56. Потенциал почвенной влаги и сосущая сила почвы

Оценка состояния воды в почве наряду с традиционным водобалансовым подходом, базирующимся на категориях почвенной влаги и почвенно-гидрологических константах, возможна в с термодинамических позиций. В этом случае одновременно се влажностью почвы необходимо получить характеристику энергетического состояния воды в почве.

Под энергетическим состоянием воды понимают внутреннюю энергию, заключенную в ее массе. Для почвенной влаги внутренняя энергия складывается из кинетической энергии хаотического движения молекул воды и потенциальной энергии взаимодействия молекул друг с другом, с нонами и молекулами веществ, растворенных в воде, и с поверхностями раздела твердой фазы почвы. С изменением энергетического состояния воды изменяются ее свойства и характер участия в физических, химических, физико-химических и биологических процессах, протекающих в почве.

Полный потенциал почвенной воды - работа, которую необходимо затратить на преодоление водоудерживающих сил при извлечении из почвы единицы массы воды. Этот показатель, дж × кг^-1, складывается из суммы частных потенциалов, связанных с разными силовыми полями:

Потенциал почвенной воды — величина отрицательная, так как затрачивается работа (положительного знака) на его преодоление. Основная единица измерения потенциала Дж/кг. Эквивалентные термины потенциала — давление почвенной влаги и гидростатическое (гидравлическое) давление, измеряемое в сантиметрах водяного столба.

большей силой она впитывает воду.

Способность почвы поглощать воду) соприкасающуюся с ней, называют всасывающим давлением, или сосущей силой почвы. Всасывающее давление эквивалентно потенциалу почвенной влаги, но выражено положительной величиной. При проявлении всасывающего давления или невыравненности потенциалов вода спонтанно передвигается от более увлажненных участков почвы к более сухим.

Всасывающее давление почвы измеряют в широком интервале влажности — от гигроскопической до полной влагоемкости е помощью тензиометра или капиллярометра и выражают в паскалях, атмосферах, сантиметрах водяного столба.

Всасывающее давление, развивающееся в почвах, варьирует в широких пределах. При полном насыщении почвы влагой всасывающее давление равно нулю, а по мере иссушения почвы оно возрастает, приближаясь в сухой почве к 10⁷ см вод. ст. Оперировать такими величинами неудобно. Р. К. Скофильд предложил выражать всасывающее давление почвы не в см вод. ст., а десятичным логарифмом этого числа, обозначив его символом рF (по аналогии с рН). Тогда у сухих почв рF будет стремиться к своему верхнему пределу, равному примерно 7, уменьшаясь по мере увлажнения почвы (табл. 76).

Исходя из того, что в естественных условиях процесс быстрого увлажнения почвы сменяется относительно длительным периодом ее иссушения, влияющим как на развитие растений, так и на технологические свойства почвы, для практических целей преимущественно используют кривую иссушения гистерезисной петли. Эту кривую, отражающую зависимость давления почвенной влаги от влажности почвы, называют кривой водоудерживания. Ее считают основной гидрофизической характеристикой почвы.

А.Д.Воронин, развивая структурно-энергетическую концепцию физического состояния почв, вывел некоторые эмпирические зависимости, е помощью которых по кривой водоудерживания можно выявлять области перехода между категориями почвенной влаги и содержание той или иной категории воды. Также можно определять и другие важные агрофизические показатели: влажность проявления липкости и влажность, оптимальную для агрегирования, верхнюю и нижнюю границы пластичности, дифференцировать поры по их функциям.

Дальнейшее развитие термодинамического подхода к оценке состояния воды в почве имеет большое значение для управления водным режимом в системе «почва-растение».