Водные свойства почв. Почвенно-гидрологические константы

Н. А. Качинским предложена градация почв по водопроницаемости. Если почва пропускает за 1 ч более 1000 мм воды при напоре 5 см и температуре 10 єC, водопроницаемость считается провальной, от 1000 до 500 мм - излишне высокой, от 500 до 100 - наилучшей, от 100 до 70 - хорошей, от 70 до 30 - удовлетворительной, менее 30 мм - неудовлетворительной.

Важно отметить такое свойство водопроницаемости как динамичность. Со временем водопроницаемость уменьшается

Изменение водопроницаемости почвы во времени

1 -- чернозем обыкновенный; 2 -- дерново-подзолистая почва;

3 -- солонец

Причиной этого является то, что при увлажнении почвы постепенно набухают и становятся всё более водонепроницаемыми. Наиболее быстро водопроницаемость снижается в почвах, сильнонасыщенных Na или Mg, например чернозёмы.

При низкой водопроницаемости в районах достаточного увлажнения может происходить вымочка культур, застаивание воды на поверхности, стекание ее по уклону и развитие эрозии.

При очень высокой водопроницаемости не создается хороший запас воды в корнеобитаемом слое почвы, а в орошаемом земледелии наблюдается потеря поливной воды, что приводит к подъему уровня грунтовых вод. Повышенная минерализация грунтовых вод может вызвать при их капиллярном подъеме засоление почв.

Внесение органических и минеральных удобрений увеличивает водопотребление за счет почвенной влаги, но при этом снижался коэффициент водопотребления и транспарации в 1,2-1,5 раза. При применении органических и минеральных удобрений, а также комбинированной обработки почвы повышалась влагоемкость, расширялся диапазон активной влаги за счет уменьшения плотностного сложения.

Водоудерживающая способность почв - способность почвы удерживать в себе воду при условиях свободного ее оттока, т.е. способность удераживания воды после того как из почвы стекла вся гравитационная вода. Водоудерживающая способность напрямую связана с такой характеристикой как наименьшая влагоемкость, которая представляет наибольшее количество влаги, которую почва способна удерживать капиллярными силами после свободного стекания гравитационной влаги

Получается, что поступающая в почву вода атмосферных осадков или искусственно поданная при поливах заполняет почвенные поры и более или менее равномерным фронтом продвигается в них в сторону грунтовых вод. После прекращения подачи воды с поверхности часть воды из профиля почвы стечет, это как раз гравитационная вода, передвигающаяся под влиянием силы тяжести. Несколько других форм воды задержатся в почве под влиянием сорбционных и капиллярных сил В случае глубокого залегания уровня грунтовых вод (свыше б--7 м) в почве задержатся прочносвязанная максимально-гигроскопическая вода, рыхлосвязанная пленочная вода и две формы воды капиллярной-- капиллярная подвешенная и капиллярная посаженная (см. рис. 9, 10). В начальный период после стекания воды к названным категориям влаги будет приплюсовываться и некоторое количество гравитационной воды, которая может задержаться в крупных порах (микроводоемчиках), открытых лишь вверх или отшнурованных перешейками (пробками) адсорбированной воды.

При высоком уровне залегания грунтовых вод (меньше 6-- 7 м) после стекания гравитационной воды в нижней части профиля почвы над уровнем грунтовых вод задержится еще одна форма капиллярной влаги -- вода капиллярная подпертая.

Водоудерживающая способность зависит от наименьшей влагоемкости, а значит и от гранулометрического и минералогического состава, содержания гумуса, структурного состояния, пористости и плотности почвы. Для песчаных и супесчаных почв НВ составляет от 5 до 20%, для суглинистых и глинистых - от 20 до 45%. Наибольшие значения НВ характерны для гумусированных почв тяжелого гранулометрического состава обладающих хорошо выраженной макроструктурой и микроструктурой.

Водоудерживающая способность и наименьшая влагоемкость почвы -- одни из обязательных характеристик почвенного плодородия. Лишь благодаря этому свойству почва может накапливать в себе и длительно сохранять водные запасы, без которых никакая жизнь в почве невозможна.

