Régimen hídrico del suelo
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El régimen hídrico de los suelos es un conjunto de procesos de afluencia, movimiento y consumo de humedad en el suelo .
La principal fuente de humedad del suelo es la precipitación atmosférica , cuya cantidad y distribución a lo largo del tiempo dependen del clima de la zona y de las condiciones meteorológicas de cada año. Menos humedad ingresa al suelo de la que cae en forma de precipitación, ya que una parte importante es retenida por la vegetación, especialmente las copas de los árboles. La segunda fuente de humedad que ingresa al suelo es la condensación de la humedad atmosférica en la superficie del suelo y en sus horizontes superiores (10–15 mm). La niebla puede hacer una contribución mucho mayor a la cantidad de precipitación (hasta 2 mm/día), aunque es una ocurrencia más rara. La importancia práctica de la niebla se manifiesta principalmente en las zonas costeras, donde por la noche se acumulan masas significativas de aire húmedo sobre la superficie del suelo.
Parte de la humedad que ha entrado en la superficie del suelo forma la escorrentía superficial , que se observa en primavera durante el deshielo, así como después de fuertes lluvias. La cantidad de escorrentía superficial depende de la cantidad de precipitación, el ángulo del terreno y la permeabilidad del suelo. También hay una escorrentía lateral (intrasuelo) que surge debido a la diferente densidad de los horizontes del suelo . Al mismo tiempo, el agua que ingresa al suelo se filtra a través de los horizontes superiores, y cuando llega al horizonte con una composición granulométrica más pesada , forma un acuífero llamado agua superficial del suelo . Parte de la humedad de la percha todavía se filtra en las capas más profundas, llegando a las aguas subterráneas , que juntas forman la escorrentía de las aguas subterráneas . En presencia de una pendiente del terreno, parte de la humedad concentrada en el acuífero puede drenar hacia zonas más bajas del relieve .
Además de la escorrentía, parte de la humedad del suelo se utiliza para la evaporación . Debido a la singularidad e inconsistencia de las propiedades del suelo como superficie de evaporación, bajo las mismas condiciones meteorológicas, la tasa de evaporación cambia de acuerdo con los cambios en la humedad del suelo . La cantidad de evaporación puede llegar a 10-15 mm/día. Los suelos con un nivel freático cercano evaporan mucha más agua que los profundos.
Tipos de humedad del suelo
El movimiento del agua en el suelo depende del grado de humedad y de la manifestación de diversas fuerzas . Una condición indispensable para el movimiento de la humedad es la diferencia de fuerzas ( gradiente ). Todas las fuerzas actúan sobre la humedad del suelo en el agregado, pero prevalece alguna específica, dependiendo de la humedad del suelo. Respectivamente
- El agua libre (gravitacional) llena grandes poros del suelo, bajo la acción de la gravedad forma una corriente descendente, formando una percha y filtrándose parcialmente en el agua subterránea . Debido al agua gravitacional, los procesos eluviales e iluviales tienen lugar en el suelo, todas las demás formas de humedad del suelo se forman a partir de él. Puede condensarse a partir del vapor, pero se repone principalmente debido a la precipitación atmosférica.
- La humedad vaporosa está presente en el suelo en cualquier nivel de su humedad, llenando los poros libres de humedad líquida por goteo. Distinguir entre el movimiento activo y pasivo de la humedad vaporosa. El primero se debe a fenómenos de difusión , el segundo ocurre indirectamente, junto con el movimiento del aire del suelo . La humedad vaporosa es de gran importancia en el ciclo del agua en el suelo, aunque no representa más del 0,001% de la masa total de humedad del suelo. Con el tiempo, el vapor de agua del suelo se escapa a la atmósfera y las reservas de humedad en forma de vapor se reponen de otras formas, incluidas las conectadas físicamente. A la misma temperatura, masas de humedad en forma de vapor se mueven desde áreas más saturadas de vapor de agua hacia áreas menos saturadas. A diferentes temperaturas, el movimiento se realiza hacia una zona de menor temperatura, pero no necesariamente hacia una zona más seca. La humedad en forma de vapor circula por todo el perfil del suelo, independientemente del espesor y la profundidad del agua subterránea .
