Водный режим почвы

Почвенная вода является одной из жизненных основ растений, почвенной микрофлоры и фауны, оказывает огромное влияние на процессы почвообразования. Растения для создания 1 т органического вещества расходуют от 200 до 1500 т воды, с которой в них поступают питательные вещества. Количество воды, необходимое растениям для создания единицы органического вещества за вегетационный период, называется транспирационным коэффициентом.

Содержание воды в почве определяют процессы выветривания и почвообразования, а также формирование почвенного профиля. Интенсивность протекания биологических, химических и физико-химических процессов в почве, передвижение веществ, почвенные режимы зависят от количества и качества воды в почве.

Формы воды в почве.

По характеру связи с твердой фазой почвы и степени подвижности воды различают следующие ее формы в почве: химически связанная, физически связанная, твердая, парообразная, свободная, гравитационная и грунтовая.

Химически связанная вода подразделяется на конституционную и кристаллизационную. Конституционная вода входит в состав минералов в виде гидроксильных групп, а кристаллизационная вода входит в структуру минералов в виде целых молекул, например гипса (CaS0₄ • 2Н₂0). Химически связанная вода не участвует в физических процессах, растениям совершенно недоступна, не передвигается, не обладает свойствами растворителя.

Физически связанная или сорбированная вода удерживается на поверхности почвенных частиц силами сорбции и подразделяется на гигроскопическую и пленочную.

Гигроскопическая вода образует на поверхности почвенных частиц слой толщиной в 2…3 молекулы. Эта вода недоступна для растений, так как всасывающая сила корней меньше силы, удерживающей воду на поверхности почвенных частиц.

Пленочная вода располагается сверху слоя гигроскопической влаги, толщина ее пленки составляет несколько десятков молекул воды. Она удерживается молекулярными силами, менее прочно связана с твердой фазой почвы и может частично передвигаться, но растениям малодоступна.

Твердая вода образуется в почве в форме льда при ее промерзании в осенне-зимний период (сезонное промерзание) или сохраняется на определенной глубине в промерзшей толще почвогрунта, не оттаивая даже летом (вечная и многолетняя мерзлота). Твердая вода в почве, способная таять и испаряться, представляет собой потенциальный источник жидкой и парообразной воды.

Парообразная вода содержится в виде водяного пара в почвенном воздухе, нередко насыщая его до 100. При понижении температуры парообразная вода, конденсируясь, может переходить в жидкую.

Свободная (капиллярная) вода передвигается в почве под действием капиллярных и гравитационных сил, поэтому капиллярная вода заполняет тонкие поры почвы и передвигается по различным направлениям.

Различают капиллярно-подпертую и капиллярноподвешенную воду. Капиллярно-подпертая поднимается от грунтовых вод на высоту, зависящую от водоподъемной способности почв. Капиллярно-подвешенная вода находится в верхней части почвенного профиля и не связана с грунтовым увлажнением. Капиллярная вода легкодоступна для растений и является основным источником их водного питания.

Гравитационная вода свободно передвигается сверху вниз по крупным некапиллярным промежуткам под влиянием силы тяжести (гравитации). В период нахождения в корнеобитаемом слое гравитационная вода потребляется растениями. Просачиваясь в нижние горизонты, она пополняет грунтовые воды.

Грунтовые воды залегают над водоупорным горизонтом и могут быть источником водного питания растений. Однако при близком залегании они вызывают в северных районах заболачивание, а в южных — засоление почвы.

Водные свойства почвы. Основные водные свойства почвы: водопроницаемость, водоподъемная и испаряющая способность почвы, влагосмкость.

Водопроницаемость — способность почвы пропускать через себя определенное количество воды. С водопроницаемостью связано использование водных ресурсов. При низкой водопроницаемости часть атмосферных осадков или поливной воды может непроизвольно стекать по поверхности, вызывая при этом водную эрозию почвы. Чрезмерно высокая водопроницаемость песчаных почв также приводит к потере продуктивной влаги, которая быстро уходит из корнеобитаемого слоя в глубокие горизонты.

Почвы, обладающие высокой водопроницаемостью, не способны создать хороший запас влаги в корнеобитаемом слое, а характеризующиеся низкой водопроницаемостью переувлажняются, обусловливают стекание воды по поверхности почвы и развитие эрозии или застаивание воды на поверхности и вымокание посевов.

Водоподъемная способность — это свойство почвы обеспечивать восходящее передвижение воды под действием капиллярных сил. Высота и скорость подъема зависят от гранулометрического состава, структуры и пористости почвы (табл. 8). Подъем воды по капиллярам наиболее интенсивен при диаметре пор 0,1…0,003 мм. Высота подъема воды по капиллярам по данным В. А. Ковды колеблется от 0,5…0,8 м (в песчаных почвах) до 3…6 м (в суглинистых и глинистых).

В песчаных почвах вода поднимается невысоко, но достаточно быстро, в глинистых — медленно. При разрывах в капиллярах, что характерно для структурных почв, передвижение капиллярной влаги затруднено. Боронование влажной почвы направлено на сохранение влаги за счет разрыва капилляров в поверхностном слое и снижения (или прекращения) испарения содержащейся в почвенном профиле воды.

8. Водоподъемная способность почв (В.А. Ковда)