| ара, образованного местным испарением. Разность между испарением и осадками на континентах, равная разности между приходом и расходом водяного пара в атмосфере над континентами, одновременно равна величине речного стока с континентов в океаны.
Если рассматривать В. б. для всей земной поверхности в целом, так же как и для всей атмосферы, то годовая сумма осадков равна величине испарения, к-рая соответствует, по совр. данным, приблизительно 100 см/год (см. табл.).
Водный баланс Земли
Элементы баланса
Объём,
км3
Слой, мм
Часть суши, имеющая сток в океан
Осадки
102 000
870
Речной сток
38 150
320
Испарение
65 000
550
Часть суши, не имеющая стока в океан (бессточные области)
Осадки
7 400
230
Испарение
7 400
230
Мировой океан
Осадки
411 000
1140
Приток речных вод
38 150
100
Испарение
448 000
1240
Земля в целом
Осадки
520 000
1020
Испарение
520 000
1020
Составляющие В. б.: осадки, испарение и сток измеряются на метеорологич. и гидрологич. станциях. Для определения испарения, стока и др. членов В. б. широко используются расчётные методы.
Лит.: Великанов М. А., Гидрология суши, 5 изд., Л., 1964; Дроздов О. А., Григорьева А. С., Влагооборот в атмосфере, Л., 1963. М. И. Будыко.
ВОДНЫЙ ДЕФИЦИТ (биол.), недостаток насыщения водой растит, клеток, возникающий в результате интенсивной потери воды растением, не восполняемой поглощением её из почвы. В. д. обычно наблюдается в наиболее жаркие часы дня. Листья мн. растений (дурман, тыква) теряют при этом тургор и повисают. Внешний вид растений с большим кол-вом механич. тканей (бессмертники) при В. д; не изменяется даже при их гибели. При наступлении засушливой погоды наблюдается остаточный В. д., при к-ром растение за ночь не может восполнить недостаток воды. В. д., особенно остаточный, вызывает ряд физиолоro-биохимич. изменений в растении. Одни растения (нек-рые группы ксерофитов, т. н. эвксерофиты) способны выносить очень большой В. д. (до 50-60% ), др. (мезофиты) - повреждаются при относительно небольшом В. д. Надёжного метода определения В. д. нет, поэтому иногда прибегают к определению коэффициента завядания: для выращиваемых без полива растений устанавливают содержание воды в почве в момент завядания нх листьев.
Лит.: Генкель П. А., Устойчивость растений к засухе и пути её повышения, "Тр. Ин-та физиологии растений им. К. А. Тимирязева", 1946, т. 5, в. 1; Литвинов Л. С., О почвенной засухе и устойчивости к_ ней растений, Львов, 1951; Жолкевич В. Н., Энергетика дыхания высших растений в условиях водного дефицита, М., 1968. ' П. А. Генкель.
ВОДНЫЙ КАДАСТР, систематизированный свод сведений о водных ресурсах страны. В СССР впервые В. к. по разделу вод суши был подготовлен и издан Гос. гидрология, ин-том в 1933-40. Сюда входили материалы по режиму рек СССР (20 выпусков), сведения об уровнях воды (27 выпусков) и порайонные справочники (27 выпусков). Продолжением этих изданий стали "Гидрологический ежегодник" и материалы наблюдений специализированных станций, издаваемые Гидрометеорологии, службой СССР. В. к. явился первой крупной работой по обобщению всех материалов гидрологич. наблюдений и исследований, способствовал улучшению планирования, проектирования и эксплуатации водохозяйственных сооружений. В. к. способствовал развитию гидрологии как науки. Впоследствии были в значит, количестве накоплены новые материалы наблюдений и исследований на водных объектах СССР, существенно повысился уровень науч. разработок, увеличились требования народного х-ва к гидрологич. данным. Это обусловило необходимость создания нового В.к. под назв. "Ресурсы поверхностных вод СССР". Новый В. к. состоит из трёх серий, каждая из к-рых делится на несколько десятков выпусков. 1-я серия - "Гидрологическая изученность" состоит из 44 выпусков; каждый выпуск содержит перечень водных объектов данной территории и их морфометрич. характеристики, сведения о стационарных наблюдениях по отд. элементам водного режима рек и озёр и о проводившихся экспедиционных исследованиях. 2-я серия - "Основные гидрологические характеристики" состоит из 42 выпусков; содержит проанализированные табличные материалы с пояснит, текстом по режиму рек, озёр и водохранилищ, составленные по данным наблюдений на сети Гидрометеорологич. службы СССР и других ведомств. 3-я серия -"Ресурсы поверхностных вод СССР" - практическое пособие для проектных и водохоз. организаций по расчёту гидрологич. характеристик, основанное на науч. анализе и обобщениях данных наблюдений сети станций и постов, а также на специальных экспериментальных и экспедиционных исследованиях. Эта серия включает 42 выпуска, из к-рых 24 опубликованы (1970). Л. И. Чеботарёв.
