80. Категории (формы) почвенной влаги.

Формы, или категории воды в почве – это части воды, которые обладают одинаковыми свойствами. А.А. Роде выделил 5 форм воды: химически связанная, твёрдая, парообразная, сорбированная (физически связанная), свободная. 1. Химически связанная воды включает конституционную (гидроксильная группа ОН хим. соединений) и кристаллизационную (целые водные молекулы кристаллогидратов, например CaSO₄*2H₂O – гипс). Входит в состав твёрдой фазы, нет свойств воды, недоступна растениям. 2. Твёрдая вода – лёд, который потенциальный источник влаги, в том числе доступной для растений. 3. Парообразная вода содержится в порах в почвенном воздухе. Относительная влажность почв. воздуха близка к 100%. Перемещается в порах от температуры. Конденсат может усваиваться растениями. 4. Сорбированная вода подразделяется на прочносвязанную и рыхлосвязанную. 4.1 Прочносвязанная сорбированная вода сорбируется почвой из воздуха. При влажности воздуха 20-50% образует плёнку в 1-2 молекулы – гигроскопическая влага. При влажности воздуха около 100% 3-4 слоя молекул – максимальная гигроскопическая (МГ) влага. Наибольшее кол-во прочносв., удерживаемой сорбц. силами, характеризует максимальная адсорбционная влагоёмкость (МАВ) – 60-70% от МГ. Прочносв. вода по физ. свойствам приближена к твёрдым телам, недоступна для растений. 4.2 . Рыхлосвязанная сорбированная (пленочная) вода – полимолекулярная плёнка толщиной в N десятков или сотен диаметров молекул воды. Удерживается молекулярными силами, менее прочно связана с твёрдой фазой, частично передвигается. Верхний предел характеризует максимальная молекулярная влагоёмкость (ММВ). Частично доступна для растений. 5. Капиллярная вода является свободной, удерживается и передвигается в почве менисковыми силами. Силы проявляются в порах с диаметра <8мм, наиболее сильно – 100-3 мкм. Поры диаметром <3мкм заполнены связанной водой. 5.1. Капиллярно-подвешенная вода заполняет кап. поры при увлажнении почв сверху, она висит над сухим слоем почвы и не имеет связи с грунтовыми водами. Нормы орошения не должны превышать её запасы. 5.2. Капиллярно-подпёртая вода заполняет капиллярные поры при увлажнении снизу, от горизонта грунтовых вод. Передвигается вверх. Слой почвы с ней называется капиллярной каймой. Мощность каймы характеризует водоподъёмную способность почв. Эта влага принимает участие в полугидроморфных и гидроморфных почвах. 5.3. Капиллярно-посаженная вода (подпёрто-подвешенная) образуется в слоистых почвах (слои разного гран.состава). Доп. влага скапливается на контакте слоёв.

81. Водные свойства и водный режим почв.

Водопроницаемость – способность почв и грунтов впитывать и пропускать через себя воду, поступающую с поверхности. 2 этапа поступления воды: впитывание (заполнение пор) и фильтрация, различаются по скорости, имеют свои коэф-ы. Зависит от гран.состава, трещиноватости, структуры, влажности и длительности увлажнения. По Качинскому 500-100 наилучшая, 100-70 хорошая, 70-30 удовл. (мм/час, при напоре 5 см и t=10^оС). Водоподъёмность – свойство почвы вызывать восходящее передвижение влаги за счёт капиллярных сил. Высота поднятия в песках 0,5-1 м, в супесях 1-2, в суглинках 2-4, в тяжёлых суглинках и глинах до 6 м. Термодинамический потенциал выражает способность почв. влаги производить большую или меньшую работу по сравнению с чистой свободной водой. Отрицательная величина. Вместо понятия «потенциал» принято понятие «давление почв. влаги», которое измеряется в Па. Вода движется в сторону наиболее низкого потенциала. Сосущая сила почвы (всасывающее давление) – это способность почвы при соприкосновении с водой поглощать её. Увеличивается по мере исскушения. Численно равна ТП (ДПВ), но положительная величина. Всасывающее давление сухой почвы примерно 10⁷ см водного столба или 10⁹ Па. Р. Скофилд предложил десятитысячный логарифм (pF), т.е. pF = 7. У насыщенной влагой почвы pF=1.

82. Типы водного режима.

Водный режим – это совокупность явлений поступления, передвижения, изменения физического состояния и расхода воды в почвах. Поступление воды в почву и её расход характеризуется водным балансом. Все величины прихода и расхода в мм или м3 /га. Обычно рассчитывается годовой баланс влаги. Типы водного режима формируются под воздействием основных статей водного баланса, ведущие – осадки и испаряемость. Отношение первых ко вторым – коэф. увлажнения (КУ). В настоящее время 14 типов водных режимов.

