Из
содержания:
«Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной
частей. Жидкая часть представлена водой, находящейся
в почве благодаря ее многофазности и полидисперсности. Вода
не является механическим компонентом почвы, а находится
с ней в сложном взаимодействии. От содержания воды в почве
зависит интенсивность протекания в ней биологических, химических
и физико-химических процессов, передвижения веществ в почве,
т. е. все важнейшие показатели почвенного плодородия.
Источники воды в почве.
Главным (первым) источником воды являются атмосферные осадки,
выпадающие на поверхность почвы. Количество осадков зависит
от климатических и метеорологических условий. Количество
же влаги, просочившейся в почву и задержавшейся в ней, определяется
гранулометрическим составом, плотностью и структурным состоянием
верхних горизонтов. Чем легче почва по гранулометрическому
составу и рыхлее, тем больше просачивается влаги, и чем
структурнее почва, тем больше воды удерживается ею.
Существенное влияние на поступление
воды в почву оказывают форма рельефа и характер растительности.
Вторым источником
воды в почве является парообразная влага при почвенных
слоев атмосферы, конденсирующаяся при понижении температуры.
Третьим источником
служат грунтовые воды, если они залегают на небольшой
глубине (не более 5 м от поверхности почвы), а также оросительные
системы.
В результате взаимодействия
с почвой поступившая вода дифференцируется (разделяется)
и становится разнодоступной для растений, поэтому выделяют
три категории влаги – парообразную, связанную и свободную.
Парообразной называется
влага, находящаяся в почвенном воздухе в виде водяного
пара. Пары воды поступают в почву из атмосферы, а также
постоянно образуются в почве при испарении жидкой воды и
льда. Конденсируясь, пар переходит в жидкую связанную воду.
Связанной называется
вода, которая поглощена поверхностью твердых частиц.
Она подразделяется на прочно- (гигроскопическую) и рыхлосвязанную
(пленчатую) воду.
Гигроскопическая вода
образует пленку из 2-3 слоев ориентированных молекул
воды непосредственно на поверхности твердых частиц и очень
прочно связана с почвой силами молекулярного притяжения.
Она практически недоступна растениям и отличается по свойствам
от обычной воды. Обладает повышенной плотностью, низкой
электропроводностью, не растворяет вещества, растворимые
в свободной воде, замерзает при температуре от -4 до -78
°С.
Количество гигроскопической
воды зависит в основном от содержания органических и тонких
минеральных частиц. В связи с этим более тяжелые по гранулометрическому
составу и хорошо гумусированные почвы содержат больше гигроскопической
воды, чем легкие малогумусированные. Максимальное количество
воды, которое почва может поглощать и удерживать поверхностью
своих частиц, называется максимальной гигроскопичностью.
При соприкосновении твердых
частиц почвы со свободной водой образуется дополнительная
пленка из слабоориентированных молекул воды, так называемая
пленочная вода. Она располагается поверх пленки гигроскопической
воды и также удерживается силами молекулярного притяжения
частиц.
Для растений пленочная вода
доступна лишь частично, а ее количество зависит от гранулометрического
состава почвы и содержания в ней органического вещества
(гумуса). Содержание пленочной воды в суглинистых и глинистых
хорошо гумусированных почвах значительно выше, чем в супесчаных
и песчаных.
Свободная вода
не связана силами притяжения с поверхностными частицами
и является доступной для растений. Различают две формы свободной
воды в почве – капиллярную и гравитационную. В зависимости
от характера поступления в почву различают капиллярно-подвешенную
и капиллярно-подпертую.
Капиллярно-подвешенная
– это вода, заполняющая капилляры в верхней части
почвенного профиля и не смыкающаяся внизу с грунтовыми водами.
Вода находится как бы в подвешенном состоянии и удерживается
в капиллярах менисковыми силами. Такая форма воды появляется
в почве при увлажнении ее атмосферными осадками или поливными
водами.
Капиллярно-подпертая
– это вода, заполняющая капилляры за счет подъема
грунтовых вод.
Обе эти формы воды хорошо
подвижны и доступны для растений, особенно – капиллярно-подпертая.
