Топырақтың су режимі және оны реттеу

Топырақ кө п фазалы жә не дисперсті жү йе болғ андық тан, оғ ан суды сің іріп жә не ұ стап тұ ру қ асиет тә н. Қ ай кезде болмасын, онда белгілі бір мө лшерде жә не кү йде су болады. Қ ұ рғ ақ топырақ ты 105^о С-та кептіріп, пайызбен анық талғ ан су мө лшерін ылғ алдылық дейді, оның қ орын м³/га мен жә не миллиметрмен ө лшенді.

Топырақ қ а су атмосфералық жауын-шашын, ыза суы, ауа буының қ оюлану жә не қ олдан беру жолдарымен келеді. Топырақ тағ ы су – ө сімдіктер мен ағ залар тіршілігінің негізі. Ө сімдіктерді сумен қ андыру, тек топырақ қ а сің ген судың кө лемімен ө лшенбейді, ол топырақ тың су қ ұ былымына: су сің ірілуіне, ө ткізгіштігіне, су ұ стап қ алуына, оны сақ тауына жә не ө сімдікті дер кезінде сумен қ аматамасыз етуіне байланысты. Сондық тан 1 климат жағ дайына біркелкі жыртылғ ан, беті тегіс танап топырақ тарындағ ы су мө лшері ә ртү рлі болуы мү мкін. Бір дә режеде ылғ алданғ ан топырақ тағ ы тиімді судың мө лшері оның механикалық қ ұ рамына, қ арашірінді мө лшеріне жә не басқ а қ асиеттерге байланысты ө згереді. Сондық тан топырақ тағ ы судың қ ұ былымы тек жауын суының мө лшеріне емес, кө п жағ дайда ондағ ы су кү йіне байланысты. Ө сімдіктерге қ ажет топырақ тағ ы судың мө лшерін, ондағ ы су қ арым-қ атынасын жә не кү йін білу керек. А. Лебедев, С. Долгов жә не А.Роденің зерттеулерінше су топырақ та 3 фазада қ атты, сұ йық, бу кү йінде болады.

Топырақ тү йіршіктері аралық тарындағ ы қ ылтү тіктердегі судың ең мол мө лшерін топырақ тың кө лемінен немесе массасынан пайызбен кө рсетеді. Судың мө лшері оның топырақ тү йіршіктерінің кө леміне, механикалық жә не агрегаттық қ ұ рамына, тығ ыздығ ына жә не қ ылтү тікпен тө меннен ыза суының дең гейінен жоғ ары кө терілуіне байланысты болады. Қ ылтү тіктерінің су сыйымдылығ ы туралы мә лімет алу ү шін алты немесе сегіз жерден қ ұ рылымы бұ зылмағ ан топырақ ү лгілері алынады.

Қ ылтү тіктерінің су сыйымдылығ ын:

формуласы арқ ылы есептейді.

Мұ ндағ ы: К_в – қ ылтү тіктің су сыйымдылығ ы, пайыз:

В – патрондағ ы топырақ тың суғ а қ андырғ аннан кейінгі массасы, г;

Е – патрондағ ы қ ұ рғ атылғ ан топырақ массасы, г.

Топырақ тың қ ұ рғ ақ массасы формула арқ ылы ө рнектеледі:

Мұ ндағ ы: А – патрондағ ы топырақ тың қ ұ рғ ақ массасы (г.); а – гигроскопиялық ылғ ал, %.

Топырақ тың тү рлері шектерінің аралық тарындағ ы сумен жә не ауамен толтырылғ ан кө лем қ осындысы толық егістіксу сыйымдылық мө лшерін сипаттайды.

Топырақ тү йіршік арасындағ ы қ уысын жә не судың толық сыйымдылығ ын есептеу ә дісі мен массасының кө лемі, сыбағ алы салмағ ы жә не қ ылтү тіктегі су сыйымдылығ ы кө рсеткіштері арқ ылы анық тайды.

Топырақ тың абсолюттік қ ұ рғ ақ массасынан судың толық сыйымдылығ ын формула арқ ылы есептейді:

Мұ нда П_в – судың толық сыйымдылығ ы, %;

А – патрондағ ы суғ а қ анғ аннан кейінгі топырақ массасы, г;.

В – топырақ тың патрондағ ы қ ұ рғ ақ массасы, г.

Топырақ тағ ы су қ ұ былымын да білу керек, ондағ ы су қ орының кірісі мен шығ ысын су балансы, кірісі мен шығ ысының тепе-тең дігі дейді.

