3.6 Водные свойства и водный режим почв.

Почвенная вода – жизненная основа растений, почвенной фауны и микрофлоры, получающих воду из почвы. От содержания воды в почве зависят важнейшие показатели почвенного плодородия (интенсивность химических и физико-химических процессов, передвижение веществ в почве, водно-воздушный, питательный и тепловой режимы).

Во́дныйрежи́м почв — совокупность процессов поступления, передвижения и расхода влаги в почве.

Выделяют следующие основные категории почвенной вла­ги:

1.Кристаллизационная влага — вода, входящая в состав кристаллогидратов. Например, вода в составе гипса (СаSO4 ∙ 2Н2О). Кристаллизационная влага отличается вы­сокой прочностью связи и практически неподвижна в почве (химически связанная вода).

2. Твердая влага — лед. Неподвижная влага.

3. Парообразная влага — пары воды в почве. Может пе­редвигаться в форме водяного пара.

4.Прочносвязанная влага — адсорбированная почвой вода, находящаяся под непосредственным воздействием сорбционных сил. Как правило, малоподвижна, выше подвиж­ность в паро-образном состоянии, может перемещаться в не­значительных масштабах.

5. Рыхлосвязанная влага — вода, закрепляемая сорбированными слоями прочносвязанной влаги. Рыхлосвязанная влага удерживается на поверхности тонких слоев прочносвя­занной воды силой ориентированных молекул (диполей воды), а также за счет гидратирующей способности обменных ка­тионов. Передвигается под действием сорбционных сил.

6. Свободная влага — часть почвенной влаги, которая не находится под влиянием химических или сорбционных сил. Она имеет особо важное значение, так как может активно передвигаться под действием капиллярных и гравитационных сил и является основным источником воды для растений. Свободная влага почвы может быть капиллярной, гравита­ционной. Она представлена в почве в виде грунтовых вод.

7. Капиллярная влага — вода, находящаяся и передвигаю­щаяся в капиллярных порах под влиянием менисковых и ка­пиллярных сил. Эта влага, как правило, является основным источником водоснабжения растений. Капиллярная вода, в свою очередь, может быть разделена на группы:

1) капиллярно-подпертая влага, когда близко к поверх­ности залегают грунтовые воды;

2) капиллярно-подвешенная — грунтовые воды залегают на значительной глубине;

3) капиллярно-разобщенная — вода, содержащаяся в очень тонких капиллярах в виде отдельных участков, ограниченно передвигается в виде пара и является труднодоступной для растений.

8. Гравитационная влага — свободная вода, находящаяся в крупных некапиллярных порах. Свободно передвигается по профилю почв под влиянием сил тяжести. Активно переме­щается и трансформируется в другие формы.

9. Грунтовые воды— свободная вода, образующая в грунте водоносный горизонт под водоупорным слоем, обнаруживае­мый по появлению зеркала свободной воды в скважине, ко­лодце или шурфе.

Основными водными свойствами почв являются водоудерживающая способность, водопроницаемость и водоподъемная способность.  ^ Водоудерживающая способность - свойство почвы удерживать воду, обусловленное действием сорбционных и капиллярных сил, Наибольшее количество воды, которое способна удерживать почва теми или иными силами, называется влагоемкостью. Способность почвы сорбировать парообразную воду называется гигроскопичностью.

Водопроницаемость - способность почвы впитывать и пропускать воду. Водопроницаемость измеряется объемом воды, протекающей через единицу площади поверхности почвы в единицу времени, выражается в мм водного столба в единицу времени. Водопроницаемость зависит от общего объема пор в почве, их размера. 

Водоподъемная способность - свойство почвы вызывать восходящее передвижение содержащейся в ней влаги за счет капиллярных сил. Капиллярные силы начинают проявляться в порах диаметром 8 мм, но особенно ярко выражены в порах диаметром 0,1--0,003 мм. Более тонкие поры заполнены связанной водой. Поэтому водоподъемная способность растет от песчаных почв к суглинистым и снижается в глинистых. Благодаря капиллярным явлениям и водоподъемной способности почв грунтовые воды участвуют в дополнительном снабжении растений водой, развитии восстановительных процессов и засоления в почвенном профиле. 

ЗПВ – запас продуктивной влаги – та часть почвенной влаги, которая может быть усвоена в процессе жизнедеятельности растений

ОЗВ – общие запасы влаги

ЗТВ – запасы труднодоступной влаги

ОЗВ = 0,1*h*d*B, мм

ЗТВ = 0,1*h*d*ВЗ, мм

0,1 – коэффициент пересчета запасов влаги в почве из м3/га в мм/га

h – мощность слоя почвы, см

d – плотность слоя почвы, г/см3

В – полевая влажность почвы, на абсолютную сухую почву,%

ВЗ – влажность завядания, на абсолютную сухую почву,%

ЗПВ = ОЗВ – ЗТВ, мм

Расчеты запасов продуктивной влаги в луговых почвах.

ЗПВ(0-20)=0,1*20*1,22*(28-7,5)=50,02

ЗПВ(20-40)=0,1*20*1,4*(24-7)=47,6

ЗПВ(40-60) =0,1*20*1,5*(20-6,5)40,5

ЗПВ(60-80)=0,1*20*1,6(22,5-6)=52,8

ЗПВ(80-100)=0,1*20*1,7*(22-6)=54,4

По данным расчетов получилось в слое 0-100=244,81-очень хорошие.

Расчеты запасов продуктивной влаги в лугово-черноземных почвах.

ЗПВ(0-20)=0,1*20*1,22*(32-7,8)=59,48

ЗПВ(20-40)=0,1*20*1,37*(30-6,5)=64,39

ЗПВ(40-60)=0,1*20*1,55*(28-5)=71,3

ЗПВ(60-80)=0,1*20*1,62*(22-4)=58,32

ЗПВ(80-100)=0,1*20*1,67*(20-4)=53,44

В данной почве продуктивной влаги сумма 307,93-очень хорошие.

Под водным режимом почвы по­нимают все процессы, связанные с поступлением влаги в почву, ее расходом, передвижением и изменением ее состояния.

Различают 6 типов водного режима почв: мерзлотный, промывной, периодически промывной, непромывной, выпотной и десуктивно-выпотной.

Мерзлотный тип водного режима наблюдается там, где рас­пространена многолетняя мерзлота. Характеризуется постепен­ным оттаиванием почвы сверху вниз, причем над мерзлым слоем образуется водоносный горизонт — мерзлотная почвенная верхо­водка. Содержащаяся в ней влага расходуется на испарение и десукцию. Осенью почва сверху замерзает, причем мерзлота смы­кается с вечномерзлотным слоем. Мерзлотный тип встречается в тундре, таежно-лесной зоне Восточной Сибири.

Промывной тип водного режима встречается преимущественно в областях, где средняя годовая сумма осадков превышает сред­нюю годовую испаряемость. При этом режиме характерно ежегод­ное (одно- или многократное) сквозное промачивание почвенно-грунтовой толщи до грунтовых вод (преимущественно весной, во время снеготаяния). Промывной тип характерен для таежно-лесной зоны, где сред­няя годовая сумма осадков превышает среднюю годовую испа­ряемость и почва ежегодно (преимущественно весной), во время снеготаяния промывается до грунтовых вод.

Периодически промывной тип водного режима наблюдается в областях, где средняя годовая сумма осадков приблизительно равна средней испаряемости. Для него характерно не ежегодное сквозное промывание почвенно-грунтовой толщи (обычно одно­кратное). Периодически промывной тип встречается в лесостепной зоне на серых лесных почвах, черноземах оподзоленных и выщелочен­ных. Промывание толщи почв происходит периодически.

Непромывной тип водного режима распространен там, где средняя годовая сумма осадков существенно меньше средней го­довой испаряемости. Почва не промачивается до грунтовых вод, и на некоторой глубине формируется мертвый горизонт с постоян­ной влажностью, близкой к влажности завядания растений. Про­мачивание почвенной толщи происходит лишь на некоторую глу­бину (1 — 2 м), ниже залегает непромачиваемый слой с постоян­ной низкой влажностью. Промываемый горизонт к осени обычно иссушается до влажности завядания.

Этот тип водного режима распространен в степной и пус­тынно-степной зонах. Непромывной тип водного режима характерен для черноземов степей, каштановых и бурых почв, серо­земов.

Выпотной тип водного режима создается в областях, где го­довая испаряемость значительно превышает годовую сумму осад­ков и близко к дневной поверхности подходят грунтовые воды. В связи с этим здесь грунтовые воды поднимаются к поверхности и частично испаряются. Если грунтовые воды засоленные, неиз­бежно засоление почвенной толщи солями, которые содержатся в грунтовых водах.

Десуктивно-выпотной тип водного режима близок к выпотному, но грунтовые воды и их капиллярная кайма залегают глубже. Расход воды из них идет путем потребления влаги из капилляр­ной каймы корнями растений. Типы водного режима в значительной степени зависят от рас­тительности, обусловливающей испарение значительной части влаги из почвы, рельефа, влияющего на перераспределение атмос­ферных осадков на поверхности почвы, и механического состава материнских пород, от которых зависит водопроницаемость и влагоемкость.

Так как хозяйство находится в лесостепной зоне, то для него характерен периодически промывной тип водного режима.