ФОРМЫ ВОДЫ

ВОДА В ПОЧВЕ

Воде принадлежит важнейшая роль во многих процессах, протекающих в почвах. Это выветривание и образование новых минералов, гумусообразование и бесчисленное множество химических и физико-химических реакций в почвенных растворах, теплорегулирование и т. д.

Наземные растения системой своих побегов постоянно расходуют воду на испарение и транспирацию. Эта вода извлекается корнями растений из почвы. Растения потребляют значительное количество воды на жизненные процессы, рост, образование тканей. Физиологи определяют расход воды транспирационными коэффициентами, которые представляют количество воды в граммах, необходимое на синтез 1 г сухого вещества. Эти коэффициенты неодинаковы для различных растений. Для сельскохозяйственных растений они изменяются в пределах 300-700, но иногда могут опускаться до 100 и возрастать до 2000.

Вода в почве имеет разные физические свойства в зависимости от взаимного расположения и взаимодействия молекул воды между собой и с другими фазами почвы (твердой, газовой, жидкой). Части воды, обладающие одинаковыми свойствами, получили название форм почвенной воды.

Твердая вода (лед) является одним из источников жидкой и парообразной воды. Появление воды в форме льда зависит от климатических условий и может иметь сезонный или многолетний характер. Чаще всего многолетняя влага приурочена к вечной мерзлоте.

Химически связанная вода включает конституционную и кри­сталлизационную влагу.

Конституционная вода входит в состав минералов (Аl(ОН)₃, Fe(OH)₃, глинистых и др.), органических и органо-минеральных со­единений в виде групп ОН. Кристаллизационная вода содержится в кристаллогидратах различных солей: гипс - CaSO., • 2Н₂О, мира­билит - Na₂SO₄ • 10Н₂О, битофит – MgCO₃ • 6Н₂О, гидрофилит -СаС1₂ • 6Н₂О и т. д.

Парообразная вода содержится в почвенном воздухе в виде во­дяного пара. Почвенный воздух практически всегда близок к насы­щению парами воды, и незначительное понижение температуры при­водит к конденсации влаги. Система «парообразная вода — жидкая вода» постоянно находится в движении, пары воды передвигаются в почвах и грунтах от участков с более высокой температурой к более холодным участкам. Во многих случаях переход парообразной воды в жидкую становится важнейшим источником снабжения растений. Это характерно, например, для заасфальтированных городских улиц и площадей с древесными растениями. В условиях умеренного климата типична следующая .закономерность: в теплые периоды года парообразная вода атмосферы мигрирует в холодные слои почв и по-чвообразующих пород с возможной ее конденсацией и, наоборот, в зимнее время происходит обратный процесс — миграция пара из глубоких слоев и его конденсация в верхних почвенных горизонтах. По исследованиям С.Ф. Неговелова, в Краснодарском крае в отдельные годы накопление в почвенных слоях конденсационной воды к началу весны может достигать 200 м³ на 1 га.

Физически связанная (сорбированная) вода представлена двумя формами: прочносвязанная и рыхлосвязанная влага.

Физически прочносвязанная (гигроскопическая) вода адсорбируется из водяных паров почвенного воздуха твердыми частицами почвы, главным образом илистой фракцией. Она прочно удержива­ется силами электростатического притяжения и для растений недоступна. Содержание этой воды в почвах зависит от механического состава. В глинистых почвах количество гигроскопической воды достигает 5—6%, а в песчаных и супесчаных ее содержание не превы­шает 1—2% от массы почвы.

Физически рыхлосвязанная (пленочная) вода представляет собой многомолекулярную пленку вокруг почвенных частиц, в углах их стыка и внутри тончайших пор. Эта вода находится как бы в вязкожидкой форме и ограниченно доступна для растений. Осмотическое давление внутриклеточного сока позволяет корневым волоскам всасывать пленочную воду. Но подвижность этой влаги крайне низкая, и поэтому растения расходуют запас влаги быстрее, чем он восстанавливается. При снижении влажности почвы до уровня рыхлосвязанной воды растения начинают увядать и не в состоянии синтезировать органическое вещество.

Капиллярная вода находится в капиллярах или на стыках (точках соприкосновения) почвенных частиц. Удерживается в почве силами менискового сцепления. Это основная форма влаги, используемая растениями. Она может находиться в разобщенном, или неподвижном состоянии (влага разрыва капилляров) или в капиллярно-подвижном, когда все капилляры заполнены. Капиллярная влага является продуктивной формой влаги в почвах. Она подразделяется на капиллярно-подвешенную и капиллярно-подпертую, др.

Свободная вода наблюдается в двух формах: капиллярная и гравитационная.

Капиллярно-подвешенная вода заполняет капиллярные поры при увлажнении почв сверху (после дождя или полива). При этом под промоченным слоем всегда имеется сухой, т. е. гидростатическая связь увлажненного горизонта с постоянным или временным горизонтом подпочвенных вод отсутствует. Вода, находящаяся в промочен ном слое, как бы «висит», не стекая, в почвенной толще над сухим слоем. Поэтому она и получила название подвешенной.

Капиллярно-подпертая вода образуется в почвах при подъеме воды снизу от горизонта грунтовых вод по капиллярам на некоторую высоту, т. е. это вода, которая содержится в слое почвы непо­средственно над водоносным горизонтом и гидравлически с ним свя­зана подпирается водами этого горизонта. Капиллярно-подпертая вода встречается в почвенно-грунговой толще любого гранулометрического состава. Слой почвы или грунта, содержащий капиллярно-подпертую воду непосредственно над водоносным горизонтом, назы­вают капиллярной каймой. В почвах тяжелого механического со­става она обычно больше (от 2 до 6 м), чем в почвах песчаных (40— 60 см). Содержание воды в кайме уменьшается снизу вверх. Измене­ние влажности в песчаных почвах при этом происходит более резко. Мощность капиллярной каймы при равновесном состоянии воды в ней характеризует водоподъемную способность почвы. Выход капиллярной каймы на поверхность или в активно испаряющие почвенные горизонты в условиях сухого климата приводит к накоплению легко­растворимых солей.

Гравитационная вода — свободная форма воды в почве, передвигающаяся под действием сил тяжести. Занимает крупные поры в почве. Принимает участие в формировании уровня грунтовых вод. Гравитационная вода — явление временное. Длительное ее присут­ствие в почве вызывает процесс заболачивания.

Гравитационную воду делят на просачивающуюся гравитационную и воду водоносных горизонтов (подпертая гравитационная вода).