Водоудерживающая способность это способность почвы

19. Почвенная влага и водоудерживающие свойства почвы. Типы водного режима. Водный баланс почв

В зависимости от температуры вода в почве может находиться в трех состояниях:

Вода, которая находится в почве в парообразном или жидком состоянии, подвергается действию:

сорбционных,
капиллярных,
осмотических,
гравитационных сил.

Сорбционные силы обусловлены свободной поверхностной энергией, присущей почвенным частицам и воде. Капиллярные силы, или менисковые, обусловлены поверхностным натяжением воды и явлениями смачивания. Влага, которая находится в почве, при взаимодействии с ее твердой и газообразной фазами, корнями растений и живыми организмами обогащается различными водорастворимыми соединениями и превращается в почвенный раствор.

Водными свойствами называют совокупность свойств почвы, которые определяют поведение почвенной воды в ее толще. Наиболее важные водные свойства:

водоудерживающая способность почвы,
водоподъемная способность,
водопроницаемость.

Водоудерживающая способность — способность почвы удерживать содержащуюся в ней воду от стекания под влиянием силы тяжести. Количественной характеристикой водоудерживающей способности почвы является ее влагоемкость — способность поглощать и удерживать наибольшее количество воды. Выражается в процентах от массы сухой почвы. Выделяют следующие виды влагоемкости:

максимальную адсорбционную,
максимальную молекулярную,
капиллярную,
наименьшую (полевую),
полную.

Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) — наибольшее количество воды, которое может быть удержано сорбционными силами на поверхности почвенных частиц. Максимальная молекулярная влагоемкость (ММВ) характеризует верхний предел содержания в почвах рыхлосвязанной (пленочной) воды, т. е. воды, удерживаемой силами молекулярного притяжения на поверхности почвенных частиц. Капиллярная влагоемкость (KB) — наибольшее количество капиллярно-подпертой воды, которое может удерживаться в слое почвы, находящемся в пределах капиллярной каймы. Наименьшая влагоемкость (НВ) — наибольшее количество капиллярно-подвешенной влаги, которое может удержать почва после стекания избытка влаги при глубоком залегании грунтовых вод. Полная влагоемкость (ПВ) — наибольшее количество влаги, которое может содержаться в почве при условии заполнения ею всех пор, за исключением пор с защемленным воздухом, которые составляют, как правило, не более 5—8% от общей порозности. Полная влагоемкость колеблется в пределах 40—50%, в отдельных случаях она может возрасти до 80 или опуститься до 30%. Водоподъемная способность — свойство почвы вызывать капиллярный подъем влаги. Водопроницаемость — способность почвы воспринимать и пропускать воду.

Водным режимом называют всю совокупность явлений поступления влаги в почву, ее передвижения, удержания в почвенных горизонтах и расхода из почвы. Водный режим почв характеризует поступление воды в почву и расход ее из почвы на отток в грунтовые воды или другие элементы рельефа, на испарение и транспирацию. Последние два явления объединяют часто единым термином суммарное испарение (эвапотранспирация) – в связи с трудностью определения их по отдельности. Обычно водный режим характеризуют следующими параметрами:

режим влажности (изменение содержания воды в почве в зависимости от погодных условий, воздействия растений),
водный баланс почв (оценка прихода и расхода воды в почвах в годовом цикле).

Баланс воды в почве — это соотношение между количеством влаги, которое поступает в почву за определенный период времени, и количеством воды, которое расходуется из нее за то же время.

Коэффициент увлажнения (КУ) — отношение количества осадков, выпадающих на поверхность почвы в течение одного года, к количеству воды, испаряющейся из нее за тот же период. Коэффициент увлажнения почв разных почвенно- климатических зон находится в пределах 0,1—3. Чем он выше, тем большими запасами влаги обладает почва. В зависимости от коэффициента увлажнения различают следующие типы водного режима почв :

Мерзлотный.
Водозастойный.
Периодически водозастойный.
Промывной.
Периодически промывной.
Непромывной.
Аридный.
Выпотной.
Десуктивно-выпотной.
Паводковый.
Амфибиальный.
Ирригационный.
Осушительный.

