Категории, формы и виды почвенной влаги

МАВ или ГВ (максимальная адсорбционная влагоемкость или гигроскопическая влажность) – наибольшее количество прочносвязанной, строго ориентированной воды, удерживаемой адсорбционными силами. Адсорбция паров воды происходит из почвенного или атмосферного воздуха. Такая вода присутствует в воздушно-сухой почве. Она наблюдается только в почвенных образцах, которые находятся в условиях лаборатории и очень редко в природных условиях. Относительная влажность воздуха (или относительное давление паров воды) в лаборатории – величина хоть и заметно колеблющаяся (от 30 до 80 %), но не сильно изменяющая МАВ.

Почвенные гидрологические константы

Почвенно-гидрологические константы (ПГК)– это граничные значения влажности, при которых количественные изменения в подвижности воды переходят в качественные отличия. К ним относятся:

МГ, Wмг (максимальная гигроскопичность) – наибольшее количество сорбированной парообразной воды из воздуха с относительной влажностью 98 %. Насыщение воздуха парами воды увеличивает количество сорбируемой воды, поэтому вокруг почвенной частицы образуется полимолекулярный слой адсорбированной воды. Она соответствует рыхлосвязанной. Это величина “рубежная” и достаточно условная. Определить ее можно только в лаборатории, в условиях равновесия почвы с парами воды при их содержании в окружающей атмосфере, равными 98 %.

ВЗ (влажность завядания растений) – влажность почвы, при которой влага становится недоступной для растений и они, теряя тургор, необратимо (даже при помещении в насыщенную парами воды атмосферу) завядают. Нижний предел доступной воды в почве.

Эта величина экспериментально определяется методом вегетационных миниатюр, когда растения выращивают в небольших стаканчиках емкостью около 100 см3 до стадии третьего листа. Поверхность почвы прикрывают от испарения песком и парафином и прекращают полив. Когда обнаруживаются признаки завядания, растения ставят на ночь во влажную камеру. И если после нахождения во влажной атмосфере потеря тургора буде заметна, это означает, что в почве достигнута влажность, соответствующая ВЗ.

ВРК или РВК (влажность разрыва капилляров, разрыв влажности капилляров) – влажность, соответствующая разрыву сплошности капилляров и при этом прерывается гидравлическая связь капиллярной сети. Сплошность заполнения водой капилляров теряется в результате испарения и потребления воды растениями. При этом уменьшается подвижность воды и доступность ее растениям. ВРК, иначе говоря, характеризует нижний предел оптимальной влажности.

Общепринятых методов определения ВРК нет, иногда эту величину считают близкой к 70 % от НВ для суглинистых почв, а для песчаных и супесчаных – около 50-60 % от НВ.

НВ или ППВ (наименьшая влагоемкость или предельно полевая влагоемкость, полевая влагоемкость) – наибольшее количество капиллярно-подвешенной воды. Это важнейшая характеристика водных свойств почвы.

Влажность, установившаяся после стекания избытка воды предварительно насыщенной почвы; достигается, как правило, через 2-3 дня после интенсивного дождя или полива хорошо дренируемой гомогенной почвы.

НВ дает представление о наибольшем количестве воды, которое почва способна накопить и удерживать длительное время. Вся система капиллярных пор при влажности НВ заполнена водой, поэтому в почве создаются оптимальные условия влагообеспеченности растений.

Эта величина является основой большинства гидрологических, мелиоративных расчетов.

КВ (капиллярная влагоемкость) – количество влаги в почве, удерживаемое капиллярными силами в зоне капиллярной каймы грунтовых вод – “капиллярно-подпертая влага”.

ПВ (полная влагоемкость, водовместимость) – наибольшее количество воды, которое может вместить почва при полном заполнении всех пор (капиллярных и некапиллярных) водой, за исключением занятых “защемленным” и адсорбированным воздухом. В почве присутствуют гравитационная и капиллярная вода.

Количественные оценки почвенно-гидрологических констант зависят от минералогического и гранулометрического состава, содержания гумуса, структурного состояния, пористости и плотности почв. Существует правило (не всегда соблюдающееся!) о соотношении величин влажностей, соответствующих почвенно-гидрологическим константам:

ПВ: НВ: ВРК: ВЗ: МГ = 1: 0,5: 0,35: 0,25: 0,05

Но, очень важно, это правило можно применять лишь для ориентации в величинах почвенно-гидрологических констант, но оно неприменимо для количественных расчетов. Основой для нахождения величин почвенно-гидрологических констант является их экспериментальное определение.

Таким образом, почвенно-гидрологические константы отражают характерные почвенно-гидрологические условия, связанные с определенными силами, удерживания воды в почве и ее подвижности и доступности для растений.

