його затоплення, коли вода заповнює усі пори ґрунту. Фактично при цьому 5-10 % об'єму ґрунту займає защемлене повітря. Стан вологості, постійно близький до ПВ, характерний для болотних ґрунтів. У ґрунтах, що не належать до болотних, але формуються в умовах близького залягання підґрунтових вод, вологість, рівна ПВ, з'являється періодично, зазвичай після весняного сніготанення і пов'язаного з ним підйому підґрунтових вод. У цих випадках ПВ може спостерігатися за всім профілем ґрунту або тільки в нижній його частині.
Всі види вологомісткості визначають, як правило, в лабораторних умовах.
Вологість може бути виражена як в абсолютних одиницях вимірювання (відсотки від маси або об’єму ґрунту; у формі запасів вологи), так і у відносних, коли вологість в даний момент порівнюють з вологістю, що відповідає тій чи іншій формі вологомісткості. Вологість може бути представлена у відсотках від повної вологомісткості (ПВ), від польової, або найменшої, вологомісткості (НВ) та ін. Зручно також представляти вологість у відсотках від діапазону активної вологи (ДАВ), тобто інтервалу вологості між НВ і ВВ. При цьому за 100 % діапазону приймають НВ, а за нуль – ВВ.

Найменша вологомісткість ґрунту (НВ або 100%НВ)

Найменша вологомісткість (НВ) (синоніми: польова вологомісткість, гранична польова вологомісткість) – це максимальна кількість вологи, яку може втримати ґрунт після надлишкового поливу зверху і при вільному відтоку надлишку вологи, тобто максимальна кількість підвішеної вологи. Найменша вологомісткість являє собою найбільшу кількість вологи, яку ґрунт може накопичити і зберегти за умови глибокого залягання підґрунтових вод. В одному і тому самому ґрунті за його постійного складення НВ практично не змінюється. Якщо змінити складення (ущільнити, розрихлити, оструктурити), величина НВ зміниться сильно.
Величину НВ використовують для обґрунтування результатів вивчення режиму вологості ґрунту, розрахунку норми поливу і зрошення, перерахунку вологості у відносні величини і обчислення діапазону активної вологи, верхньою межею якого і є НВ.
На графіку наведені різні значення НВ ґрунту залежно від гранулометричного його складу. За його допомогою легко визначити ширину смуги зволоження (L) при необхідній глибині зволоження ґрунту:

Illustration

Вологість в'янення (ВВ)

Ґрунтова вологість стійкого в'янення рослин (ВВ) характеризує нижню межу продуктивної для рослин вологи. Висушування ґрунту до ВВ не призводить до загибелі рослин, але викликає припинення приросту і зменшення сухої маси рослини. Іншими словами, волога на рівні ВВ ще не є повністю недоступною, але стає непродуктивною. Величина ВВ за більшою мірою залежить від властивостей ґрунту, чим від виду рослин.

Вологість розриву капілярних зв'язків (ВРКЗ або ВРК)

Вологість розриву капілярних зв'язків (ВРКЗ або ВРК) являє собою таку кількість підвішеної вологи, за якої її рухливість різко змінюється. За вологості вище ВРК волога заповнює всю систему капілярних пор і являє собою єдине, суцільне водне тіло. Така волога легко рухлива, зокрема, вона здатна легко переміщуватися до місця її витрачання, що обумовлює оптимальну вологозабезпеченість рослин.
При зменшенні вологості до ВРК рухливість ґрунтової вологи різко знижується, оскільки водне тіло втрачає суцільність. Що більший відсоток великих, некапілярних (зазвичай міжагрегатних) пор у ґрунті, тим за більш високої вологості відбувається цей розрив суцільності.
У ґрунтах суглинкового і глинистого гранулометричного складу, що не мають вираженої макроструктури, величина ВРК приблизно відповідає середині діапазону вологості між ВВ і найменшої вологомісткості (НВ), тобто середина діапазону активної вологи. Отже, у всій товщі суглинистих і глинистих ґрунтів, виключаючи оструктурені гумусові горизонти, ВРК можна знайти розрахунковим шляхом. У піщаних ґрунтах ВРК практично відповідає НВ. Величину ВРК використовують для обґрунтування даних щодо вологості ґрунту, оскільки ВРК являє собою межу між легкодоступною і важкодоступною рослинам вологою.