- El hielo se forma en los suelos con una disminución de la temperatura de otras formas de humedad en sucesión, de libre a aglutinado. Así, el agua gravitacional se congela en suelos no salinos a temperaturas cercanas a los 0 °C, mientras que el agua más higroscópica se congela solo a -78 °C [2] . La congelación del suelo, humedecido no más que su capacidad de humedad total, va acompañada de una mejora en la estructura del suelo debido a la compresión de granos y terrones por el agua congelada en poros grandes y la coagulación de coloides en volúmenes de agua descongelados. La congelación del suelo encharcado conlleva su desestructuración debido a la ruptura de elementos estructurales por el hielo. Los suelos congelados y moderadamente húmedos tienen cierta permeabilidad al agua, mientras que los suelos anegados son impermeables hasta que se descongelan. Se observa congelación de toda el agua en el suelo para suelos a temperaturas [3] :
| Cebado |
Rango de
congelación |
| caolinita |
-10-20°C
|
| franco ligero |
-20-30°C
|
| Franco limoso |
-40-50°C
|
| arcilla aluvial |
-50-60°C
|
| arcilla de mar |
-60-70°C
|
| Montmorillonita |
-75-80°C
|
- Humedad ligada químicamente (constitucional) - es parte de las moléculas de sustancias (por ejemplo, Al (OH) 3 ) que forman la parte mineral del suelo , en forma de un grupo hidroxilo , que en realidad participa solo en su formación (por ejemplo, , Al 2 O 3 + 3 H 2 O → 2Al(OH) 3 ). Cuando el suelo se calcina en el rango de 400 a 800 °C, se elimina, lo que va acompañado de la descomposición del mineral correspondiente. La mayor cantidad de agua ligada químicamente está contenida en los minerales arcillosos [4] , por lo tanto, su contenido en el suelo se puede juzgar por el grado de contenido arcilloso del suelo.
- Humedad cristalina (cristalización) : a diferencia de la unión química, se incluye en la composición de las sustancias como moléculas enteras, formando hidratos cristalinos : CaSO 4 2H 2 O ( yeso ), Na 2 SO 4 10H 2 O ( mirabilita ), etc. Se elimina abruptamente a temperaturas de 100-200 °C, y cada molécula de agua subsiguiente se separa a una temperatura más alta, lo que conduce solo a un cambio en las propiedades físicas de los minerales, y no a su descomposición, como es el caso de la humedad químicamente ligada. En grandes cantidades, dicha agua se encuentra en mirabilite solonchaks .
La humedad químicamente unida y cristalina a menudo se combina bajo el nombre de hidrato . La humedad hidratada en el suelo no se mueve y no está disponible para las plantas.
- Humedad higroscópica : adsorbida por las partículas del suelo de la atmósfera cuando su humedad es inferior al 95%, o que permanece en el suelo cuando se seca al aire (generalmente a una humedad del aire de 50-70%). En consecuencia, con un aumento de la humedad del aire, también aumenta el valor de la humedad higroscópica del suelo. Lo mismo ocurre a medida que la composición granulométrica del suelo se hace más pesada, lo que se acentúa especialmente con un alto contenido de humus y limo en el suelo con un diámetro de partícula inferior a 0,001 mm . Según la mayoría de los investigadores, la humedad higroscópica no cubre completamente las partículas del suelo, sino que se concentra solo en algunas áreas.