Источник

Научная электронная библиотека

3. Водные свойства почв

Важнейшими водными свойствами почв являются водоудерживающая способность, водопроницаемость и водоподъемная способность.

Водоудерживающая способность – свойство почвы удерживать то и иное количество воды, обусловленное действием сорбционных и капиллярных сил.

Сорбция воды (способность поглощать влагу) тем сильнее проявляется в почве, чем больше ее дисперсность. Сорбция зависит от механического, минералогического и химического состава почвы, а также ее гумусированности. Различают хемосорбцию, сорбцию парообразной воды и адсорбцию жидкой влаги.

Хемосорбция протекает при образовании новых соединений почвы, в состав которых входят молекулы воды. Энергия поглощения при хемосорбции исключительно велика, и сорбированная влага закрепляется весьма прочно.

Почва из всех газов и паров, соприкасающихся с ее частицами, независимо от парциального давления наиболее интенсивно поглощает пары воды, так, как они лучше других «смачивают» почву и тем самым максимально уменьшают свободную энергию твердых частиц.

Способность почвы адсорбировать водяные пары из воздуха и прочно удерживать парообразную влагу на поверхности своих частиц называется гигроскопичностью, а поглощенная влага – гигроскопической. Содержание гигроскопической воды в почве зависит от механического и химического состава почвы, а также от относительной влажности воздуха.

Влагоемкость – количество воды, характеризующее водоудерживающую способность почвы. В зависимости от сил, удерживающих влагу в почвах, различают максимальную адсорбционную, капиллярную, наименьшую (предельную полевую) и полную влагоемкости.

Максимальная адсорбционная влагоемкость – наибольшее количество прочносвязанной воды, удерживаемое сорбционными силами.

Капиллярная влагоемкость – максимальное количество влаги, удерживаемой над уровнем грунтовых вод капиллярными (менисковыми) силами. Она выражается в процентах от массы или объема почвы. Величина капиллярной влагоемкости, помимо мощности слоя, зависит от того, на какой высоте от зеркала грунтовых вод находится слой почвы: чем меньше эта высота, тем больше капиллярная влагоемкость. Величина ее обусловлена общей и капиллярной пористостью, а также плотностью почвы.

С капиллярной влагоемкостью связано важное в агрономической практике понятие капиллярной каймы – слоя подпертой влаги между уровнем грунтовых вод и верхней границей фронта смачивания почвы.

Наименьшая влагоемкость соответствует такой влажности, которая сохраняется в почвогрунте, не испытывающем капиллярного подтока влаги после стекания избыточной воды, поступающей к поверхности почвы. Это максимальное количество воды, фактически удерживаемое почвой в природных условиях в состоянии равновесия, когда устранено испарение и дополнительный приток воды. Величина наименьшей влагоемкости зависит от механического, минералогического и химического состава почвы, ее плотности и пористости.

Когда в почве все поры заполнены водой, наступает состояние увлажнения, называемое полной влагоемкостью, или водовместимостью. При полной влагоемкости влага в почве, находящаяся в крупных промежутках между твердыми частицами, непосредственно удерживается зеркалом грунтовых вод или водоупорным слоем. Практически в почвах, насыщенных водой до состояния полной влагоемкости, 5–8 % порового пространства заполнено «защемленным воздухом».

Водопроницаемость – способность почвы воспринимать и пропускать через себя воду. Водопроницаемость почвы измеряется объемом воды, протекающем через единицу площади поперечного сечения в единицу времени.

Водоподъемная способность – свойство воды вызывать капиллярный подъем влаги. Благодаря капиллярным явлениям и водоподъемной способности почв грунтовые воды оказывают большое влияние на почвообразование и развитие агрономических свойств почв. Грунтовые воды могут ухудшать плодородие почв (переувлажнение, засоление и др.).

Источник

Влагоемкость почвы

Водоудерживающая способность почвы.

Водоудерживающая способность – это свойство почвы удерживать в себе воду, на которую действуют силы тяжести, которые стремятся удалить эту воду из почвы. Вода в почве удерживается сорбционными и капиллярными силами, а так же водонепроницаемостью водоупорных слоёв. Наибольшее количество воды, которую способна удерживать почва теми или иными силами, называется влагоёмкостью. Выражается влагоёмкость в процентах массы сухой почвы, или в процентах объёма почвы. Водоудерживающая способность и влагоёмкость – одна из важнейших характеристик плодородия почвы. Только благодаря этому свойству почва может накапливать и длительное время удерживать запасы влаги.

