Часть 1. Водные свойства

Водные свойства почв и водный режим

Почва служит основным источником влаги для растений. В районах недостаточного и неустойчивого увлажнения она определяет плодородие почвы и величину уро­жая. От содержания влаги в почве зависит почвообразование, жизненные процессы растений и развитие микроорганизмов, технологичес­кие свойства, сроки и приемы меха­нической обработки почвы.

Вода в почве подвергается воздействию различных сил:

- менисковых сил (проявляются в почвенных капиллярах, явление смачивания; образуется капиллярная вода);

- адсорбционных(за счет молекулярного притяжения, н-р, парообразной воды);

- гравитационных (передвижение воды по крупным порам сверху вниз за счет гравитации);

- осмотических (осмотическое давление почвенного раствора, зависит от его концентрации; влияет на поступление воды из почвы в растение; если осмот. давление почв. раствора более 4атм, то поступление воды в культурные растения прекращается и наступает гибель раст.).

Виды воды. Различают следующие виды воды в почве: кристаллизационную и химически связанную, гигроскопическую, пленочную, капиллярную, гравитационную.

Ú Кристаллизационная и химически связанная вода входит в состав минералов и химических соединений, для растений она недоступна.

Ú Гигроскопическая вода образуется из парообразной за счет адсорбции на поверхности почвенных частиц слоем в несколько молекул воды и удерживается силой до 11тыс. атм. Эта вода также недоступна растениям. Гигроскопическая влажность почвы непостоянна. При 100%-ной влажности воздуха гигроскопическая влага покрыва­ет всю поверхность частиц. В этом случае почва будет иметь пол­ную, или максимальную, гигроскопичность. Она зависит в основном от гранулометри­ческого состава почв. Например, максимальная гигроскопичность песка равна 0,03%, среднего суглинка —3%, тяжелого суглинка— 8%, глины – 12% и более.

Ú Пленочная вода также является адсорбированной, располагается поверх гигроскопической, но удерживается на поверхности частиц с меньшей силой, поэтому внешний слой пленочной воды может быть доступным для растений.

Ú Капиллярная вода располагается в тонких почвенных порах (капиллярах) и удерживается в них менисковыми силами. За счет этой воды формируются запасы продуктивной влаги для растений. По капиллярам вода передвигается во всех направлениях.

Виды капиллярной воды:

А) капиллярно-подвешенная (за счет увлажнения атмосферными осадками верхнего горизонта);

Б) капиллярно-стыковая (в местах соприкосновения твердых частиц);

В) капиллярно-подпертая (над зеркалом грунтовых вод)6

Ú Гравитационная вода располагается в крупных почвенных порах. Она передвигается в почве сверху вниз под действием силы тяжести. Источником ее служат главным образом атмосферные осадки.

Водные свойства почв

К водным свойствам относятся водоудерживающая способность (влагоемкость), водопроницаемость и водоподъемная способность.

1.Влагоемкость – это количественное выражение водоудерживающей способности почв. Она зависит от гранулометрического состава, содержания органического вещества, оструктуренности и пористости почв. Различают наименьшую или предельно-полевую влагоемкость, полную, капиллярную, Все виды влагоемкости выражают в % к массе или объему почвы.

Полная влагоемкостъ (ПВ) — это наибольшее количество воды, которое содержится в почве при полном заполнении всех пор (капиллярных и некапиллярных). Характеризует максимально возможные запасы влаги в почвах.

Наименьшая влагоемкость (НВ) – это количество влаги, которое содержится в почве после оттока гравитационной воды при полном заполнении капиллярных пор. Величина НВ показывает запасы продуктивной влаги для растений.

Это очень важная характеристика, указывающая на водоудерживающую способность почвы. Величина эта имеет большое практическое значение, по ней производят полив растений, ориентируют нормы осушения и др.

Оценка наименьшей влагоемкости (Н.А. Качинский)

Капиллярная влагоемкость (КВ) – количество влаги в почве, удерживаемое капиллярными силами в зоне капиллярной каймы грунтовых вод («капиллярно-подпертая влага»).

Для количественной оценки влагоемкости используют также почвенно-гидрологические константы:

2. Водопроницаемость– это способность почв пропускать воду из верхних горизонтов в нижние под влиянием силы тяжести. Вода поступает в почву путем впитывания и фильтрации. Водопроницаемость зависит от струк­туры, гранулометрического состава и наличия крупных пор в почве. Самая высокая водопроницаемость у структур­ных рыхлых почв, а также у песчаных и супесчаных.

Различают 2 стадии водопроницаемости: начальная стадия быстрого проникновения воды в почву называется впитыванием. Затем, по мере насыщения всего порового пространства почвы водой, поток стабилизируется. Наступает стадия фильтрации.

Подробная оценка водопроницаемости суглинистых и глинистых почв (по просачиванию воды в первый час фильтрации при напоре 5 см и температуре 10 ^оС) предложена Н.А. Качинским:

-провальная (более 1000 мм);

-излишне высокая (1000 - 500 мм);

-наилучшая (500 - 100 мм);

-хорошая (100 - 70 мм);

-удовлетворительная (70 - 30 мм);

-неудовлетворительная (менее 30 мм).

Кроме гранулометрического состава, в основном определяющего водопроницаемость почв, в она зависит также от минералогического состава, структуры почвы, сложения профиля и отдельных горизонтов.

3.Водоподъемная способность почв характеризует способность почвы поднимать по капиллярам воду из нижних горизонтов в верх­ние. Высота поднятия воды зависят от коли­чества капилляров и их диаметра. Чем больше капилляров и мень­ше их диаметр, тем на большую высоту поднимается вода. Наибольшей водоподъемностью обладают су­глинистые почвы и породы, в них вода поднимается до 3-4 м, в лессовидных суглинках – на 5-7м, в песках – на 40-60 см.

Запасы продуктивной влаги

Почвы в зависимости от гранулометрического состава обла­дают разной водоудерживающей способностью и неодинако­вой степенью отдачи воды растениям. Поэтому важно знать общий и полезный запас влаги, который называют запасом продуктивной воды. Для этого необходимо знать общее количество воды в почве (определяется по полной влагоемкости ПВ) и недоступной воды, которое определяют по величине влажности завядания (ВЗ).

ВЗ = МГ·1,5

ЗПВ= ОЗВ-ЗНВ, где: ЗПВ-запасы продуктивной влаги;

ОЗВ- общие запасы влаги = ПВ*d_v*h

ЗНВ- запасы недоступной влаги = ВЗ* d_v*h

Оптимальные запасы продуктивной влаги для пахотного слоя составляют 400-600 т/га, запасы менее 200 т/га считаются неудовлетворительными.

Лекция 11