(Представлено академиком АН Азербайджанской ССР В.Р. Волобуевым)
Процессы почвообразования в подгорных равнинах Азербайджана протекают в условиях отсутствия влияния капиллярной каймы грунтовых вод. В этих условиях основным источником почвенной влаги являются атмосферные осадки и образованные ими поверхностные воды или же делювиальные потоки. Здесь воды атмосферных осадков и делювиальных потоков, поступившие в почву, далеко не смыкаются с грунтовой водой, а находятся как бы в подвешенном состоянии. Поэтому для почв подгорных равнин Азербайджана характерно постоянное наличие, под верхним промоченным слоем, сухого слоя, мощность которого в зависимости от сезона года в значительной степени претерпевает изменение. В связи с тем, что в условиях подгорных равнин Азербайджана одним из главных факторов засоления почв являются воды делювиальных потоков, способствующие образованию в почвенном профиле подвешенной влаги, следует иметь необходимое представление о передвижении этой формы влаги при испарении ее в атмосферу.
В отношении передвижения и испарения капиллярно-подвешенной воды в почве существуют две противоположные точки зрения. Широкие исследования по передвижению воды в почве провел А.Ф.Лебедев [11]. Лебедев и сторонники его точки зрения [10,13,17, 18] утверждают, что в условиях сухого климата почва, высыхая иссушается настолько, что в ней прекращается капиллярное поднятие воды к поверхности и тем самым исключается возможность испарения влаги из нее. По указанию некоторых зарубежных исследователей [20, 21] в условиях глубокого залегания грунтовых вод, последние не в состоянии подняться до поверхности почвы капиллярным путем, поэтому в этих условиях не может быть потерь влаги из почвы на испарение.
Одним из факторов, приводящих А.Ф.Лебедева [11] к категорическому отрицанию передвижения капиллярно-подвешенной воды, кроме физических законов явлений, было явление природное, заключающееся в отсутствии поверхностного засоления при достаточной засоленности глубоких горизонтов каштановых и черноземных почв, на которых после весеннего промачивания наступает период усиленного испарения.
Выяснению вопроса о передвижении капиллярно-подвешенной воды в почве посвящен ряд работ [4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 19] в которых на основании лабораторных и полевых экспериментальных исследований установлена возможность передвижения и испарения капиллярно-подвешенной воды и некоторые закономерности, управляющие этими явлениями.
Экспериментальными работами М.М.Абрамовой, А.Ф.Большекова, Н.С.Орешкиной и А.А.Роде [6] установлено, что подвешенная влага в почве передвигается в основном в двух формах: в однородных (неслоистых) песчаных почвах и грунтах эта влага удерживается капиллярными силами в форме разобщенных стыковых скоплений свободной влаги и не передвигается при испарении в жидкой форме, а лишь постепенно испаряясь сверху, передвигается в высыхающем слое только в форме пара; в остальных случаях, т. е. в слоистых суглинистых и глинистых почвах и грунтах она способна к передвижению к поверхности испарения в жидкой форме. В зависимости от структурности и механического состава почво-грунтов описываются три случая передвижения подвешенной влаги в жидкой форме, которыми, как нам кажется, дается необходимое разъяснение возникшим по этому вопросу дискуссиям.
Переходя к обсуждению результатов наших экспериментов по изучению передвижения при испарении подвешенной влаги отметим, что основная задача этих опытов состояла в том, чтобы выявить зону испарения подвешенной влаги из почвы и роли ее в накоплении легкорастворимых солей в почвенном профиле. Опыты по изучению испарения подвешенной влаги проводились в лабораторных условиях по методике, описанной М.М.Абрамовой [4, 5]. Для опытов использовался верхний горизонт серо-бурой почвы с площадки 231 Кюровдагского массива, полная характеристика которого освещена в наших ранее опубликованных работах [1, 2].
При обсуждении результатов наших опытов по передвижению и испарению подвешенной влаги мы учитывали величину исходного запаса ее, установленного в цилиндре после полного стечения гравитационной влаги, что было достигнуто оставлением цилиндров после промачивания почвы на определенное время (18 суток). Установившаяся при этом влажность характеризуемой почвы по профилю почвенной колонки цилиндров колебалась в пределах 32,5-31,5 %, что в среднем составляет 32 %.
Таким образом, как видно из представленных графиков (А), передвижение и испарение влаги из смоченной толщи почвы в цилиндрах отмечается с момента начала иссушения. При этом в течение первых трех дней испарения содержание влаги в цилиндрах заметно уменьшилось. Резкое снижение влагосодержания отмечено в верхнем 15 см слое почвы, где почти 80-90% запаса влаги передвинулось к испаряющейся поверхности цилиндра. В нижележащих горизонтах сравнительно меньшее количество влаги передвинулось к испаряющейся поверхности.
Следующий промежуток времени испарения (15 дней от начала опыта) показал существенное уменьшение запаса влаги в почвенной колонке цилиндра. Здесь колоссальное передвижение и испарение влаги наблюдалось по всей глубине цилиндра. Испарение в течение последующих 30, 45 и 60 дней вызвало дальнейшее уменьшение влажности также по всему увлажненному слою. Однако в течение этого времени потерь влаги на испарение оказалось значительно меньше причем в каждый промежуток времени потери влаги на испарение были почти одинаковыми.
