Почва, водно - воздушные свойства

Определение "Почва, водно - воздушные свойства" в ЭБНБ

Вода, находящаяся в почве, вступает с ее твердой фазой в определенные взаимодействия, характер и направленность которых обусловливается как сорбционными (молекулярное притяжение), менисковыми (капиллярные явления), гравитационными (сила тяжести) силами, так и физическими свойствами почвы. Эти силы и определяют те важнейшие свойства почвы, которые существенно влияют на ее водный режим, накопление и рациональное использование влаги растениями.

Влажность почвы - это отношение содержащейся в почве воды к массе абсолютно сухой почвы, выраженное в процентах. Влажность почвы зависит от количества выпадающих осадков, интенсивности потребления воды растениями, температуры воздуха и других факторов.

При постепенном высыхании почвы наступает такое состояние, когда в ней остается лишь влага, прочно удерживаемая почвой и недоступная для растений. Эта степень увлажнения почвы называется влажностью устойчивого завядания растений (ВЗ). Она может быть определена прямым методом в опытах с растениями; чаще ее определяют расчетным путем, умножая показатель максимальной гигроскопичности (МГ) на коэффициент 1,5. Влажность устойчивого завядания зависит от механического состава, плотности почвы, состава поглощенных катионов.

Границы значений влажности, характеризующей пределы появления различных категорий и форм почвенной влаги, называются почвенно - гидролитическими константами. Выделяются семь основных почвенно - гидролитических констант, которые выражают в процентах от массы или объема почвы.
Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) - наибольшее количество прочносвязанной воды, удерживаемое силами адсорбции; влага недоступна для растений.

Максимальная гигроскопичность (МГ) - наибольшее количество влаги, которое почва может сорбировать из воздуха, почти насыщенного паром (при относительной влажности воздуха более 94 %); влага недоступна растениям.

Почвенная влажность устойчивого завядания растений (ВЗ) - влажность почвы, при которой у растений появляются признаки завядания, не исчезающие при перемещении растений в атмосферу, насыщенную водяными парами; нижний предел доступности влаги для растений.

Влажность разрыва капиллярной связи (ВРК) - влажность почвы, находящаяся между наименьшей влагоемкостью (НВ) и почвенной влажностью устойчивого завядания растений (ВЗ), при которой подвижность подвешенной влаги в процессе иссушения резко уменьшается.
Наименьшая влагоемкость (НВ) - максимальное количество влаги, которое способна удержать почва в полевых условиях, при промачивании ее сверху, после стекания свободной (гравитационной) воды.
Капиллярная влагоемкость (KB) - максимальное количество воды, которое удерживается в почве в капиллярноподперто состоянии.
Полная влагоемкость, или полная водовместимость (ПВ) - количество воды, которое может содержаться в почве при заполнении водой всех ее пор.

Для развития растений наиболее благоприятна влажность почвы в интервале ВРК - НВ. В интервале НВ - ПВ водообмен ухудшается; такое увлажнение почвы является избыточным. При влажности почвы в интервале ВРК - ВЗ влага труднодоступна для растений.
Водопроницаемость - способность почвы впитывать и фильтровать воду. Она зависит от механического состава, состава перегноя и оструктуренности почв.

Легкие песчаные почвы обладают высокой водопроницаемостью ввиду большого количества некапиллярных промежутков. Тяжелые и особенно сильно распыленные почвы отличаютсяслабой водопроницаемостью. Структурные почвы вследствие достаточно развитой межагрегатной и внутриагрегатной пористости хорошо впитывают и удерживают влагу.
Водоподъемная способность - свойство почвы поднимать воду по капиллярам. Она определяется диаметром капилляров и зависит от плотности сложения почвы, агрегатного и механического состава.

В песчаных почвах, где капиллярные промежутки широкие, высота капиллярного поднятия редко превышает 0,5 - 1,0 м, тогда как на глинистых почвах она может достигать 4 - 5 м. При высокой капиллярности растения обеспечиваются влагой даже при длительной засухе. Однако она приводит к непроизводительной потере воды за счет излишнего испарения, а при сильной минерализации воды - к засолению почвы.