- La máxima humedad higroscópica es absorbida por el suelo de la atmósfera con una humedad relativa del 95-100%. A temperaturas negativas, la humedad higroscópica máxima del suelo no salino coincide con el porcentaje de agua descongelada en general [6] . La capacidad de adsorción de las partículas del suelo depende de su tamaño, forma y composición química, e incluso en una partícula, el espesor de la capa de humedad puede ser diferente según la forma de la superficie. Al mismo tiempo, parte del vapor se condensa en áreas cóncavas, como resultado de lo cual la cantidad total de agua tiene una naturaleza dual, que consiste en humedad adsorbida y condensada por capilaridad.
La humedad higroscópica y máxima higroscópica se elimina del suelo cuando se calienta a 100–105 °C; estas formas son inaccesibles para las plantas.
- La humedad de película (molecular) es humedad adicional adsorbida por el suelo desde la fase líquida sobre la capa higroscópica máxima. Está menos conectado con las partículas del suelo que este último, y la holgura aumenta desde las capas internas hacia las externas. Por esta razón, la humedad de la película, aunque débilmente, es absorbida por las plantas. Se mueve bajo la influencia de gradientes de presión del agua , temperatura y humedad del suelo, así como de la ósmosis , mientras que su velocidad está limitada a decenas de centímetros por año [5] .
- Humedad capilar : se retiene y se mueve a través de pequeños poros en el suelo bajo la acción de las fuerzas capilares . En poros mayores de 8 mm de diámetro no se forma un menisco cóncavo continuo , ya que no se expresan fuerzas capilares. En poros de menos de 3 μm , el agua se encuentra predominantemente en estado adsorbido y el movimiento capilar es muy difícil o inexistente. En consecuencia, la mayor intensidad de movimiento capilar de la humedad se observa en suelos con una composición granulométrica media ( loess-like loams , etc.); se realiza de acuerdo con los gradientes de humedad, temperatura y potencial químico ( ósmosis ): a zonas con menos humedad y menos calentadas. Hay tres tipos de humedad capilar: respaldada (cuando la parte inferior de los capilares se comunica con el acuífero - agua superficial del suelo o agua subterránea), suspendida (cuando la humedad capilar se arranca de los acuíferos y es retenida por la fuerza resultante de la menisci) y plantado (formado por el movimiento del agua durante un cambio brusco de composición granulométrica y en los límites con vacíos intrasuelo). La humedad capilar está abierta y cerrada ( cerrada ) para la penetración del aire . Cerrado está ubicado directamente debajo de los acuíferos, y los capilares están completamente llenos de agua, aunque contienen algo de aire disuelto; el agua del tipo abierto alterna en capilares con áreas llenas de aire y aparece en el suelo generalmente algún tiempo después de la precipitación o el riego. La humedad capilar está fácilmente disponible para las plantas y es una de las principales fuentes de suministro de agua; por medio de ella se desplaza la masa principal de sales solubles desde los horizontes inferiores .
- El agua intracelular está contenida en las partes muertas no descompuestas de las plantas. Hasta la descomposición completa de la masa vegetal, dicha agua no está disponible para las plantas. Un gran porcentaje se encuentra en turba débil y sin descomponer , césped y basura forestal .
Agua propiedades del suelo
La permeabilidad al agua es la propiedad del suelo de absorber humedad de la superficie, conducirla entre horizontes que no están saturados de agua y filtrarse a través del espesor de horizontes saturados de agua. La permeabilidad al agua tiene un impacto significativo en el curso de los procesos de formación del suelo , la formación de escorrentías superficiales, laterales y subterráneas y en la intensidad de la erosión hídrica .
El agua penetra en el suelo desde la superficie bajo la influencia de la gravedad a través de grandes poros , disolviéndose simultáneamente a los lados bajo la influencia de fenómenos capilares. El proceso de percepción del agua por parte del suelo seco o ligeramente humedecido se denomina absorción de agua , medida por el coeficiente de absorción .
Capacidad de retención de agua
capacidad de humedad
| Algunas constantes de agua del suelo, en % de peso seco del suelo
|
| La tierra
|
Párrafo
|
Horizontes,
profundidades en cm
|
Capacidad total
de humedad
|
Máxima
higroscopicidad
|
Humedad de marchitamiento
de plantas
|
Rango
de humedad activa
|
Franco pesado soddy-podzólico .
