Водные свойства почвы

Вода в почве. Вода в почве имеет огромное и разностороннее значение, она является одним из факторов плодородия и урожайности растений. С наличием воды в почве, ее количеством и качеством связаны произрастание растений и деятельность микроорганизмов, процессы почвообразования и выветривания, производственная деятельность человека, направленная на повышение урожайности сельскохозяйственных культур, и улучшение плодородия почв. Основной источник влаги — атмосферные осадки. Они поступают в почву и заполняют ее поры. Поступившая влага активно взаимодействует с твердой фазой (частью) почвы. Передвижение влаги, ее доступность растениям зависят от состава и свойств почвы.
В естественных условиях почва обладает различной степенью влажности. Понятие «влажность» характеризует содержание воды в почве, выраженное в процентах от массы сухой почвы (весовая влажность) или от объема почвы (объемная влажность). Влажность может изменяться в широких пределах — от избыточной до влажности устойчивого завядания растений, при которой появляются первые признаки увядания растений с хорошо развитой корневой системой.
У дерново-подзолистых, песчаных и супесчаных почв влажность завядания составляет 4—6%, у глинистых— 10-12%.
Влага в почве имеет различную подвижность и доступность для растений; исходя из этого в ней выделяют несколько форм влаги: 1) химически связанную и кристаллизационную; 2) сорбированную; 3) капиллярную; 4) гравитационную; 5) грунтовую; 6) парообразную; 7) твердую.
Химически связанная и кристаллизационная вода входит в состав молекул минералов в виде ионов ОН{Fе(ОН)3, Аl(ОН)3}, при прокаливании удаляется в виде воды. Растениям эти формы воды недоступны.
Сорбированная вода удерживается на поверхности почвенных частиц сорбционными силами, то есть молекулы воды притягиваются к твердым частицам почвы и прочно удерживаются ими. Эту форму воды подразделяют на два вида: гигроскопическую и пленочную. Гигроскопическая влага — парообразная, поглощенная частицами твердой фазы из воздуха. Она покрывает твердые частицы в виде тонкой пленки, слоем 2—3 молекулы, и прочно удерживается. Эта вода прочносвязанная, недоступна растениям. Пленочная вода располагается сверху слоя гигроскопической влаги, толщина ее пленки составляет несколько десятков молекул. Пленочная влага называется рыхлосвязанной, но доступна она растениям лишь частично.
Капиллярная вода — это свободная почвенная влага, находящаяся в тонких порах (капиллярах) почвы, она удерживается и передвигается под влиянием капиллярных (менисковых) сил, от более влажных участков к менее увлажненным, из крупных капилляров в мелкие и в любом направлении — горизонтальном и вертикальном.
Капиллярная вода легко доступна растениям и является основным источником снабжения их влагой.
Гравитационная вода — свободная почвенная влага, заполняет в почве крупные капилляры и поры, передвигается под влиянием силы тяжести, просачиваясь в водоносные горизонты. Гравитационная вода доступна растениям, но в снабжении их водой участия принимает мало из-за быстрого просачивания или перехода в другие формы.
Грунтовая вода — влага водоносного слоя почвы, лежащего ниже почвенной толщи, удерживаемая слоем водоупора. Использование грунтовой воды растениями возможно, но при их близком залегании и поднятии до корнеобитаемого слоя.
Парообразная вода — влага, содержащаяся в почвенном воздухе в незначительном количестве. Она недоступна для растений, но при переходе в капельножидкую может снабжать растения водой.
Твердая вода (лед) — переход влаги из жидкого состояния в твердое; происходит у свободных форм влаги при температуре ниже 0° С.
Водные свойства почвы. Основные водные свойства водопроницаемость, влагоемкость, водоподъемная способность и водоотдача.
Водопроницаемость — свойство почвы как пористого тела пропускать через себя воду. Она зависит от механического состава, структурного состояния почвы и ее сложения. В почвах легкого механического состава водопроницаемость выражена хорошо, а почвы тяжелые и особённо бесструктурные слабоводопроницаемы. При наличии водопрочной структуры суглинистые и глинистые почвы обладают высокой водопроницаемостью. У почв рыхлого сложения она выше, чем у почв уплотненных.
Влагоемкость характеризует способность почвы удеряживать влагу. Различают несколько видов влагоемкости, основные из них наименьшая, капиллярная и полная.
Наименьшая влагоемкость (полевая) — предельное количество влаги, которое способна удерживать почва в полевых условиях после стекания гравитационной воды и при отсутствии капиллярного увлажнения за счет грунтовых вод. При наименьшей влагоемкости в почве содержится максимальное количество воды, доступной для растений, так как водой заполнено 50—70% пор почвы.
Капиллярная влагоемкость — количество влаги, которое способна удерживать почва в капиллярно-подпертом состоянии, то есть при наличии капиллярной связи с грунтовой водой, за счет которой она пополняется.
Полная влагоемкость — содержание влаги в почве при условии полного заполнения всех пор водой.
Влагоемкость почвы зависит от механического состава, содержания гукуса и структуры. Суглинистые и глинистые почвы обладают наибольшей влагоемкостью по сравнению с почвами супесчаными и песчаными. Почвы, богатые гумусом, структурные, способны удерживать влаги больше, чем почвы бесструктурные, слабогумусированные.
Сельскохозяйственные растения предъявляют неодинаковые требования к содержанию влаги в почве. Наилучшие условия для роста зерновых культур создаются при влажности почвы 30—50%, для зерновых бобовых - 50—60, корнеплодов и технических культур 60—70 и луговых трав — 80—90% полной влагоемкости.
Водоподъемная способность — способность почвы медленно втягивать в себя воду по капиллярным порам под действием менисковых сил (сцепления воды с почвенными частицами)." Высота и скорость поднятия воды зависят от ширины капилляров: чем меньше их диаметр, тем выше эти показатели. В крупных порах поднятие влаги происходит на меньшую высоту, но с большей скоростью.
Почвы тяжелые, бесструктурные обладают лучшей водоподъемной способностью по сравнению с почвами легкими и структурными.
Расход влаги из почвы. Следует различать два вида расхода влаги: производительный и непроизводительный. К первому виду относится потребление влаги растительным покровом, ко второму — испарение с поверхности почвы, инфильтрация в грунтовые воды, сток воды и снос снега с поверхности почвы. Наибольший расход влаги происходит в результате ее испарения с поверхности почвы (физическое испарение). При этом почва может иссушаться на глубину 0—20 см, а в засушливых районах — до 0—40 см и более. Скорость испарения влаги зависит от внешних условий и свойств почвы. Испарение увеличивается с повышением температуры и скорости ветра, оно зависит и от формы поверхности. Волнистая поверхность (гребнистая, глыбистая) расходует влаги больше, чем ровная. Растительный покров и мертвый опад растений на поверхности почвы резко сокращают физическое испарение.