5.5.2 Водные свойства почв

Основными водными свойствами почв являются водоудерживающая способность, водопроницаемость, водоподъёмная способность.

Водоудерживающая способность– свойство почвы удерживать воду под действием сорбционных и капиллярных сил. Наибольшее количество воды, которое способна удерживать почва теми или иными силами, называетсявлагоёмкостью.

В зависимости от того, в какой форме находится удерживаемая почвой влага, различают полную, наименьшую, капиллярную, максимально-молекулярную влагоёмкость.

Полная (максимальная) влагоёмкость(ПВ), или водовместимость, – это количество влаги, удерживаемое почвой в состоянии полного насыщения, когда все поры заполнены водой.

Для почв нормального увлажнения ПВ может быть после снеготаяния, обильных дождей, при поливе большими нормами воды. Для избыточно влажных почв состояние полной влагоёмкости может быть длительным или постоянным. При длительном состоянии насыщения почв водой до полной влагоёмкости в них развиваются анаэробные процессы, снижающие плодородие и продуктивность растений. Оптимальной для растений считается относительная влажность почв в пределах 50–60 % ПВ.

Как правило, полную влагоёмкость (в % на сухую почву) рассчитывают по общей пористости:

ПВ=Р/ d_v, (1)

где Р – общая пористость, d_v–плотность почвы, г/см³.

Наименьшая влагоёмкость(НВ) – это максимальное количество капиллярно-подвешенной влаги, которое способна длительное время удерживать почва после обильного увлажнения и свободного стекания воды.

При НВ в почве 55–75 % пор заполнено водой, создаются оптимальные условия для растений. Величина НВ зависит от гранулометрического состава, содержания гумуса и сложения почвы. Чем тяжелее почва по гранулометрическому составу, чем больше в ней гумуса, тем выше её наименьшая влагоёмкость. Очень рыхлая и сильноплотная почвы имеют меньшую НВ, чем почвы средней плотности. Для суглинистых и глинистых почв величина НВ колеблется от 20 до 45 %. Набольшие значения НВ характерны для гумусированных почв тяжелого гранулометрического состава с хорошо выраженной макро- и микроструктурой.

Максимальное количество капиллярно-подпертой влаги, которое может содержаться в почве над уровнем грунтовых вод, называется капиллярной влагоёмкостью (КВ).

Максимальная – молекулярная влагоёмкость(ММВ) соответствует наибольшему содержанию рыхлосвязанной воды, которая удерживается сорбционными силами или силами молекулярного притяжения.

При влажности, близкой к ММВ, растения обычно начинают устойчиво завядать. Поэтому такую влажность называют влажностью завядания(ВЗ) или «мертвым» запасом влаги в почве. Для разных растений и разных периодов их роста ВЗ будет неодинакова. Особенно чувствительны к критическому содержанию влаги проростки.

При расчете ВЗ учитывают, что влажность завядания (в %) равна максимальной гигроскопической влажности (в %), умноженной на коэффициент 1,34 или 1,5:

ВЗ = МГ∙ 1,34 (1,5) (2)

Влажность завядания различается в зависимости от типа почв и гранулометрического состава (табл. 4).

Влажность завядания в почвах разного гранулометрического состава

Таблица 4 – Влажность завядания

Гранулометрический состав почв	ВЗ, % на абсолютно сухую почву
	Дерново-подзолистые почвы	черноземы
Песчаный	1–3	–
Супесчаный и легкосуглинистый	3 – 6	4 – 8
Средне- и тяжелосуглинистый	6 – 12	9 –15
Глинистый	–	16 – 22

В торфяных почвах ВЗ достигает 50 % массы абсолютно сухой почвы.

Влажность завядания представляет собой важнейшую гидрологическую константу. На основании данных ВЗ и общего содержания влаги в почве вычисляют запас продуктивной влаги. Это влага, которая доступна для растений и расходуется на формирования урожая.

Количество продуктивной влаги выражают в мм толщины водяного слоя. Запасы воды сопоставляют с данными по осадкам. 1 мм воды на площади 1 га соответствует 10 т воды.

Запасы продуктивной влаги в мм/га:

W= 0,1d_v h(В–ВЗ), (3)

где 0,1 – коэффициент перевода запасов влаги из м³/га в мм водного слоя;

d_v – плотность почвы, г/см³;

h– мощность слоя почвы см, для которого рассчитывается запас продуктивности влаги;

В – полевая влажность почвы, % на абсолютно сухую почву;

ВЗ – влажность завядания, % на абсолютно сухую почву.

Оптимальные запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в период вегетации растений находится в среднем в пределах от 100 до 200 мм. Избыточная влажность (более 250 мм) и недостаточная влажность (менее 50 мм) отрицательно сказываются на развитии растений.

Водопроницаемость почв– способность почв впитывать и пропускать через себя воду. Различают две стадии водопроницаемости: впитывание и фильтрацию.Впитывание– этот поглощение воды почвой и её прохождение в не насыщенной водой почве.Фильтрация(просачивание) – передвижение воды в почве под влиянием силы тяжести и градиента напора при полном насыщении почвы водой. Эти стадии водопроницаемости характеризуются коэффициентами впитывания и фильтрации. Водопроницаемость измеряется объёмом воды (мм), протекающей через единицу площади почвы (см²) в единицу времени (ч) при напоре воды 5 см. величина эта динамична, зависит от гранулометрического состава и химических свойств почв, их структурного состояния, плотности, порозности, влажности.

В почвах тяжелого гранулометрического состава водопроницаемость ниже, чем в легких. Присутствие в ППК поглощенного натрия или магния, которые способствуют быстрому набуханию почв, делает почвы практически водонепроницаемыми (табл. 5).