Rastrojo de trigo .
|
Sobakino-
región experimental de Moscú
|
А п 0-20
|
30.8
|
3.2
|
4.8
|
26,0
|
| 2 20-25
_ |
25.4
|
2.7
|
4.0
|
21.4
|
| B1
32-55 _ |
20.3
|
5.7
|
8.6
|
11.7
|
| B2 55-85
_ |
19.9
|
8.3
|
12.5
|
7.4
|
| B3 85-100
_ |
19.4
|
8.0
|
12.0
|
7.4
|
Bosque gris
arcilloso pesado.
Rastrojo de centeno .
|
Starozhilovo-experimental de la
región de Ryazan
|
А п 0-20
|
34.1
|
4.6
|
6.9
|
27.2
|
| 2 20-40
_ |
28.4
|
4.4
|
6.6
|
21.8
|
| B1 40-60
_ |
26,8
|
7.3
|
11.0
|
15.8
|
| B1
60-88 _ |
24.0
|
7.8
|
11.7
|
12.3
|
| B2 88-100
_ |
22.1
|
7.5
|
11.3
|
10.8
|
El chernozem
es arcilloso pesado.
virgen _
|
Reserva Central de la Tierra Negra , región de Kursk ,
estepa de Streletskaya .
|
A d 0-4
|
61,9
|
10.1
|
15.2
|
46.7
|
| 1 4-14
_ |
38.3
|
8.6
|
12.9
|
25.4
|
| A1
14-34 _ |
32.5
|
8.4
|
12.6
|
19.9
|
| B1
34-64 _ |
29.8
|
8.2
|
12.3
|
17.5
|
| B2
64-90 _ |
27.2
|
7.9
|
11.8
|
15.4
|
Capacidad de levantamiento
Capacidad evaporativa
Humedad
pendiente del suelo
Balance hídrico del suelo
Tipos de régimen hídrico
Los fundamentos de la doctrina de los tipos de régimen hídrico fueron desarrollados por G. N. Vysotsky . Para distinguir los tipos se tienen en cuenta los siguientes factores: la presencia o ausencia de permafrost en el suelo , la profundidad de humedecimiento del suelo hasta el nivel freático o solo dentro del perfil, el predominio de corrientes de agua ascendentes o descendentes en el espesor del suelo. En consecuencia, se distinguen los siguientes tipos:
- Permafrost : hay permafrost en el suelo, durante el período cálido se descongela a poca profundidad dentro de la capa de permafrost, pero con la preservación de una parte significativa. Debido a esto y a la precipitación atmosférica, se forma un permafrost sobre la capa de permafrost residual.
Suelos característicos : ártico , tundra , prado-bosque permafrost .
- Permafrost estacional : común en regiones donde la precipitación máxima ocurre en el verano y empapa el suelo hasta el nivel del agua subterránea ( región de Amur , sur del territorio de Khabarovsk , etc.). En invierno, el suelo se congela a una profundidad de más de tres metros y se descongela por completo solo en julio y agosto . Hasta ese momento, el régimen hídrico de la zona tiene todas las características del tipo permafrost.
- Enrojecimiento : observado en los suelos de áreas donde la precipitación cae más de lo que se evapora. Las corrientes de agua descendentes prevalecen sobre las ascendentes y el suelo es arrastrado hasta el nivel freático. En estas condiciones, el agua subterránea normalmente no se encuentra a más de 2 m de la superficie.
Suelos característicos : podzólicos .
- Lixiviación periódica : en los suelos de los territorios donde la cantidad de precipitación es aproximadamente igual a la evaporación, y en años húmedos habrá más precipitación y, en consecuencia, un régimen de lixiviación, y en años secos, el predominio de la evaporación y la no lixiviación. régimen hídrico.