ВОДНЫЙ РЕЖИМ, изменение во времени расходов воды рек, уровней и объёмов воды в реках, озёрах, водохранилищах и болотах. В. р. тесно связан с сезонными изменениями климата. В районах с тёплым климатом на В. р. основное влияние оказывают атм. осадки и испарение; в районах с холодным и умеренным климатом очень существенна роль темп-ры воздуха.
В. р. рек проявляется в виде суточных, декадных, месячных, сезонных и многолетних колебаний; слагается из ряда характерных периодов (фаз), зависящих от сезонных изменений условий питания рек. Различают следующие фазы В. р.: половодье, паводки и межень. Режим питания рек неравномерен в течение года вследствие неравномерности выпадения атм. осадков, таяния снега и льда и поступления их вод в реки. Наблюдаемые колебания уровня воды вызываются в основном изменением величины расхода воды, а также действием ветра, ледовых образований, хоз. деятельностью человека.
В. р. озёр определяется соотношением между кол-вом осадков, выпадающих на зеркало озера, испарением, поверхностным и подземным притоком в озеро, поверхностным и подземным стоком воды из озера; размерами озера, его формой, закономерностью изменения площади водного зеркала при изменении уровня, деятельностью ветра, определяющей размеры волн, высоту стонов и нагонов уровня. Колебания уровня озера могут быть сезонные, годовые и кратковременные.
В. р. болот обусловливается климатич. и гидрологич. условиями, рельефом местности, характером растительности. Хоз. деятельность человека вносит всё большие изменения в В. р.
Лит .:.Чеботарев А. И., Общая гидрология (воды суши), Л., 1960.
А. И. Чеботарев.
ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ, совокупность всех явлений, определяющих поступление, передвижение, расход и использование растениями почв, влаги. В. р. п.-важнейший фактор почвообразования и почв, плодородия. Гл. источник почв, влаги - атм. осадки; иногда значит, роль играют также близко расположенные грунтовые воды; в р-нах орошаемого земледелия большое значение имеют поливы. Воды атм. осадков и талые воды могут частично стекать, образуя поверхностный сток, а часть воды поступает в почву и расходуется растениями. Глубокая зяблевая пахота поперёк склонов затрудняет поверхностный сток и способствует задержанию и лучшему впитыванию талых вод. Атм. осадки, талые и поливные воды проникают в почву вследствие её водопроницаемости (способности почвы пропускать воду). Чем больше в почве крупных (некапиллярных) промежутков, тем выше водопроницаемость. Особое значение имеет водопроницаемость для впитывания талых вод. Если осенью почва замёрзла в сильно увлажнённом состоянии, то обычно её водопроницаемость крайне незначительна. Под лесной растительностью, предохраняющей почву от сильного промерзания, или на полях с рано проведённым снегозадержанием талая вода впитывается хорошо. Поступление в почву влаги из грунтовых вод зависит от глубины их залегания и водоподъёмной способности почв и грунта. Грунтовые воды в глинистых почвах по капиллярам поднимаются на большую высоту (до 4 м), но очень медленно; в почвах лёгкого механич. состава - быстрее, но на меньшую высоту.
Влажность почвы, т. е. содержание в ней влаги, обычно выражают в процентах от массы сухой почвы (весовая влажность) или от объёма почвы ненарушенного сложения (объёмная влажность); запас воды в почве - в кубич. метрах на 1 га или в миллиметрах водного слоя. Почв, влага может находиться в парообразном, жидком и твёрдом (лёд) состояниях. Обычно содержание водяных паров в почв, воздухе близко к полному насыщению, а их перемещение в почве происходит под влиянием разности темп-р - от более тёплых слоев к более холодным. Подвижность и доступность влаги для растений зависят от связи с твёрдыми частицами почвы, величины и строения почвенных пор, степени и характера заполненности их водой. Различают воду связанную, удерживаемую сорбционными силами, и свободную, находящуюся в почв, порах вне влияния сорбционных сил. Связанная (сорбированная) вода удерживается поверхностью почв, частиц с очень большой силой; эта вода практически недоступна растениям. Свободная почв, влага может быть гравитационной, передвигающейся под преимущественным влиянием силы тяжести и капиллярных сил. Над грунтовой водой залегает зона капиллярной каймы, влага к-рой легко перемещается под совокупным влиянием капиллярных сил и тяжести; эта влага легко доступна растениям. Содержание влаги в зоне соответствует капиллярной влагоёмкости почвы. При глубоком залегании грунтовых вод в верх, части почвы обособляется зона подвешенной влаги, макс, содержание к-рой соответствует наименьшей влагоёмкости почвы. Часть влаги этой зоны также доступна растениям. Капиллярная и наименьшая влагоёмкость почвы имеют большое агропроизводств. значение, т. к. определяют макс, величину прочного запаса почв, влаги (полевая влагоёмкость).
