Способность почвы сорбировать влагу из паров, находящихся в воздухе, называется гигроскопичностью, а поглощенная таким образом влага - гигроскопической. Гигроскопическая влага может быть удалена с почвы при нагревании ее до 100 -105°С
К физически связной относят влагу в твердом состоянии, или внутрипочвенный
лед.
Свободная влага, в передвижении которой принимают силы тяжести подразделяется на капиллярную, гравитационную и парообразную. Капиллярная влага находтся под действием двух сил: капиллярных, или менисковых, и гравитационных.
Влагоемкость почвы - способность ее удерживать максимальное количество влаги длительное время в соответствии с действующими силами.
Различают следующие виды влагоемкости:
1) максимальная гигроскопичность - максимальное количество влаги, которое может сорбировать абсолютно сухая почва из воздуха при ее относительной влажности, около 98%;
2) максимальная молекулярная влагосмкость - максимальное количество влаги, удерживаемое твердой фазой почвы поверхностными силами;
3) наименьшая полевая влагоемкость - наибольшее количество капиллярно-подвешенной влаги в однородной почве при глубоких грунтовых водах после увлажнения и стенания избыточной влаги;
4) предельно полевая влагосмкость (ППВ)- количество влаги, которая остается в однородной почве при глубоком залегании грунтовых вод после обильного увлажнения и вытекания влаги из крупных пор. Зная величину ППВ (в долях объема почвы) и исходную влажность перед поливом <уИС1в увлажняемом слое в м), можно рассчитать наибольшее значение поливной нормы (в м /га):
М -1ООООА^, {ППВ - соиа).
Ориентировочно ППВ составляет от 60% пористости для песчаных и до 70 75% - для глинистых структурных почв;
5) полная влагоемкость почвы, когда почти все ее поры заняты водой.
Водный баланс почвы.
Водным балансом почвы называется количественное выражение совокупности всех видов поступления влаги в почву, ее расходования и изменения влагозапасов. Баланс почвенной влаги составляется для определенного слоя почвы за определенный промежуток времени (для одного гектара и выражается в м3/га или в мм слоя воды). Баланс влаги представляется в виде уравнения. Основные приходные составляющие: атмосферные осадки (Qc)? Приток поверхностных вод со стороны (П) капиллярное подпитывание со стороны грунтовых вод (Г), конденсация парообразной влаги, поступающей из атмосферы (К), поступление поливных вод (М).
Основные расходные характеристики: сток поверхностных вод за пределы балансовой площади (С), испарение с поверхности почвы (Еф), отбор влаги растениями на транспирацию (Ещ), просачивание части влаги в глубжезалегающие слои (В).
Уравнение водного баланса имеет вид:
AW = Oc+n + r + К + М - С - Еф - Em- В, где AW = Wic - W„, т.е. накопление запасов влаги в определенном слое почвы за определенный промежуток времени, равный разности между конечными Wk и начальными запасами W„,
Водный режим почв н его регулирование
Водный режим почвы обобщенная характеристика совокупности всех явлений посту пления влаги в почву, ее передвижения, изменения физического состояния и расходования. Факторами водного режима являются инфильтрация влаги в почву, конденсация, испарение, отбор влаги корнями растений, просачивание влаги в глубокие залегающие слои, капиллярное подпиливание, сорбция влаги твердой фазой и др.
Водный режим достаточно сильно влияет на воздушный, тепловой, питательный режимы почвы, поэтому улучшая его с помощью гидромелиораций, можно улучшить и эти режимы.
Возникновение и существование того или иного водного режима зависит от многих факторов: положение почвы в рельефе, климатических условий, водных свойств почвы, подпитывание почв грунтовыми водами или его отсутствие, мерзлоты, характера растительности, влияние человека. Ученик В.В. Докучаева Г.Н. Высоцкий для характеристики типов водного режима предложил использовать коэффициент увлажнения:
где Ое - среднемноголетнее количество осадков;
Еа - среднемноголетнес годовое испарение с водной поверхности.
Величина коэффициента увлажнения может быть больше или меньше единицы. Если К >1, то преобладают осадки над испарением, что приводит к переувлажнению и заболачиванию почв. При?>п,<1 - атмосферных осадков не хватает, наблюдается иссушение почвы.
Различают следующие типы водного режима:
1) мерзлотный - характерен для зоны многолетней мерзлоты. Мерзлотные грунты образуют водонепроницаемый слой. Летом почвы переувлажнены, наблюдаются процессы заболачивания, торфообразования, оглеения. Образуются слаборазвитые торфяно-глеевыс или подзолисто-глеевые почвы;
2) промывной, когда AT>fcT >1,3. Наблюдается сквозное промачивание и промывание
почвенного профиля, при недостаточном оттоке грунтовых вод происходит заболачивание. Типичен для почв лесных зон - тайги, влажных субтропических лесов, умеренных и широколиственных лесов, высокогорных лугов. В мелиорации зона с промывным водным режимом называется зоной избыточного увлажнения, там необходимы осушительные мелиорации.
3) Периодически промывной, когда К^Щ характерно нсежегодное сквозное про-
мачнвание. Такой режим наблюдается в лесостепной зоне с серыми лесными почвами и деградированными черноземами. В мелиорации эта зона называется зоной неустойчивого увлажнения;
4) Нспромы иной, когда К)%,= 1-0,7; глубина промачивания составляет 1-2м. в глубине залегают слои с низкой влажностью. Это степная зона с черноземными и каштановыми почвами; устойчивые урожаи можно получить только при орошении.
