5.4.4 Регулирование теплового режима

Регулирование теплового режима имеет значение в сельскохозяйственной практике. Это ряд приёмов, которые регулируют приток тепла, ослабляют или повышают потери за счет теплоотдачи в атмосферу.

Растительный покровзатеняет поверхность, ослабляет приток к ней солнечного тепла, понижает температуру. Лесные полосы в летнее время понижают температуру почвы не только в самой полосе, но и между деревьями. Это увеличивает устойчивость посевов.

Мульчирование поверхности торфом, соломой и др. материалами применяют для регулирования температуры. Темноокрашенная мульча повышает, светлоокрашенная понижает температуру почвы. Любое мульчирующее покрытие снижает испарение, расход влаги и тепла.

Обработка почвы и рыхление поверхностного слояспособствует более быстрому обмену тепла в почве. Шероховатая поверхность обработанной почвы днем больше поглощает солнечной энергии, ночью больше излучает тепла по сравнению с плотной поверхностью. Рыхление почвы уменьшает её теплопроводность и увеличивает альбедо. Такой прием снижает температуру почвы днем и сохраняет тепло в ночные часы.

Полив хорошо регулирует температуры поверхностных слоёв почвы.Осушениеболотных торфяных почв ухудшает их прогревание весной и летом, т.к. увеличивается содержание воздуха в почве.

В холодное время эффективно проводить снегозадержание. Оно регулирует температурный режим почвы и способствует накоплению влаги, защищает озимые от гибели. В овощеводстве применяют для обогрева почвы

биотопливо – навоз, компост.

5.5 Водные свойства и водный режим почв

Вода в почве – один из важнейших факторов плодородия и урожайности растений. Вода играет разностороннюю роль в создании агрономических свойств почвы. Вода – особая физико-химическая система, обеспечивающая перемещение веществ в пространстве. С содержанием воды в почве связаны скорость выветривания и почвообразования, гумусообразование, биологические, химические, физико-химические процессы. Из почвенного раствора растения извлекают питательные вещества. При испарении воды затрачивается огромное количество тепла, поэтому вода является терморегулятором почвы и растений.

Вода поступает в почву в виде атмосферных осадков, грунтовых вод, конденсации водяных паров из атмосферы, при орошении.

Содержание влаги характеризует влажность почвы. Определяется как отношение влаги к массе абсолютно сухой почвы (высушенной при 105⁰ С)

или объёму почвы в %.

В составе растений содержится 80–90 % воды. В процессе развития растениями потребляется огромное количество воды: для создания 1 г сухой массы требуется от 200 до 1000 г воды.

Доступность воды для растений, значит, и урожая, зависит от водных свойств почвы. Поэтому необходимо знание закономерностей поведения почвенной влаги, водных свойств и водного режима.

5.5.1 Категории почвенной влаги

Вода в почве неоднородна. Она имеет разные физические свойства: плотность, вязкость, теплоёмкость, химический состав, осмотическое давление и т.д. количества почвенной воды, обладающие одинаковыми свойствами, называют категориейилиформой почвенной воды. Различают пять форм почвенной воды.

Твердая вода– лёд. Это потенциальный источник жидкой и парообразной воды. Появление льда носит сезонный или многолетний характер.

Химически связанная вода входит в состав химических соединений (минералов): а) в виде гидроксильной группы –конституционная вода[Fe(OH)₃,Al(OH)₃], б) в виде целой молекулы– кристаллизационная вода [CaSO₄ ∙2H₂O,Na₂SO₄ ∙10H₂O]

Конституционную воду удаляют из почвы прокаливанием при температуре 400–800^оС, кристаллизационную – при нагревании

до 100–200^оС. Химически связанная вода входит в состав твердой фазы почвы и не является самостоятельным физическим телом, не передвигается, не обладает свойствами растворителя, недоступна растениям.

Парообразная водасодержится в почвенном воздухе, в порах, свободных от воды, в форме водяного пара. Парообразная влага может передвигаться вместе с почвенным воздухом и перемещаться диффузно. Общее количество парообразной воды не превышает 0,001 % массы почвы, но именно она предохраняет корневые волоски от пересыхания. При конденсации пар переходит в жидкую воду. В почве парообразная влага передвигается от теплых слоёв к боле холодным. Поэтому возникают восходящие и нисходящие сезонные и суточные потоки водяного пара. В зимнее время в засушливых районах в метровом слое аккумулируется до

10–14 мм влаги.

Физически связанная, илисорбированная вода, образуется путем сорбции парообразной и жидкой воды на поверхности твердых частиц почвы. Физически связанную воду в зависимости от прочности связи с твёрдой фазой почвы подразделяют на прочносвязанную и рыхлосвязанную (пленочную).

Прочносвязанная (гигроскопическая) вода образуется в результате адсорбции молекул воды из парообразного состояния на поверхности твердых частиц почвы. Свойство почвы сорбировать парообразную воду называютгигроскопичностьюпочв, сорбированную воду –гигроскопической.

Такая вода удерживается на поверхности почвенных частиц высоким давлением, образует вокруг них тончайшие пленки.

По физическим свойствам гигроскопическая вода приближается к твердым телам. Она обладает высокой плотностью (1,5–1,8 г/см³), низкой электропроводностью, не растворяет вещества, отличается повышенной вязкостью, замерзает при температуре от –4 до –78^оС. Она недоступна растениям.

Максимальной гигроскопической водой(МГ) называют предельное количество воды, которое может быть поглощено почвой из парообразного состояния при относительной влажности воздуха, близкой к 100 %. При влажности почвы, равной МГ, толщина пленки из молекул воды достигает

3–4 слоёв.

Величины гигроскопичности МГ зависят от гранулометрического и минералогического составов, содержания гумуса. Чем больше в почве илистой коллоидной фракции и гумуса, тем выше гигроскопичность и МГ.

В минеральных песчаных и супесчаных почвах максимальная гигроскопичность колеблется от 0,5 до 1 %. В сильногумусированных суглинистых и глинистых почвах максимальная гигроскопичность составляет 15–16 %, в торфах – до 30–50 %.

При соприкосновении частиц почвы с водой происходит дополнительное её поглощение и образуется рыхлосвязанная, или плёночная вода. Она удерживается почвенными частицами менее прочно, очень медленно передвигается от почвенных частиц с большей пленкой к частицам с меньшей плёнкой. Толщина пленки из молекул воды достигает нескольких десятков, величину МГ может превышать в 2–4 раза. Пленочная влага имеет плотность несколько выше плотности свободной воды, у неё ниже растворяющая способность. Замерзает при температуре –1,5…–4^оС, частично доступна растениям.

Свободная вода– это вода, содержащаяся в почве сверх рыхлосвязанной. Она не связана силами притяжения с почвенными частицами. Различают две формы свободной воды: капиллярную и гравитационную.

Капиллярная вода находится в тонких капиллярных порах почвы и передвигается в них под влиянием капиллярных сил. Такие силы возникают на поверхности раздела твёрдой, жидкой и газообразной фаз. Эта вода наиболее доступна растениям.

Гравитационная вода размещается в крупных некапиллярных порах, свободно просачивается вниз по профилю под действием силы тяжести.