ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ
Водные свойства это совокупность свойств почвы, определяющих поведение почвенной влаги в ее профиле. К ним относят водопроницаемость, водоподъёмную способность и водоудерживающую способность.
В о д о п р о н и ца е м о с т ь — способность почвы впитывать и пропускать через себя воду, поступающую на ее поверхность. В процессе передвижения воды го профилю почвы выделяют два этапа: впитывание и фильтрацию. Впитывание представляет собой передвижение воды в ненасыщенной влагой почве под действием силы тяжести, капиллярного и сорбционного рассасывания. Поэтому впитывание происходит не только в нисходящем направлении, но и частично направлено в стороны от места появления свободной влаги. В процессе впитывания происходит последовательное заполнение свободных пор передвигающейся водой. Фильтрация — нисходящее, фронтальное передвижение воды в почве, полностью насыщенной влагой, под действием силы тяжести и градиента напора. Границей между впитыванием почв и фильтрацией считают момент установления постоянной скорости нисходящего перемещения влаги.
В природных условиях фильтрация происходит нечасто: при выпадении большого количества осадков, снеготаянии, орошении с высокими нормами воды, например при возделывании риса. В большинстве же случаев имеет место процесс инфильтрации — просачивание поверхностной влаги в почву, происходящее преимущественно по крупным порам, ходам корней и почвенных животных, реликтовым и деформационным трещинам. В результате инфильтрации происходит неравномерное проникновение воды в глубь почвенного профиля (рис. 41). Если 
почва имеет большую трещиноватость и преимущественно крупную некапиллярную пористость, то наряду с впитыванием происходит «проваливание» воды в нижние горизонты почвенного профиля. Такая влага расходуется преимущественно непродуктивно, поскольку легко теряется по этим пустотам в процессе физического испарения или уходит за пределы почвенного профиля. Так, при поливах «провальная» вода достигает верховодки или грунтовых вод и способствует их подъему, что приводит к заболачиванию или засолению почв.
Водопроницаемость зависит от гранулометрического состава почв, их структурного состояния и физико-химических свойств. Почвы легкого гранулометрического состава (пески, супеси) благодаря наличию крупных некапиллярных пор отличаются высокой водопроницаемостью. Хорошей водопроницаемостью характеризуются суглинистые и глинистые почвы с водопрочной комковато-зернистой структурой. В бесструктурных суглинистых и особенно глинистых почвах водопроницаемость очень низкая. В почвах, содержащих обменный натрий, водопроницаемость существенно снижается. При высоком содержании в ППК обменного натрия почва сильно набухает и становится практически водонепроницаемой.
Водопроницаемость измеряется объемом воды, который проходит через единицу площади поперечного сечения в единицу времени. Этот показатель довольно динамичный и заметно варьирует как по профилю почв, так и пространственно Водопроницаемость почв тяжелого гранулометрического состава оценивают по шкале, предложенной А.А.Качинским. Если почва пропускает за 1 ч более 1000 мм воды при ее напоре 5 см и температуре 10 0 С, то водопроницаемость провальная, от 1000 до 500 излишне высокая, от 500 до 100 — наилучшая от 100 до 70 — хорошая, от 70 до 30 — удовлетворительная, Менее 30 мм — неудовлетворительная
В районах с большим количеством осадков низкая водопроницаемость почв служит причиной их переувлажнения а при наличии уклона местности — формирования поверхностного стока и развития эрозии. Когда же водопроницаемость очень высокая в корнеобитаемом слое почвы не происходит накопления запаса влаги, необходимого для нормального развития растений, а в орошаемом земледелии имеют место большие потери поливной воды, теряющейся на фильтрацию и пополняющей грунтовые воды.
Водоподъемная способность — свойство почвы вызывать восходящее передви-жение содержавшейся в ней влаги за счет капиллярных сил. Высота подъема воды в почвах о скорость ее передвижения зависят в основном от их гранулометрического состава, структурного состояния и пористости. В общих чертах высота капиллярного поднятия воды возрастает по мере уменьшения диаметра капиллярных пор. Поэтому водоподъёмная способность песчаных почв составляет 0,5-1,0 м, супесчаных — 1,0-1,5 м, суглинистых – 3-4, лёссовидных пород – 4-5 м. В бесструктурных глинистых почвах, несмотря на наиболее мелкий размер капилляров по сравнению с почвами иного гранулометрического состава, водоподъемная способность снижается, поскольку капилляры заполнены преимущественно связанной водой.
Благодаря водоподъемной способности почв растения дополнительно снабжаются влагой, поступающей из грунтовых вод. Это особенно важно в засушливых регионах. Однако при близком залегании грунтовых вод к поверхности может произойти заболачивание, а когда они минерализованные — засоление почв.
