Способность почвы поглощать и удерживать определенное количество влаги это

Обновлено: 08.07.2024

ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ характеризуют ее способность воспринимать влагу, перемещать и отдавать ее. Сюда относятся:

1) Гигроскопичность почвы, т. е. способность поглощать водяные пары из воздуха и конденсировать их на поверхности своих частиц. Ее выражают обычно отношением веса гигроскопической влаги к весу взятой навески сухой почвы. Гигроскопичность зависит от удельной поверхности почвы, т. е. суммы поверхностей всех ее частиц, деленной на их объем. Чем мельче частицы почвы, тем выше ее удельная поверхность; в связи с этим глинистые почвы, обладают большей гигроскопичностью, чем песчаные. Еще большей гигроскопичностью обладают торфяные почвы и вообще почвы, богатые перегноем. По Митчерлиху, гигроскопичность чистого кварцевого песка 0,12, песчаных почв 1,03—1,23, супеси 1,71, легкого суглинка 2,27—2,64, среднего суглинка 3,07—3,09, тяжелого суглинка 4,12, глинистой почвы 5,97, торфа верхового болота 21,7. Гигроскопичность почвы имеет большое значение, т. к. установлено, что гигроскопическая влага удерживается частицами почвы с такой силой, что является недоступной для растений; этим объясняется то, что на болотистых почвах, содержащих большое количество влаги, растения часто страдают от ее недостатка и природная растительность торфяных болот бывает снабжена приспособлениями для уменьшения испарения влаги. Величина гигроскопичности почвы, как производная ее удельной поверхности, позволяет судить о степени коллоидальности почвы.

2) Влагоемкость почвы, т. е. способность поглощать капельножидкую влагу и удерживать ее; она выражается отношением веса влаги, находящейся в почве, к весу сухой почвы. Особенно большое практическое значение имеет капиллярная влагоемкость почвы, характеризующая количество влаги, заполняющей почвенные капилляры. Такое насыщение почвы влагой является оптимальным, т. к. только в этих условиях мы имеем в почве то соотношение между анаэробными и аэробными условиями, при котором обеспечивается благоприятный ход биологических процессов. Влагоемкость почвы тесно связана с запасом органического вещества в ней; последнее, набухая, способно поглощать огромные количества влаги. По Митчерлиху, влагоемкость песчаной почвы составляет 18,8%, легкого суглинка - 20,2%, тяжелой глинистой почвы - 80,9 %, торфяной почвы - 126 %. Для определения капиллярной влагоемкости образец почвы обычно насыщается влагой снизу до постоянного веса.

3) Водопроницаемость и водопроводимость почвы; первая характеризуется способностью почвы воспринимать влагу, поступающую в нее сверху, а вторая - способностью почвы пропускать через себя влагу. Водопроницаемость определяется обычно в полевых условиях (методы Нестерова-Дояренко, Качинского и др.) и выражается количеством воды, поглощаемым определенной площадкой почвы в единицу времени. Водопроводимость определяется в лабораторных условиях и выражается количеством влаги, проходящей через столбик почвы определенной высоты в единицу времени. Водопроницаемость и водопроводимость тем выше, чем больше в почве промежутков, по которым влага может передвигаться вниз, подчиняясь силе тяжести (т. е. некапиллярных промежутков). Наиболее проницаемы структурные почвы, содержащие некапиллярные промежутки между своими структурными отдельностями; при этом решающую роль играет прочность почвенной структуры. На почвах с непрочной структурой все структурные отдельности размываются первыми же порциями воды, и почва после этого теряет все преимущества структурности. Для водопроницаемости почвы в естественных условиях решающее значение имеет характер подпочвенного слоя. При его непроницаемости влага застаивается на поверхности и заполняет на продолжительный срок некапиллярные промежутки пахотного слоя; вытесняя воздух из почвы, влага создает такой воздушный режим, который сказывается неблагоприятно как на ходе микробиологических процессов в почве, так и на развитии растений, причиняя вымочки и т. п. На таких тяжелых непроницаемых почвах приходится отводить влагу искусственными мерами, устраивая дренаж.