Лабораторный опыт с испарением подвешенной влаги из серо-бурой почвы Кюровдагского массива. А-содержание влаги, % на 100 г сухой почвы; Б-содержание хлор-иона, мг на 100 г почвы; В-концентрации хлор-иона, мг на 1 г влаги: 1-без испарения; 2-испарение 3 дня; 3-15 дней; 4-30 дней; 5-45 дней; 5-60 дней.
Обнаруженное развитие процесса иссушения сходно с тем, что наблюдалось для почвы аналогичного механического состава в исследованиях М.М.Абрамовой, А.Ф.Большакова, Н.С.Орешкина, А.А.Роде [6]. Отличие было в том, что в опытах этих авторов значительная масса воды из всей смоченной толщи передвигалась кверху и испарялась в первый же промежуток времени (1 день) испарения, а в наших опытах-во второй промежуток времени (15 дней). В наших опытах мы не смогли достичь влажности, отвечающей состоянию разрыва капилляров, что, по-видимому, связано с относительно меньшей продолжительностью наших опытов (60 дней), хотя это состояние влажности не было достигнуто также и в опыте вышеуказанных исследователей с тяжелым суглинком в большой промежуток времени (100 дней). В последнем случае обнаружена потеря влаги из всей почвенной толщи с несколько убывающей скоростью. К тому же вплоть до 100 дней от начала опыта продолжалось нарастание мощности верхнего иссушенного слоя и углубление зоны испарения, глубина которой по прошествии 100 дней достигла 18 см (в наших опытах она составила 20 см).
В опытах М.М.Абрамовой [4, 5] влажность разрыва капилляров для легкого пылеватого суглинка равна 10,5-11,0%. Мы в своих опытах, хотя не могли достичь этого состояния влажности, однако результаты исследования по водно-солевой динамике, проведенные нами на характеризуемой почве, показали [1], что величина эта для серо-бурой почвы подгорной равнины Азербайджана может колебаться примерно в пределах той величины, которая установлена М.М.Абрамовой.
Переходя к рассмотрению поведения хлор-иона, распределение которого после разных сроков испарения изображено на рисунке (Б), можно отметить, что после каждого срока испарения, содержание его в верхней части почвенного столба соответственно существенно увеличивалось. В то же время в нижележащих горизонтах до глубины промоченного слоя (75-80 см) содержание хлор-иона явно уменьшилось. При этом резкое уменьшение солесодержания отмечено в горизонтах, лежащих непосредственно под иссушенным поверхностным слоем вплоть до 40 см глубины. Это же подтверждается и данными по изменению концентрации Cl-иона (В) опытных почвах.
Все это указывает на то, что подвешенная влага в серо-бурой почве подгорной равнины Азербайджана передвигается из всей содержащей ее толщи почвы к поверхности испарения в жидкой форме, что в свою очередь способствует передвижению и накоплению легкорастворимых солей в верхней части почвенного профиля.
Из представленных графиков становится очевидным, что основная масса хлор-иона, содержащаяся в почве цилиндра, к испаряющейся поверхности передвигалась в первые 3 дня испарения. Это связано не только с испарением подвешенной влаги, но в основном с конвекционно-диффузным процессом испытываемого иона [2]. Таким же путем можно объяснить увеличение содержания влаги и хлор-иона в нижнем сухом слое почвы цилиндра, не имеющихся в исходном состоянии почвы. Аналогичные явления отмечены и в опытах А.Ф.Большакова [8], А.А.Роде [15], М.М.Абрамовой [4] и Д.И.Бурова [9].
Итак, из всего вышеизложенного становится вполне очевидным, что подвешенная влага, образующаяся за счет атмосферных осадков и делювиальных потоков, характерная для почв подгорных равнин Азербайджана, под влиянием поверхностного иссушения в состоянии подвергаться испарению и передвижению в жидкой форме, что в свою очередь способствует миграции легкорастворимых солей, накопленных в ранних стадиях почвообразования из глубинных горизонтов в верхнюю толщу почвенного профиля.
В этих условиях наличие относительно выщелоченных от солей верхних горизонтов почв подгорных равнин Азербайджана может быть объяснено тем же, чем объясняется аналогичное явление в черноземной почве Е.А.Афанасьевой [7]. В холодные периоды года, когда господствует низкое испарение влаги из почвы, в последней преобладает нисходящий ток воды атмосферных осадков и делювиальных потоков, растворяющих и уносящих соли вглубь почвенного профиля.
В жаркие же периоды года начинается интенсивное испарение влаги с поверхности почвы, когда вместе с влагой к испаряющей поверхности по капиллярам устремляется ток легкорастворимых солей, течение которого прерывается в момент достижения влажности разрыва капилляров. Последнее при достаточной развитости корневой системы растений, которая характерна для наших почв [3], наступает значительно раньше, что ограничивает пределы поступления солей в верхний горизонт почвы.
