ВОДНЫЕ СВОЙСТВА И ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ. Категории о формы воды в почве.
Вода - один из важнейших факторов плодородия почв и урожайности растений. Нормальное развитие растений и жизнь почвенных микроорганизмов возможен только при достаточной влагообеспеченности почв, для образования одной части органического вещества растения расходуют от 200 до 1000 частей воды и более.
В процессе фотосинтеза вода вместе с углекислым газом - первичный источник образования органического вещества растений. В воде растворяются питательные вещества, которые с почвенным раствором поступают в растения. В составе растений содержится до 95% воды.
С содержанием воды в почве связаны процессы выветривания и почвообразования. Формирование почвенного профиля обусловлено нередвижением с 'водой минеральных и органических соединений. Степень увлажнения почвы оказывает1 большое влияние на формирование почвенной структуры, физико-механические свойства почвы, качество её обработки.
Вода, размещаясь в порах почвы, обладает огромной поверхностью взаимодействия с твердой фазой почвы. Влага в почве находится под действием нескольких различной природы:
содержания в ней влаги. Различают следующие категории и формы воды:
1. Химически связная вода - входит в состав химических соединений (минералов) в виде гидроксильных групп - конституционную [Ре(ОН)3, А1(ОН)3, Са(ОН)2] и кристаллизационную в виде целых молекул (гипса СаЗО^НЬО др.). Химически связанная вода не участвует в физиологических процессах и растениям совершенна недоступна.
2. Твердая вода (лед). Переход влаги из жидкого состояния в твердое начинается при температуре ниже 0 . причем в крупных порах вода замерзает при температуре близкой к 0°, а в тонких - при более низкой. При более низкой температуре замерзает и прочносвязанная вода.
3. Парообразная вода образуется при испарении других форм почвенной влаги. Она содержится в почвенном воздухе, в порах, свободных от воды, в форме водяного пара. Парообразная влага может передвигаться вместе с током почвенного воздуха.
4. Сорбированная (физически связанная) вода удерживается на поверхности почвенных части силами сорбции, т.е. взаимодействием молекул воды с почвенными частицами. Разделяют на:
- прочносвязанную (гигроскопическую) образуется в результате адсорбции молекул из парообразного состояния на поверхности твердых частиц почвы. Наибольшее количество гигроскопической воды, поглощенное почвой, называется максимальной гигроскопичностью (МГ).
- рыхлосвязанная (пленочная) дополнительно поглощенная вода. Если почву имеющую влажность, равную МГ, привести в соприкосновение с жидкой водой, то часть последней перейдет в поглощенное состояние.
5. Свободная влага не связана силами притяжения с почвенными частицами,
передвигаться под влиянием капиллярных и гравитационных сил. Различается на две формы:
- капиллярная вода находится в тонких капиллярных порах и передвигается в них под
влиянием капиллярных сил, возникающих на поверхности раздела твердой, жидкой и
газообразной фаз. В зависимости от характера увлажнения различают капиллярно-подвешенную
(при увлажнении почвы сверху атмосферными осадками), капиллярно-подпертую воду (при
увлажнении почвы снизу за счет грунтовых вод).
- гравитационная вода размещается в крупных некапиллярных порах, свободно
просачивается вниз по профилю под действием силы тяжести. Различают: просачивающуюся
влагу и влагу водоносных горизонтов.
Водные свойства почв.
К важнейшим водным свойствам почв относятся: водопроницаемость, водоподъемная способность и водоудерживающая способность.
1. Водопроницаемость - это способность почвы впитывать и пропускать через себя воду. Различают две стадии:
- впитывание т.е. поглощение воды почвой'и её прохождение в не насыщенной водой почве
- фильтрация (просачивание) передвижение воды в почве под влиянием силы тяжести и градиента напора при полном насыщении почвы водой.
Стадии водопроницаемости характеризуются соответственно коэффициентами впитывания и фильтрации.
Измеряется объемом воды (мм), протекающей через единицу площади почвы (см ) в единицу времени (ч) при напоре воды 5 см. величина эта очень "динамична, зависит от гранулометрического состава и химических свойств почв, их структурного Ьостояния, плотности, порозности, влажности.
При низкой водопроницаемости влага застаивается на поверхности, создавая условия для вымочек посевов, или стекает по уклону местности, способствуя проявлению водной эрозии.
При высокой водопроницаемости влага не накапливается в корнеобитаемом слое, быстро фильтруется в глубь почвенного профиля. ;
2. Водоудерживающая способность - свойство почвы удерживать воду, обусловленное
действием сорбционных и капиллярных сил.
Наибольшее количество воды, которое способна удерживать почва теми или иными силами, называется влагоемкостью.
Полная влагоемкостъ (ПВ), (водовместимость) - это количество влаги, удерживаемое почвой в состоянии полного насыщения, когда; все поры (капиллярные и некапилярные) заполнены водой. Оптимальной для растений считается относительная влажность почв в пределах 50-60% ПВ.
Наименьшая влагоемкостъ (НВ) - это максимальное количество капилларно-подвешенной влаги, которое способна длительное время удерживать почва после обильного её увлажнения и свободного стекания воды.
По мере испарения и потребления воды растения теряют сплошное заполнение водой капилляров, уменьшается подвижность воды и" доступность ее растениями. Влажность, соответствующая разрыву капилляров, называется влажность разрыва капилляров (ВРК).
Капиллярной влагоемкостью (КВ) называется максимальное количество капиллярно-подпертой влаги, которое может содержатся в почве над уровнем грунтовых вод.
Максимальная молекулярная влагоемкостъ (ММВ) соответствует наибольшему содержанию рыхлосвязанной воды, удерживаемой сорбционными силами.
Влажность при которой растения начинают устойчиво завядать, называется влажностью завядания (ВЗ).
3. Водоподъемная способность - свойство .почвы вызывать восходящее передвижение
содержащейся в ней воды за счет капиллярных сил.
Водоподъемная способность зависит от агрегатности, гранулометрического состава и сложения почвы, определяющих пористость почв, чем тоньше поры почв, тем выше поднимается в них вода.
В природных условиях максимальная высота капиллярного подъема значительно ниже (для песчаных почв 0,5-0,7 м, для суглинистых 3,6 м). Водный режим почв, пути его регулирования.
Под водным режимом понимают совокупность явлений поступления влаги в почву, её удержание, расход и передвижение в почве.
Количественно его выражают через водный баланс, характеризующий приход влаги в почву и расход из неё.
А.А. Роде выделял 6 типов водного режима:
1. Мерзлотный 2. Промывной 3. Периодически промывной 4. Непромывной 5. Выпотной 6. Ирригационный.