4) Водоподъемная способность почвы, т. е. способность подавать влагу из своих нижних слоев в верхние, откуда влага подвергается испарению ( испаряемость почвы ). Поднятие воды при этом происходит по капиллярным промежуткам, по которым движение воды происходит независимо от силы тяжести. Бесструктурная почва при уплотнении представляет собой подобие фитиля, непрерывно подающего влагу из более глубоких слоев. На структурных же почвах испарение происходит медленно вследствие разрыва капилляров. Водоподъемная способность почвы м. б. изучаема путем наблюдения за высотой и скоростью поднятия влаги в стеклянных трубках. Испаряемость почвы м. б. определяема различными методами в полевых и лабораторных условиях и выражается обычно количеством влаги, испаряемой единицей площади почвы в единицу времени. Регулирование испаряемости почвы имеет большое практическое значение, так как заплывшая (бесструктурная) почва в жаркую погоду может потерять огромное количество влаги. В виду этого появившаяся летом на поле после дождя корка должна быть немедленно уничтожаема путем боронования. Получившийся в результате этого рыхлый слой изолирует почвенные капилляры от наружного воздуха. Точно также не следует оставлять невспаханной почву после уборки растений (жнивье).

Водные свойства почвы выражают ее водный режим, или водный баланс, определяемый: 1) поступлением влаги и 2) отдачей влаги.

То постоянно меняющееся количество влаги, которое находится в данный момент в почве, называется влажностью почвы - весовой или объемной, в зависимости от того, выражается ли она в % от веса сухой почвы или от ее объема. Почвенная влага м. б. в различных состояниях: 1) гравитационная влага, заполняющая некапиллярные промежутки и передвигающаяся, подчиняясь силе тяжести; 2) капиллярная влага, заполняющая капиллярные промежутки и при своем передвижении не подчиняющаяся силе тяжести; 3) гигроскопическая влага, представляющая молекулы воды, удерживаемые частицами почвы вследствие молекулярного притяжения. Гигроскопическая влага передвигается только под влиянием температуры и недоступна для растений. Влажность почвы имеет очень большое практическое значение, являясь одним из основных факторов роста растений, потребляющих за время своего развития огромное количество влаги (в 200—500 раз больше веса создаваемого ими сухого вещества).

В засушливых районах проблема борьбы за влагу является одной из самых важных проблем научного земледелия. Южными и юго-восточными сельскохозяйственными опытными станциями СССР (а также сельскохозяйственными опытными станциями США) разработан ряд приемов обработки (чистые пары, осенняя вспашка, введение пропашного клина и другие), позволяющих получать более или менее удовлетворительный урожай даже в засушливые годы. Основное требование при борьбе за влагу - это необходимость создания прочной структуры почвы. Все приемы, которые не ставят этого момента во главу угла, являются паллиативами. Осуществление же этого требования возможно лишь при переходе к травопольной системе земледелия. При замене ею теперешнего стихийного хозяйства, основанного исключительно на зерновых хлебах, очень многие районы перестали бы быть засушливыми. Вспомогательную роль в сбережении почвенной влаги может также сыграть селекция засухоустойчивых сельскохозяйственных растений. В тех районах, где количество осадков недостаточно, необходимо прибегать к искусственному орошению. Сроки и нормы орошения необходимо согласовывать с потребностями растений во влаге.

Если влажность почвы часто является решающим и непосредственным фактором для развития растений, то не меньшее влияние она имеет и на микробиологическую деятельность почвы. На высохшей почве в жаркую погоду всякая микробиологическая деятельность приостанавливается, происходит прямое сгорание органического вещества, в результате чего непроизводительно теряется нужный для растений азот. При избыточной влажности в почве идут неблагоприятные анаэробные процессы, связанные как с потерей азота, так и с накоплением в почве закисных соединений, вредно влияющих на растения. Влажность почвы оказывает также влияние на ее физические свойства, уменьшая связность почвы.

