60(2). Силы, определяющие состояние воды в почве
Гравитационные силы. Жидкая вода находится под действием гравитационных сил или силы тяжести. В результате проявления этих сил происходит вертикальное или в соответствии с уклоном местности внутрипочвенное боковое перемещение той влаги, которая не удерживается почвой за счет сорбционных и капиллярных сил. Осмотические силы. Эти силы обусловлены взаимодействием ионов растворённых веществ с молекулами воды и характеризуются осмотическим давлением почвенного раствора. Если осмотическое давление почвенного раствора равно или выше осмотического давления клеточного сока растений, то поступление воды в растения, независимо от уровня влажности почвы прекращается.
61. Физически связанная (сорбированная) вода
К этой категории относят воду, удерживаемую на поверхности почвенных частиц сорбционными силами. Молекулы воды адсорбируются почвой как из парообразного, так и жидкого состояния.
Для процесса адсорбции воды важное значение имеет тот факт, что ее молекулы не являются энергетически нейтральными, а представляют собой диполи. Поэтому они могут взаимодействовать не только с поверхностью почвенных частиц, но и друг с другом, притягиваясь полюсами противоположного знака. В результате этого все молекулы адсорбированной воды находятся в строго ориентированном положении. Наиболее прочно они удерживаются у поверхности почвенных частиц, а по мере удаления от нее прочность связи ослабевает. В связи с этим физически связанную воду подразделяют на прочносвязанную и рыхлосвязанную
Прочносвязанная вода. Это вода, сорбированная почвой из парообразного состояния. Она образует вокруг почвенных частиц тончайшие пленки, состоящие тированных молекул воды. Прочносвязанная вода удерживается у поверхности почвенных частиц благодаря очень высокому давлению и по физическим свойствам приближается к твердым телам. Ее плотность достигает 1,5-1,8 г/см3, она неподвижна, не растворяет соли, недоступна растениям. В зависимости от адсорбционной способности почвы она замерзает при -10...-78°С.
Рыхлосвязанная (пленочная) вода. Сорбционные силы поверхности почвенных частиц не исчерпываются полностью за счет парообразной влаги. При контакте почвенных частиц с жидкой влагой происходит дополнительная адсорбция молекул воды, образующих вокруг них полимолекулярную пленку. Эта пленка может состоять из нескольких десятков и даже сотен рядов диполей, последовательно облегающих один другой. Рыхлосвязанная вода удерживается у поверхности почвенных частиц благодаря давлению 3-50×105Па. Рыхлосвязанная вода способна передвигаться в жидкой форме от частиц с более мощными водными пленками к частицам, менее насыщенным влагой
62.Свободная вода
Вода, которая содержится в почве сверх рыхлосвязанной, уже находится вне действия сорбционных сил. Такую воду называют свободной. Ее отличительная особенность — отсутствие ориентировки молекул воды по отношению к почвенным частицам. В почвах свободная вода присутствует в двух формах: капиллярной и гравитационной.
Капиллярная вода. Удерживается и передвигается в почве под действием капиллярных (менисковых) сил, которые начинают проявляться в капиллярных порах диаметром менее 8 мм. С наибольшей эффективностью капиллярные силы действуют в порах с диаметром от 100 до 3 мкм.
По физическому состоянию капиллярная вода жидкая. При положительных температурах она свободно испаряется с поверхности менисков, насыщая почвенный воздух парами воды, а при отрицательных температурах превращается в лед.
Капиллярная вода характеризуется высокой подвижностью и передвигается из зоны большего увлажнения в зону с меньшей влажностью как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Передвижение и испарение капиллярной воды играет огромную роль в образовании засоленных почв и аккумуляции в некоторых почвах полуторных оксидов.
Капиллярная вода подразделяется на капиллярно-подвешенную и капиллярно-подпертую.
Капиллярно-подвешенная вода заполняет капиллярные поры при увлажнении почвы с поверхности, атмосферными осадками или в результате полива. При этом под увлажненным слоем всегда имеется более сухой слой почвы. Вода увлажненного слоя как будто «висит» над менее влажной толщей почвы, от стекания она удерживается капиллярными силами. При распределении капиллярно-подвешенной воды по профилю почв в естественных условиях наблюдается постепенное уменьшение влажности с глубиной. В почвах легкого гранулометрического состава влажность всегда меньше, а уменьшение количества капиллярно-подвешенной влаги выражено сильнее по сравнению с суглинками и глинами.
Капиллярно-подвешенная вода может передвигаться как в нисходящем направлении, так и в направлении испаряющей поверхности. Скорость ее передвижения к поверхности и, следовательно, скорость испарения будут тем меньшими, чем лучше оструктурены почвы и чем сильнее они затенены. Одна из разновидностей капиллярно-подвешенной воды — капиллярно-подвешенная стыковая вода. Она встречается преимущественно в песчаных почвах, где преобладают крупные поры. Здесь влага присутствует в виде разобщенных скоплений в местах соприкосновений или стыков песчаных частиц в форме двояковыпуклых линз («манжет»), удерживаемых капиллярными силами.