ПРАКТИКУМ АГРОПОЧВОВЕДЕНИЕ. Практикум по агропочвоведению Учебное пособие
 Скачать 17.78 Mb.
|
Водные свойства почвТермин “водные свойства” означает совокупность свойств почвы, обусловливающих накопление, сохранение и передвижение воды в почвенной толще. К водным свойствам почвы относятся водоудерживающая способность, влагоемкость, водопроницаемость, водоподъемная способность. Водоудерживающей способностью называется свойство почвы поглощать и удерживать воду в своем профиле, противодействия стеканию ее под действием силы тяжести. Основными удерживающими воду в почве силами являются сорбционные и капиллярные. Количественно водоудерживающая способность представляет влагоемкость. Влагоемкость почвы – это максимальное количество той или иной формы (категории) почвенной воды, удерживаемое соответствующими силами в почве. Это свойство зависит от:
а также от других факторов и условий почвообразования. Чем выше температура почвы и воздуха, тем меньше влагоемкость, за исключением почв обогащенных гумусом. Водопроницаемость почвы – это свойство почвы впитывать и пропускать через свой профиль поступающую с поверхности воду. При этом различают поглощение, впитывание воды почвой, когда вода заполняет поры и пустоты сухой почвы, передвигаясь от генетического горизонта к горизонту (1 стадия), и фильтрацию, когда свободная вода проходит сквозь толщу насыщенной влагой почвы под воздействием силы тяжести и градиента напора (2 стадия). Водопроницаемость связана с гранулометрическим составом и оструктуренностью почвы. Водоподъемная способность почвы – это свойство почвы вызывать восходящее передвижение, содержащийся в ней влаги за счет капиллярных сил. Высота подъема воды в почвах и скорость ее передвижения зависят в основном от:
Высота капиллярного поднятия воды возрастает по мере уменьшения диаметра капиллярных пор. Поэтому водоподъемная способность песчаных почв составляет 0,5-1 м, супесчаных 1,0-1,5 м, суглинистых – 3-4 м, лессовидных пород – 4-5 м. В бесструктурных глинистых почвах, несмотря на наиболее мелкий размер капилляров, по сравнению с почвами иного гранулометрического состава, водоподъемная способность снижается, поскольку капилляры заполнены преимущественно связанной водой. Благодаря водоподъемной способности почвы растения дополнительно снабжаются влагой, поступающей из грунтовых вод. Это особенно важно в засушливых регионах. Однако, при близком залегании грунтовых вод к поверхности, может произойти заболачивание, а когда они минерализованные – засоление почв. Особой характеристикой воды в почве является ее влажность. Влажность почвы (весовая) – количество воды, находящейся в данный момент в почве, приходящееся на единицу массы абсолютно сухой почвы. Влажность почвы (объемная) – количество воды, находящейся в данный момент в почве, приходящееся на единицу объема абсолютно сухой почвы. Формула расчета влажности почвы: Влажность почвы = (масса испарившейся влаги / масса сухой почвы) × 100, % Важно отметить особенность традиционного почвенного подхода, когда расчет влажности ведется именно на абсолютно сухую навеску. Поэтому, если встречаются значения влажности > 100 % (при процентном выражении доли воды к весу абсолютно сухой почвы), значит, речь идет об оторфованных почвах, торфах, лесных подстилках, степном войлоке, когда вес абсолютно сухого веществ значительно меньше, чем вес влаги вмещающимся в нем. Обычные же минеральные почвы имеют, как правило, диапазон изменения влажности от долей до 50 % к весу. Запас воды в почве рассчитывают: В м3/га = (W1×Н1) + … (Wn×Нn),В мм = В м3×0,1где W1, Н1 – соответственно полевая влажность в % от объема и мощность первого слоя в колонне; Почвенные гидрологические константыПочвенно-гидрологические константы (ПГК) – это граничные значения влажности, при которых количественные изменения в подвижности воды переходят в качественные отличия. К ним относятся: МАВ или ГВ (максимальная адсорбционная влагоемкость или гигроскопическая влажность) – наибольшее количество прочносвязанной, строго ориентированной воды, удерживаемой адсорбционными силами. Адсорбция паров воды происходит из почвенного или атмосферного воздуха. Такая вода присутствует в воздушно-сухой почве. Она наблюдается только в почвенных образцах, которые находятся в условиях лаборатории и очень редко в природных условиях. Относительная влажность воздуха (или относительное давление паров воды) в лаборатории – величина хоть и заметно колеблющаяся (от 30 до 80 %), но не сильно изменяющая МАВ. МГ, Wмг (максимальная гигроскопичность) – наибольшее количество сорбированной парообразной воды из воздуха с относительной влажностью 98 %. Насыщение воздуха парами воды увеличивает количество сорбируемой воды, поэтому вокруг почвенной частицы образуется полимолекулярный слой адсорбированной воды. Она соответствует рыхлосвязанной. Это