Жалпы су балансын:

Ы_о + Ы_ж+ Ы_жа + Ы_к + Ы_б + Ы_жт = Бс – БТ + Бтг + Жб + ТС + Ты

формула шығ арады (мм).

Мұ ндағ ы:

Ы_о – бақ ылау алдындағ ы топырақ тағ ы ылғ ал қ оры;

Ы_ж – бақ ылау кезіндегі жауын суының мө лшері;

Ы_жа – ызадан кө терілген ылғ ал;

Ы_к – су буынан конденсацияланып жиналғ ан ылғ ал;

Ы_б – қ ұ рлық бетімен келіп жиналғ ан ылғ ал;

Ы_жт – грунт жә не топырақ ішімен бү йірден ағ ып келіп жиналғ ан ылғ ал;

Тс – бақ ылау кезіндегі топырақ бетінен буланып кететін су мө лшері, физикалық булану;

БТ – транспирациялық ылғ ал шығ ыны (десукция);

Бтг– топырақ кескінінен ө тіп грунтқ а сің етін су;

Жб – қ ұ рлық бетімен ағ ып кететін су мө лшері;

ТС– топырақ пен грунт ішінде бү йірден ағ ып кететін су;

Ты – бақ ылау соң ында топырақ та қ алғ ан ылғ ал қ оры;

Ә р қ абаттағ ы ылғ ал қ оры жеке есептеледі. Себебі топырақ кескінінде ылғ алдылық пен тығ ыздық бірдей емес, ә р тектік ылғ ал қ оры (м³/га): формуласымен есептеледі:

Ск = α ̣.d_v.H

Мұ ндағ ы:

Ск – тиісті қ алың дық тағ ы судың қ оры, м³/га;

Α ̣ – анық тау кезіндегі топырақ тың далалық ылғ алдылығ ы, %;

d_v – топырақ тың тығ ыздығ ы, г/см^3;

Н – қ абат қ алың дығ ы, см.

м³/га-мен есептелген су қ орын, миллиметрге айналдыру ү шін 0, 1 коэффицентін қ олданады, себебі 1 мм. су қ абаты 1 гектарда 10 м³ су қ орына тең.

Су балансы ә р топырақ – климаттық аймақ тармен оқ шау ө ң ірде бірдей емес. Оның негізгі баптарының ө зара қ арым-қ атынасы ө згеруіне байланысты топырақ та бірнеше сулық қ ұ былым типтері қ алыптасады. Су қ ұ былым типтерін анық тау ү шін Г. Высоцкий ылғ алдану коэффицентін ұ сынғ ан:

Мұ нда: Ж – орташа кө пжылдық жауын-шашын мө лшері;

Б – су бетінен орташа кө пжылдық булану мө лшері, мм;

Судың топырақ қ а сің уі, одан жұ мсалуы жә не оның ө сімдіктің ө су дә уірі кезең дегі топырақ тың бойындағ ы жалпы мө лшері су режимін бейнелейді. Ылғ алдың топырақ тағ ы қ оры ү здіксіз ө згеріп тұ рады. Олар жауын-шашын суымен – Р, жерасты суымен – С, жер бетімен ағ атын сулармен – V_р жә не топырақ дымқ ылының суғ а айналуы – А арқ асында толық тырылып тұ рады. Сондай-ақ олар ө сімдіктердің жапырақ тарынан жә не топырақ бетінен буланып, Е, жерасты суының қ айтуы Q жә не белгілі жерден жербеті суларының ағ ып кетуіне жұ мсалады. Егер топырақ тағ ы, жер астындағ ы жә не жер ү стіндегі судың кө бею немесе азаю мө лшерін мен белгілесек, онда топырақ тың су баламасын белгілі есепке алынғ ан мерзім ішіндегі тең дік арқ ылы кө рсетуге болады:

–

Кіріс шығ ыс

Формуланың сол жағ ында судың кірісі, ал оң жағ ында шығ ыс баптары келтірілген. Бұ л тең діктегі қ осылғ ыштардың барлығ ы мм немесе м³/га арқ ылы кө рсетіледі.

Топырақ тың су балансының кіріс жә не шығ ыс бө лімдері уақ ытпен кең істікте ө те қ ұ былмалы болуының салдарынан оның табиғ и жағ дайдағ ы су, ауа жә не қ орек режимдері кү шті ө згеріп тұ рады. Топырақ тың су балансының ө згеру заң дарын білу негізінде оның су, ауа жә не қ орек режимдерінің ө згерістерін алдын ала болжап, оларды қ еректі бағ ытта ө згертуге болады.