Пересохшая уплотненная почва бывает иногда настолько связной, что невозможно обработать ее, влажная же почва не оказывает такого сопротивления орудиям обработки и легче крошится на отдельности. Обратное влияние оказывает влажность на прочность почвенной структуры. Непосредственными наблюдениями установлено, что сухая почва легче подвергается размыванию водой, чем влажная почва. Динамика влажности почвы во времени протекает различно в зависимости от растительного покрова почвы и ее культурного состояния. Изучение динамики почвенной влажности производится путем взятия проб почвы с определенной глубины и определения количества влаги. Для этого определения существуют несколько методов: 1) определение разницы в весе до и после высушивания пробы почвы в сушильном шкафу; 2) пикнометрический, спиртовой (по изменению крепости спирта, в который помещается влажная навеска почвы); 3) карбидный (по количеству ацетилена, выделившегося от реакции почвенной влаги с карбидом кальция); 4) электрометрический (по изменению сопротивления в цепи тока) и др. Электрометрический метод применяется также для определения влажности почвы непосредственно в полевых условиях.

Поглотительная способность почв – свойство поглощать и удерживать твердые, жидкие и газообразные вещества. Это свойство почвы было известно еще в Древней Греции и Древнем Риме, и его широко использовали мореходы для опреснения воды.

Механическая поглотительная способность

Способность почвы как пористого тела механически удерживать твердые вещества из фильтрующихся через почву суспензии и каллоидных растворов называется механической поглотительной способностью.

При механическом поглощении задерживается лишь такие частицы, диаметр которых больше диаметра пор почвы. Поэтому этот вид поглощения зависит прежде всего от гранулометрического состава почвы:

чем тяжелее почва, тем меньше диаметр ее пор,
тем сильнее механическое поглощение.

Механическая поглотительная способность играет определенную роль в почвообразовании и плодородии почв. Она предотвращает вымывание из почвы илистых и коллоидных частиц и тем самым делает устойчивыми такие показатели, как:

гранулометрический состав почвы,
обменное поглощение и т.д.

Благодаря механическому поглощению из пахотного слоя не вымываются плохо растворимые в воде минеральные удобрения. В условиях поливного земледелия в результате механического поглощения образуются новые почвы.

Это происходит в таких районах орошаемого земледелия, где вместе поливными водами на поля попадает большое количество взвешенных в воде пылеватых, илистых и коллоидных частиц.

Эти частицы постепенно накапливаются и формируют в течение десятилетий и столетий значительную толщу.

Нечто подобное характерно и для пойм, на поверхность которых во время паводка приносится большая масса минеральных и органических частиц, которые, постепенно накапливаясь, формируют своеобразный почвенный профиль.

Физическая(молекулярная) поглотительная способность

Под физической, или молекулярной, поглотительной способностью подразумевается способность почвы удерживать на поверхности твердых частиц вещества за счет адсорбционных сил, которыми обладают эти частицы.

При этом концентрация молекул растворенного вещества в пограничном слое раствора, окружающего почвенные частички, увеличивается. Так как свободной энергией обладают коллоидные частички, то физическая поглотительная способность почвы зависит главным образом от наличия в ней этих частичек.

Путем физического поглощения в почве могут накапливаться вода, газы, молекулы растворенных в почвенной влаге электролитов, а также продукты расщепления разнообразных солей.

При поглощении воды вокруг коллоидных частичек создаются водные оболочки, которые при их малой толщине прочно удерживаются. Утолщаясь, эти оболочки приобретают некоторую подвижность, а вода частично становится доступной растениям.

Количество воды и других веществ, поглощаемых почвой, невелико, поэтому практического значения этот вид поглотительной способности не имеет.

Химическая поглотительная способность

Химической поглотительной способностью называется способность почвы накапливать трудно растворимые в воде соединения, образующиеся в результате химических реакции, протекающих в почвенном растворе и на границе твердой фазы почвы.

Химическая поглотительная способность играет большую роль в накоплении и закреплении в почве фосфора, кальция, железа и алюминия.

Благодаря химическому поглощению в почве накапливаются фосфаты, которые становятся доступными растениями лишь при изменении реакции среды. В противном случае они находятся в почве как балласт. Поэтому химическое поглощение играет и отрицательную роль.

Биологическая поглотительная способность

Способность почвы накапливать в результате деятельности растении и микроорганизмов элементы зольной пищи, азот и физиологически активные вещества называются биологической поглотительной способностью.

Биологическое поглощение избирательно:

растения и микроорганизмы усваивают элементы питания не пропорционально содержанию их в почве, а исходя из физиологической потребности.

