Вода в почве. Водные свойства, гидрологические константы и режимы

Воде принадлежит важнейшая роль во многих процессах, протекающих в почвах. Это выветривание и образование новых минералов, гумусообразование и бесчисленное множество химических и физико-химических реакций в почвенных растворах, теплорегулирование и т.д.

Наземные растения системой своих побегов постоянно расходуют воду на испарение и транспирацию. Эта вода извлекается корнями растений из почвы. Растения потребляют значительное количество воды на жизненные процессы, рост, образование тканей.

Закономерности состояния и поведения влаги в почве изучали многие исследователи: А.А. Измаильский, Г.Н. Высоцкий, А.Ф. Лебедев, А.Г. Дояренко, С.И. Долгов, Н.А. Качинский, А.А. Роде и др.

Водные свойства почв

Термин “водные свойства” означает совокупность свойств почвы, обусловливающих накопление, сохранение и передвижение воды в почвенной толще. К водным свойствам почвы относятся водоудерживающая способность, влагоемкость, водопроницаемость, водоподъемная способность.

Водоудерживающей способностью называется свойство почвы поглощать и удерживать воду в своем профиле, противодействия стеканию ее под действием силы тяжести. Основными удерживающими воду в почве силами являются сорбционные и капиллярные. Количественно водоудерживающая способность представляет влагоемкость.

Влагоемкость почвы – это максимальное количество той или иной формы (категории) почвенной воды, удерживаемое соответствующими силами в почве.

Это свойство зависит от:

1. гранулометрического состава

2. минерального состава и гумусированности

3. состояния увлажненности,

4. структуры и пористости,

5. температуры почвы,

6. концентрации и состава почвенных растворов,

7. степени окультуренности,

а также от других факторов и условий почвообразования.

Чем выше температура почвы и воздуха, тем меньше влагоемкость, за исключением почв обогащенных гумусом.

Водопроницаемость почвы – это свойство почвы впитывать и пропускать через свой профиль поступающую с поверхности воду.

При этом различают поглощение, впитывание воды почвой, когда вода заполняет поры и пустоты сухой почвы, передвигаясь от генетического горизонта к горизонту (1 стадия), и фильтрацию, когда свободная вода проходит сквозь толщу насыщенной влагой почвы под воздействием силы тяжести и градиента напора (2 стадия). Водопроницаемость связана с гранулометрическим составом и оструктуренностью почвы.

Водоподъемная способность почвы – это свойство почвы вызывать восходящее передвижение, содержащийся в ней влаги за счет капиллярных сил.

Высота подъема воды в почвах и скорость ее передвижения зависят в основном от:

1. гранулометрического состава

2. структурного состояния

3. пористости почв

Высота капиллярного поднятия воды возрастает по мере уменьшения диаметра капиллярных пор. Поэтому водоподъемная способность песчаных почв составляет 0,5-1 м, супесчаных 1,0-1,5 м, суглинистых – 3-4 м, лессовидных 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 почвы 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.

Особой характеристикой воды в почве является ее влажность.

Влажность почвы (весовая) – количество воды, находящейся в данный момент в почве, приходящееся на единицу массы абсолютно сухой почвы.

Влажность почвы (объемная) – количество воды, находящейся в данный момент в почве, приходящееся на единицу объема абсолютно сухой почвы.

Формула расчета влажности почвы:

Влажность почвы = (масса испарившейся влаги / масса сухой почвы) × 100, %

Важно отметить особенность традиционного почвенного подхода, когда расчет влажности ведется именно на абсолютно сухую навеску. Поэтому, если встречаются значения влажности > 100 % (при процентном выражении доли воды к весу абсолютно сухой почвы), значит, речь идет об оторфованных почвах, торфах, лесных подстилках, степном войлоке, когда вес абсолютно сухого веществ значительно меньше, чем вес влаги вмещающимся в нем.

Обычные же минеральные почвы имеют, как правило, диапазон изменения влажности от долей до 50 % к весу.

Запас воды в почве рассчитывают:

В м³/га = (W1×Н1) + … (Wn×Нn),

В мм = В м³×0,1

где W1, Н1 – соответственно полевая влажность в % от объема и мощность первого слоя в колонне;