Статьи по растениеводческим темам
  • Регистрация
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (1 Голос)

Вода в почве.

Формы и категории почвенной влаги

Вода, которая есть в почве, неоднородна. Она находится под действием многих сил, о которых речь шла выше. Причём те или иные участки воды могут находиться под преобладающем действии тех или иных сил, а отсюда иметь разную подвижность и доступность для растений. Поэтому исследователи, которые занимались вопросами почвенной гидрологии, стремились разделить влагу, находящуюся в почве, на те или иные категории по тем или иным признакам, то есть классифицировать формы почвенной влаги.

Выделяя различные категории почвенной влаги, которые характеризуются одинаковым «поведением», под словом «поведение» обычно понимают в первую очередь подвижность почвенной влаги, тоесть форму и скорость её передвижения, которые есть наиболее важным проявлением сил, под влиянием которых находится почвенная влага.

При этом граничные значения интервалов влажности и всасывающего давлении, при переходе через которые ведущая роль переходит от сил одной природы к силам другой природы (о чём можно судить по изменению подвижности), выделяют в качестве так называемых почвенно-гидрологических констант. А. А. Роде (1965) почвенно гидрологическими константами считает такие точки на шкале влажности почвы, при которых количественные изменения в подвижности влаги и другие связанных с ней свойств переходят в качественные отличия.

Н. А. Качинский (1970) выделяет формы влаги, располагая их в порядке спадающей энергетической связи их с твёрдой фазы почвы. Этими принципами будем пользоваться и мы, рассматривая формы почвенной влаги.

Вода, химически связанная, или конституционная. Входит в молекулу вещества гидроксильной группой, например: Fe + 3H2O Fe (OH)3. По сути вода как таковая, берёт участие здесь только в исходной реакции, приобретая в конечном продукте реакции другого значения (ОН-). Наибольшее количество такой воды содержится в глинистых минералах.

Вода кристаллизационная или кристаллогидратная. Входит в состав вещества целыми молекулами, например, CaSO4 · 2H2O (гипс), или NaSO4 · 10 H2O (мирабилит). В больших количествах такая вода находится в солончаках, физические свойства которых очень сильно от неё зависят, например «пухность» солончаков, которые содержат мирабилит.

Вода гигроскопическая (ГВ). Это вода, адсорбированная сухой почвой благодаря поверхностной её энергии с атмосферы при относительной влажности последней меньше 100%, или которая осталась в почве после высушивания её в такой атмосфере до «воздушно сухого» состояния.

Вода максимально-гигроскопическая (МГВ). Это вода, асорбированная почвой благодаря поверхностной энергии с атмосферы с относительной влажностью 95 – 100%. Она, как и гигроскопическая вода, представлена диполями воды, точно ориентированных до поверхности твёрдых частичек почвы и настолько уплотнёнными, что они вроде припаяны до последней. Это прочно связанная вода, неподвижна и недоступна для растений.

Максимальна гигроскопическая влажность величина постоянная для конкретной почвы и конкретного её горизонта. Зависит от гранулометрического состава, особенно фракций 0,005 – 0,001 и меньше 0,001 мм, состава поглощённых оснований и гумусированности почвы. Колеблется в больших пределах в зависимости от типа почвы: от 1,62 в подзолистых до 14,60 % от массы в чернозёмных почвах (И. Б. Ревут, 1972)

Вода плёнчатая. При насыщении почвы водой до максимальной гигроскопичности не исчерпывается полностью её (почвы) поверхностная энергия. Если такую почву окунуть в воду, то толщина слоя адсорбированной воды вокруг почвенных частичек увеличится. Дополнительная вода сверх максимальной гигроскопической, которая адсорбируется почвой с жидкой фазы, будет водой плёнчастой. Её нельзя смешивать с максимально гигроскопической, так как свойства этих двух форм воды совсем различные.

Количество плёнчатой воды зависит от свойств почвы. Иногда плёнчатой воды в почве по массе столько же, сколько и максимально гигроскопической, но чаще плёнчатой воды бывает значительно больше.

Плёнчастая вода меньшими силами, чем максимально гигроскопическая, притягивается к поверхности почвы, поэтому она менее уплотнена; диполи её менее точно ориентированы до поверхности почвенных частичек. Эта вода непрочно связана почвой, причём непрочность слоёв возрастает до периферии адсорбированной сферы, характеризуясь давлением от 50 атм (на границе слоёв плёнчастой воды с максимально гигроскопической) и до 3 – 4 атм возле периферии адсорбированных водных плёнок. Она может передвигаться в почве в жидком состоянии.

Так как осмотическое давление плёнчастой воды достаточно высокое, а мобльность (подвижность) низкая, она трудно доступна растениям. В её пределах находится влажность увядания растений.

Капиллярная вода. Это вода, которая удерживается и перемещается в почве преимущетвенно под влиянием капиллярных (менисковых) сил, которые возникают на поверхности раздела почвенные частички – почвенная влага – воздух (тоесть на поверхности раздела твёрдой, жидкой и газообразной фаз).