Гравитационной называется
вода, которая свободно передвигается по крупным
порам под действием сил тяжести. Данная форма воды неустойчивая
и может существовать лишь непродолжительное время непосредственно
после выпадения жидких атмосферных осадков.
Различные формы воды по-разному
доступны растениям. Следовательно, обеспеченность растений
водой зависит не только от общего ее количества, но и от
соотношения форм воды в почве.
Водные свойства почвы. Наличие в почве влаги в различных
ее формах обусловливает водные свойства данной почвы. Основными
водными свойствами почв являются водопроницаемость, водоудерживающая
и водоподъемная способность.
Водоудерживающая способность
– свойство почвы удерживать воду, обусловленное
действием сорбционных и капиллярных сил.
Количество воды ,
которое способна удержать почва теми или иными силами, называется
влагоемкостью.
Различают несколько
видов влагоемкости.
Полная влагоемкость
– наибольшее количество воды, которое может вместить почва
при полном заполнении всех пор водой. Полная влагоемкость
в естественных условиях проявляется крайне редко, так как
такое насыщение почвы водой может происходить только после
выпадения обильных атмосферных осадков в летний период времени.
Находясь некоторое время в верхних слоях почвы, вода начинает
под силой тяжести стекать в более глубокие горизонты. То
наибольшее количество воды, которое остается в почве после
обильного увлажнения и стекания всей гравитационной воды,
называется наименьшей или предельно-полевой влагоемкостью.
Наименьшая влагоемкость
является важнейшей характеристикой водных свойств почвы.
Она дает представление о наибольшем количестве воды, которое
почва способна накапливать и длительное время удерживать.
При влажности, равной наименьшей влагоемкости, все капилляры
заполнены водой и создаются оптимальные условия влагообеспеченности
растений. По мере расходования воды нарушается сплошность
заполнения ею капилляров. Влажность, соответствующая разрыву
сплошности капилляров, называется влажностью разрыва капилляров.
Наименьшая влагоемкость
зависит от гранулометрического и минералогического состава,
содержания гумуса, структурного состояния, пористости и
плотности почвы. Для песчаных и супесчаных почв она колеблется
в пределах 5-20 %, а для суглинистых и глинистых – 20-45
%.
Помимо капиллярно-подвешенной
влаги, которая выражается наименьшей влагоемкостью, влага
может содержаться в капиллярах, непосредственно контактирующих
с грунтовыми водами. Такая влага будет находиться уже не
в подвешенном, а в подпертом грунтовыми водами состоянии
и называется капиллярной влагоемкостью. Она зависит, помимо
свойств самой почвы, от того, на какой высоте от уровня
грунтовых вод расположена. Чем ближе к уровню грунтовых
вод, тем выше капиллярная влагоемкость для данной почвы.
Уровень, которого достигает капиллярная влага, называется
капиллярной каймой. Обычно на верхней границе капиллярной
каймы капиллярная влагоемкость равна нижней влагоемкости.
Важными водно-физическими
свойствами, определяющими наряду с влагоемкостью водный
и воздушный режимы почвы, являются водопроницаемость и водоподъемная
способность.
Водопроницаемость
– способность почвы впитывать и пропускать воду. Первую
стадию водопроницаемости характеризуют впитывание, когда
свободные поры почвы последовательно заполняются водой.
Передвижение воды в почве под влиянием силы тяжести и градиента
напора при полном насыщении почвы водой называется фильтрацией.
Водопроницаемость измеряется объемом воды, протекающей через
единицу площади поверхности почвы в единицу времени, и выражается
в миллиметрах в единицу времени.
От водопроницаемости почвы
зависит прежде всего поступление в почву осадков и поверхностно
стекающей воды в период снеготаяния.
Хорошая водопроницаемость обеспечивает в почве создание
больших запасов влаги, что особенно важно для территории
с неравномерным выпадением атмосферных осадков.
Низкая водопроницаемость при
достаточном уровне увлажнения на ровных участках способствует
застаиванию воды на поверхности почвы и вымочке культур,
а на склонах – развитию эрозии.
