авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 10 |

«ПОЧВОВЕДЕНИЕ ДОПУЩЕНО ФЕДЕРАЛЬНЫМ АГЕНТСТВОМ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНИКА ДЛЯ СРЕДНИХ СПЕЦИАЛЬНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 250202 «ЛЕСНОЕ И ...»

-- [ Страница 4 ] --

обретают одинаковые заряды и начинают оnалкиваться происходит процесс пеnтизоции. Такие коллоиды называются обратимыми. Коллоиды, насыщенныЕ!:· катионами одновалентных элементов - Li•, Na•, NH 4•, образуют обратимые кол-~ лоиды, способные переходить из геля в золь. Это происходит вследавие того,. что чааицы оааются разделенными между собой водными оболочками и при:'~ добавлении воды легко расходятся. Необратимые коллоиды образуются под,.

влиянием двух- и трехвалентных элементов, т.е. nосле коагуляции при любом~ добавлении воды они не nереходят в соаояние золя.

Обычно при коагуляции происходит захват молекул воды, nричем количеа- · во воды, которое может удерживать в себе гель, тем больше, чем меньше валент­ ноаь и атомный вес элемента. Гели, насыщенные способны удерживать Na•, воды в раз больше своей массы. Используя это свойаво, из солей натрия и коллоидов силикатов изготавливают обычный канцелярский клей. Коллоиды, удерживающие большое количеаво воды, называются гидрофильными (греч.

hydor- вода, phileo -люблю). К ним относятся коллоиды, насыщенные Na•, к•, Mg2•.

Са2•, Коллоиды, удерживающие малое количеаво воды, называются гидрофоб· ными (греч. арах). Эти коллоиды образуют при коагуляции гели, поч· phobos ти не содержащие воды, или порошки - седимент. Они не обладают клеящей способноаью.

Наилучшей клеящей способноаью в почвах обладают гели гумусовых ве· щеав, насыщенных кальцием. Эти коллоиды хорошо склеивают почвенные час· тички, они необратимы и поэтому являются лучшими аруктурообразователями.

Коллоиды, насыщенные натрием, обратимы, они не образуют прочных комочков и под дейавием воды расплываются. Коллоиды, насыщенные железом, очень прочны, содержат мало воды, способавуют образованию плотных горизонтов почвы.

Коагуляция коллоидов может происходить при взаимной нейтрализации раз· нородно заряженных кол11оидов, при уменьшении количеава воды, напримеР при ее испарении, замерзании или нагревании. В природных условиях проис· ходит «аарение» коллоидов с освобождением чааи воды, т.е. гели теряют водУ· Потеря воды гелями приводит сначала к уменьшению их клеящей способности.

которая затем полноаью исчезает. Обезвоженные гели гумуса необратимы. не обладают клеящей способноаью и плохо используются микроорганизмами.

Очень чаао весной, когда почвенный раавор разбавлен, золи органическо· го вещеава и коллоидные чааиць~ минерального происхождения передвиrа:

_,j ются вниз по профилю почв под деиав :ем нисходящего тока воды.

,,,,,,,,.........--------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - nочвенные коллоиды, обладая огромной удельной поверхностью и энер­ гией. принимают активное участие во всех процессах, протекающих в почвах.

разнообразие состава почвенных коллоидов, способность их передвигаться nод действием влаги в почве в форме коллоидных растворов - золей и закреп­ ляться в форме гелей приводит к образованию почвенных слоев - горизонтов, отличающихся составом и свойствами коллоидов, проникновению в глубь мате­ ринских пород органических и органо-минеральных веществ. В зависимости от катионов, насыщающих коллоиды, и их клеящей способности формируются раз­ личноlе по размерам и устойчивости к воде почвенные комочки, обусловливаю­ щие разнообразие воднофизических свойств почв. Способность к диссоциации и связанная с этим химическая активность обеспечивают участие коллоидов во всех физико-химических процессах, обусловливая постепенное присутствие в почвенных растворах элементов питания и одно из важнейших свойств почв поrлотительную способность.

Поглотительная способность почв. Виды поглотительной способности 4.3.

