0. Вода в почве. Физические свойства почв (семинар)

Конспект теории

1. Показатели физических свойств

Плотность твердой фазы почвы – это отношение твердой массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при 4⁰ С.

Зависит от минералогического и гранулометрического состава, содержания гумуса. Различные минералы, входящие в состав почвы, имеют неодинаковую плотность твердой фазы. Например, гипс – 2,30-2,35, кварц – 2,65, каолинит – 2,60-2,65, ортоклаз – 2,54-2,57. кальцит – 2,71, мусковит – 2,76-3,00, лимонит – 3,50-3,95 г/см³. Горизонт А суглинистого чернозема с содержанием гумуса 9% характеризуется плотностью твердой фазы, равной 2,42 г/см³, горизонт В этой же почвы – 2,70-2,75 г/см³. В красноземах за счет обильно присутствующего лимонита плотность твердой фазы увеличивается до 2,80 г/см³.

Плотность сложения – масса единицы объема почвы, взятой без нарушения ее природного сложения и высушенной при 105⁰ С. Это важный экологический показатель и характеристика плодородия почвы.

Плотность почвы зависит от содержания гумуса (возрастает при уменьшении гумуса), гранулометрического состава (в песчаных выше, чем в глинистых), агрегатного состояния почв (увеличивается в бесструктурных), состояния агроценоза (пар < пропашные < культуры сплошного посева). Например, в горизонте А дерново-подзолистой почвы плотность сложения достигает 1,33, серой лесной – 1,29, каштановой – 1,25, черноземе – 0,9-1,05, солонце – 1,45-1,68 г/см³.

Оценка плотности сложения проводится по классификации Н.А. Качинского (см. приложение).

Пористость – сумма всех пор в почве, отнесенная в % к ее объему. Значение пористости заключается в следующем:

• размещается и передвигается вода и воздух;

• в порах идет мобилизация питательных элементов;

• размещаются корни, микроорганизмы и другие животные.

Величина пористости находится в функциональной зависимости от плотности сложения и плотности твердой фазы почвы: чем больше плотность, тем ниже пористость; чем больше гумуса, тем меньше плотность и выше пористость; чем больше агрегатов, тем выше пористость. Пористость изменяется также в зависимости от обработки почвы, культуры на поле, от степени смоченности почвы и длительности увлажнения. Например, в слое 0-10 см дерново-подзолистой почвы под лесом пористость равна 67%, под многолетней залежью – 49%, монокультурой овса – 45%, под паром – 65%.

Оценка пористости почв проводится по классификации Н.А. Качинского (см приложение)

2. Категории, формы и виды почвенной воды

Основные категории и формы почвенной воды различаются между собой прочностью связи с твердой фазой почвы и степенью подвижности:

Твердая вода (лед);

Химически связанная:

- конституционная,

- кристаллизационная;

Парообразная;

Физически связанная:

- прочносвязанная,

- рыхлосвязанная;

Свободная:

- гравитационная (просачивающаяся и влага водоносных горизонтов),

- капиллярная (капиллярно-подвешенная, стыковая капиллярно-подвешенная, капиллярно-подпертая, капиллярно-посаженная, сорбционно-замкнутая).

3. Почвенно-гидрологические константы

Это граничные значения влажности, при которых количественные изменения в подвижности воды переходят в качественные отличия. К ним относятся:

МАВ (максимальная адсорбционная влагоемкость) – 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 соответствует физически связанной, прочносвязанной.

МГ (максимальная гигроскопичность) – наибольшее количество сорбированной парообразной воды из воздуха с относительной влажностью 90-100%. Насыщение воздуха парами воды увеличивает количество сорбируемой воды, поэтому вокруг почвенной частицы образуется полимолекулярный слой адсорбированной воды. Она соответствует рыхло связанной.

ВЗ (влажность завядания) – нижний предел доступной воды в почве.

НВ (наименьшая влагоемкость) – наибольшее количество капиллярно-подвешенной воды. Это важнейшая характеристика водных свойств почвы. Она 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.

ВРК (влажность разрыва капилляров) – влажность, соответствующая разрыву сплошности капилляров. 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.

ПВ (полная влагоемкость) – наибольшее количество воды, которое может вместить почва при полном заполнении всех пор (капиллярных и некапиллярных) водой. 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 (табл. 20).

Таблица 20.