При биологическом поглощении элементы питания, не поглощаемые или плохо поглощаемые обменным и химическим путем задерживаются и накапливается в верхнем части профиля.

Биологическим путем поглощаются в том или ином количестве все элементы необходимые для растений и микроорганизмов – К. Р. Md Ca и др.

Но особенно велика роль биологического поглощения в накопления нитратов. Которые химическим или каким – либо другим путем не закрепляется в почве и поэтому на поровых полях в течении почти всего года, а на других весной и осенью когда эффективность биологического поглощения невелика интенсивно вымываются из почвы.

Всякая почва содержит определенное количество воды, которую обычно называют почвенной, или жидкой фазой. Содержание влаги в процентах к массе сухой почвы характеризует ее влажность. Почвенная вода – условие жизни растений, жизнедеятельности почвенной фауны и микрофлоры. Особенно много воды расходуют растения – для создания 1 г сухого вещества требуется от 200 до 1500 г воды.

Наличие воды в почве обусловливает протекание биохимических, физико-химических и других процессов, передвижение веществ, водно-воздушный, тепловой режимы, физико-механические свойства.

Почвенная вода

Растения нормально развиваются только тогда, когда в почве есть постоянное и достаточное количество воды. Как недостаток, так и избыток влаги в почве ограничивают продуктивность растений или совсем вызывают их гибель.

Познание закономерностей поведения почвенной влаги, умение управлять водными свойствами почвы – важная предпосылка получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Источники воды в почве следующие: атмосферные осадки, грунтовые воды, конденсация водяного пара из атмосферы. Обычно главным источником воды в почве являются атмосферные осадки.

Формы воды в почве. Вода, поступающая в почву, может передвигаться под воздействием силы тяжести (гравитации), может попадать под воздействие менисковых (капиллярных), осмотических, сорбционных сил или переходить в парообразное состояние. В результате этого в почве образуются различные категории (формы) воды, которые характеризуются неодинаковой подвижностью, различной силой связи с почвой, а значит, и разной доступностью для растений.

Вода в почве может находиться во всех трех состояниях – твердом (лед), жидком, парообразном. Различают следующие формы воды в почве: химически связанная, парообразная, сорбционно связанная (гигроскопическая, пленочная); свободная (капиллярная и гравитационная).

Химически связанная (кристаллизационная) вода входит в состав некоторых кристаллогидратов (CaSO4•2H2O; Na2SO4•10H2O). Характеризуется очень высокой прочностью связи и неподвижностью в почве, недоступна растениям.

Парообразная вода. Находится в почвенном воздухе в форме водяного пара. Она содержится в небольшом количестве (не более 0,001% от массы почвы) и свободно передвигается от мест с большей упругостью пара к местам с меньшей упругостью, от более теплых к менее нагретым слоям почвы. Может также передвигаться пассивно с потоком воздуха. Парообразная вода может адсорбироваться поверхностью твердых частичек. Становится доступной растениям только после конденсации паров воды.

Сорбционно связанная вода образуется путем сорбции парообразной и жидкой воды на поверхности твердых частичек почвы. Она подразделяется на гигроскопическую (или прочносвязанную) и пленочную (или рыхлосвязанную).

Гигроскопическая вода представляет собой сорбированные молекулы водяного пара, на поверхности почвенных частичек. Они образуют пленки, состоящие из 2–3 ориентированных слоев молекул воды. При высокой относительной влажности воздуха толщина этой пленки может быть равной 20–30 диаметрам молекул водяного пара.

Количество гигроскопической воды в почве зависит в основном от содержания органических и минеральных частичек, способных образовывать вокруг себя пленку. Тяжелые по механическому составу и хорошо гумусированные почвы содержат больше гигроскопической воды по сравнению с легкими, малогумусированными почвами. Эффект сорбции воды заметно проявляется в частицах размером 2–3 мкм и резко возрастает в частицах менее 1мкм.
Гигроскопическая вода очень прочно удерживается почвой (1–2•109 Па), совсем недоступна растениям. Удалить ее из воздушно-сухой почвы можно путем многочасового высушивания при 105°С.

