Почвенная влага и почвенно-гидрологические константы

В почве всегда находится определённое количество влаги. Содержание её в процентах (%) к массе абсолютно сухой почвы характеризует влажность почвы.

Вода поступает в почву в виде атмосферных осадков, грунтовых вод, при конденсации водных паров из атмосферы, при орошении. Главным источником воды в неорошаемом земледелии являются атмосферные осадки.

Роль воды в почвообразовательном процессе настолько существенна, что Г. Н. Высоцкий сравнивал её с кровью организма.

Роль и значение влаги состоит в следующем:

1. воде принадлежит важнейшая роль в выветривании горных пород и почвообразовании;

2. вода является одним из незаменимых факторов, определяющих жизнедеятельность организмов. Нормальное развитие растений и почвенных микроорганизмов невозможно без достаточного количества влаги. Для создания 1г сухого вещества растения расходуют от 200 до 100г Н₂О;

3. с водой в растения поступают питательные вещества;

4. от содержания Н₂О в почве зависят интенсивность протекающих в ней биологических, химических и физико-химических процессов, водно-воздушный, питательный и тепловой режимы, её физико-механические свойства, то есть важнейшие показатели почвенного плодородия;

5. в результате перемещения водой органических, органоминеральных и минеральных соединений формируется почвенный профиль;

6. вода, как терморегулирующий фактор, определяет расход тепла из почвы и растений вследствие транспирации и физического испарения;

7. с влажностью почвы тесно связаны её физико-механические свойства (набухание, липкость, крошение и т. д.).

Наряду с вышеизложенным необходимо отметить, что передвижение влаги в почве и по её поверхности обуславливает некоторые процессы, которые отрицательно влияют на плодородие почв (эрозия, вынос из верхних слоёв элементов питания, засоление, заболачивание).

Растения нормально развиваются только при постоянном и достаточном количестве влаги в почве. Водообеспеченность растений определяется не только количеством поступающей воды в почву, но и её водными свойствами, способностью почвы впитывать, фильтровать, удерживать, сохранять воду и отдавать её растению по мере потребления. Поэтому в одинаковых климатических условиях при равной влажности почвы могут содержать разное количество доступной воды, что зависит от механического состава почв, структурного состояния, содержания гумуса и других показателей.

Поступающая в почву влага, в основном атмосферные осадки, подвержена воздействию сил различной природы, под действием которых она может либо передвигаться в разных направлениях, либо задерживаться. Такими силами являются сорбционные, осмотические, капиллярные и гравитационные. В почвенной толще вода передвигается от участков с низкой концентрацией раствора к участку с более высокой концентрацией.

Почвенная влага удерживается с различной силой, характеризуется неодинаковой подвижностью, обладает разными свойствами. Выделяют следующие основные категории и формы почвенной воды, различающиеся между собой прочностью связи с твёрдой фазой почвы и степенью подвижности.

а) Связанная вода – образуется путём сорбции парообразной и жидкой воды на поверхности твёрдых частиц почвы.

Различают прочносвязанную и рыхлосвязанную воду. Прочно –связанная влага – это адсорбция паров воды на поверхности твёрдых почвенных частиц. Она весьма прочно удерживается адсорбционными силами, присущими почвенным частицам – может передвигаться лишь в парообразном состоянии – недоступна растениям (гигровлага).

Рыхлосвязанная (плёночная) вода удерживается менее прочно и может передвигаться – для растений доступна лишь частично.

б) Свободная вода – не связана силами притяжения с почвенными частицами, доступна растениям. Различают 2 формы свободной воды в почве – капиллярную и гравитационную.

Капиллярная вода заполняет капиллярные поры, передвигается в них под влиянием капиллярных сил.

Гравитационная вода размещается в крупных некапиллярных порах, легко передвигается по профилю почвы под действием гравитационных сил (тяжесть).

в) Кристаллизационная влага, вода, входящая в состав кристаллических веществ – отличается исключительно высокой прочностью связи и неподвижна (CaSO₄•2H₂O).

г) Твёрдая влага (лёд) – неподвижна – источник парообразной и жидкой воды.

д) Парообразная влага – передвигается в форме водяного пара, может пассивно передвигаться с током воздуха. Находится в почве в порах, свободных от воды. Почвенно-гидрологические константы и их характеристика. Границы значений важности, характеризующие пределы появления различных категорий и форм почвенной влаги, называются почвенно-гидрологическими константами.

Выделяют следующие основные почвенно-гидрологические константы, которые выражают в % от массы или объёма почвы: МАВ, МГ, ВЗ, ВРК (ВТР), НВ, КВ и ПВ.

В агрономической практике наиболее широко используют следующие почвенно-гидрологические константы: МГ, ВЗ, ВРК, НВ и ПВ.

МГ – максимальная гигроскопичность – наибольшее количество влаги, которое почва может сорбировать из воздуха, почти насыщенного водяным паром. МГ в песчаных почвах – 0.1-1.0 %, в глинистых гумусированных – 10-15%.

МАВ – максимальная адсорбционная влагоёмкость. Влагоёмкость – это количество воды, характеризующее водоудерживающую способность почвы (о ней позже).

МАВ – наибольшее количество прочносвязанной воды, удерживаемое силами адсорбции. Она равна около 60-70% МГ – недоступна.

ВЗ – влажность почвы, при которой проявляется устойчивое завядание растений. ВЗ=1.5МГ.

ВЗ песков – 1-3%, в супесях – 3-6, в суглинистых – 6-15, в торфяных почвах – 50-60%.

ВРК – влажность разрыва капилляров. По мере испарения и потребления воды растениями теряется сплошность заполнения водой капилляров, уменьшается подвижность воды и доступность её растениям. ВРК » 60-70% НВ.

НВ – наименьшая влагоёмкость – важнейшая характеристика водных свойств почвы. НВ называется максимальное количество влаги, которое может удержать почва, после избыточного увлажнения и стекания гравитационной воды вниз по профилю в относительно равновесном состоянии. НВ зависит от механического и минералогического состава, содержания гумуса, структурного состояния, пористости и плотности почвы. НВ песчаных, супесчаных почв колеблется от 5-20%, НВ глинистых – 20-45%.

КВ – капиллярная влагоёмкость – максимальное количество влаги, удерживаемой над уровнем грунтовых вод капиллярными силами.

С капиллярной влагоёмкостью связано важное в агрономической и мелиоративной практике понятие капиллярной каймы – слоя подпёртой влаги между УГВ и верхней границей фронта смачивания почвы.

ПВ – полная влагоёмкость, или полная водовместимость – наибольшее количество воды, которое может содержаться в почве при заполнении всех её пор. Однако в результате набухания почвы при ее увлажнении, наличия защемленного воздуха полная влагоемкость не всегда точно соответствует общей пористости почвы.