- •Лекция №5 .Водный режим почвы
- •Понятие о водном режиме
- •2 Формы (категории) воды в почве и водно-физические константы
- •Формы (категории) почвенной влаги (по Роде а. А.)
- •Водно-физические константы метрового слоя тяжелосуглинистой светло-каштановой почвы
- •3 Баланс почвенной влаги
- •4.Основные пути регулирования водного режима почвы
- •Оценка весенних влагозапасов (по методике Гидрометеослужбы)
Формы (категории) почвенной влаги (по Роде а. А.)
По физическому состоянию: |
По степени подвижности: |
По степени доступности растениям: |
1. усвояемая |
1. неподвижная |
1. легкодоступная (продуктивная) |
1.1. жидкая (свободная) |
1.1. химически связанная |
1.1. капиллярная |
2. неусвояемая |
1.2. физически связанная |
1.2. гравитационная |
2.1. твёрдая (лёд) |
1.2.1. прочносвязанная (гигроскопическая) |
2. труднодоступная (непродуктивная) |
2.2. парообразная |
2. малоподвижная |
2.1. капиллярно-разобщённая |
|
2.1. рыхлосвязанная (плёночная) |
2.2. рыхлосвязанная (плёночная) |
|
3. легкоподвижная |
3. недоступная (непродуктивная) |
|
3.1. капиллярная |
3.1. прочносвязанная (гигроскопическая) |
|
3.2. гравитационная |
|
По своему физическому состоянию различают жидкую влагу, которая усваивается корнями растений, и неусвояемые формы – твёрдую (лёд) и парообразную, которые могут быть использованы растениями только после таяния или конденсации водяных паров, когда они превращаются в жидкую форму.
Водяной пар находится в составе почвенного воздуха в её порах, не занятых водой. Он передвигается активно от мест с большей его концентрацией к местам с меньшей концентрацией в результате диффузии, а также пассивно с общим током воздуха, то есть путём конвекции. зимой он передвигается из нижних тёплых слоёв почвы в верхние холодные, где и конденсируется на границе промерзания почвы (так называемая «зимняя перегонка»). В результате в верхнем метровом слое дополнительно накапливается около 10 мм влаги.
В тёплое время, напротив, наблюдаются потери парообразной влаги, когда она поднимается вверх и улетучивается в атмосферу. Но может происходить и обратный процесс, когда парообразная влага из атмосферы попадает в почву и ночью, когда почва остывает, конденсируется в ней в виде «внутрипочвенной росы». Это наиболее заметно в приморских районах, где воздух насыщен парами воды, а также на лёгких почвах в районах с континентальным климатом, где днём почва сильно прогревается, а ночью быстро остывает.
По степени подвижности, то есть скорости передвижения в почве различают три категории влаги: неподвижная, малоподвижная и легкоподвижная. Неподвижная представлена химически связанной, которая входит в состав почвенных минералов и физически связанной или гигроскопической. Гигроскопическая или прочносвязанная влага состоит из молекул воды, притянутой к мелким (<1 мм) частицам почвы сорбционными силами и передвигается только в виде пара.
Трудноподвижная (малоподвижная) влага передвигается очень медленно, несколько сантиметров в год и представлена рыхлосвязанной или плёночной влагой. Она находится поверх слоя гигроскопической влаги и передвигается от более толстых плёнок к менее толстым.
Легкоподвижная влага состоит из гравитационной и капиллярной. Она передвигается сравнительно быстро и на большое расстояние – до нескольких метров.
Подвижность почвенной влаги определяет её доступность растениям. Чем дальше и быстрее она передвигается в почве от более увлажнённых к менее увлажнённым местам, в частности, к зоне иссушения вокруг корней, тем она доступнее растениям. По степени доступности различают три категории влаги: легкодоступная, труднодоступная и недоступная.
К легкодоступной относятся гравитационная и капиллярная влага, которые удёрживаются почвой с небольшой силой – до 5…10 атм. и поэтому корни растений, имеющие сосущую силу от 5…10 до 50…100 атм., легко их добывают из почвы. Но гравитационная влага быстро, через несколько суток, исчезает, превращаясь в другие формы, и поэтому является эфемерным источником водоснабжения. Поэтому основной формой влаги, участвующей в снабжении растений, является капиллярная, которая присутствует в почве длительное время. Поэтому надо знать и учитывать закономерности её передвижения, чтобы направлять в нужное место и предохранять от непродуктивных потерь.
Капиллярная влага передвигается под влиянием градиентов, то есть изменения влажности, плотности и температуры почвы. Прежде всего, она передвигается от более увлажнённых мест к менее увлажнённым. Так, когда корни растений потребляют влагу, вокруг них создаётся зона иссушения, куда через капилляры подаются новые порции воды.
Это полезный процесс. Но он может быть и отрицательным. Так, когда почва насыщена влагой, например, после снеготаяния весной, после полива или дождя, поверхность почвы высыхает, туда подаются новые порции вокруг, чтобы в свою очередь испариться в атмосферу. За сутки этот «насос» перекачивает 50…100 тонны воды.
Для того чтобы уменьшить потери, верхний слой неглубоко рыхлят, превращая в нём узкие капиллярные поры в широкие некапиллярные. А в силу физических законов влага не может передвигаться из узких пор в широкие, в результате создаётся «гидрозамок» и испарение снижается примерно в два раза.
Напротив, если надо подтянуть влагу кверху, например, к высеянным семенам, производят не рыхление, а прикатывание почвы.
Градиент плотности вызывает перемещение капиллярной влаги из рыхлых слоёв почвы в плотные, то есть из широких пор в узкие, о чём было сказано ранее.
Градиент температуры вызывает перемещение капиллярной влаги от тёплых мест к холодным и наоборот. В частности с ним связано иссушение почвы весенними ночными заморозками, когда оттаявшая днём почва ночью подмерзает, влага по капиллярам поднимается вверх и там испаряется.
Труднодоступная влага представлена капиллярно-разообщённой и рыхлосвязанной. Первая находится в капиллярах с воздушными пробками, которые препятствуют её передвижению.
Рыхлосвязанная располагается в виде плёнки поверх плёнки прочносвязанной влаги и удерживается почвой с такой силой, что корни растений с трудом её усваивают.
Недоступная влага – это прочносвязанная (гигроскопическая) влага, которая располагается непосредственно поверх почвенных частиц и молекулярные силы удерживают её так прочно, что корни растений не в состоянии её усвоить. В сумме труднодоступная и недоступная влага образуют непродуктивную влагу, которая не усваивается растениями и не создаёт урожая.
В зависимости от того, какие формы влаги присутствуют в почве, она находится в различном физическом состоянии, которое характеризуется водно-физическими или агрогидрологическими константами. Это уровни увлажнения почвы, резко отличающиеся друг от друга связностью, подвижностью и доступностью почвенной влаги. Перечень этих констант одинаков для всех почв, но их конкретные значения для каждой почвы различны.