Растения могут иссушить почву до такого состояния, при к-ром начинается их завядание. Такую степень увлажнения принято наз. почв, влажностью устойчивого завядания растений, почвенную влагу сверх влажности завядания - продуктивной влагой. Вся влага сверх наименьшей влагоёмкости просачивается до верх, границы капиллярной каймы и далее до уровня грунтовых вод, отток к-рых происходит по водонепроницаемому ложу-водоупору. Разность в содержании влаги при полном насыщении и наименьшей влагоёмкости наз. водоотдачей грунта. Величина водоотдачи колеблется от 5% (в суглинистых и глинистых грунтах) до 20-25% (в песках).
От содержания воды в почве зависят технологич. процессы при обработке почвы, снабжение растений водой, физико-хим. и микробиол. процессы, обусловливающие превращение питат. веществ в почве и поступление их с водой в растение. Поэтому одной из основных задач земледелия является создание в почве водного режима, благоприятного для культурных растений, что достигается накоплением, сохранением, рациональным расходованием почв, влаги, а в необходимых случаях орошением или осушением земель.
В. р. п. зависит от свойств самой почвы, условий климата и погоды, характера природных растит, формаций; на обрабатываемых почвах - от особенностей выращиваемых культурных растений и техники их возделывания. В создании благоприятного В. р. п. большую роль играет поддержание в почве прочной мелкокомковатой структуры. Рациональному использованию запасов почв, влаги культурными растениями способствуют не только своеврем. сроки сева, но и удобрения. Установлено, что при правильном применении удобрений растение расходует меньше воды на каждый центнер сухой массы урожая, т. е. с помощью удобрений можно понизить непроизводит. трату воды растениями. Полезащитные лесные полосы, умеряя силу ветра и повышая относит, влажность приземного слоя воздуха на окаймлённых ими полях, также способствуют понижению непроизводит. траты почв, влаги культурными растениями в засушливых р-нах.
Выделяют следующие семь типов водного режима почв: мерзлотный, промывной (пермацидный), периодически промывной, непромывной (импермацидный), десуктивно-выпотной, выпотной и ирригационный. Мерзлотный формируется на территории распространения многолетнемёрзлых горных пород. Особенность его - наличие на нек-рой глубине постоянно мёрзлого слоя, над к-рым в тёплое время года образуется надмерзлотная верховодка. Промывной, при к-ром почва возвращает в атмосферу меньше влаги, чем её получает (избыток влаги просачивается в грунтовые воды); свойствен таёжной зоне с подзолистыми, дерново-подзолистыми и подзолисто-болотными почвами. При периодически промывном типе лишь в отдельные годы возврат влаги в атмосферу меньше её поступления; типичен для лесостепной зоны с серыми лесными почвами. Непромывной В. р. п. отличается тем, что количество возвращаемой в атмосферу влаги приблизительно равно поступлению её с осадками. Осадки промачивают почву не на всю глубину; причём между промоченным слоем почвы и зоной капиллярной каймы возникает горизонт с постоянной низкой влажностью (близкой к влажности завядания), наз. мёртвым горизонтом иссушения. Встречается в степной зоне (с чернозёмными и каштановыми почвами) и в полупустынях. Десуктивно-выпотной и выпотной водные режимы наблюдаются в условиях сухого климата; в почвах, к-рые питаются не только атм. осадками, но и влагой неглубоко расположенных грунтовых вод. Десуктивно-выпотной В. р. п. возникает в тех случаях, когда поднимающаяся грунтовая влага почти целиком перехватывается корнями растений. При выпотном режиме грунтовые воды достигают поверхности почвы и испаряются, что часто приводит к засолению земель. Ирригационный режим создаётся в условиях поливного земледелия; многократные поливы промачивают почву на всю глубину проникновения корней, а иногда (при необходимости промывки почвы от избытка солей) и глубже.
