Водный режим почв курсовая

Водные свойства почв. Почвенно-гидрологические константы

Формы (категории) и состояние почвенной влаги. Почвенно-гидрологические константы, определение максимальной гигроскопичности почвы. Влагоемкость, водопроницаемость, водоудерживающая способность почв и грунтов. Доступность почвенной влаги растениям.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

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;

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.

Градиент потенциала почвенной влаги

Градиент гидравлического напора

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.

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.

Источник

Водные свойства почв. Почвенно-гидрологические константы

Формы (категории) и состояние почвенной влаги. Почвенно-гидрологические константы, определение максимальной гигроскопичности почвы. Влагоемкость, водопроницаемость, водоудерживающая способность почв и грунтов. Доступность почвенной влаги растениям.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ГИС (Геоинформационные Системы)

на тему: Водные свойства почв. Почвенно-гидрологические константы

Студента 1 курса Р.А. Савьюк

Научный руководитель В.С. Аношко

Глава 1. Формы (категории) и состояние почвенной влаги

Глава 2. Почвенно-гидрологические константы

Глава 3. Влагоёмкость, водопроницаемость, водоудерживающая способность почв

Глава 4. Доступность почвенной влаги растениям

Список использованных истчоников

Вода — важнейший фактор в почвообразовании. Сам А.А. Роде говорил: «Нельзя познать почвообразовательный процесс, не познав законов, управляющих передвижением и повелением воды в почве и ее взаимоотношениями с остальными составными частями последней, главным образом с ее твердой частью». Вода необходима всем почвенным организмам, она поглощается корнями растений и принимает участие в процессах разрушения материнской породы, подстилающей почву. Благодаря воде происходит миграция и дифференциация химических элементов в почве.

А эти процессы напрямую связанны с состоянием почвы(Химически связанная, парообразная, физически связанная, свободная, твердая вода) с её свойствами (водоудерживающей способностью, влагоёмкостью, водоподъёмностью, потенциалом почвенной влаги, водопроницаемостью), ведь именно они определяют характер взаимодествий воды и почвы.

Все свойства почвенной воды сильно связаны между собой и взаимопроникают друг в друга. Водоудерживающая способность — удержание воды почвой имеет свою количественную характеристику, которой является другое свойство — влагоёмкость почвы. В свою очередь влагоёмкость, как поглощение и удержание воды, неразрывно связана с её водопроницаемостью, т.к. впитанная почвой вода накапливается и удерживается в опроеделённом количестве, что также связывает её и с самой водоудерживающей способностью.

Вода поступает в почву из атмосферных осадков, грунтовых вод, при образовании пара в воздухе, а так же в результате воздействия человека, т. е. полива, орошения и др.

Не менее важное значение имеет почвенная влага как фактор плодородия почв, а отсюда и как фактор 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.

Проведение гидротехнических мелиорации (орошение, осушение, двустороннее регулирование водного режима) всегда должно увязываться с содержанием и доступностью влаги в почве, т.е. обусловливаться степенью ее связи с почвой, количественным и качественным соотношением различных ее форм, основными её свойствами, влажностью. Поэтому четкое представление о воде в почве, границах отдельных ее категорий, в пределах которых вода обладает одинаковыми свойствами, важно не только в теоретическом плане, но и в практическом отношении, а именно в выращивании потребляемой человеком еды.

Из всего сказанного легко понять, что проблема воды в почве очень актуальна, ведь связь «вода — растения» — неразрывна, как и важное следствие этого — связь «растения — жизнь человека».

Глава 1. Формы (категории) и состояние почвенной влаги

Вода в почвах очень неоднородна. Разные ее порции имеют разные физические свойства: термодинамический потенциал. теплоемкость, плотность, вязкость, удельный объем, химический состав, подвижность молекул, осмотическое давление и др. Эти свойства обусловлены характером взаимного расположения и взаимодействия молекул воды между собой и с другими фазами почвы — твердой, газовой, жидкой, каждая из которых имеет в свою очередь различные физические формы или категории. Формы почвенной влаги — порции почвенной воды, обладающие одинаковыми свойствами.

В истории почвоведения было предложено много классификаций категорий воды, содержащейся в почве. Наиболее современной и полной является классификация, разработанная А. А. Роде (1965), которая приводится ниже. Согласно этой классификации в почвах можно различать следующие пять категорий (форм) почвенной воды.

1. Химически связанная форма — это вода, входящая в состав вторичных (глинистых) минералов.

Роль химически связанной воды особенно велика в засоленных почвах. В них содержание солей, кристаллизующихся с большим количеством химически связанной воды, может составлять 2-5 и даже 20-30 вес.%. В таких случаях почва удерживает значительные количества кристаллизационной воды. Из некоторых соединений химически связанная вода легко выделяется при температурах 20-25° (мирабилит); в случае гипса она начинает выделяться при температуре 60-65° С.

Химически связанная вода включает в себя конституционную и кристаллизационную.