Водоудерживающая способность — свойство удерживать от стекания воду, содержащуюся в ней, под влиянием силы тяжести сорбционными и капиллярными силами. Количественно водоудерживающую способность почвы характеризует ее влагоемкость.
В л а г о е м к о с т ь п о ч в ы — наибольшее количество воды, которое способна удержать почва теми или иными силами. В зависимости от сил, удерживающих влагу в почве, выделяют пять видов влагоемкости.
Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ — наибольшее количество прочносвязанной воды. удерживаемое сорбционными силами. В почвенной практике эту величину используют редко. Гораздо более важное практическое значение имеют показатели гигроскопической влажности и максимальной гигроскопической влажности.
Даже в почве, высушенной до воздушно-сухого состояния, всегда содержится некоторое количество влаги вследствие сорбции из воздуха паров воды почвенными частицами. Способность почвы сорбировать парообразную воду называют гигроскопичностью, а влагу, поглощённую таким путём, — гигроскопической.
Содержание гигроскопической воды в почве зависит от ее свойств и относительной влажности воздуха. Чем тяжелее гранулометрический состав почвы, чем больше в ней содержится органических и минеральных коллоидов и чем сильнее насыщен воздух, е которым соприкасается почва, водяными парами, тем выше ее гигроскопическая влажность.
Почва способна поглощать парообразную воду из воздуха вплоть до его полного насыщения парами воды. Предельное количество парообразной влаги, которое может быть поглощено почвой при относительной влажности воздуха, близкой к 100%, называют максимальной гигроскопической влажностью.
В отличие от гигроскопической влажности максимальная гигроскопическая влажность для каждой конкретной почвы величина постоянная и зависит от ее свойств, в первую очередь от гранулометрического состава и содержания гумуса. В малогумусных песчаных и супесчаных почвах максимальная гигроскопическая влажность составляет 0,1-1,0%, в суглинистых и глинистых почвах с высоким содержанием гумуса 10-15%, в торфяных почвах – 30-50%. С помощью этого показателя находят влажность завядания растений и рассчитывают запас недоступной влаги в почве.
Максимальная молекулярная влагоемкость (ММВ) — наибольшее количество рыхлосвязанной (плёночной) воды, удерживаемой силами молекулярного притяжения на поверхности почвенных частиц. Эта величина зависит в основном от гранулометрического состава почв. В глинистых почвах она достигает 25-30% и на 70-75% заполняет поровое пространство, уменьшая таким образом содержание свободной влаги и воздуха. В песчаных почвах ММВ не превышает 2-5%. Увеличение запасов воды в почве сверх ММ В сопровождается появлением подвижной капиллярной или даже гравитационной воды.
Максимальная молекулярная влагоемкость — важная почвенно-гидрологическая характеристика. При сопоставлении фактической влажности почвы с ММВ можно установить наличие или отсутствие в почве доступной для растений влаги. Поскольку влажность завядания обычно на 2-3% ниже ММВ, то при влажности почвы, соответствующей ММВ, запасы доступной растениям воды настолько малы, что уже не удовлетворяют их потребности. При этом наблюдается угнетение растений, они отстают в росте, а в жаркие периоды сбрасывают листья и цветки. В то же время необходимо учитывать, что величина ММВ не является константой, хотя она и характеризует состояние пониженной подвижности почвенной влаги.
Предельно-полевая влагоемкость (ППВ) — наибольшее количество воды, которое может удержать почва после стекания гравитационной влаги при глубоком залегании грунтовых вод. Синонимы предельно-полевой влагоемкости — наименьшая влагоемкость (НВ) и полевая влагоемкость (ПВ).
Предельно-полевая влагоемкость — важнейшая характеристика водных свойств почвы, При влажности почвы, соответствующей ППВ, вся система капиллярных пор заполнена водой, благодаря чему создаются оптимальные условия влагообеспеченности растений.
Эта величина зависит от содержания гумуса, оструктуренности и гранулометрического состава почвы. В тяжелых по гранулометрическому составу хорошо оструктуренных почвах с высоким содержанием гумуса ППБ достигает 40-50%, в малогумусных песчаных – 5-10%. Оценка ППВ различных по гранулометрическому составу почв приведена в таблице 74.
Капиллярная влагоемкость (КВ) — максимальное количество капилллярно-подпертой влаги, которое содержится в слое почвы, находящемся в пределах капиллярной каймы. Чем ближе слой почвы к зеркалу грунтовых вод, тем выше его капиллярная влагоемкость. В нижней части капиллярной каймы практически все поры заполнены водой. На верхней границе каймы КВ равна ППВ.