Испаряющая способность - потеря почвой влаги в результате физического испарения. Тяжелые распыленные почвы, особенно при образовании на них корки, больше теряют влаги, чем песчаные. Испарение воды на структурных почвах резко уменьшается из - за разобщенности капилляров отдельных агрегатов. Почвы плотные или с глыбистой структурой пересыхают быстрее, чем рыхлые. Испарение влаги усиливается при сильном ветре, повышении температуры и понижении влажности воздуха.

Основные источники увлажнения почвы - осадки (полив) и грунтовые воды. Влага в почве постоянно движется: поглощается растениями, испаряется в атмосферу, перемещается в глубокие горизонты. Временами она аккумулируется в почве в результате конденсации паров воды, восходящих токов из глубоких горизонтов и других статей водного баланса.
Водный баланс выражается формулой
В0 + Ос + Вг + Вк + Впр + Вб = Еисп + Ег + В» + Вп + Вс f В,,

где Во - начальный запас влаги, Ос - сумма осадков за период наблюдений, Вт - количество поступающей грунтовой влаги, Вк - конденсирующаяся из паров влага, ВПр - поверхностный приток воды, Вб - боковой приток почвенных и грунтовых вод, Еисп - испарившаяся влага, Ег - расход влаги на транспирацию, Ва - инфильтрующаяся в грунт влага, Вп - поверхностный сток, Вс - боковой внутрипочвенный сток, В - запас влаги в почве в конце периода наблюдений.
Содержание влаги в каждом почвенном горизонте определяется по формуле:
В = advH,
где В - запас воды в слое почвы, мм водного слоя, или м³га; а - влажность, %, dv - плотность почвы, гсм³; Н - мощность горизонта, см.
В агрономической практике важно учитывать общий и полезный запас воды в почве.
Общий запас воды (ОЗВ) - суммарное количество влаги на заданную мощность почвы, выраженное в мм водного столба, или в м³га.

Полезный запас воды в почве (ПЗВ) - суммарное количество продуктивной, или доступной растениям, влаги в заданной толще почвогрунта. Чтобы рассчитать ПЗВ в почве нужно вычислить ОЗВ и запас труднодоступной влаги (ЗТВ). Последний рассчитывается аналогично общему запасу, но вместо запаса влаги по тем же горизонтам берут влажность устойчивого завядания растений (ВЗ).
Содержание полезной влаги в почве определяется разностью между ОЗВ и ЗТВ.
Оптимальный запас продуктивной влаги в метровом слое почвы в период вегетации находится в пределах 100 - 200 мм, а в пахотном слое - от 20 до 50 мм.

Воздушные свойства почвы и ее воздушный режим в значительной мере обусловлены ее пористостью. Благоприятная аэрация - необходимое условие нормального дыхания корней растений, высокой биологической активности почвы и образования окисленных форм минеральных соединений, наиболее доступных растениям. При недостатке воздуха в почве возникают восстановленные формы минеральных веществ, отрицательно влияющих на растения и почвенную микрофлору.
Важнейшими воздушными свойствами почвы являются возду - хоемкость и воздухопроницаемость.

Воздухоемкость - объем пор, содержащих почвенный воздух при влажности, равной наименьшей влагоемкости почвы. Определяется размером некапиллярных, или межагрегатных пор. Объем воздуха, заключенный в порах, не занятых водой, называют пористостью аэрации. В бесструктурных почвах она невысокая и быстро снижается при их увлажнении. Структурные почвы вследствие хорошо развитых межагрегатных промежутков имеют большую пористость аэрации даже при сильном увлажнении. В культурных почвах содержание воздуха колеблется в пределах 8 - 36 % общего объема почвы.
Воздухопроницаемость - свойство почвы пропускать через себя воздух. Она является важным условием нормального газообмена между почвой и атмосферой.

Воздухопроницаемость хорошо выражена на легких, структурных и нормально увлажненных почвах. Тяжелые, бесструктурные и переувлажненные почвы слабовоздухопроницаемы. Нормальная воздухопроницаемость обеспечивается в почвах, где некапиллярная пористость составляет не менее 10 - 15 %.