1. Промывной водный режим формируется в гумидных областях (таёжно-лесная, влажные тропики и субтропики), где КУ>1. Промачивание каждый год. Формируется верховодка весной, осенью. Выносится много продуктов почвообразования за пределы(подзолистые, краснозёмы, желтозёмы и др.). 2. Периодически промывной водный режим формируется на границах гумидных (влажных) и семигумидных (полувлажных) областей (КУ 0,8-1,2). Промачивание до грунтовых вод 1 раз в 10-15 лет. Заметный вынос за пределы толщи или в нижнюю часть профиля (серые лесные почвы, оподзоленные и выщелоченные чернозёмы). 3. Непромывной формируется в полувлажных областях и полусухих (семиаридных) областях (КУ 1-0,33). Толща промачивается в пределах 1-2,5 м. Между ней и каймой «мёртвый горизонт» с влажностью, близкой к ВЗ. Накопление продуктов почвообр. в профле (чернозёмы степной зоны, каштановые сухих степей). 4. Аридный (сухой) формируется в аридных областях (КУ<0,33). В течение года влажность близка к ВЗ и только после осадков несколько повышается (бурые полупустынные и серо-буро пустынные). 5. Выпотной складывается в почвах семиаридного и аридного климата (КУ<0,55) при неглубоких грунтовых водах. Кайма доходит до поверхности, влага испаряется, а соли из неё скапливаются в верхних горизонтах. Так формируются гидроморфные солончаки и солончаковатые почвы. Выпотной делится на собственно выпотной и периодически выпотной. 6. Десуктивно-выпотной формируется в тех же почвах, но с более глубокими грунтовыми водами. Кайма достигает зоны корневых систем и испаряется десуктивно посредством растений. Соли на верхней границе каймы. В таких (полугидроморфных) почвах (лугово-чернозёмные, лугово-каштановые и др.) чередуются периоды с нисходящими (рано весной) и восходящими (летом) токами воды. Если грунт. воды не засолены, форм. почвы с повышенным плодородием. 7. Паводковый характерен для речных пойм и дель, где поверхность ежегодно или раз в N лет затапливается паводком. Во всех природных зонах, накопление аллювиальных отложений. В межпаводковый период местный тип водного режима. 8. Амфибиальный формируется при постоянном или длительном затоплении почв водой (морские и озёрные мелководья, речные плавни и др.). 9. Мерзлотный водный режим характерен для областей вечной мерзлоты. Только в летние месяцы почва оттаивает на небольшую глубину и формируется надмерзлотная верховодка. 10. Водозастойный характерен для болотных почв атмосферного и грунтового увлажнения при плохом дренаже. Большую часть года влажность в пределах полной влагоёмкости. 11. Периодически водозастойный характерен для болотных грунтового увлажнения с ярко выраженными сезонными колебаниями уровня грунтовых вод. Влажность от ПВ до ниже НВ. 12. Ирригационный создаётся при искусственном орошении. Существенно различается в зависимости от условий. 13. Осушительный создаётся при искусственном осушении болотных и заболоченных почв. Так же может отличаться и зависит от условий.

83. Воздушные свойства и воздушный режим почв.

Основным источником углекислоты в почвах является орг. вещество, которое разлагается и окисляется микроорганизмами. Оптимальное содержание углекислоты в почв. воздухе от десятых долей процента до 1-2%. Выделение углекислоты из почвы называется дыханием почвы. >90% углекислоты воздуха имеют почвенное происхождение. Газообмен, или аэрация осуществляется через воздухоносные поры почвы (порозность аэрации). К факторам газообмена относятся: диффузия (! под парциальным давлением), изменение влажности, изменение температуры и атмосферного давления. Изменение влажности почвы приводит к поглощению влаги воздуха и его вытеснению при увлажнении. Изменение температуры и атмосферного давления также вызывают обмен между почв. и атм. воздухом из-за градиентов давлений и процессов расширения-сжатия. Диффузия хар-ся коэф-ом диффузии. Кол-во газа в см³ в 1 сек через поверхность в 1 см² при мощности слоя 1 см и градиенте концентрации =1. Воздухопроницаемость – способность почвы пропускать через себя воздух. Кол-во воздуха в мл, прошедшее под давлением через 1 см² при слое в 1 см. Зависит от гран. состава, структуры и влажности почвы. Воздухоёмкость – содержание воздуха в почве в объёмных процентах. Зависит от влажности и порозности почв. Различают не- и капиллярную. Оптимальная порозность 20-25% в минеральных и в торфяных 30-40%. Воздушный режим – это совокупность всех явлений поступления, передвижения, изменения состава и физ. состояния воздуха при взаимодействии с другими фазами почвы, а также газообмен почв. воздуха с атм-ым. Подвержен суточной (до 30-50см), сезонной (годовой) и многолетней динамике.