Физически связанная вода

Эта категория воды в почве обусловливается силами поверхностной энергии почвенных частиц. Поскольку ее величина возрастает с увеличением общей суммарной поверхности частиц, то содержание физически связанной воды зависит от размера частиц, слагающих почву, и наиболее сильно выражена у илистых и коллоидных частиц.

При соприкосновении частиц почвы с водой, молекулы последней притягиваются этими частицами за счет сил сорбции и образуют вокруг них пленку из нескольких слоев молекул воды. Обладая дипольностью (частицы с двумя противоположно заряженными полюсами) молекулы воды притягиваются не только поверхностью почвенных частиц, но и взаимодействуют друг с другом противоположно заряженными полюсами, находясь в строго ориентированным положении. Естественно, что прочность связи молекул воды у поверхности почвенных частиц очень высока, достигая 17-37 тыс. атмосфер. Она значительно снижается по мере удаления от них. Исходя из этого, физически связанную воду подразделяют на прочносвязанную и рыхлосвязанную.

Прочносвязанная вода — это вода, которая поглощается почвой из парообразного состояния. Способность почвы сорбировать пары воды из воздуха называется гигроскопичностью, а образуемая при этом влага -гигроскопической. Ее содержание находится в тесной зависимости от гранулометрического состава и, главным образом, от количества илистых частиц, органического вещества почвы, обменных оснований. Это прочносвязанная вода, и она обладает особыми физическими свойствами, приближаясь к твердым телам. Плотность ее достигает 1,5-1,8 г/см3, она не замерзает, неподвижна и не доступна растениям.

Предельное количество воды, которое поглощается почвой из парообразного состояния при относительной влажности воздуха 94-98 %, называют максимальной гигроскопической водой (МГ). Это прочносвязанная вода. Осмотическое давление в самом поверхностном слое при насыщении почвы до МГ составляет около 50 атм. Растениям (кроме некоторых солянок, у которых осмотическое давление клеточного сока в корнях может достигать 70 атм.) эта вода недоступна. Ее содержание в различных почвах колеблется от нескольких десятых долей процента в песках до 10-15 % в хорошо гумусированных глинистых почвах (в торфах >20 %).

Гигроскопическая и максимально гигроскопическая влага удаляются из почвы нагреванием до 105°.

Рыхлосвязанная (пленочная) вода. Почва, насыщенная влагой до максимальной гигроскопичности, больше не поглощает парообразную воду, но при соприкосновении с жидкой водой происходит притягивание ее молекул силой ориентированных молекул прочносвязанной воды (ГВ и МГ). Добавочная вода сверх МГ, которая удерживается в почве сорбционными силами из жидкой фазы, является водой пленочной или рыхлосвязанной. Сила, с которой она удерживается по границе слоев с МГ, составляет около 50 атм. и уменьшается к периферии этой категории воды до 3-4 атм., в связи с чем физическое состояние ее очень неоднородно. Находясь в почве как бы в вязко-жидкой форме, пленочная вода может, хотя и очень медленно (со скоростью несколько десятков сантиметров в год), передвигаться от почвенных частиц с толстыми водяными пленками к частицам с тонкими пленками. В связи со слабой мобильностью и довольно высоким давлением, которым эта вода удерживается почвой, она очень трудно усваивается растениями и может соответствовать влаге завядания растений (ВЗ). Верхний предел ВЗ измеряется величинами в пределах 1,2-2,5 МГ (в среднем 1,5 МГ) с напряжением влаги (т.е. силами удерживающими воду) в 15-20 атм., что практически соответствует сосущей силе корней (14-16 (25) атм.). При этом следует различать завядание растений временное, легко устранимое и длительное (глубокое), приводящее к гибели растений (<1,2-1,5 МГ). Рыхлосвязанную (пленочную) влагу, удерживаемую молекулярными силами ориентированных молекул прочносвязанной воды, очень часто называют максимальной молекулярной влагоемкостью (по А.Ф. Лебедеву).