Рассмотрим диапазоны между отдельными почвенно-гидрологическими константами, характеризующие доступность почвенной влаги для растений:

ПВ-НВ – диапазон подвижной влаги. Указывает на количество воды, которое может стечь при наличии свободного стока из рассматриваемой почвенной толщи. ЛЕГКОДОСТУПНАЯ

НВ-ВРК– диапазон легкоподвижной, легкодоступной для растений влаги. Это наиболее эффективная часть той продуктивной влаги, которая характеризуется диапазоном НВ-ВЗ. Иногда этот диапазон заменяют другим – (НВ-70 % НВ). Этот диапазон влажности следует поддерживать в корнеобитаемом слое, чтобы, с одной стороны, избежать непродуктивных потерь влаги на стекание ее в нижележащие слои, а с другой – способствовать наиболее эффективной работе фотосинтетического аппарата растений. ДОСТУПНАЯ

ВРК-ВЗ – лежит в пределах между ВРК и ВЗ. Характеризует низкую продуктивность растений. ТРУДНОДОСТУПНАЯ

ВЗ-МАВ – она представлена рыхлосвязанной водой. Трудная доступность объясняется низкой подвижностью этой воды. Количественно определяется диапазоном между ВЗ и МАВ. ВЕСЬМА ТРУДНОДОСТУПНАЯ

МАВ – Недоступность воды объясняется тем, что всасывающая сила корней намного меньше сил, которые удерживают эту воду на поверхности почвенных частиц. Это мертвый запас воды. НЕДОСТУПНАЯ

Основные категории и формы почвенной воды различаются между собой прочностью связи с твердой фазой почвы и степенью подвижности:

Твердая вода (лед) – образуется в почве в форме льда при ее промерзании в осенне-зимний период (сезонное промерзание) или сохраняется на определенной глубине в промерзающей толще почвогрунта, не оттаивая даже летом. Твердая вода в почве, способная таять и испаряться, представляет собой потенциальный источник жидкой и парообразной воды. Твердая вода неподвижна, растениям недоступна;

Парообразная – содержится в виде водяного пар в почвенном воздухе, нередко насыщая его до 100 %. Она передвигается от мест с большей упругостью водяных паров, а также с током воздуха. В снабжении растений водой парообразная влага практически значения не имеет. Перенос воды в форме пара может осуществляться по пустотам вокруг корней, которые оттягивают влагу из окружающего почвенного пространства, что имеет значение для уплотненных посевов. При понижении температуры парообразная вода, конденсируясь, может переходить в жидкую;

Химически связанная:

1. конституционная – это гидроксильная группа (ОН^-) находящихся в почве веществ: гидроксидов железа, алюминия, титана, марганца, коллоидно-дисперсных глинистых минералов, органических и органо-минеральных соединений;

2. кристаллизационная – это целые молекулы воды, входящие в кристаллы: например - гипс (CaSO₄ × 2 H₂O);

Химически связанная вода растением недоступна.

Физически связанная:

1. прочносвязанная – это первая форма физически связанной, или сорбированной, воды, называемая гигроскопической водой. Она образуется в результате сорбции почвенными частицами водяных паров из воздуха. Это вода покрывает почвенные частицы тонкой пленкой, состоящей из 1-3 слоев молекул. Молекулы воды, сорбированные почвой, являясь диполями, находятся в строго ориентированном положении.

2. рыхлосвязанная – это вторая форма физически связанной, или сорбированной, воды, называемая пленочной водой; она образуется в результате дополнительной (к МГ) сорбции молекул воды при соприкосновении твердых коллоидных частиц почвы с жидкой водой. Пленочная, или рыхлосвязанная, вода слабоподвижна, растениям малодоступна.

Свободная:

- гравитационная (просачивающаяся и влага водоносных горизонтов) – передвигается в нисходящем (или боковом) направлении под влиянием силы тяжести. На нее не действуют сорбционные и капиллярные силы почвы. Для такой воды характерны жидкое состояние и высокая растворяющая способность. С гравитационной водой в миграционные процессы активно вовлекаются не только разнообразные водорастворимые химические соединения, но и тонкодисперсные частицы.

- капиллярная (капиллярно-подвешенная, стыковая капиллярно-подвешенная, капиллярно-подпертая, капиллярно-посаженная, сорбционно-замкнутая) – удерживается и передвигается в почве под действием капиллярных (менисковых) сил, которые начинают проявляться в капиллярных порах диаметром менее 8 мм. С наибольшей эффективностью капиллярные силы действуют в порах с диаметром от 100 до 3 мкм. В капиллярах крупнее 8 мм они не проявляются, так как сплошной вогнутый мениск здесь не образуется. По физическому состоянию капиллярная вода жидкая. При положительных температурах она свободно испаряется с поверхности менисков, насыщая почвенный воздух парами воды, а при отрицательных температурах превращается в лед. Капиллярная вода характеризуется высокой подвижностью и передвигается из зоны большего увлажнения в зону с меньшей влажностью. Она способна растворять различные химические соединения, а также перемещать растворенные вещества и коллоиды.

Оценка запасов продуктивной воды в различных слоях почвы (по Вадюниной, Корчагиной):

Таблица 12. Оценка запасов продуктивной влаги

Мощность слоя, см	Запас воды, мм	Качественная оценка запасов воды
0-20	>40 40-20 <20	Хорошие Удовлетворительные Неудовлетворительные
0-100	>160 160-130 130-90 90-60 <60	Очень хорошие Хорошие Удовлетворительные Плохие Очень плохие

Дата добавления: 2014-11-25