По отношению к свободной влаге различают полную, капиллярную и наименьшую влагоёмкость.

Полная влагоёмкость

Полная влагоёмкость (ПВ) – наибольшее количество влаги, которое может находится в почве при условии заполнения всех её пор. Синонимы: полная водовместимость и наибольшая влагоёмкость. Величина ПВ определяется чаще всего по общей пористости, хотя в действительности она будет несколько меньшей, так как в почве всегда есть определённое количество защемлённого воздуха. При полной влагоёмкости в почве находятся все формы воды: кристаллогидратная, адсорбированная прочно связанная, капиллярная и гравитационная.

Состояние увлажнения почвы до полной влагоёмкости бывает редко. Оно возможно только тогда, когда зеркало грунтовых вод достигает поверхности почвы, и все почвенные поры заняты водой, или после обильного увлажнения при наличии в почве водоупорных слоёв или горизонтов.

Увлажнение почвы до полной влагоёмкости с агрономической точки зрения вредно, так как в почве будет отсутствовать так необходимей для растений и микроорганизмов воздух.

Капиллярная влагоёмкость

Капиллярная влагоёмкость (КВ) – наибольшее количество капиллярно-подпёртой влаги, которое может вмещаться в почве в пределах капиллярной каймы. Эта величина применения, которая изменяется в зависимости от высоты слоя, для которого она определяется. Чем глубже к зеркалу грунтовых вод, тем выше капиллярная влагоёмкость и наоборот.

Удерживается и перемещается эта влага в почве преимущественно под действием капиллярных (менисковых) сил, которые начинают проявляться в порах с диаметром меньше 8 мм, но особую силу приобретают в порах с диаметром от 100 до 3 мкм (Н. А. Качинский, 1970).

Некоторые исследователи влажность самого нижнего десятисантиметрового слоя капиллярной каймы называют максимальной капиллярной влагоёмкостью. Данные, которые наводятся в литературе по капиллярной влагоёмкости, как правило характеризуют именно максимальную капиллярную влагоёмкость, так как лабораторные методы определения капиллярной влагоёмкости построены так, что определяется именно влажность десятисантиметрового слоя почвы, который имеет непосредственную связь со свободной водной поверхностью. Результаты таких исследований можно использовать для сравнительной характеристики почв различного гранулометрического состава, структуры, плотности и др.

Величина КВ зависит от таких свойств почв как гранулометрический и минералогический состав, содержания гумуса и поглощенных оснований, структурно состояния и плотности сложения.

Наименьшая влагоёмкость

Наименьшая влагоёмкость (НВ) – наибольшее количество подвешенной влаги, которую тот или иной слой почвы может удерживать после обильного её увлажнения и свободного стекания воды. Синонимы: полевая или предельно полевая влагоёмкость.

По наименьшей влагоёмкости судят о способности почвы накапливать влагу и возможное соотношение в ней воды и воздуха, о количестве доступной воды для растений и величине поливной нормы.

Зависит наименьшая влагоёмкость от гранулометрического и минералогического состава почвы, содержания в ней органического вещества и состава поглощенных оснований. Поэтому на разных почвах она неодинакова.

Среди всех зональных почв наилучшую влагоёмкость имеют чернозёмы глубокие. В зонах, расположенных на север и на юг от них влагоёмкость почв постепенно снижается.

Во всех без исключения почвах наименьшая влагоёмкость уменьшается по профилю почвы вниз. Это обусловлено уменьшением в том же направлении гумусированности почвы, ухудшением структуры, увеличении плотности горизонтов и резким уменьшением их пористости.

Источник

Водоудерживающая способность и влагоемкость почвы

Максимальная молекулярная влагоемкость является важной почвенно-гидрологической характеристикой. Сопоставление фактической влажности почвы с максимальной молекулярной влагоемкостью дает возможность установить присутствие в почве запаса доступной для растений воды (в случае превышения фактической влажности над ММВ) или отсутствие таковой (при примерном совпадении этих величин), поскольку при влажности, соответствующей ММВ, запасы доступной растениям воды в почве настолько малы, что они не могут удовлетворить потребность растений в ней.

