Состояние и формы почвенной влаги

Почвенная влага удерживается почвой с различной силой, характеризуется неодинаковой подвижностью, обладает разными свойствами. Передвижение либо удержание влаги объясняется действием сил различной природы, каковыми являются сорбционные, осмотические, менисковые и гравитационные.

Рис.5. Различные формы воды в почве (схема Цункера, видоизмененная Н.А.Качинским)   1 – частица почвы; 2 – вода выпавшего дождя (свободная), просачивающаяся в почву и легко доступная для растений; 3 – вода, прочно связанная почвой, не доступная растениям, или максимальная гигроскопическая вода; 5 – вода пленочная, рыхлосвязанная почвой, с трудом доступна растениям; 6 – зона открытой капиллярной воды (вода и воздух заполняют все поры вперемежку); 7 – вода капиллярная, легко доступная растениям; 8 – зона замкнутой капиллярной воды (все поры заполнены водой); 9 – уровень грунтовой воды; 10 – грунтовая вода

Содержащаяся в почве вода находится во всех трех своих состояниях: твердом (лед), жидком и парообразном. Помимо льда, можно выделить следующие категории воды в почве, отличающиеся по прочности связи с твердой фазой почвы и степени подвижности (рис.5):

· Химически связанная вода входит в состав почвенных минералов, занимая определенное место в их кристаллической структуре (например, гипс CaSO₄ × 2H₂O, мирабилит Na₂SO₄ × 10H₂O), а потому отличается неподвижностью.

· Парообразная влага передвигается в форме водяного пара от участков с высокой абсолютной упругостью к участкам с более низкой упругостью; она может также пассивно передвигаться с током воздуха.

· Прочносвязанная (адсорбционная, гигроскопическая) влага поглощается почвой из парообразного состояния; весьма прочно удерживается адсорбционными силами, присущими почвенным частицам, образует на поверхности их тонкую пленку толщиной в две-три молекулы. она может передвигаться лишь в парообразном состоянии.

· Рыхлосвязанная (пленочная) влага удерживается на поверхности тонких пленок прочносвязанной воды силой диполей воды, а также за счет гидратирующей способности обменных катионов. Она образует вокруг почвенных частиц пленку, толщина которой может достигать десятков молекулярных диаметров воды. Передвигается очень медленно под влиянием сорбционных сил при наличии некоторого градиента влажности.

Рис.6. Категории воды и почвенно-гидрологические константы (по А.А.Роде)

· Свободная влага не связана с почвенными частицами силами притяжения и передвигается под действием капиллярных и гравитационных сил, разделяясь на капиллярную и гравитационную. Различают три формы свободной влаги: подвешенную, подпертую гравитационную и свободную гравитационную. Для подвешенной капиллярной влаги характерно отсутствие гидрологической связи с постоянным или временным водоносным горизонтом, подпертаягравитационная (различают капиллярно-подве­шенную и капиллярно-подпер­тую) удерживается из-за близкого залегания грунтовых вод, подпирающих снизу воду в капиллярах и более крупных порах почвы, а свободная гравитационная влага находится преимущественно в крупных порах почвы и передвигается исключительно под влиянием силы тяжести.

Границы значений влажности, характеризующие пределы появления различных категорий и форм почвенной влаги, называютсяпочвенно-гидрологическими константами.В агрономической практике величиной почвенно-гидрологических констант характеризуют степень доступности влаги для растений (рис.6). Перечислим эти константы:

1. Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) – наибольшее количество прочносвязанной воды, удерживаемой силами адсорбции; влага недоступна для растений.

2. Максимальная гигроскопичность (МГ) – наибольшее количество влаги, которое почва может сорбировать из воздуха, почти насыщенного водяным паром (при относительной влажности воздуха более 94 %); влага недоступна растениям.

3. Почвенная влажность устойчивого завядания растений (ВЗ) – влажность, при которой растения начинают обнаруживать признаки завядания, не исчезающие при перемещении в атмосферу, насыщенную водяными парами; нижний предел доступности влаги растениям.

4. Влажность разрыва капиллярной каймы (ВРК) – влажность почвы, лежащая в интервале между наименьшей влагоемкостью (НВ) и почвенной влажностью устойчивого завядания растений (ВЗ), при которой подвижность подвешенной влаги в процессе иссушения резко уменьшается.

5. Наименьшая влагоемкость (НВ) – содержание в почве капиллярно-подвешенной воды, которая может передвигаться к испаряющей поверхности.

6. Полная влагоемкость (ПВ) – наибольшее количество воды, которое может содержаться в почве при заполнении всех ее пор.

Для развития растений наиболее благоприятна влажность почвы в интервале ВРК-НВ. В интервале НВ-ПВ ухудшается газообмен, и такое увлажнение является избыточным. При влажности почвы, соответствующей интервалу ВРК-ВЗ, влага труднодоступна для растений и их продуктивность заметно снижается.