Конституционная вода представлена гидроксильной группой ОН химических соединений (гидроксиды железа, алюминия, марганца; органические и органоминеральные соединения; глинистые минералы), т.е. распадается на ионы.

Кристаллизационная вода представлена целыми водными молекулами кристаллогидратов, преимущественно солей (полугидрат — CaS04*Н2O, гипс — CaS04*2H20, мирабилит — Na2S04*10H20). Конституционную и кристаллизационную воду иногда объединяют общим понятием гидратной или кристалло- гидратной воды.

Кристаллизационная вода по физическому состоянию является разновидностью твердой воды. Она неподвижна, растворяющим эффектом в отношении питательных веществ и солей не обладает и совершенно недоступна растениям. Она может быть выделена из почвы при более низких температурах, чем химически связанная. Например, из гипса вода выводится при нагревании его на протяжении 32 ч до температуры 82 °С. Как и химически связанная, эта форма воды полностью недоступна для растений.

Вторичные глинные минералы также содержат воду, входящую в состав их кристаллической решетки (в форме ОН-). Эта вода может быть полностью отдана лишь при воздействии температур порядка 165-175°, а для некоторых фракций воды — 300-500° и выше. Сходной формой является вода, химически связанная в гидроокислах железа, алюминия, марганца или кремния.

Кристаллизационная вода по физическому состоянию является разновидностью твердой воды. Она неподвижна, растворяющим эффектом в отношении питательных веществ и солей не обладает и совершенно недоступна растениям.

Роль химически связанной воды особенно велика в засоленных почвах. В них содержание солей, кристаллизующихся с большим количеством химически связанной воды, может составлять 2-5 и даже 20-30 вес.%. В таких случаях почва удерживает значительные количества кристаллизационной воды. Из некоторых соединений химически связанная вода легко выделяется при температурах 20-25° (мирабилит); в случае гипса она начинает выделяться при температуре 60-65° С.

Недоучет существования больших количеств химически связанной и кристаллизационной воды, например в солончаках и тяжелоглинистых почвах, может служить источником серьезных ошибок при оценке запаса полезной влаги в почвах перед поливами. Так, при большой засоленности и загипсованности почв влажность даже порядка 25% (определяемая путем высушивания при 105° С) представлена главным образом кристаллизационной водой, физиологически недоступной для растений. В сильно гипсоносных почвах влажность следует определять методом сушки образцов при температуре 60-65° С.

2. Парообразная вода. Эта вода содержится в почвенном воздухе порового пространства в форме водяного пара. Одна и та же почва может поглощать различное количество паров воды из атмосферного воздуха, что зависит от упругости пара: чем она больше, т. е. чем ближе припочвенный воздух к состоянию насыщения водяным паром, тем больше количество парообразно поглощенной воды в почве. в виде водяного пара. Пары воды поступают в почву из атмосферы и постоянно образуются в самой почве при испарении жидкой воды. Поэтому относительная влажность почвенного воздуха всегда близка к 100%. Этот показатель напрямую связан с температурой почвы. Снижение температуры почвы ведет к увеличению насыщенности воздуха паром, его последующей конденсации и переходу в жидкое состояние.; при повышении температуры имеет место обратный процесс. Парообразная вода в почве передвигается в ее поровом пространстве от участков с высокой упругостью водяного пара к участкам с более низкой упругостью (активное движение), а также вместе с током воздуха (пассивное движение). При наличии в почве свободной жидкой воды в почвенном воздухе содержится максимально возможное (при данной температуре) количество молекул пара. Ночью вследствие конденсации пара в приповерхностных горизонтах почвы и соответственного понижения в этих местах его упругости происходит движение пара вверх. Днем это движение приобретает обратное направление. Также пар движется вместе с почвенным воздухом под воздействием температуры и влажности почвы. В связи с этим в почве отмечаются восходящий и нисходящий сезонный и суточный потоки водяного пара. Содержание парообразной влаги в почве составляет около 0,001 % от веса почвы.

3. Физически связанная (сорбированная) вода. Это вода, сорбированная на поверхности почвенных частиц, обладающих определенной поверхностной энергией за счет сил притяжения, имеющих различную природу. При соприкосновении почвенных частиц с молекулами воды последние притягиваются этими частицами, образуя вокруг них пленку. Удержание молекул воды происходит в данном случае силами сорбции, в основе которой лежит сила молекулярного притяжения. Она обусловлена свободной энергией молекул и ионов, находящихся на поверхности твёрдой фазы почвы. Чем сильнее степень раздробленности частиц и чем больше их общая поверхность, тем сильнее будут проявляться эти сорбционные силы.

Молекулы воды могут сорбироваться почвой как из парообразного, так и из жидкого состояния. Обладая дипольностью (частицы с двумя противоположно заряженными полюсами) молекулы воды притягиваются не только поверхностью почвенных частиц, но и взаимодействуют друг с другом противоположно заряженными полюсами. находясь в строго ориентированным положении. Естественно, что прочность связи молекул воды у поверхности почвенных частиц очень высока, достигая 17-37 тыс. атмосфер. Она значительно снижается по мере удаления от них. Исходя из этого, физически связанную воду подразделяют на прочносвязанную и рыхлосвязанную (слабосвязанную).