Глава 4. Доступность почвенной влаги растениям

Почва является средой корнеобитания растений, существенно влияющей на поступление воды в растительный организм. Поступление воды из почвы к растениям является важным для рассмотрения фактором в формировании растительного покрова.

Доступность почвенной воды растениям является исключительно важной характеристикой, определяющей в значительной степени плодородие почв. Эта характеристика зависит от водного потенциала, коэффициента влагопроводности и от форм воды, содержащейся в почве.

Говоря о водном потенциале, его можно определить как количество работы, которую надо затратить, чтобы переместить единицу количества воды из сосуда со свободной чистой водой в данную точку почвенной системы (Слейчер, 1970). Водный потенциал, значение которого представляет собой отрицательную величину, во влажной почве приближается к нулю. По мере высыхания почвы ее водоудерживающие силы растут, т. е. водный потенциал уменьшается (увеличиваются его абсолютные отрицательные значения). Размерность водного потенциала эквивалентна размерности давлениям может быть выражена в Паскалях (Па). Бриггс и Шанц (1912) нашли, что при завядании растений водный потенциал почвы падает с --10 до --20 бар, а средняя величина водного потенциала, равная --15 барам, соответствует влажности устойчивого завядания (1 бар = 0,987 ат, 1 ат=105Па).

Потенциал почвенной воды на границе между почвой и корнем является очень важной почвенной характеристикой, определяющей доступность воды для растений. Вода поступает в корень в том случае, если водный потенциал корня ниже водного потенциала почвы, т. е. при наличии градиента водного потенциала, величина которого определяется соотношением скорости притока воды к корням и скорости поглощения ее корнями. Корневая система постоянно осваивает новые участки почвы. Зона наиболее быстрого поглощения воды находится обычно вблизи кончиков удлиняющихся корней. Поэтому как содержание воды, так и водный потенциал почвы сильно различаются в разных частях зоны обитания корней.

Коэффициент влагопроводности - количественная характеристика влагопроводности почвы, показывающая способность почвы проводить поток воды. Равен коэффициенту пропорциональности между скоростью потока воды и градиентом сил, вызывающих передвижение (давление, гидравлический напор, потенциал и т. п.). Размерность К. в. п. зависит от размерностей, в которых выражаются плотность потока и градиент движущих сил.

По доступности растения, различные формы воды, содержащейся в почве, подразделяют на следующие категрии.

1.Недоступная для растений. Это вся Прочносвязанная вода, составляю¬щая в почве так называемый мертвый запас воды. Недоступность этой воды объ¬ясняется тем, что всасывающая сила корней намного меньше сил, которые удер¬живают эту воду на поверхности почвенных частиц, иначе говоря, всасывающего давления почвенной воды. Мертвый запас воды в почвах соответствует приблизи¬тельно максимальной адсорбционной влагоемкости или немного превышает ее.

2.Весьма труднодоступная для растений. Эта категория представлена в основном рыхлосвязанной (пленочной) водой. Трудная доступность ее обуслов¬лена низкой подвижностью этой воды (низким коэффициентом влагопроводно- сти), в силу чего вода не успевает подтекать к точкам ее потребления, т. е. к кор¬невым волоскам. Количество весьма труднодоступной воды в почвах характери¬зуется диапазоном влажности от максимальной адсорбционной влагоемкости до влажности завядания. Содержание воды в почве, соответствующее влажности за¬вядания, является нижним пределом продуктивной влаги.

3.Труднодоступная вода лежит в пределах между влажностью завядания и влажностью разрыва капилляров. В этом интервале влажности растения могут существовать, но продуктивность их снижается. Уменьшение доступности воды отражается в первую очередь не на внешнем состоянии растений (завядание), а на снижении их продуктивности.

4.Среднедоступная вода отвечает диапазону влажности от влажности раз¬рыва капилляров до наименьшей влагоемкости. В этом интервале вода обладает значительной подвижностью, и растения поэтому могут бесперебойно снабжаться ею. Это - наиболее ценная влага, полностью доступная для растений.