Розрахунок дефіциту вологи (Д)

Під дефіцитом вологи (Д) у ненасичених водою ґрунтах розуміють різницю між вологістю, що відповідає найменшій (гранично польовій) вологомісткості (ω при НВ) цього ґрунту, та її фактичної вологості (ω) у даний момент, тобто "недобирання" вологи до НВ:
Д = (ω при НВ) – ω.
Дефіцит вологи, як і вологість, представляють у відсотках від маси або об’єму ґрунту або у міліметрах водного стовпчика. Сумарний дефіцит вологи шару 0-50 або 0-20 см – основа для розрахунку разової кількості води, що подають для зрошення сільськогосподарської культури – норми поливу. Ця кількість ні за яких обставин не повинна перевищувати дефіциту вологи, щоб не спричинити втрати води із гравітаційним стіканням, особливо небезпечно при близькому заляганні сольових акумуляцій у ґрунтовій товщі і при наявності засолених підґрунтових вод.

Рівень комфорту рослини

Вміст води не є показником комфортності рослин, оскільки різні ґрунти (піщані, супіщані, легко-, середньо-, важкосуглинкові, глинисті) по різному утримують воду.
У супіщаному ґрунті (Loamy Fine Sand) з вмістом води 15 % від об’єму вологоутримувальні сили еквівалентні від'ємному тиску у декілька кілопаскалей – вода легко доступна для мікроорганізмів і рослин, а у важкосуглинистому (Heavy Loamy) при 15 % від об’єму – майже сотня кілопаскалей! Глинистий ґрунт лише буде здаватися вологим, але рівень комфорту рослини буде значно нижче оптимального через важкодоступну вологу (рис. 1).

Illustration

Потенціал вологи 

Дані про вологість ґрунту не дозволяють робити які-небудь висновки, а говорять лише про просторові і часові зміни кількості води у ґрунті. Про те, наскільки є великими і значущими ці зміни, як впливають вони на поведінку води у ґрунті і її доступність рослинам, можна пояснити лише вимірюючи не тільки її кількість (масу) у ґрунті, але і енергетичний стан ґрунтової вологи.
Для характеристики енергетичного стану води використовують матричний (капілярно-сорбційний) потенціал води у ґрунті. Цю величину вимірюють за допомогою приладу тензіометра тиску рідкої фази ґрунту. Наповнені водою тензіометри із електронними перетворювачами тиску, бездротовими системами реєстрації даних і зрозумілим програмним інтерфейсом, є найпоширенішими датчиками у світі для вимірювання тензіометричного тиску ґрунту.
В Україні тензіометри виготовляє компанія AQUATEC, різних серій і модифікацій, як механічні, так і електронні моделі у складі тензіометричних станції онлайн моніторингу на базі контролера BIONICA.
Для кожного типу ґрунту існує залежність між величиною тензіометричного тиску (капілярного потенціалу ґрунтової вологи) і вологістю ґрунту (таблиця). Ці залежності є узагальненими для більшості ґрунтів. Для конкретної ділянки зрошення їх рекомендовано визначати експериментально в польових умовах разом із дослідженням найменшої вологомісткості ґрунту.

Illustration

Обчислення норми поливу за допомогою тензіометрів при зрошенні дощуванням

Поливна норма при дощуванні

Норма поливу — це об’єм води, який подається на одиницю площі за один полив. Вона вимірюється у м³/га, мм шару води або л/м². Розрахункове значення поливної норми для умов зрошення дощуванням, м³/га, можна визначити за формулою видатного вченого-меліоратора Олексія Миколайовича КОСТЯКОВА:
m = Wнв — W = 100 × Hw × (ωНВ — ω),
де Wнв — запаси вологи за найменшої вологомісткості (НВ) розрахункового шару ґрунту агрокультури (м³/га);W — критичні запаси вологи (м³/га);Hw — розрахунковий шар ґрунту (м);ωНВ — вологість, що відповідає найменшій вологомісткості ґрунту (% від об’єму);ω — критична (передполивна) вологість того самого шару ґрунту (% від об’єму).

