Почвенно -гидрологическ константы

Рассмотренные ранее категории (формы) почвенной воды довольно условны, тем не менее можно выделить интервалы влажности, в пределах которых какая-то часть влаги обладает одинаковыми свойствами и степенью ее доступности для растений.

Границы значений влажности, характеризующие пределы появления различных категорий и форм почвенной влаги, называются почвенно-гидрологическими константами. А.А. Роде их рассматривает как точки на шкале влажности почвы, при которых количественные изменения в подвижности влаги переходят в ее качественные отличия, (рис.1).

Рис. 1. Схема граничных значений почвенно - гидрологических констант на шкале влажности, % от полной влагоемкости

Выделяют пять основных почвенно-гидрологических констант, которые широко применяются в агрономической и мелиоративной практике. Это: 1) максимальная гигроскопичность (МГ); 2) влажность завядания (ВЗ); 3) влажность разрыва капилляров (ВРК); 4) наименьшая влагоемкость (НВ); 5) полная влагоемкость (ПВ).

Максимальная гигроскопическая влажность. По ее величине определяют влажность завядания растений - нижний предел физиологически доступной для растений воды. Как уже отмечалось выше, для расчета влажности завядания используют коэффициенты в пределах от 1,2 до 2,5. Величина коэффициента зависит от вида растений (1,3-1,6 для пшеницы, 1,7-2,3 для льна, 2,0 для чая и т.д.) и от условий их выращивания (для растений засушливых районов этот коэффициент меньше, чем выросших в переувлажненных районах). Для некоторой стандартизации в расчетах используют коэффициент 1,5. Его величина определяется химическим, минералогическим, но, в основном, гранулометрическим составом почв, что подтверждается данными таблицы 1.4.

Таблица 1.4. Величины максимальной гигроскопичности в почвах различных типов и в зависимости от гранулометрического состава /Ковда, 1973/

Определение величины максимальной гигроскопической влажности проводят по методу А.В.Николаева. Метод основан на длительном (20-30 дней) поглощении почвенными частицами молекул воды в условиях атмосферы насыщенной водными парами (близко к 100%) в замкнутом пространстве эксикатора с насыщенным раствором K2SO4

Влажность завядания (ВЗ) - влажность, при которой растения начинают обнаруживать признаки завядания, не исчезающие при перемещении в атмосферу, насыщенную водными парами. Это нижний предел доступной для растений влаги.

Величину влажности завядания используют в расчетах для вычисления активной (продуктивной) влаги. Кроме расчетного метода (умножение МГ на 1,5) в лабораторных условиях ее величину определяют методом проростков (вегетационный метод) или обезвоживанием почвы (по В.А. Францессону).

Влажность завядания определяется свойствами почв и видом растительности. В песчаных почвах она колеблется в пределах 1-3 %, в супесчаных - 4-6, суглинистых - 10-12, глинистых - 20-30. В торфах влажность завядания достигает 60-80 %.

Что касается вида растительности, то, например, засухоустойчивые злаки завядают при меньшей влажности, чем влаголюбивые растения. Значительное влияние на величину коэффициента завядания оказывает засоление почв, увеличивая его пропорционально степени засоления.

Таким образом, на почвах засоленных и тяжелого гранулометрического состава, недостаток влаги для растений будет проявляться раньше, чем у почв незасоленных и более легкого гранулометрического состава.

Влажность разрыва капилляров (ВРК) - это нижний предел оптимальной для растений влажности, ниже которого нарушается сплошность движения воды по капиллярам и непрерывное ее поступление к корневым системам. При этом рост растений замедляется и их продуктивность снижается. По всем экспериментальным данным эта величина составляет в среднем 50-60 % от наименьшей влагоемкости почв, но может повышаться и до 75-85 % от НВ. Помимо свойств почв величина ВРК в значительной мере зависит от вида растений и от фазы их развития и в этом случае величина ВРК даже для одного вида, но в разные фазы роста, может значительно колебаться (например, у озимой пшеницы величина ВРК от фазы кущения к фазе колошения возрастает от 70 % до 80 % от НB).

Величину ВРК используют при расчете поливной нормы (m), где оптимальной считается влага, находящаяся в границах от ВРК (нижний предел оптимума) до НВ (верхняя граница оптимума влаги).

Определение влажности разрыва капилляров проводят экспериментально в вегетационных сосудах, либо в вегетационных микрополевых опытах. При этом наблюдают за транспирацией, сосущей силой клеточного сока, внешним видом растений и т.д. Изменение этих показателей в худшую сторону свидетельствует и об ухудшении роста растений. Известны и методы лабораторного определения этого показателя. По этой методике почву смешивают с легко кристаллизующейся солью, затем этой почвой набивают бюксы и увлажняют до разных величин влажности, выдерживают в течение суток и отмечают, в каком первом бюксе появились кристаллы соли на поверхности, что и соответствует ВРК.

Наименьшая влагоемкость (НВ). Под НВ понимается наибольшее количество капиллярно - подвешенной влаги, которое почва способна удержать после ее обильного увлажнения и свободного стекания избытка влаги. Синонимами НВ являются: 1) общая влагоемкость (по Н.А. Качинскому; 2) предельная полевая (по А.П. Розову); 3) полевая (по С.И. Долгову). Ее величина широко используется в агрономической и мелиоративной практике при расчете поливных и промывных норм, продуктивной влаги и ее дефиците в почве и т.д.

Под дефицитом влаги понимают разность между запасами при НВ и количеством влаги в изучаемом слое почвы в момент исследования (мы под ней понимаем естественную полевую влажность - ЕПВ).

А.П. Розов приводит средние ориентировочные величины (табл. 1.5) для верхней метровой толщи почв при отсутствии подпитывания грунтовыми водами.

Таблица 1.5 Величины предельной полевой влагоемкости (синоним НВ) почв различного гранулометрического состава

Исследованиями установлено, что для получения наивысшей продуктивности сельскохозяйственных культур необходима влажность почвы в пределах от 70 до 100 % от наименьшей влагоемкости (т.е. это ВРК), ее снижение приводит к уменьшению урожайности и снижению качества продукции. Основным способом, препятствующим этому, является орошение.

Таким образом, знание величины НВ, правильное ее применение является главным условием рационального регулирования водного режима почв, в том числе и при орошении. Методы определения НВ хорошо изучены и широко известны. В полевых условиях НВ определяется методом заливаемых площадок, в лабораторных ее изучение проводят в образцах почвы как ненарушенного, так и нарушенного строения.

Полная влагоемкость (ПВ) или полная водовместимостъ - это наибольшее количество влаги, которое может содержаться в почве при заполнении всех пор водой. Это сумма прочносвязанной, рыхлосвязанной и свободной воды в почве. Такое состояние влаги характерно для болотных почв, для горизонтов залегания грунтовых вод, при избыточном поливе и т.д. ПВ, в зависимости от пористости, может колебаться от 30 до 80 % веса (объема) почвы, в среднем составляет 40-50 %.

Определение ПВ проводят в лабораторных условиях, насыщая образец почвы водой в течение 24 часов, путем помещения его в кристаллизатор с таким расчетом, чтобы вода достигала уровня почвы /7/.