5) Выпотной, когда Кт <0,7. Это зона сухих степей и полупустынь, где формируются бурые почвы и сероземы. Земледелие в этой зоне без орошения практически невозможно, там необходим дренаж для борьбы с засолением.
6) пойменный, когда почвы, помимо увлажнения атмосферными осадками, полу чают мощную влагозарядку и промывку в период затопления при разливах рек. В этой зоне формируются различные почвы - от аллювиально-дерновых до болтных.
2. Почвенный воздух н воздушный режим почв. Окислителыю-восстановнтельные процессы в почве.
(Почвенный воздух - незаменимый фактор жизни растений, микроорганизмов, активный участник почвообразования. Воздух в почве представлен свободным (заполняющим поры, не занятые влагой), адсорбированным твердой фазой и растворенным в почвенной влаге.
Состав почвенного воздуха отличен от атмосферного, непостоянен во времени и по глубине почвенного профиля. Почвенный воздух как и атмосферный состоит на 80% из азота, но содержанке кислорода и углекислого газа может меняться в широких пределах.
Почвенный воздух характеризуется повышенной влажностью, относительная влажность его близка к 100%. В нем присутствуют летучие органические соединения: углеводы, спирты, сложные альдегиды. Таким образом, состав почвенного воздуха зависит от двух факторов - газообмена с атмосферой и жизнедеятельности растений и микроорганизмов.
Основные запасы почвенного воздуха представлены свободным, т.е. заполняющим поры почвы, не занятые влагой. Поэтому обеспеченность почвы воздухом можно регулировать, изменяя ее влажность.
Движение почвенного воздуха обеспечивает газообмен почвы с атмосферой, выравнивает его состав по глубине, пополняет его запасы кислорода в почве. Диффузия почвенного воздуха возникает из-за разного состава почвенного и атмосферного воздуха. Под влиянием диффузии наблюдается обогащение почвенного воздуха кислородом и выделение углекислого газа в атмосферу.
Окислительно-восстановительные процессы в почве.
От состава почвенного воздуха зависит окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) почвы, характеризующий интенсивность и направление окислительных и восстановительных процессов. Измеряется ОВП в милливольтах как обратимый потенциал платинового электрода, помещенного во влажную почву. В хорошо аэрированных, богатых кислородом почвах ОВП лежит в пределах 300 - 600 мВ, в заболоченных и переувлажненных оглееных почвах он снижается до 200 мВ. Окислительно-восстановительный потенциал прямо пропорционально зависит от pH почвенного раствора.
Преобладание окислительных процессов (ОВП >500 мВ) приводит к глубокому разложению органических остатков, гумус в почве не накапливается, образуются светлые почвы, обогащенные минеральными солями. Это наблюдается в иссушенных почвах, например в сероземах. Преобладание восстановительных процессов (ОВП<200 мВ) тормозят разложение органики, идут процессы торфообразовання, оглеения.
Оптимальное сочетание окислительных и восстановительных процессов отмечается в почвах с благоприятным водным и воздушным режимами - значение ОВП лежит в пределах 350- 500 мВ, образуются богатые гумусом почвы (черноземы) с благоприятными фи-зшхьхимическими свойствами.
i Источники тепла в почве. Тепловой баланс. Тепловые свойства и тепловой
режим почв.
Вое физические, физико-химические и биологические процессы в почве зависят от температуры. С повышением температуры увеличивается растворимость солей, интенсивнее идут химические реакции и процессы выветривания.
Основным источником тепла в почве является солнечная радиация, которая существенно трансформируется на поверхности почвы. В почве имеются также и другие источника тола: пряток тепла из глубинных слоев земли; выделение тепла при фазовых перс-xojo (при замерзании воды, при конденсации водяных паров); выделение тепла в ре-
ялтате экзотермических и биохимических реакций, а также сорбции влаги твердой фазой.
Расходование тепла в почве идет при эндотермических и биохимических реакциях, часть тепла теряется при конвективном теплообмене с атмосферой. Главной расходной статьей является потеря тепла на испарение, а весной - на оттаивание мерзлого слоя почвы.
Д CmR-LE(±D±Pt
где АС - изменение теплосодержания почвы; R- радиационный баланс; LE< - расходование тепла на суммарное испарение; L - теплота парообразования. В - теплообмен балансового слоя почвы с подстилающими слоями; I* - конискшвный обмен почвы с приземными слоями атмосферы.
Уравнение теплового баланса позволяет количественно оценить главные приходные и расходные составляющие, тем самым выявить возможности улучшения теплового режима почвы.
С помощью уравнения теплового баланса можно определить суммарное испарение полем, занятым определенной сельскохозяйственной культурой:
Ил
Тепловые свойства и тепловой режим почв.
Под тепловым режимом почвы понимают совокупность и определенную последовательность теплообмена в системе: приземный слой воздуха растения почва подстилающая порода, а также совокупность процесса тсплопереноса.
Температура воздуха зависит не только от количества поступающего или расходуемого тепла, но и от ее тепловых свойств, к которым относят гендопоглотителытн способность, теплоемкость и теплопроводность.
Теплопоглотительная способность - поглощение почвой лучистой энергии Солнца. Ее обычно характеризуют величиной альбедо, показывающей, какую часть лучистой мер» гии отражает почва. Для идеально отражающей поверхности альбедо составляет 1004. а для абсолютно черного тела, целиком поглощающего лучистую энергию Солнца, стремится к нулю.