Полная влагоемкость (ПВ) — наибольшее количество влаги, которое содержится в почве при условии полного заполнения всех пор водой. Но полного заполнения всех пор водой не происходит, поскольку в почве всегда присутствует так называемый защемленный воздух, на долю которого приходится до 10% от общей пористости. При полной влагоемкости в почве содержится максимально возможное количество всех форм влаги: прочно- и рыхлосвязанной, капиллярной и гравитационной, поэтому ПВ характеризует водовместимость почвы.
Источник
Водный режим почв: типы и их характеристики
Есть ли в почве вода? Конечно, да! Она поступает из атмосферных осадков, количество которых зависит от метеорологических условий и климата конкретной местности. Водный режим почв является важнейшей характеристикой, определяющей условия производительности и роста древесных насаждений.
Стоки
Влага, поступившая на поверхность почвы, образует поверхностный сток. Он наблюдается во время снеготаяния, после обильных дождей и зависит от количества осадков, водопроницаемости почвенного слоя и угла наклона местности. Также выделяют боковой сток, который возникает вследствие разной плотности горизонтов почвы. Поступившая влага сначала фильтруется через верхние горизонты, а когда доходит до более тяжелого по гранулометрическому составу горизонта, формирует почвенную верховодку. Из нее часть воды просачивается в наиболее глубокие слои, достигая грунтового стока. Если имеет место уклон местности, часть влаги из водоносного горизонта стекает в пониженные рельефные участки.
Почвенная влага и ее испарение
Вам будет интересно: Шкалик – это мера объема с давней историей
Есть ли вода в почве, для которой характерно повышенное испарение? Все зависит от его скорости, меняющейся в соответствии с изменением влажности. В сутки величина испарения способна достигать десяти-пятнадцати миллиметров. Почвы с близким залеганием грунтовых вод испаряют намного больше влаги, чем с глубоким.
Вам будет интересно: Органическое вещество почвы: описание и влияние на плодородие
Вода двигается в зависимости от проявления разных сил и степени увлажнения. Обязательным условием движения влаги выступает градиент (разность сил). На почвенную воду все силы действуют в совокупности, но какая-то определенная преобладает. В зависимости от этого выделяют основные типы влаги в почве: свободную воду, пар и лед. Также в почвенных слоях присутствует гидратная, гигроскопическая, пленочная, капиллярная и внутриклеточная вода.
Свободная и парообразная влага
Гравитационная (свободная) вода наполняет крупные поры, образует нисходящий ток под действием силы тяжести и формирует верховодку, частично попадая в грунтовые воды. Гравитационная влага проходит иллювиальные и элювиальные процессы в почве и образует все другие формы воды. Сама она пополняется преимущественно за счет атмосферных осадков.
Вам будет интересно: Как подобрать рифму к имени Сережа
Парообразная вода есть в почве при любом уровне увлажнения. Она может передвигаться активно, что обусловлено явлениями диффузии, или пассивно, вместе с перемещением воздуха. Такая влага значительно влияет на круговорот воды в почве. Со временем пары улетучиваются в атмосферу, и парообразная влага пополняется из других форм.
Лед как форма воды
Лед образуется в почве при понижении температуры. В незасоленных участках гравитационная вода замерзает при градусах, близких к нулю. Если промерзает недостаточно увлажненная почва, это влечет улучшение ее структуры за счет спрессования комочков и зерен замерзшей водой. Промерзание переувлажненного слоя приводит к обесструктуриванию из-за разрыва структурных элементов льдом. При замерзании умеренно увлажненных почв сохраняется некоторая водопроницаемость, в то время как переувлажненные остаются водоупорами вплоть до своего оттаивания.
Водные свойства почвы. Водопроницаемость
Главные свойства, определяющие поведение влаги в почвенном профиле, — это водопроницаемость, влагоемкость и водоподъемная способность.
Водопроницаемость заключается в способности почвы пропускать и впитывать воду. Интенсивность этого свойства зависит от количества и размера пор. Так, супесчаные и легкие песчаные почвы с большим количеством крупных пор обладают высокой водопроницаемостью. Вода на их поверхности даже после выпадения обильных осадков почти не задерживается и быстро спускается в нижние горизонты. В слоях с тяжелым гранулометрическим составом уровень водопроницаемости зависит от их структурного состояния и плотности. Хорошо оструктуренные, рыхлые почвы всегда имеют более высокую пропускающую способность.