Прочносвязанная вода. Прочносвязанная вода — это вода, поглощенная почвой из парообразного состояния. Свойство почвы сорбировать парообразную воду называют гигроскопичностью почв, а воду, поглощенную таким образом, называют гигроскопической. Отсюда следует, что прочносвязанная вода в почве — это вода гигроскопическая. Она удерживается у поверхности почвенных частиц очень высоким давлением — порядка (1-2) * 109 Па, образуя вокруг почвенных частиц тончайшие пленки. Высокая прочность удержания обусловливает полную неподвижность гигроскопической воды. Прочносвязанная вода не подчиняется законам гидростатики и в этом отношении сходна с твердым телом. Энергия связи этой воды с частицами породы настолько значительна, что её можно отжать и то лишь частично при давлениях, равных десяткам и сотням мегапаскалей. Её плотность очень высока, порядка 1,5—1,8 г/см3, эта вода не замерзает, не растворяет электролиты, отличается повышенной вязкостью и не доступна растениям.

Вообще Прочносвязанная вода неоднородна. По энергии связи молекул воды с частицами пород можно выделить по крайней мере три различные категории прочносвязанной воды.

Первую категорию можно назвать «водой углов и сколов поверхности кристаллической решетки». Эта категория прочносвязанной воды характеризуется наименьшей подвижностью и свойствами, резко отличными от свободной воды. Удалить ее можно только при температуре 150—300°C Вода углов и сколов поверхности кристаллической решетки составляет лишь небольшую часть гигроскопической влажности грунта.

Второй вид прочносвязанной воды — это вода «ближней» гидратации ионов (преимущественно катионов), образующаяся при гидратации обменных катионов в результате электростатических (ион-дипольных) связей, возникающих между ними и молекулами воды. Эта вода более подвижна, чем вода первой категории, т. к. удаляется при температурах более 90—120°С.

Вода углов и сколов поверхности кристаллической решетки и вода «ближней» гидратации ионов суммарно составляет 1/10 часть от максимальной гигроскопической влажности почв. Нам пока неизвестно, как влияет на свойства почв каждый из этих видов прочносвязанной воды, но о суммарном влиянии их уже получены некоторые данные. Так, установлено, что их присутствие в глинистых, лёссовых и других связных почвах не снижает значительно прочности почв; ее величина остается близкой к максимальной. Это связано с тем, что обе описанные категории прочносвязанной воды не образуют вокруг частиц сплошную пленку воды, а располагаются «островами», приуроченными к наиболее энергетически активным местам частицы — к сколам и ребрам кристаллической решетки; базальные поверхности глинистых минералов являются как бы «сухими» и могут непосредственно взаимодействовать между собой.

Следующий вид прочносвязанной воды располагается по базальным поверхностям глинистых минералов и взаимодействует преимущественно через водородные связи со структурными группами ОН и О их поверхности. Этот вид прочносвязанной воды может быть назван «водой базальных поверхностей глинистых минералов». Уровень энергетической связи воды базальных поверхностей глинистых минералов с частицами меньше, чем у первых двух видов прочносвязанной воды, но значительно больше, чем у рыхлосвязанной воды. Этот вид прочносвязанной воды характеризуется малой подвижностью и свойствами, отличающимися от свободной воды. С образованием воды базальных поверхностей глинистых минералов вокруг их частиц возникают сплошные пленки прочносвязанной воды. Величина связи между частицами уменьшается, и вследствие этого снижается прочность почв. При полном содержании всех видов прочносвязанной воды, т. е. при влажности, близкой к максимальной гигроскопичности, потеря прочности глинистыми почвами уже значительна.

Количество водяного пара, который сорбируется почвой, тесно связан с относительной влажностью воздуха, с которым соприкасается почва. Чем больше влажность, тем большее количество воды сорбируется почвой. При низкой относительной влажности воздуха (порядка 20—40%) имеет место сорбция воды непосредственно почвенными частицами с образованием моно — бимолекулярного слоя. Дальнейшее увеличение относительной влажности воздуха обусловливает возрастание толщины водной пленки. Предельное количество воды, которое может быть поглощено почвой из парообразного состояния при относительной влажности воздуха, близкой к 100% (94—98%), называют максимальной гигроскопической водой (МГ). При влажности почвы, равной МГ, толщина пленки из молекул воды достигает 3—4 слоев. На гигроскопичность почв и МГ оказывают существенное влияние свойства твердой фазы почв, и в первую очередь те из них, с которыми связана удельная поверхность почвенных частиц (гранулометрический и минералогический состав почв, степень их гумусирован- ности). Чем выше в почве содержание илистой и особенно коллоидной фракции, тем выше будет гигроскопичность почв и МГ. Ниже приведена максимальная гигроскопичность различных фракций покровных глин.

Источник