Основные водные свойства почв.

Форма, в которой в почве находится вода, определяется ее водными свойствами. Главными из водных свойств почвы являются: водоудерживающая способность, влагоемкость, водопроницаемость, капиллярность (водоподъемная способность).

Водоудерживающая способность (сорбция воды) – это способность почвы поглощать влагу в зависимости от степени ее дисперсности. Различают три вида сорбции: хемосорбцию, сорбцию парообразной воды и адсорбцию жидкой влаги.

Хемосорбция протекает в почве при образовании новых соединений, в состав которых входят молекулы воды. Энергия поглощения при этом очень велика, и сорбционная влага закрепляется весьма прочно.

Свойство почвы сорбировать парообразную влагу называется гигроскопичностью. Гигроскопическую влажность выражают в процентах от веса абсолютно сухой почвы. Количество сорбированного водяного пара зависит от влажности воздуха. При низкой относительной влажности воздуха (20-40%) образуется монослой сорбционной влаги. При насыщении воздуха парами количество сорбированной влаги увеличивается. При относительной влажности, близкой к 100%, почва насыщается водой до условной величины, которая называется максимальной гигроскопичностью. В почвах тяжелого гранулометрического состава с большим количеством коллоидных частиц и высоким содержанием гумуса гигроскопичность наибольшая.

Адсорбция жидкой влаги происходит в почве, насыщенной влагой до состояния максимальной гигроскопичности. При этом почва сохраняет способность притягивать новые порции воды при соприкосновении с ней, образуя рыхлосвязанную форму почвенной влаги. Таким образом, вследствие сорбции парообразной и жидкой влаги на поверхности почвенных частиц образуется водная оболочка. Непосредственно к почвенным частицам примыкает слой прочносвязанной влаги. Остальная оболочка состоит из рыхлосвязанной влаги.

Водоудерживающая способность почвы зависит от ее гранулометрического, минералогического, химического состава, степени гумусированности, состава обменных оснований.

Влагоемкость – это способность почвы вмещать и удерживать определенное количество воды, поступившей извне. Различают следующие виды влагоемкости: полную, капиллярную, полевую и максимальную гигроскопическую.

1) Полная влагоемкость – такое состояние влажности почвы, когда водой заполнены все поры почвы. При этом влага в почве находится в промежутках между твердыми частицами, удерживается зеркалом грунтовых вод или водоупорным слоем. Рассчитывается по общей пористости почвы, исключая защемленный водой воздух.

2) Капиллярная влагоемкость – количество воды, которое удерживается в почве в состоянии капиллярного насыщения при заполнении водой капиллярных пор. Выражается в процентах от веса или объема почвы. Величина капиллярной влагоемкости зависит от мощности почвенного слоя, скважности и плотности почвы, глубины грунтовых вод.

3) Полевая (наименьшая) влагоемкость – количество воды, которое может удержаться в почве длительное время без стекания в нижележащие горизонты. Это максимальное количество воды, фактически удерживаемое почвой в природных условиях в состоянии равновесия, при этом испарение и дополнительный приток влаги исключаются. Данная величина зависит от гранулометрического, минералогического, химического состава почвы.

4) Максимальная гигроскопическая влагоемкость – это количество влаги, которое сухая почва может поглотить из воздуха, относительная влажность которого превышает 94%.

Всякая почва в зависимости от физико-химических свойств и особенностей может удерживать строго определенное количество влаги. Влагоемкость глинистых и суглинистых почв выше, чем песчаных и супесчаных. При одинаковом гранулометрическом составе большей влагоемкостью обладают почвы, богатые органическим веществом.

Водопроницаемость – это способность почвы обеспечивать передвижение воды из вышележащих горизонтов в нижележащие под действием силы тяжести. Различают две стадии водопроницаемости – впитывание и фильтрацию. Впитывание наблюдается при частичном заполнении водой почвенных пор. Фильтрация происходит при полном заполнении пор водой. В природных условиях чаще наблюдается впитывание, фильтрация может проявляться только при выпадении большого количества осадков, бурном снеготаянии, орошении.

Водопроницаемость почвы измеряется объемом воды, протекающий через единицу площади поперечного сечения в единицу времени. Эта способность зависит от гранулометрического состава почвы, количества органических веществ, структурности, наличия поглощенных оснований. Водопроницаемость легких по гранулометрическому составу почв значительно выше, чем тяжелых. В окультуренных почвах она больше, чем в целинных. По профилю почвы водопроницаемость сильно изменяется и зависит от гранулометрического состава слоев и их плотности.

Капиллярность (водоподъемная способность) – это способность почвы медленно втягивать в себя влагу по капиллярным промежуткам под действием сил сцепления воды с почвенными частицами (менисковых сил). Высота и скорость капиллярного поднятия воды зависит от ширины капилляров. Чем меньше диаметр почвенных пор, тем выше поднятие. В природных условиях высота капиллярного поднятия составляет для песчаных почв – 0,5-0,7 м, для суглинистых – 3-6 м. В тонкопористых почвах высота капиллярного подъема уменьшается по причине заполнения поровых пространств связной водой.

Скорость поднятия зависит от радиуса пор и вязкости воды, обусловленной ее температурой. Если высота капиллярного поднятия с уменьшение радиуса пор возрастает, то скорость подъема уменьшается. По мере поднятия капиллярной влаги скорость также уменьшается. На скорость влияет степень минерализации вод: засоленные воды характеризуются большими скоростями, чем пресные.

Водоподьемная способность почв зависит от ее механического и структурного состава, степени уплотненности. Почвы с разрушенной структурой и уплотненные почвы обладают лучшей капиллярной способностью.