Приклад розрахунку поливної норми картоплі на дощуванні

Наведемо приклад. Розрахунок норми поливу картоплі у період садіння - початок бутонізації на дощуванні. Ґрунт середньосуглинковий. Найменша вологомісткість становить 29 % від об’єму (графік).
Контроль за вологістю ґрунту проводиться тензіометрами, які встановлені у шарі ґрунту 15-20 см.
Рекомендовано у фазу садіння - початок бутонізації картоплі підтримувати передполивну вологість на рівні 75 % від НВ (0,75 НВ), що відповідає тензіометричному тиску на середньосуглинковому ґрунті -44 кПа (таблиця). Розрахунковий шар ґрунту для картоплі становить 0,25 м. Дефіцит вологи складає 7,25 % (29 - (0,75 × 29)).
Підставляємо ці дані у формулу й отримуємо, що розрахункова норма поливу картоплі дорівнює:
m = 100 × 0,25 × (29 — (0,75 × 29)) = 181,25 м³/га
Фактичну норму поливу обчислюють, враховуючи поправочний коефіцієнт на інтенсивність сумарного водоспоживання рослин під час поливу і рівномірність водоподачі, який становить близько 1,10 - 1,15.
Фактична норма поливу картоплі дорівнює:
m = 181,25 × 1,1 = 199,38 ≈ 200 м³/га
Підкреслимо, що потребу в поливі визначають індивідуально для кожного поля і для кожної дати. Якщо середнє значення тензіометричного тиску на тензіометрах становить -58 кПа, що відповідає 70 % від НВ для середньосуглинкового ґрунту, то у формулу підставляємо (29 — (0,70 × 29)). Якщо -50 кПа, то, відповідно, формула матиме такий вигляд: (29 — (0,73 × 29)).

Обчислення норми поливу за допомогою тензіометрів при краплинному зрошенні

Краплинне зрошення томату AQUATEC

Розрахункове значення поливної норми для умов краплинного зрошення, м³/га, можна визначити за формулою (О. М. КОСТЯКОВА): з урахуванням локального зволоження:
m = Wнв — W = 100 × Hw × S × (ωнв — ω),
де WНВ — запаси вологи за найменшої вологомісткості (НВ) розрахункового шару ґрунту агрокультури (м³/га);W — критичні запаси вологи (м³/га);Hw — розрахунковий шар ґрунту (м);S — частка зрошуваної площі (сума площ усіх смуг зволоження на ділянці) від загальної (S ≤ 1) ;ωНВ — вологість, що відповідає найменшій вологомісткості ґрунту (% від об’єму);ω — критична (передполивна) вологість того самого шару ґрунту (% від об’єму).

Приклад розрахунку поливної норми томату на крапельному зрошенні

Наведемо приклад розрахунку норми поливу томатів у період наливу – достигання плодів на крапельному зрошенні. Ґрунт середньосуглинковий. Найменша вологомісткість становить 31 % від об’єму (графік). Схема висіву рослин 1,0 + 0,4 × 0,3 – 0,35 м. Один поливний трубопровід розміщується в середині меншого міжряддя шириною 0,4 м, таким чином відстань між поливними трубопроводами становить: 1,0 м + 0,4 м = 1,4 м (згідно схеми висіву).
Контроль за вологістю ґрунту проводиться тензіометрами, які встановлені у шарі ґрунту 20-30 см.
Рекомендовано у фазу наливу – достигання плодів томатів підтримувати передполивну вологість на рівні 75 % від НВ (0,75 НВ), що відповідає тензіометричному тиску на середньосуглинковому ґрунті -44 кПа (таблиця).
Розрахунковий шар ґрунту для томату становить 0,4 м. Ширина смуги зволоження – 0,7 м (графік). Частка зрошуваної площі:
S = 0,7 ÷ 1,4 = 0,5
Підставляємо ці дані у формулу й отримуємо, що розрахункова норма поливу томатів дорівнює:
m = 100 × 0,4 × 0,5 × (31 — (0,75 × 31)) = 155 м³/га
Фактичну норму поливу обчислюють, враховуючи поправочний коефіцієнт на інтенсивність сумарного водоспоживання рослин під час поливу і рівномірність водоподачі, який становить близько 1,10 - 1,15. Фактична норма поливу томатів дорівнює:
m = 155 × 1,15 = 178,25 ≈ 180 м³/га
Підкреслимо, що потребу в поливі визначають індивідуально для кожного поля і для кожної дати. Якщо середнє значення тензіометричного тиску на тензіометрах становить -58 кПа, що відповідає 70 % від НВ для середньосуглинкового ґрунту, то у формулу підставляємо (31 — (0,70 × 31)). Якщо -50 кПа, то, відповідно, формула матиме такий вигляд: (31 — (0,73 × 31)).

ТЕНЗІОМЕТРИ В РОБОТІ НА ТОМАТІ

ТЕНЗІОМЕТРИ В РОБОТІ НА ТОМАТІ

ТЕНЗІОМЕТРИ В РОБОТІ НА КАРТОПЛІ

ТЕНЗІОМЕТРИ В РОБОТІ НА КАРТОПЛІ

ЕЛЕКТРОННІ ТЕНЗІОМЕТРИ ТА КОНТРОЛЛЕР BIONICA

ЕЛЕКТРОННІ ТЕНЗІОМЕТРИ ТА КОНТРОЛЛЕР BIONICA