Suelos característicos : bosque gris .
Durante el período de deshielo, los chernozems se lavan, se liberan del exceso de sales. negro rojo
- Lavado por erosión : en áreas propensas a la erosión hídrica .
- No lavado - observado en zonas suelo-climáticas , donde el elemento de gasto del balance hídrico prevalece sobre el de entrada, solo el perfil del suelo está cubierto por la circulación de humedad, el agua subterránea es profunda, las corrientes descendentes prevalecen sobre las ascendentes (ya que el agua principal el consumo no recae en la evaporación física, sino en la transpiración ).
Suelos característicos : chernozems con ligero deshielo, castaños , pardos .
- Exudativo : con la cantidad de precipitación, hay mucha menos evaporación. En este caso, no solo se evapora la humedad que ha caído en forma de precipitación, sino también parte del agua subterránea de nivel alto, como resultado de lo cual el agua subterránea asciende a través de los capilares, alcanzando los horizontes superiores del perfil del suelo. Dado que, en estas condiciones, el agua subterránea suele estar mineralizada, las sales disueltas se transportan junto con la humedad a través de los capilares.
Suelos característicos : solonchaks , solonetzes .
- Estancado —común en humedales . Todos los poros del suelo están llenos de agua, la evaporación es impedida por una vegetación específica ( musgos sphagnum , etc.).
Suelos característicos : pantanosos .
- Aluvial - con inundaciones anuales prolongadas del territorio durante la crecida de los ríos .
Suelos característicos : aluviales (llanura de inundación)
Métodos de regulación del régimen hídrico
La regulación del régimen hídrico es una medida obligatoria en condiciones de agricultura intensiva. Al mismo tiempo, se lleva a cabo un conjunto de técnicas destinadas a eliminar las condiciones desfavorables para el suministro de agua de las plantas. Al cambiar artificialmente los elementos entrantes y especialmente salientes del balance hídrico, se puede influir significativamente en las reservas de agua totales y útiles en los suelos. Para crear condiciones óptimas para el crecimiento y desarrollo de las plantas, es necesario esforzarse por equilibrar la cantidad de humedad que ingresa al suelo con su consumo por transpiración y evaporación física, es decir, la creación de un coeficiente de humedad cercano a la unidad. La regulación del régimen hídrico debe realizarse teniendo en cuenta las condiciones climáticas y del suelo, así como las necesidades de agua de los cultivos. En condiciones específicas de suelo y clima, los métodos de regulación del régimen hídrico tienen sus propias características. La mejora del régimen hídrico de las zonas mal drenadas de la zona de humedad suficiente y excesiva se facilita mediante la nivelación de la superficie y la nivelación de micro y meso depresiones, en las que se observan estancamientos prolongados de agua en primavera y después del verano. lluvias En suelos con exceso de humedad temporal, es recomendable hacer camellones en otoño para eliminar la humedad. Los camellones altos contribuyen a un aumento de la evaporación física y la escorrentía superficial se produce a lo largo de los surcos fuera del campo. Los suelos de tipo pantanoso necesitan recuperación de drenaje: un dispositivo de drenaje o el uso de drenajes abiertos para eliminar el exceso de humedad. La regulación del régimen hídrico de los suelos de la zona húmeda con gran cantidad de precipitación anual no se limita a una dirección de drenaje. En algunos casos, por ejemplo, en suelos sódico-podzólicos, en verano falta humedad y se necesita agua adicional. Un medio efectivo para mejorar el suministro de humedad de las plantas en la región no Chernozem es la regulación bilateral de la humedad, cuando el exceso de humedad se elimina de los campos a través de tuberías de drenaje a entradas de