Капиллярные силы начинают проявляться в порах с диаметром меньше 8 мм, но особую силу приобретают в порах с диаметром от 100 до 3 мкм. В порах больше 8 мм, капиллярный момент не выраженный, так как сплошной вогнутый мениск, под которым проявляется отрицательное давление, не образуется. Поры с диаметром меньше 3 мм в значительном своём объёме заполнены связанной (адсорбированной) водой, а поэтому перемещение в них капиллярной воды сильно тормозится или полностью исключено (в неактивных порах). В соответствии с этим наиболее интенсивно (на большое расстояние) передвижение воды по капиллярным порам наблюдается в почвах средних по гранулометрическому составу, типа лессовых суглинков.

Под влиянием менисковых сил капиллярная вода может двигаться во все стороны; сила тяжения воды при этом (гидростатическое давление) играет второстепенную роль, частично противодействуя капиллярному подъёму воды вверх.

Различают капиллярную влагу подпёртую и подвешенную. В первом случае капилляры с водой нижней своей частью соприкасаются с грунтовой водой или верховодкой. Во втором случае они от водоносных слоёв почвы оторваны и вода в них удерживается равнодействующей силой менисков с преобладанием её в верхней части смоченного слоя.

Капиллярная вода легко доступна растениям и есть основным источником их водного питания.

Вода гравитационная. Вода гравитационная или свободная, заполняет в почве крупные некапиллярные поры и перемещается под влиянием силы тяжести вниз или в сторону наклона водонепроницаемых слоёв. Через эту форму воды в почве, в случае её сплошности, передаётся гидростатическое давление. Вода гравитационная является источником всех других форм воды в почве, а так же грунтовой воды и верховодки, в то же время может конденсироваться из паров воды. Она легко доступна для растений.

* * *

В почве ещё может быть твёрдая вода (лёд), парообразная и тяжёлая вода, в которой вместо обычного водорода – «тяжёлый водород» - дейтерий, атом которого в два раза тяжелее обычного.

4. Водно-физические свойства почвы

4.1. Водопроницаемость

Водопроницаемость – это свойство почвы пропускать через себя воду. Количественно выражается толщиной слоя воды, которая поступает в почву через её поверхность за единицу времени.

Процесс поступления воды с поверхности в толщу почвы называется инфильтрацией. Он состоит из двух этапов: впитывания и фильтрации. В первый момент поступления воды в ненасыщенную почву вода впитывается и перемещается в вертикальном и горизонтальном направлениях. Этот процесс характеризуется коэффициентом впитывания.

Прохождение воды через водонасыщенные (до полной влагоёмкости) слои почвы под влиянием сил гравитации и градиента напора называется фильтрацией и характеризуется коэффициентом фильтрации.

Скорость нисходящего инфильтрационного потока есть важнейшей характеристикой данной почвы и её физического состояния и, прежде всего, её гранулометрического состава, структурного состояния и плотности. Инфильтруется гравитационная вода. Скорость её движения в значительной мере определяет количество воды, которое запасает почва во время осадков и снеготаяния. Если почва не пропускает влагу осадков, то излишки её или поступают в поверхностный сток, или испаряются.

После прекращения поступления воды сверху происходит перераспределение её в почвенной толще – стекание в нижние горизонты и слои. Процесс характеризуется коэффициентом водоотдачи.

Эти коэффициенты применительно как ко всей почвенной толще, так и отдельных горизонтов и слоёв необходимо знать при решении мелиоративных задач (определение методов и норм поливов, расстояние между дренами, глубина промачивания и др.).

Поступление воды в почву совершается под действием сил тяжести, сил сопротивления, капиллярных сил, сил инерции и разности давления атмосферного и выдавливаемого воздуха.

На величину и характер инфильтрации в значительной мере влияет пористость почвы – величина, форма и направленность пор, что, в свою очередь, связано с гранулометрическим составом и структурностью. Инфильтрация уменьшается со временем, так как при насыщении почвы водой происходит разрушение структуры, постепенное уплотнение за счёт заиливание порового пространства.

Водопроницаемость зависит от химического состава и, особенно, от обменного натрия, которое обуславливает диспергирование почвы.

Для оценки водопроницаемости почв в агрономических и мелиоративных целях используют шкалу Качинского (табл. 1).

1. Оценка водопроницаемости почв тяжёлого гранулометрического состава по Качинскому (напор воды Н = 5 см при температуре 10˚С)

Водопроницаемость, мм за первый час

Оценка

> 1000

Провальная

1000 – 500

Чрезмерно высокая

500 – 100, выровненная по всей поверхности

Наилучшая

100 – 70

Хорошая

70 – 30

Удовлетворительная

< 30

Неудовлетворительная

Регулировать водопроницаемость можно путём улучшения структуры почвы, обогащением её органическим веществом, регулированием состава поглощённых оснований, глубокой обработкой почвы и др.

Формы и категории почвенной влаги - 5.0 out of 5 based on 1 vote

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

По темам:

История Украины

Культурология

Высшая математика

Информатика

Охотоведение

Статистика

География

Военная наука

Английский язык

Генетика

Разное

Технологиеские темы

Украинский язык

Филология

Философия

Химия

Экология

Социология

Физическое воспитание

Растениевосдство

Педагогика

История

Психология

Религиоведение

Плодоводство

Экономические темы

Бухгалтерские темы

Маркетинг

Иностранные языки

Ветеринарная медицина

Технические темы

Землеустройство

Медицинские темы

Творчество

Лесное и парковое хозяйство