Регулирование В. р. п. преследует цель - поддерживать в корнеобитаемом слое в течение всего вегетационного периода достаточное кол-во продуктивной влаги. При этом очень важно, чтобы часть почвенных пор оставалась занятой воздухом, необходимым для жизни растений и нормальной деятельности микроорганизмов. Достигается это системой агротехнических и агромелиоративных мероприятий.
Лит.: ДолговС. И., Основные закономерности поведения почвенной влаги и их значение в жизни растений, в сб.: Биологические основы орошаемого земледелия, М., 1957; Роде А. А., Основы учения о почвенной влаге, т. 1, Л., 1965. С. И. Долгов.
ВОДНЫЙ РЕЖИМ РАСТЕНИЙ, водообмен, поступление воды в растение и отдача её растением, необходимые для его жизнедеятельности (обмена веществ, роста, развития, размножения). В. р. р. складывается из трёх последовательно протекающих и тесно связанных между собой процессов: поступления воды в корни растений из почвы; поднятия воды по корням и стеблям в листья и в расположенные на стеблях растущие эмбриональные ткани, точки роста; испарения избыточной воды из листьев в окружающую атмосферу. Общее количество воды, проходящей через растение, чрезвычайно велико. В умеренно влажном климате за вегетационный период одно растение кукурузы или подсолнечника расходует до 100 л воды, а один гектар посева пшеницы испаряет за лето 2-3 тыс. м3воды. В среднем на создание каждого килограмма урожая сухой массы растение расходует ок. 250-300 кг воды, а в засушливом климате - до 500-600 кг.
Вода, получаемая растением из почвы, поглощается не всей поверхностью корней, а только молодыми их окончаниями, т. н. корневыми мочками и корневыми волосками. Клетки всасывающей зоны корня обладают по отношению к воде своеобразной полярностью. Наружная их сторона всасывает воду, а внутренняя выталкивает её в сосуды корня. Так в растении создаётся корневое давление, нагнетающее воду вверх по корню и стеблю с силой 2-3 и более атмосфер. С такой же примерно силой корень растения сосёт воду из почвы и преодолевает сопротивление почвенных частиц, удерживающих воду на своей поверхности силами адсорбции и набухания почвенных коллоидов. По мере уменьшения толщины слоя воды, облекающей почвенные частицы, силы адсорбции, удерживающие воду, быстро возрастают и становятся равными, а затем и большими, чем всасывающая сила корневых клеток, поэтому корни растений не могут отнять от почвы всю находящуюся в ней воду и в почве всегда остаётся нек-рое количество недоступной для растения воды. В таком случае дальнейшая потеря растением воды уже не может возмещаться за счёт поступления её из почвы: содержание воды в растении падает и оно увядает.
Лист растений обладает рядом физиологич. особенностей, позволяющих ему в значит, степени регулировать отдачу воды. Испарение воды с поверхности растений получило название транспирации. Понижая содержание воды в клетках листовой мякоти и создавая состояние ненасыщенности водой, транспирация способствует возникновению значит, сосущей силы, обеспечивающей ток воды из сосудов листовых жилок в клетки. Это обусловливает движение воды вверх по растению, нередко значительно превосходящее по скорости накачивание воды клетками корневых мочек. В силу свойственного молекулам воды сцепления друг с другом вода, переходящая из сосудов в живые клетки мякоти листа, тянет за собой весь столб воды, заполняющей проводящую систему вплоть до самого корня. В результате во всём растении создаётся натяжение воды в сосудах, способствующее поступлению воды из почвы в корень.
Для получения высоких и устойчивых урожаев чрезвычайно важное значение имеют мероприятия по накоплению запасов влаги в почве и уменьшению её расходования (напр., снегозадержание, вспашка под зябь, раннее боронование весной для задержания влаги, посадка полезащитных лесных полос и т. д.). В засушливых областях прибегают к ирригации или искусств, орошению земель.
Избыток влаги в почве может, однако, оказаться вредным для растений, поскольку при затоплении почвы в её капиллярах не остаётся воздуха, необходимого для дыхания корней и их нормальной жизнедеятельности. Кроме того, в затопленной почве усиливаются анаэробные бактериальные процессы, приводящие к накоплению веществ, отравляющих корни. Излишнее количество влаги можно удалить осушением почвы. Оптимальным является увлажнение почвы, при к-ром в почве будет содержаться достаточное количество доступной для растения воды, а также и воздуха.
Различные растения в неодинаковой мере нуждаются в увлажнении почвы. Нап |
