Факультет

Студентам

Посетителям

Почвенно-грунтовые воды в луговом биоценозе

Участие почвенно-грунтовых вод в определении водного режима лугов повышает обеспеченность растений водой и в значительной мере устраняет и во всяком случае снижает зависимость ее от атмосферных осадков.

Их влияние зависит от уровня их залегания, а он изменяется в течение года, вегетационного сезона и от года к году. Грунтовые воды формируются на водонепроницаемой (или труднопроницаемой) породе, по которой происходит приток их, обычно достаточно устойчивый, извне. Подъем их уровня происходит в основном в результате просачивания вглубь талых и полых вод, вод атмосферных осадков и др. Таким образом, имеет место то, что К. А. Куркин (1976) назвал «наслаиванием».

В течение вегетационного сезона уровень почвенно-грунтовых вод обычно снижается от ранней весны к концу лета в связи с расходованием воды на эвапотранспирацию. Повышение уровня происходит лишь в периоды дождливой погоды, а также осенью, в период увеличения атмосферных осадков и снижения расходования воды на эвапотранспирацию.

Над уровнем почвенно-грунтовых вод формируется горизонт почвы, пропитанный водой в результате ее подъема по капиллярам, так называемая капиллярная кайма, он характеризуется устойчивым содержанием влаги и достаточно благоприятными условиями аэрации для жизнедеятельности корней и почвенных организмов. Величина подъема воды по капиллярам зависит от механического состава почвы и ее сложения. Для различных вариантов суглинистых почв она равна 30—80 см (Eskuche, 1962). Подъем воды по капиллярам возрастает при уплотнении почвы, в частности при выпасе.

По значимости почвенно-грунтовых вод как источника воды для луговых растений можно различать три группы типов лугов:

1) уровень почвенно-грунтовой воды залегает неглубоко, и верхняя граница капиллярной каймы достигает поверхности почвы, что обеспечивает устойчивое водоснабжение растений;

2) уровень почвенно-грунтовой воды расположен на более значительной глубине, капиллярная кайма не достигает поверхности почвы, но часть корней луговых растений находится в ее пределах; корнеобитаемый слой почвы расчленяется на два горизонта: верхний, наиболее насыщенный корнями, находящийся вне влияния почвенно-грунтовых вод, и нижний, менее пронизанный корнями, пропитанный водой, поднимающейся по капиллярам;

3) уровень почвенно-грунтовой воды залегает так глубоко, что капиллярная кайма не достигает нижней границы корнеобитаемого слоя почвы или достигает его лишь временами (ранней весной, в особо влажные годы).

Химический состав почвенно-грунтовых вод весьма различен. Он определяется составом тех грунтов, через которые они протекают и частично изменяются по вегетационному сезону в связи с поступлением к ним талой воды, воды атмосферных осадков и др. В пределах лесной зоны, где преобладают подзолистые почвы и бедные известью грунты, почвенно-грунтовые воды слабо минерализованы и бедны кальцием. Исключение составляют лишь почвенно-грунтовые воды территорий, сложенных карбонатными породами, содержащие значительное количество извести. В песчаных районах, а также в условиях заболоченных водосборов формируются почвенно-грунтовые воды со значительным количеством соединений закисного железа. В лесостепной зоне почвенно-грунтовые воды богаты карбонатами извести, а далее к югу содержат сульфаты и хлориды.

Обычно в состав почвенно-грунтовых вод, питающих луга, входят (иногда в значительных количествах) железо, кальций, магний, сера, а иногда фосфор, хлор, натрий и другие элементы и лишь ничтожные количества доступных форм азота. Содержание азота, однако, возрастает в почвенно-грунтовых водах, формирующихся на интенсивно удобренных сельскохозяйственных угодьях. Почвенно-грунтовые воды часто не содержат растворимого кислорода, или он присутствует в незначительных количествах.

Неглубокое расположение горизонта почвы, насыщенной бескислородной или бедной кислородом водой, снижает объем почвы, используемый корнями луговых трав, так как они обычно не проникают глубже уровня почвенно-грунтовых вод или проникает лишь незначительное количество их. Исключение составляют корни с сильно развитыми воздухоносными полостями, например у хвоща болотного. Кроме того, поскольку летом температура почвенно-грунтовых вод ниже, чем вышерасположенных горизонтов почвы, то это ведет к ухудшению теплового режима корнеобитаемого слоя и, как следствие этого, к снижению активности микроорганизмов, обеспечивающих растения доступными формами азота и зольных элементов.