величина “рубежная” и достаточно условная. Определить ее можно только в лаборатории, в условиях равновесия почвы с парами воды при их содержании в окружающей атмосфере, равными 98 %. ВЗ (влажность завядания растений) – влажность почвы, при которой влага становится недоступной для растений и они, теряя тургор, необратимо (даже при помещении в насыщенную парами воды атмосферу) завядают. Нижний предел доступной воды в почве. Эта величина экспериментально определяется методом вегетационных миниатюр, когда растения выращивают в небольших стаканчиках емкостью около 100 см3 до стадии третьего листа. Поверхность почвы прикрывают от испарения песком и парафином и прекращают полив. Когда обнаруживаются признаки завядания, растения ставят на ночь во влажную камеру. И если после нахождения во влажной атмосфере потеря тургора буде заметна, это означает, что в почве достигнута влажность, соответствующая ВЗ. ВРК или РВК (влажность разрыва капилляров, разрыв влажности капилляров) – влажность, соответствующая разрыву сплошности капилляров и при этом прерывается гидравлическая связь капиллярной сети. Сплошность заполнения водой капилляров теряется в результате испарения и потребления воды растениями. При этом уменьшается подвижность воды и доступность ее растениям. ВРК, иначе говоря, характеризует нижний предел оптимальной влажности. Общепринятых методов определения ВРК нет, иногда эту величину считают близкой к 70 % от НВ для суглинистых почв, а для песчаных и супесчаных – около 50-60 % от НВ. НВ или ППВ (наименьшая влагоемкость или предельно полевая влагоемкость, полевая влагоемкость) – наибольшее количество капиллярно-подвешенной воды. Это важнейшая характеристика водных свойств почвы. Влажность, установившаяся после стекания избытка воды предварительно насыщенной почвы; достигается, как правило, через 2-3 дня после интенсивного дождя или полива хорошо дренируемой гомогенной почвы. НВ дает представление о наибольшем количестве воды, которое почва способна накопить и удерживать длительное время. Вся система капиллярных пор при влажности НВ заполнена водой, поэтому в почве создаются оптимальные условия влагообеспеченности растений. Эта величина является основой большинства гидрологических, мелиоративных расчетов. КВ (капиллярная влагоемкость) – количество влаги в почве, удерживаемое капиллярными силами в зоне капиллярной каймы грунтовых вод – “капиллярно-подпертая влага”. ПВ (полная влагоемкость, водовместимость) – наибольшее количество воды, которое может вместить почва при полном заполнении всех пор (капиллярных и некапиллярных) водой, за исключением занятых “защемленным” и адсорбированным воздухом. В почве присутствуют гравитационная и капиллярная вода. Количественные оценки почвенно-гидрологических констант зависят от минералогического и гранулометрического состава, содержания гумуса, структурного состояния, пористости и плотности почв. Существует правило (не всегда соблюдающееся!) о соотношении величин влажностей, соответствующих почвенно-гидрологическим константам: ПВ : НВ : ВРК : ВЗ : МГ = 1 : 0,5 : 0,35 : 0,25 : 0,05Но, очень важно, это правило можно применять лишь для ориентации в величинах почвенно-гидрологических констант, но оно неприменимо для количественных расчетов. Основой для нахождения величин почвенно-гидрологических констант является их экспериментальное определение. Таким образом, почвенно-гидрологические константы отражают характерные почвенно-гидрологические условия, связанные с определенными силами, удерживания воды в почве и ее подвижности и доступности для растений. Рассмотрим диапазоны между отдельными почвенно-гидрологическими константами, характеризующие доступность почвенной влаги для растений: ПВ-НВ – диапазон подвижной влаги. Указывает на количество воды, которое может стечь при наличии свободного стока из рассматриваемой почвенной толщи. ЛЕГКОДОСТУПНАЯ НВ-ВРК– диапазон легкоподвижной, легкодоступной для растений влаги. Это наиболее эффективная часть той продуктивной влаги, которая характеризуется диапазоном НВ-ВЗ. Иногда этот диапазон заменяют другим – (НВ-70 % НВ). Этот диапазон влажности следует поддерживать в корнеобитаемом слое, чтобы, с одной стороны, избежать непродуктивных потерь влаги на стекание ее в нижележащие слои, а с другой – способствовать наиболее эффективной работе фотосинтетического аппарата растений. ДОСТУПНАЯ ВРК-ВЗ – лежит в пределах между ВРК и ВЗ. Характеризует низкую продуктивность растений. ТРУДНОДОСТУПНАЯ ВЗ-МАВ – она представлена рыхлосвязанной водой. Трудная доступность объясняется низкой подвижностью этой воды. Количественно определяется диапазоном между ВЗ и МАВ. ВЕСЬМА ТРУДНОДОСТУПНАЯ МАВ – Недоступность воды объясняется тем, что всасывающая сила корней намного меньше сил, которые удерживают эту воду на поверхности почвенных частиц. Это мертвый запас воды. НЕДОСТУПНАЯ |