Несмотря на то, что разделение почвенной воды на категории (формы) условно и ни одна из них не обладает абсолютной значимостью, можно выделить определенные интервалы влажности, в пределах которых какая-то часть влаги обладает одинаковыми свойствами и степенью доступности ее для растений.

Граничные значения влажности, при которых количественные изменения в подвижности воды переходят в качественные отличия, называют почвенно-гидрологическими константами. Основными почвенно-гидрологическими константами являются: максимальная гигроскопичность, влажность завядания, влажность разрыва капилляров, наименьшая влагоемкость, полная влагоемкость. Почвенно-гидрологические константы широко используются в агрономической и мелиоративной практике, характеризуя запасы воды в почве и обеспеченность растений влагой.

Максимальная гигроскопичность (МГ) — характеризует предельно-возможное количество парообразной воды, которое почва может поглотить из воздуха, почти насыщенного водяным паром. Характеристика этого вида воды была дана выше. Максимальная гигроскопичность почв является важной почвенно-гидрологической характеристикой, величиной, достаточно постоянной.

Вода, находящаяся в почве в состоянии максимальной гигроскопичности, не доступна растениям. Это «мертвый запас влаги». По максимальной гигроскопичности приближенно рассчитывают коэффициент завядания растений — нижнюю границу физиологически доступной для растений воды.

Влажность устойчивого завядания, или влажность завядания (ВЗ) — влажность, при которой растения проявляют признаки устойчивого завядания, т. е. такого завядания, когда его признаки не исчезают даже после помещения растения в благоприятные условия. Численно ВЗ равна примерно 1,5 максимальной гигроскопичности. Эту величину называют также коэффициентом завядания.

Содержание воды в почве, соответствующее влажности завядания, является нижним пределом доступной для растений влаги.

Влажность завядания определяется как свойствами почв, так и характером растений. В глинистых почвах она всегда выше, чем в песчаных. Заметно возрастает она и в почвах засоленных и содержащих большое количество органических веществ, особенно неразложившихся, растительных остатков (торфянистые горизонты почв). Так, в глинах ВЗ составляет 20-30%, в суглинках – 10-12, в песках – 1-3, у торфов – до 60-80 %. Засухоустойчивые растения завядают при меньшей влажности, чем влаголюбивые.

Влажность разрыва капилляров (ВРК). Капиллярно-подвешенная вода при испарении передвигается в жидкой форме к испаряющей поверхности в пределах всей промоченной толщи по капиллярам, сплошь заполненным водой. Но при определенном снижении влажности, характерном для каждой почвы, восходящее передвижение этой воды прекращается или резко затормаживается. Потеря способности к такому передвижению объясняется тем, что в почве при испарении исчезает сплошность заполнения капилляров водой, т. е. в ней не остается систем пор, сплошь заполненных влагой и пронизывающих промоченную часть почвенной толщи. Эту критическую величину влажности М. М. Абрамова назвала влажностью разрыва капиллярной связи (ВРК).

Таким образом, влажность разрыва капилляров – это влажность, при которой подвижность капиллярной воды в процессе снижения влажности резко уменьшается. Вода, однако, остается в мельчайших порах, в углах стыка частиц (мениски стыковой влаги). Эта влага неподвижна, но физиологически доступна корешкам растений.

ВРК называют также критической влажностью, так как при влажности ниже ВРК рост растений замедляется и их продуктивность снижается. В почвах и грунтах эта величина варьирует довольно сильно, составляя в среднем около 50– 60% от наименьшей влагоемкости почв. На содержание воды, соответствующей ВРК, помимо гранулометрического состава почв, существенное влияние оказывает их структурное состояние. В бесструктурных почвах запасы воды расходуются на испарение значительно быстрее, чем в почвах с агрономически ценной структурой. Поэтому в них влажность будет быстрее достигать ВРК, т. е. обеспеченность влагой растений снижаться будет быстрее.

Почвенно-гидрологические константы, как и влагоемкость почв, выра-жаются в процентах от массы или объема почв.

Источник