agua especiales y, si es necesario, se suministra a los campos. En la zona de humedad inestable y regiones áridas, la regulación del régimen hídrico está dirigida a maximizar la acumulación de humedad en el suelo y su uso racional. Por ejemplo, la retención de nieve y agua derretida. Para hacer esto, use rastrojos, plantas de roca, ejes de nieve. Para reducir la escorrentía superficial de agua, se utiliza el arado otoñal a través de las laderas, dique, surcos intermitentes, ranurado, colocación de cultivos en franjas y labranza celular. Los cinturones de protección juegan un papel excepcional en la acumulación de humedad del suelo. Protegiendo la nieve para que no se la lleve el viento en invierno, contribuyen a aumentar las reservas de humedad en una capa de suelo de un metro de largo en 50-80 mm al comienzo de la temporada de crecimiento y hasta 120 mm en algunos años. Bajo la influencia de los cinturones forestales, se reduce la evaporación improductiva de la humedad de la superficie del suelo. Muchas prácticas agrícolas contribuyen a la acumulación y conservación de la humedad en el suelo. El desprendimiento superficial del suelo en primavera o el cierre de la humedad mediante rastras evita pérdidas innecesarias como consecuencia de su evaporación física. El balanceo del suelo posterior a la siembra cambia la densidad de la capa superficial del horizonte cultivable en comparación con el resto de su masa. La diferencia resultante en las densidades del suelo provoca una entrada capilar de humedad desde la capa subyacente y contribuye a la condensación del vapor de agua en el aire. El uso de fertilizantes orgánicos y minerales contribuye a un uso más económico de la humedad. En las zonas de estepa desértica y desértica, la principal forma de mejorar el régimen hídrico es el riego junto con la recuperación de suelos compleja, bastante compleja. Por lo tanto, la creación de condiciones físicas y físicas del suelo y del suelo óptimas es una de las principales condiciones para aumentar la fertilidad del suelo.
Véase también
Notas
- ↑ 1 2 3 Zunker F. Das verhalten des Bodens zum Wasser. Handbuch der Bodenlehre. bd. VI, 1930, Berlín
- ↑ Kachinsky N. A. Física del suelo. Parte II. Propiedades físicas del agua y regímenes del suelo. Tutorial. - M .: Escuela superior, 1970, p. 26
- ↑ Litvinova T. A. Influencia del área superficial específica y la ultraporosidad de los suelos congelados en el contenido de agua descongelada en ellos. m., 1961
- ↑ Kossovich P. S. Propiedades del agua del suelo. - San Petersburgo: Zh. "Agronomía experimental", libro. 3, 1904
- ↑ 1 2 3 Lebedev A.F. Suelo y agua subterránea. M.-L.: Seljosguiz, 1930
- ↑ Votyakov I. N. Relación entre el contenido de agua descongelada en suelos congelados y el contenido de humedad higroscópica de los suelos. Izvestiya SO AN SSSR, Novosibirsk, 1960, p. 17-25
- ↑ Kachinsky N.A. Sobre la humedad del suelo y métodos para estudiarla. M.-L.: Seljosguiz, 1930
Literatura
- Alekseev A. M., Gusev N. A. Influencia de la nutrición mineral en el régimen hídrico de las plantas. - M., 1957
- Alpatiev A. M. Volumen de humedad de las plantas cultivadas. - L .: Gidrometeoizdat, 1954
- Babaev A. G. Desierto tal como es. - M.: "Guardia Joven", 1980
- Bozhenova A.P. Migración de agua en suelos congelados. - M., 1946
- Bolshakov A.F. Régimen de agua de poderosos chernozems de las tierras altas de Rusia central. - M .: Editorial de la Academia de Ciencias de la URSS, 1961
- — M.: Nauka, 1964
- Kachinsky N. A. Física del suelo. Parte II. Propiedades físicas del agua y regímenes del suelo. Tutorial. - M.: Escuela Superior, 1970
- Rozhkov V. A. Ciencias del suelo. - Editorial "Industria Forestal", 2006
- Fundamentos de la ciencia del suelo y la geografía del suelo. ed. Kulizhsky S. P., Rudogo A. N., - Tomsk: Editorial de TSPU, 2004
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