Топырақ тың су режимінің тү рі оның ылғ алдылығ ының жыл бойы қ ұ былысы арқ ылы анық талады. Ә ртү рлі топырақ тардың жалпы жә не ә р маусымдағ ы су режимі ә ртү рлі болады жә не олар ауа райының, геоморфологиялық, гидрогеологиялық, биологиялық жағ дайларғ а жә не топырақ тың сулық жә не физикалық қ асиеттері мен адамның ө ндірістік ә рекеттеріне байланысты болады.

Топырақ тың су режимін жасауда ауа райы шешуші міндет атқ арады. Жалпы ә р аймақ тарда ө сетін ө сімдіктердің табиғ и ылғ алмен қ амтамасыз етілгендігін анық тау ү шін жауын-шашын мө лшерін ғ ана емес, сондай-ақ топырақ бетінен буланатын ылғ алдың да мө лшерін білу керек. Ал топырақ бетінен буланатын ылғ алдың мө лшері оның қ ұ рамына жә не ауаның температурасына байланысты болады. Белгілі бір жердің табиғ и ылғ алмен қ аматамасыз етілгендігін бейнелеу ү шін:

формуласын қ олдану керек.

Мұ нда: К – жердің ылғ алмен қ амтамасыз етілу коэффиценті; Р – жауатын жауын-шашынның қ осындысының кө пжылдық орта мө лшері, мм.;

Е – буланудың жылдық мө лшері, мм.

Ал енді буланудың айлық мө лшерін анық тау ү шін Н. Н. Иванов ұ сынғ ан:

Е = 0, 018 (25+t²) (100- )

формула қ олданылады.

Мұ ндағ ы; Е – буғ а айналушылық мө лшері, бір айда гектарына текше метр есебімен;

t – ауа температурасының орта айлық мө лшері;

– ауаның салыстырмалы ылғ алдығ ының орта айлық мө лшері %.

Ылғ алмен қ амтамсыз ету коэффиценті мө лшері 0, 5-ке тең болса, қ ұ рғ ақ тылық ты, ал 1, 0 ге тең болғ анда қ уаң шылық ты, 1, 5-ке тең болса, ылғ алдылық ты, сондай-ақ 2-ге тең болса, орнық ты ылғ алдылық ты кө рсетеді. Еліміздің кең байтақ жеріне топырақ тағ ы ә ртү рлі ылғ алданғ ан кө птеген аймақ тар кіреді.

Жерді ылғ алмен қ амтамасыз ету коэффицентінің шамасына қ арай, топырақ су режимінің 2 тү рі болады. Біріншісі – топырақ сумен шайылатын, ал екіншісі – шайылмайтын су режимі. Топырақ ты су режимі шайылмайтын дала аймақ тарғ а далалы жә не шө лді аудандар жатады. Орманды далалы аудандарда жауын-шашын мө лшері 450-600 мм шамасында болғ анымен, олардың біркелкі жаумау салдарынан кейбір жылдары қ уаң шылық та болады. Сондық тан бұ л аудандарда егістің ылғ алдығ ын арттыру қ ажет. Ал далалы аймақ тарда жауын-шашынның мө лшері 300-500 мм ылғ алмен қ амтамасыз етілу коэффицентінің мө лшері бірден кем болады, ә детте, бұ л аймақ та жер асты суы 10-15 метр жә не одан да терең де жатады, ал жаң быр суымен топырақ тық небары 3 - 4 метрлік қ абаты ғ ана ылғ алданады. Сондық тан бұ л аудандарда егістің ылғ алын кө бейту жә не оны сақ тау ү шін суару жұ мыстарын ұ йымдастырудың алатын орын ө те зор.

Ал қ уаң далалы аймақ тарда жауын-шашын 200-250 мм аспайтын жә не олардың топырақ бетінен булану мө лшері ө те жоғ ары болғ андық тан, егістерді суару мә селесінің алатын орны зор.

Суару жұ мыстарын жү ргізу арқ ылы ө сімдіктердің ө сіп ө нуінің барлық кезең інде суды мезгілінде жә не керек болғ ан мө лшерде беріп тұ рудың арқ асында топырақ тың ө сімдік тамырлары орналасқ ан қ абатының ылғ алын қ олайлы мө лшерде ұ стап тұ руғ а болады. Ал топырақ ылғ алының қ олайлы мө лшері ә р ө сімдік ү шін ә р мезгілде ө згеріп тұ рады жә не ол ө сімдіктердің тү рі мен топырақ тың механикалық жә не химиялық қ ұ рамына, ауа райына, т.б. жағ дайларғ а байланысты келеді.