Наибольшее количество гигроскопической воды почва может сорбировать из воздуха, полностью (96–98 %) насыщенного водяным паром. Эта величина называется максимальной гигроскопичностью почвы (МГ). Значение МГ в песчаных почвах колеблется в границах 0,1–1 %, в глинистых, гумусированных почвах достигает 10–15 %, а в органогенных почвах – 20–40 %.

Обычно растения начинают завядать раньше, чем почва высыхает до максимальной гигроскопичности. То количество влаги в почве, при которой в растениях появляются признаки устойчивого завядания, и они не исчезают при помещении растений в атмосферу, насыщенную водяным паром, называется влажностью устойчивого завядания (ВЗ).

ВЗ – это нижняя граница доступности воды растениям в почве. Ее определяют вегетационными методами, наблюдая, при какой влажности растения завядают, или расчетным образом: МГ 1,5.

Влажность завядания зависит от вида растения и свойств почвы. Чем больше в почве мелких частичек и органических веществ, тем выше в ней ВЗ. В среднем она составляет 1–3% в песках, 3–6% в супесях, 6–15% в суглинках и 50–60 % в торфяных почвах. Показатели ВЗ необходимы для расчета запасов в почве продуктивной влаги.

Пленочная (рыхлосеязанная) вода – является дополнительно сорбированной при соприкосновении твердых частичек почвы с жидкой водой. Сорбционные силы поверхности почвенных частичек не насыщаются полностью даже в том случае, когда влажность почвы достигает МГ, но может сорбировать жидкую воду. Рыхлосвязанная вода образует пленку из слабоориентированных молекул. Пленочная вода удерживается почвой менее прочно, чем гигроскопическая. Может передвигаться от частиц с более толстой к частицам с менее толстой пленкой. Растениям доступна только частично.

Свободная вода не связана силами притяжения с почвенными частицами. Она доступна растениям. Различают две формы свободной воды в почве – капиллярную и гравитационную.

Капиллярная вода удерживается в почвенных порах малого диаметра – капиллярах, под воздействием капиллярных или менисковых сил. В зависимости от характера увлажнения почвы различают капиллярно-подвешенную и капиллярно-подпертую воду.

Капиллярно-подпертая вода образуется при подъеме ее снизу вверх по капиллярам от грунтовых вод, или верховодки. Зона капиллярного насыщения над грунтовой водой называется капиллярной каймой.

Агротехнические мероприятия, направленные на сохранение воды в почве, на рациональное использование ее растениями, связаны с образованием запасов именно капиллярной воды путем уменьшения ее расхода на физическое испарение. Например, ранневесеннее покровное боронование почвы разрушает ее корку, капилляры и этим существенно сокращает потерю воды почвой.

Свободная вода, которая не удерживается капиллярами и передвигается вниз под воздействием силы тяжести, называется гравитационной. Различают гравитационную воду, просачивающуюся сверху вниз сквозь почвенно-грунтовую толщу, и гравитационную воду, накапливающуюся над водонепроницаемым горизонтом в виде грунтовой воды. Гравитационная вода не только вызывает вынос или горизонтальную миграцию химических элементов, но и может обусловливать недостаток кислорода в почве.
Водные свойства почвы

Водные свойства. Основными водными свойствами почвы являются влагоемкость, водопроницаемость, водоподъемная способность.

Влагоемкость – способность почвы поглощать и удерживать определенное количество воды. Полная влагоемкость соответствует состоянию полной насыщенности почвы водой, когда все поры ею заполнены. Ее величина зависит от пористости почвы и рассчитывается по формуле: W = P/V, где W – полная влагоемкость (в % от сухой почвы); Р – пористость (в % от объема почвы); V – плотность почвы (г/см3).

Понятию капиллярной влагоемкости соответствует состояние насыщенности водой всех капилляров почвы.

Полевая влагоемкость характеризуется наибольшим количеством подвешенной воды, которую может удерживать почва. В полевых условиях такое состояние увлажнения наблюдается после стока гравитационной воды при отсутствии подпора грунтовых вод.

Максимальная молекулярная влагоемкость – это количество воды, удерживаемое силами молекулярного притяжения. Наименьшая влагоемкость почвы определяется содержанием в ней только пленочной воды.