Влагоемкость и водоподъемная способность
Влагоемкость — это способность удерживать воду. Почва в зависимости от водоудерживающих сил может иметь полную, предельно-полевую, максимальную или капиллярную влагоемкость. Как правило, этот показатель выражается в процентах от массы сухого слоя.
Водоподъемная способность выражается в передвижении влаги из нижних слоев в верхние по капиллярным порам. Чем больше диаметр таких пор, тем больше скорость поднятия воды, но и ниже высота ее подъема. Это свойство в водном режиме почв очень существенно. Благодаря водоподъемной способности грунтовая влага может подниматься к пахотному горизонту и принимать участие в водном питании растений. Особенно это важно в засушливые периоды, когда с/х культуры страдают от недостатка воды.
Типы водного режима почвы в холодных зонах
Для выделения типов придают значение таким факторам, как отсутствие или наличие вечной мерзлоты в почве, глубина промачивания грунта, преобладание нисходящих или восходящих токов влаги. Сообразно с этим и формируются типы водного режима.
Мерзлотный тип характеризуется наличием в почве вечной мерзлоты, которая в теплый период оттаивает на небольшую глубину, но при этом сохраняется значительная часть мерзлотного слоя. Он присущ тундровым, арктическим, мерзлотным лугово-лесным почвам.
Сезонно-мерзлотный тип наблюдается в Хабаровском крае, Амурской области и других регионах, где наибольшее количество осадков выпадает летом, и влага промачивает почву до грунтовых вод. При этом зимой почвенный слой промерзает более чем на три метра, а полностью оттаивает только в июле-августе. До этого момента водный режим почвы обладает всеми чертами мерзлотного типа.
Во влажных и сухих районах
Промывной тип отмечается в районах, где осадков испаряется меньше, чем выпадает. За счет преобладания нисходящих токов воды почва промывается до грунтовых вод, которые в данных условиях залегают, как правило, не глубже двух метров от поверхности. Характерными почвами выступают подзолистые.
Периодически промывной тип распространен на территориях, где осадков выпадает примерно столько, сколько испаряется. Во влажные годы наблюдается промывной режим, а в сухие с высоким испарением — непромывной. Этот вариант характерен для серых лесных почв.
Непромывной тип отмечается в зонах, где расход воды выше, чем приход, грунтовые воды имеют глубокое заложение, и влагооборот охватывает лишь почвенный профиль. Характерные почвы — черноземные.
Застойный тип наблюдается на заболоченных участках, где все почвенные поры заполнены водой вследствие того, что специфическая растительность препятствует испарению.
Намывной тип имеет место во время ежегодного разлива рек и продолжительного затопления территории. Он характерен для аллювиальных (пойменных) почв.
Методы регуляции во влажных зонах
Регулирование водного режима почв является обязательным в условиях интенсивного земледелия. Оно заключается в осуществлении комплекса приемов по устранению неблагоприятных условий для водоснабжения растений. За счет искусственного изменения расхода и прихода влаги можно влиять на водный режим почв и добиваться получения устойчивого высокого урожая с/х культур.
В конкретных почвенно-климатических зонах методы регуляции имеют свои особенности. Так, на почвах с избыточным временным увлажнением целесообразно осенью делать гребни для удаления лишней воды. Высокие гребни увеличивают физическое испарение, а по бороздам осуществляется поверхностный сток влаги за пределы поля. Минеральные заболоченные и болотные почвы требуют осушительных мелиораций в виде устройств закрытого дренажа.
Во влажных зонах, где выпадает много годовых осадков, регулирование водного режима не ограничивается осушительными мероприятиями. Например, дерново-подзолистые почвы летом испытывают дефицит влаги и требуют дополнительного увлажнения. На нечерноземных территориях для улучшения влагообеспеченности растений используют метод двусторонней регуляции, когда избыток воды отводят с полей в специальные источники по дренажным трубам и в случае необходимости по тем же трубам подают обратно.
Регулирование почвенной влаги в сухих районах
В засушливых районах регуляция направлена на накопление в почве влаги и ее рациональное использование. Распространенным методом водонакопления является задержка талых вод и снега посредством использования кулисных растений, стерни, валов из снега. Чтобы уменьшить поверхностный сток, применяют обвалование, зяблевую вспышку, щелевание, прерывистое бороздование, ячеистую обработку почвы, полосное размещение культур и другие приемы.
В пустынной и пустынно-степной зонах главным методом улучшения водного режима служит орошение. При таком способе необходимо бороться с непродуктивными водными потерями, чтобы предотвратить вторичное засоление. Следует помнить, что в разных зонах в комплексе действий, направленных на совершенствование водоообеспеченности растений, важно предусматривать улучшение структурного состояния и водных свойств почв.
Источник