Излишне высокая водопроницаемость
препятствует созданию хорошего запаса воды в корнеобитаемом
слое почвы, и даже при достаточном количестве атмосферных
осадков растения могут страдать от недостатка влаги.
Водоподъемной способностью
называется способность почвы поднимать по капиллярам влагу.
Скорость и высота подъема зависят в первую очередь от гранулометрического
состава. В легких (песчаных и супесчаных) почвах подъем
воды по капиллярам происходит быстро, но высота подъема
сравнительно невелика, так как толщина капилляров большая,
а гравитационные силы тяжести и менисковые силы водоподъемными
уравновешиваются на небольшой высоте и довольно быстро.
В суглинистых, наоборот, подъем воды идет медленнее, но
на большую высоту. При залегании грунтовых вод на глубине
4-5 м и выше вода способна подниматься по капиллярам до
поверхности почвы и испаряться в атмосферу.
Под испаряющей способностью
понимают способность почвы испарять влагу с поверхности.
Кроме водоподъемной способности, на величину испаряемости
оказывают влияние температура почвы и приземного слоя воздуха,
скорость ветра, цвет почвы и характер ее поверхности. Темные
почвы с неровной поверхностью испаряют воды гораздо больше,
чем светлые с выровненной поверхностью. Важнейшим мероприятием,
уменьшающим испаряемость, является рыхление верхней части
гумусового горизонта, при котором нарушается система капилляров,
подающих воду, а для предотвращения диффузного испарения
сильно разрыхленные почвы прикатывают.
Важным условием для
жизни растений является доступность почвенной влаги.
Доступную воду обычно называют продуктивной.
Влажность почвы, при которой
проявляется устойчивое завядание растений, называется влажностью
завядания. Первые признаки завядания растений – это потеря
тургора. При устойчивом завядании тургор не восстанавливается
и растение погибает от недостатка влаги.
Совокупность всех явлений
поступления влаги в почву, ее передвижения, удержания и
расход из почвы называется водным режимом. Количественное
выражение водного режима называется водным балансом. Водный
баланс характеризует приход влаги в почву и расход из нее.
Практически характер водного
режима определяют по соотношению между количеством осадков
по средним многолетним данным и испаряемостью за год. Отношение
годовой суммы осадков к годовой испаряемости называется
коэффициентом увлажнения (КУ). Если осадки преобладают над
испарением, то коэффициент увлажнения больше 1, если испарение
преобладает над осадками, то меньше 1.
Применительно к различным
природным условиям выделено четыре типа водного режима –
промывной, периодически промывной, непромывной и выпотной.
Промывной тип
(КУ больше 1) характерен для местностей, где сумма годовых
осадков превышает величину их испаряемости. Почвенная толща
ежегодно весной и осенью подвергается сквозному промачиванию
до грунтовых вод. В таких условиях происходит образование
почв подзолистого и дерново-подзолистого типа.
Периодически промывной
тип (КУ равен 1) характеризуется средней многолетней
сбалансированностью прихода и расхода влаги. Для этого режима
характерно периодическое промачивание почвенного слоя. Промачивание
избытком осадков происходит 1-2 раза в несколько лет. В
условиях периодически промывного режима создаются благоприятные
условия для образования дерново-подзолистых и серых лесных
почв.
Непромывной тип
(КУ менее 1) характерен для территорий, где влага осадков
распределяется только в верхних горизонтах почвы и не достигает
грунтовых вод. Такой водный режим характерен для степных
почв (черноземов, каштановых, бурых).
Выпотной тип (КУ
менее 1) проявляется в степной, полупустынной и пустынной
зонах. При этом за счет восходящих потоков влаги и подтягивание
ее по капиллярам из грунтовых вод испарение постоянно преобладает
над количеством осадков, а высокая минерализация грунтовых
вод способствует засолению почв.
Водный режим имеет
большое значение в почвообразовании. В одних условиях
он определяет вынос из верхней части профиля различных растворимых
в воде соединений, способствуя подзолообразованию. В других
условиях растворенные в воде минеральные соединения поднимаются
восходящими капиллярными токами воды в верхние слои почвы,
способствуя их засолению…»