Подъем уровня бескислородной почвенно-грунтовой воды обусловливает оглеение, которое сопровождается ухудшением физических свойств почвы, образованием токсических соединений (в том числе закиси железа), что на многие виды луговых растений, во всяком случае на ценные в кормовом отношении, оказывает неблагоприятное влияние, вызывает отмирание нижней части их корневых систем. В условиях близкого залегания почвенно-грунтовых вод могут успешно произрастать либо неглубоко укореняющиеся растения, либо гигрофиты, обладающие приспособлениями, обеспечивающими возможность обитания в условиях недостаточной аэрации. Глубоко укореняющиеся растения, не имеющие таких приспособлений (например, костер безостый, пырей ползучий), отрицательно реагируют на близкое залегание почвенно-грунтовых вод. Луговые травы, в том числе виды, произрастающие в местах с отсутствием почвенно-грунтовых вод, до известной степени: могут приспособляться к близкому залеганию почвенно-грунтовой воды, образуя в подземных органах систему межклетников (Ellenberg, 1954, 1963). Таким образом, очень глубокое залегание почвенно-грунтовых вод сопровождается ухудшением обеспечения луговых растений водой, а очень близкое — создает неблагоприятные условия режимов аэрации, теплового, пищевого, что ведет к уменьшению содержания в травостоях ценных в кормовом отношении видов трав.

Оптимальный для получения высокого урожая высококачественного корма уровень почвенно-грунтовых вод зависит от ряда условий: подвижности воды, с чем связано содержание в ней кислорода, типа почвы и ее механического состава, травостоя, способа его использования, мер ухода за лугом. Из-за различий в метеорологических условиях в течение вегетационного сезона и or года к году, а также сезонных различий в потреблении воды растениями даже на одном и том же участке луга в отдельные годы и в различные периоды вегетационного сезона наилучшие условия для луговых растений создаются при различной глубине почвенно-грунтовой воды.

На основании опыта, накопленного луговодами, оптимальным считается расположение почвенно-грунтовых вод на глубине 40— 100 см с небольшим отклонением в ту или иную сторону. Оптимальная глубина подвижных вод меньше, чем у застойных. В глинистых почвах капиллярный подъем воды выражен лучше, чем в торфе или в песчаной почве, поэтому на глинистых почвах лучшие урожаи можно получать при более глубоком залегании почвенно-грунтовой воды, чем на песчаных и торфяных. Зимой и весной оптимальная глубина почвенно-грунтовой воды ниже, чем летом. Количество атмосферных осадков для определения оптимальной глубины залегания почвенно-грунтовых вод наибольшее значение имеет для торфяных и особенно для глинистых почв, в дождливые годы лучшие урожаи на этих почвах получаются при более глубоком уровне грунтовой воды, в то время как на песчаных и суглинистых почвах и в сухие, и в дождливые годы оптимально более близкое залегание почвенно-грунтовой воды (Klapp, 1971).

При пастбищном использовании наибольшая продуктивность достигается при более глубоком уровне почвенно-грунтовой воды, чем на сенокосах. Это связано с меньшей потребностью пастбищных травостоев в воде, а также с тем, что при более глубоком залегании почвенно-грунтовой воды возрастает устойчивость дернины к выпасу, так как с увеличением влажности дернины ее способность выдерживать механическое воздействие пасущихся животных снижается. Следовательно, при проектировании мероприятий по регулированию уровня почвенно-грунтовой воды на лугах необходимо учитывать особенности почвы и растительности, способ использования луга. Имеют значение и меры ухода за лугом, в том числе внесение удобрений. Это видно из результатов опыта Эллеиберга (Ellenberg, 1954) об изменении отношения отдельных видов луговых растений к глубине расположения почвенно-грунтовой воды в зависимости от обеспечения их азотом. В этом опыте наиболее ксерофильный и наименее продуктивный вид — костер прямой — относительно слабо реагировал на внесение азота; максимальный урожай он давал при одной и той же глубине залегания почвенно-грунтовой воды как при плохой, так и при более высокой обеспеченности азотом. У наиболее гигрофильного из изученных видов — лисохвоста лугового — улучшение обеспечения азотом также не изменило его отношения к уровню почвенно-грунтовых вод. Однако он весьма положительно реагировал на внесение азота, которое практически устраняло уменьшение урожая при снижении уровня почвенно-грунтовой воды. Его урожай даже при наиболее глубоком уровне — 100 см на почве, богатой азотом, — был таким же, как при оптимальном для него залегании воды на почве, бедной азотом. У типичного мезофита райграса высокого четко проявилось различное отношение к глубине залегания почвенно-грунтовой воды в зависимости от обеспеченности азотом. Наибольший урожай райграса получен на бедной почве при уровне воды 50 см, а на почве, богатой азотом, 100 см.

Результаты этого опыта лишний раз подтверждают экологическую индивидуальность отдельных видов растений. На их основании можно сделать вывод, что возможно устранить снижение урожая некоторых видов, обусловленное слишком близким или слишком глубоким залеганием почвенно-грунтовых вод, внесением азотных удобрений, а также изменить оптимум одного экологического фактора в зависимости от других условий произрастания. Допустима и более общая формулировка этого положения: снижение урожая, обусловленное отклонением от оптимальной выраженности какого-либо экологического фактора, может быть в определенных пределах (во всяком случае для некоторых видов) устранено путем регулирования других экологических факторов. Это, естественно, имеет большое значение для луговодства.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: