2.9. Водно-воздушные свойства почв

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 н 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 отекания свободной (гравитацион­ной) воды.

Капиллярная влагоемкость (КВ) - максимальное количество воды, которое удерживается в почве в капиллярноподпертом 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 отличаются слабой водопроницаемостью. Структурные почвы вследствие достаточно развитой межагрегатной и внутри агрегатной 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

В_о + О_с + В_г + В_к + В_пр + В_б = Е_исп + Е_т + В_и + В_п + В_с + В₁

где В₀ - начальный запас влаги, О_с - сумма осадков за период наблюдений, В_г - количество поступающей грунтовой влаги, В_к - конденсирующаяся из паров влага, В_пр - поверхностный приток воды, Вб -- боковой приток почвенных и грунтовых вод, Е_исп - испарившаяся влага, Е_т - расход влаги на транспирацию, В_и - инфильтрующаяся в грунт влага, В_п - поверхностный сток, В_с - боковой внутрипочвенный сток, В₁ - запас влаги в почве в конце периода наблюдений.

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 воздухоемкость 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 %.