Ылғ ал топырақ пен ө сімдіктің жапырағ ы бетінен тұ рақ ты тү рде буланып тұ рады. Сондық тан ә ртү рлі дақ ылдар ү шін топырақ ылғ алдылығ ын қ олайлы мө лшерде ұ стап тұ ру ү шін суару жү йесі арқ ылы оғ ан суды керек мө лшерде ү здіксіз жіберіп тұ ру керек. Шаруашылық жағ дайында мұ ны қ амтамасыз ету ү шін егістің бетіне су жайып суарумен қ атар, топырақ тың астың ғ ы жағ ынан суаруды жә не суарудың импульстік жә не тамшылату ә дістерін қ олданғ анда мү мкін болады.

Топырақ тың су ө ткізгіштігі деп топырақ тың ө зі арқ ылы суды ө ткізіп, ә рі сің іру қ абілетін айтады. Бұ л кө рсеткіш топырақ тың химиялық жә не механикалық қ ұ рамына, тығ ыздығ ына, ылғ алдылығ ына, қ ұ рылысына жә не басқ а факторларғ а байланысты жә не оның топырақ қ а агрономиялық бағ а беруде жә не мелиоративтік жұ мыстарда маң ызы зор. Топырақ беткі қ абатынан тө мен қ арай судың жылжуын 2 фаза: сің іруі (топырақ ты суғ а қ андыру) жә не сү зілуі (топырақ тың тө менгі қ абатына судың ө туі). арқ ылы сипаттайды.

Беткейлеп суару ә дісін қ олданғ анда топырақ қ а судың сің уі жә не ондағ ы қ озғ алысы: сің уі жә не сү зілуі сияқ ты 2 кезең ге бө лінеді.

Топырақ тың қ ұ рамындағ ы бос уақ тесіктерді судың ө зінің ауыртпалық кү ші қ ысымы арқ ылы жә не оның сулана бастағ ан кезең інде пайда болатын капилляр кү ші арқ ылы біртіндеп сумен толтыру ү дерісін су сің іру деп атайды. Егісті суды жайып жә не жаң бырлатып суарғ анда су топырақ қ а сің іп, ол тө мен қ арай жылжиды, ал бороздалап суарғ анда ол тө мен қ арай ғ ана сің іп қ оймай, сондай-ақ борозданың 2 бү йіріне сің іп, капилляр арқ ылы жоғ ары кө теріледі.

Топырақ тың су сің у жылдамдығ ы оның механикалық жә не химиялық қ ұ рамына, борпылдақ тығ ына, т.б. қ асиеттеріне байланысты болады. Мысалы, сортаң топырақ тар суды ө те нашар сің іреді. Сондай-ақ сің іру жылдамдығ ына топырақ тың ылғ алдылығ ы да ә сер етеді, ө йткені қ ұ рғ ақ топырақ суды дымқ ыл топырақ пен салыстырғ анда ө те тез сің іреді.

Суармалы жерлердің топырағ ы су сің іру мө лшеріне қ арай:

– алғ ашқ ы бірінші сағ ат ішінде суды 0, 15 метрден асқ ан жылдамдық пен ө те жылдам сің іретін топырақ тар;

– су сің іру жылдамдығ ы 0, 15 метрден кем, бірақ 0, 05 метрден кө п мө лшерде сің іретін су сің іру жылдамдығ ы орташа топырақ тар;

– алғ ашқ ы бір сағ ат ішінде су сің іру жылдамдығ ы 0, 05 метрден кем болатын, суды нашар сің іретін топырақ тар болып 3 тү рге бө лінеді.

Топырақ ты қ опсытып, қ ұ рамын жақ сарту оның су сің іру жылдамдығ ын арттырады. Сондық тан ә рбір жағ дайда топырақ тың су сің іру жылдамдығ ы тә жірибе арқ ылы анық талып, график арқ ылы бейнелейді.

Жалпы топырақ тың су сің іру жылдамдығ ы мм/мин немесе см/сағ есебімен ө лшенеді. Топырақ тағ ы уақ тесіктердің барлығ ы оғ ан сің ген сумен толтырылғ аннан кейін су фильтрациясы, яғ ни оның тек гидростатика қ ысым ә рекеті арқ ылы қ озғ алысқ а келуі басталады. Фильтрация тікелей (судың тө менге сің уі) жә не кө лденең (ыза судың су ө ткізбейтін арнасымен ағ уы) болады. Сү зілу коэффицентін:

ө рнегі бойынша есептейді.

Мұ ндағ ы: K_t – белгілі температурадағ ы сү зілу коэффиценті, мм/мин;

Q – ә р 10 минут сайын сү зілген су мө лшері, см;

S – тү тік табанының ауданы, см²;

T – уақ ыт, минут.