Величина всех видов влагоемкости зависит от механического состава, структуры почвы, ее гумифицированности и возрастает с переходом от легких почв к тяжелым, от бесструктурных к структурным, от почв с низким содержанием гумуса к почвам хорошо гумусированным.

Водопроницаемость – способность почв впитывать и пропускать сквозь себя воду, поступающую с поверхности. Водопроницаемость может определяться временем, за которое вода проходит определенное расстояние по порам почвы сверху вниз. При поступлении воды в почву сначала происходит поглощение и прохождение ее от одного слоя к другому, ненасыщенного водой. Потом, когда почвенные поры полностью наполнятся водой, начинается ее фильтрация сквозь толщу почвы.

Считается, что почва имеет хорошую водопроницаемость, если она пропускает за один час при напоре воды в 5 см и температуре 10°С от 70 до 100 мм воды. Чрезмерно высокая водопроницаемость обусловливает высокую фильтрацию воды за границы корнезаселенного слоя. И наоборот, чрезмерно низкая может привести к застаиванию воды на поверхности почвы, стоку ее по склону, смыву и размыву почвы. Песчаные и супесчаные почвы более проницаемые для воды, чем суглинистые и глинистые. Водопроницаемость структурных почв более высокая по сравнению с бесструктурными.

Водоподъемная способность – способность почвы вызывать восходящее перемещение воды капиллярными силами. Они наиболее сильно проявляются в порах диаметром 0,1–0,003 мм; более мелкие поры заполнены связанной водой. Поэтому водоподъемная способность возрастает от песчаных почв к суглинистым и снижается в глинистых. Водоподъемная возможность может определяться временем, за которое вода проходит определенное расстояние снизу вверх (это способность выпаривания воды) или высотой поднятия воды. Максимальная высота поднятия воды над уровнем грунтовых вод для песчаных вод – 0,5–0,7 м, для суглинистых – 3–6 м. В структурных почвах капиллярная вода менее подвижна.

Благодаря капиллярным процессам и водоподъемной способности почв грунтовые воды участвуют в дополнительном обеспечении растений водой, восстановительных процессах и др. Количество воды в почве и преобладающее направление движения ее в вегетационный период характеризует особенности водного режима. Он определяется водным балансом (приход + расход воды). Водный режим представляет собой совокупность явлений поступления влаги в почву, продвижения, расхода. Количественную его характеристику показывают в виде водного баланса. Приходная часть баланса состоит из атмосферных осадков (Ао), притока грунтовых вод (ГрП), конденсированной воды (К). Расход воды включает потерю воды при испарении (И), десукции (Д), различных видов стока – поверхностного (ПС), внутрипочвенного (ВПС), грунтового (ГрС).

В зависимости от баланса воды различают следующие типы водного режима: промывной, периодически промывной, непромывной, выпотной, водозастойный. Промывной тип водного режима проявляется в условиях ежегодного промачивания всей почвенной толщи до грунтовых вод. Уравнение водного баланса для этого типа имеет следующий вид:
АО > И+Д+ПС+ВПС.
Почвенная вода
[/center]

Промывной тип водного режима характерен для подзолистых и дерново-подзолистых почв.

Периодически промывной тип водного режима наблюдается на территориях, где средние многолетние показатели осадков и испарения примерно сбалансированы. Здесь в сухие годы происходит ограниченное промачивание почвы, а в мокрые – сквозное. Этот тип водного режима свойственен для почв лесостепей. Водообеспеченность почв здесь неустойчивая.

Непромывной тип водного режима встречается в почвах южных зон (сухие степи, черноземно-степная зона и др.). Вода осадков здесь распределяется только в верхних горизонтах и не достигает грунтовых вод. Уравнение водного баланса этого типа следующее:
АО = И+Д+ПС+ВПС.

Выпотной тип водного режима наблюдается в условиях жаркого засушливого климата при неглубоком залегании грунтовых вод. Количество воды, которое расходуется на испарение, десукцию, значительно превосходит количество воды атмосферных осадков: АО

В естественных условиях с водным режимом почв теснейшим образом коррелирует и характер растительного покрова, его видовой состав. Экология этой зависимости позволяет говорить о болотной растительности, растительности заболоченных и водораздельных участков.

Читайте также: