8.3. ЛИЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучение выщелачивания органических и минеральных соединений из почвы и внесенных удобрений, контроль за динамикой влажности, просачиванием атмосферных осадков и поливных вод и вымыванием с ними питательных элементов с помощью специальных устройств — лизиметров — называют лизиметрическими исследованиями (опытами). В таких опытах изучают потери элементов в зависимости от видов, доз, форм, сроков и способов внесения удобрений под посевами и без растений для обоснования баланса питательных элементов в почве.

Существует несколько конструкций лизиметров, отличающихся размерами, формой, материалами и приспособлениями для сбора просачивающихся вод и растворенных веществ. Лизиметры могут быть в виде цилиндров, кубов, параллелепипедов или конусов-воронок. Стенки и дно их должны быть влагонепроницаемы (бетон, металл, кирпич, пластмассы) и устойчивы к коррозии. Для стока просачивающейся жидкости дно лизиметра делают с уклоном в сторону отверстия с трубкой для сбора фильтрата и по дну укладывают дренирующий слой из гравия, песка или щебня.

Различают лизиметры с насыпной почвой и с почвой естественного сложения. В первом случае почву набивают послойно с сохранением естественного размещения генетических горизонтов и уплотнением до естественного объема.

Для сравнительных исследований лизиметры размещают группами по 10 и более штук в 2 или более четных ряда на определенном расстоянии друг от друга. Вкапывают их так, чтобы уровень почвы внутри них и снаружи был одинаковым.

Приемники для сбора фильтрующих вод помещают в подземные сооружения (коридоры, траншеи, ямы), хорошо защищенные от атмосферных осадков и резких перепадов температур.

Устанавливают лизиметры (особенно стационарные) вблизи лабораторий, а пространственно размещают так, чтобы обеспечить нормальное освещение и защиту от птиц и животных, ограждая их сеткой со всех сторон или по периметру.

Для длительных исследований насыпные лизиметры изготавливают из бетона или кирпича с площадью поверхности каждого 1—4 м² и более и глубиной обычно 1 м. Между рядами делают подземный коридор, в который входят трубки из разных слоев каждого из лизиметра со сменными приемниками фильтратов.

Металлические и пластмассовые насыпные лизиметры можно закапывать непосредственно в грунт или в сосуд большего объема, предварительно вкопанный для укрепления стенок ямы и удержания в нем плотно вставляемого лизиметра с приемником. Съемные лизиметры очень удобны при необходимости (в соответствии с программой опыта) периодического взвешивания их в течение вегетационного периода.

Для заполнения почвой без нарушения естественного сложения ее применяют лизиметры с отделяющимся дном, нижние стенки которых заострены. Такой цилиндр или прямоугольник врезают в почву полностью, затем осторожно выкапывают его вместе с почвой. Дно воронкообразной формы, заполненное дренажем, с отверстием для сбора фильтрата плотно прикрепляют к выкопанному с почвой лизиметру. Переносят готовый лизиметр на заранее подготовленное место, соединяют его с приемником и помещают (включая сменный вариант) на одном уровне с окружающей почвой.

Следует подчеркнуть, что при взятии почвы в естественном состоянии применяют небольшие лизиметры—диаметром 10— 20 см и глубиной (длиной) 20—30 см, так как с большими объемами качественно выполнять такую работу чрезвычайно трудно.

Для работы с почвами естественного сложения наиболее удобны лизиметрические воронки, так как они не имеют боковых стенок. Схема устройства и размещения лизиметрических воронок Эмбермайера приведена на рисунке 25. Цинковые воронки диаметром 25—50 см имеют глубину 5 см; края их загнуты вверх на 0,5 см и заострены; выходное отверстие прикрыто цинковым кружком с отверстием 2 мм; вся воронка заполнена дренажем.

Для установки воронок роют траншею глубиной на 50 см больше желаемого размещения каждой воронки; на вертикальной стене ее делают ниши на той глубине, на которой нужно разместить каждую воронку. В ниши вводят воронки, которые врезают острыми краями в потолки. Воронки соединяют трубками с приемниками, размещенными в наиболее глубокой части траншеи. Пустоты в нишах, а также мелкую часть траншеи засыпают почвой. Стенки и верх глубокой части траншеи закрепляют досками, оставляя люк с крышкой для проникновения к приемникам. Сверху траншею накрывают изолирующим материалом и засыпают почвой. Распо-

А — план; В — разрез одного лизиметра воронки; С—схема расположения воронок на различной глубине

лагают воронки обычно на расстоянии 30—100 см друг от друга вдоль траншеи. При размещении воронок на неодинаково удобренных участках расстояния между ними должны быть более 2 м, чтобы предотвратить оттекание или затекание влаги с соседних участков.

Следует иметь в виду, что в естественных условиях, как правило, 20—25 % воды (осадков) стекает с поверхности по уклонам микрорельефа, поэтому в лизиметры со стенками осадков попадает больше, чем в лизиметрические воронки.

Дно лизиметров прерывает слои почвы и приводит к появлению воздушной подушки (прослойки), мешающей свободному движению гравитационной воды вниз. Поэтому влажность в лизиметрах несколько больше, чем в таком же слое естественной почвы. Просачивание воды в лизиметрах зависит от их глубины — в более глубоких оно относительно выше, чем в мелких. Поэтому при равном количестве осадков испарение происходит более интенсивно из мелких, чем из глубоких лизиметров, а из любых из них — более интенсивно, чем с такой же площади в естественных условиях.

Следовательно, абсолютные значения динамики влажности почвы в лизиметрических опытах отличаются от аналогичных, полученных в естественных условиях. Вместе с тем проведение опытов в лизиметрах одинаковой конструкции по конкретной схеме (с фактором единственного различия) обеспечивает получение сравнимых относительных результатов в пределах испытываемой схемы.

Несмотря на относительность сравнения с естественной почвой, лизиметрические исследования позволяют изучать передвижение воды и растворенных в ней веществ и, следовательно, количественно определять одну из расходных статей баланса элементов, гумуса и влаги в почвах в зависимости от изучаемых условий и факторов жизни растений.