Итак, почва является средой корнеобитания растений, существенно влияющей на поступления воды в растительный организм и на водообмен последнего. Благоприятные водные свойства почвы - важнейшее условие для оптимальной жизни растений, а следовательно, залог высокой их продуктивности.

Заключение

Воде принадлежит главенствующая роль в почвообразовании: процессы выветривания и новообразования минералов, гумусообразование и химические реакции совершаются только в водной среде, формирование генетических горизонтов почвенного профиля, динамика протекающих в почве процессов также связаны с водой.

Вода - важная составляющая почв, заполняющая пространства между твердыми частицами. Вода поступает в почву посредством осадков, из воздуха, в незначительной степени в результате подпитки грунтовыми водами или путем целенаправленного полива. Снабжение почвы водой является основным условием развития всех жизненных процессов в ней. Пространства, или поры, между твердыми частицами почвы заполняются водой и вследствие действия капилляров служат проводниками воды до корней растений, а также выполняют роль дренажа, препятствующего процессам избыточного накопления и застоя воды.

Способность различных видов почв впитывать и сохранять влагу не одинакова. Лучше всего впитывают влагу песчаные почвы, где пространство между почвенными частицами является наибольшим, но они вследствие этого же фактора не способны удержать ее. Глинистые почвы из-за своей плотной структуры и незначительных пространств между твердыми частицами хуже впитывают воду и плохо избавляются от ее избытка, вследствие невозможности образования капилляров в слипшейся массе почвы. Глинистые почвы наиболее подвержены застойным процессам. Идеальным вариантом являются гумусные почвы, которые обладают сбалансированной структурой с оптимальным соотношением твердых частиц и пространства между ними, они хорошо впитывают влагу, удерживают ее внутри и через систему капилляров поставляют корням растений.

Вода в почве выступает и как терморегулирующий фактор, определяя в значительной степени тепловой баланс почвы и ее температурный режим. Это очень важно, ведь от величины увлажнения зависит то, как быстро нагревается и охлаждается почва. Чем больше она увлажнена, тем медленнее нагревается и медленнее охлаждается и наоборот при ее малом увлажнении. В этом сказывается компенсирующее влияние воды. Важно это ещё и потому, что 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.

Исключительно велика ее роль в плодородии почвы, в обеспечении условий жизни растений, поскольку почвенная влага является главным, а во многих случаях и единственным источником воды для произрастающих на ней растений. Поэтому она является фактором сельскохозяйственного производства, ведь от воды в почве зависит растительный покров и произрастание культур, что является довольно сложным вопросом, т. к. для каждой культуры важны разные условия их “жизни”. Исходя из этого, вытекает весьма важная задача сельскохозяйственного регулирования водного режима и водного баланса почв.

Вода движется в почве. В ней в растворенном виде содержатся питательные вещества почвы, так что, по сути, это уже не вода в чистом виде, а некий почвенный раствор. Значит она является ещё и транспортой системой веществ в почве, которые благодаря передвижению с водой поступают к растениям.

Почвенная влага - это неотъемлемая часть глобального процесса почвообразования, без которой невозможно протекание остальных составляющих, а значит и развитие почвенного покрова Земли в целом.

Список использованных источников

1. В. С. Аношко, Н. К. Чертко. География почв с основами почвоведения. - Минск: БГУ, 2011г. - 271 с.: ил. + 1 электронный диск.

2. Н. В. Клебанович. Почвоведение и земельные ресурсы. Курс Лекций для студентов географического факультета. - Минск: БГУ, 201 - 304 с.

3. Роде, А. А. Вопросы водного режима почв. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - 213 с.

4. А. Ф. Лебедев. Почвоведение. 1936

5. В. Н. Жолкевич, Н. А. Гусев, А. В. Капляи др. Водный обмен растений. - М.: Наука, 1989г. - 256 с.

6. Е. В. Шеин. Курс физики почв.: учебник. М.: изд-во МГУ, 2005. - 432 с.

7. Н. А. Качинский. Физика почвы. ч. 2: Водно-физические свойства и режимы почв.

8. Роде А.А. Водные свойства почв. - М., 1982. - 279 с.

Размещено на Allbest.ru