Под поглотительной способностью почв понимается ее способность задерживать соединения или их части, находящиеся в растворенном состоянии, а также кол­ лоидально-распыленные частички минеральных и органических соединений, живые микроорганизмы, грубые суспензии.

Совокупность высокодисперсных твердых частиц почвы, способных к ре­ акциям обменного поглощения, называют почвенно-поrлощающим комплек­ сом (ППК). Учение о почвенной поглотительной способности связано с именем К.К. Гедройца.

В зависимости от способа поглощения различают следующие виды поглоти тельной способности:

механическая;

физическая;

физика-химическая, или обменная;

химическая;

биологическая (детально разработана В.Р. Вильямсом).

Все формы поглотительной способности зависят от коллоидной (илистой) части почвы, а две из них - физическая и физико-химическая - связаны с кол­ лоидами почвы и их свойствами.

Механическая поглотительная способность - это способность почвы :адерживать в своих порах частицы почвенных суспензий. Почвенные суспен­ в~и образуются при стоке и впитывании воды в почву. Вода, попадающая в noч­ n~ содержит взвешенные частички, разнообразные молекулы и ионы. Частички, за~едвигаясь по системе почвенных пор и ходов вместе с водой, постепенно все Рева ют в промежутках, имеющих меньший размер, чем они сами. Это чаще *и:о происходит в изгибах, тупичках. Наибольшее количество частичек задер­ тем ~ется в узких порах. Таким образом, чем меньше размер почвенных пор, Кам ольwе частичек задерживается при просачивании почвенных суспензий.

IОrсяни, например, плохо задерживают частицы суспензий;

в песках задержива rлинистые частицы, а в суглинистых почвах - коллоидные частицы и даже ~ -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - микроорганизмы. Механическая поглотительная способноаь почв обеспечи­ вает высокое очищение почвенных рааворов от взвешенных чааиц. Часть их оаается в верхних слоях, накапливается и с течением времени может изменить механический соаав почвы. Эта форма поглотительной способноаи почв ис­ пользуется при орошении, очиаке водных суспензий в промышленных целях, для очиаки питьевой воды.

Физическая поглотительная способность почв - это способность кол-:

лоидных чааиц поглощать из почвенных рааворов молекулы вещеав, пони­ жающих поверхноаное натяжение водной пленки. При механическом погло.:

щении суспензии освобождаются от чааиц и превращаются в рааворы, содер­ жащие молекулы и ионы. Каждая почвенная чааичка оказывается окруженной:

водной пленкой.

Извеано, что на поверхноаи частицы молекулярный слой воды удержи­ вается очень большими силами, создающими повышенное натяжение водной·.

пленки. Обычно натяжение водной пленки на границе с воздухом при о·с равно 75,5 динjсм. Поэтому чем больше в почве мелких чааиц, тем больше общая поверхноаь водной пленки, а следовательно, и энергия сил поверхноаного на­ тяжения.

К.К. Гедройц, изучая рааворы различных солей, уаановил, что вещеава можно разделить на две большие группы: понижающие поверхноаную энер­ гию водных пленок и повышающие ее. Сила поверхностного натяжения водной пленки изменяется при воздейавии различных кислот и солей. Неорганические кислоты и их соли чаао повышают, а органические кислоты, спирты, алкалои­ ды и краски понижают поверхноаное натяжение водной пленки, и тем сильнее, чем больше их концентрация в почвенном растворе. Поэтому распределение молекул вещеав вокруг почвенной чааицы различно. Молекулы вещеав, пони­ жающих поверхноаное натяжение водных пленок, будут удерживатьсяею-это явление получило название положительная адсорбция. Вещеава, повышающие поверхноаное натяжение водной пленки, будут располагаться на значительном расаоянии от почвенной чааицьt это явление носит название отрицательная адсорбция (лат на, у, при;

поглощать, всасывать).

ad - sorber Таким образом, при просачивании почвенного раавора вещеава, пони· жающие поверхноаное натяжение водной пленки, т.е. органические кислоты.

спирты, алкалоиды, будут удерживаться и накапливаться в почве, а вещеава, повышающие поверхноаное натяжение - неорганические соли, которые чаще всего хорошо диссоциируют, будут находиться в рааворе.

Уменьшение поверхноаной энергии водных пленок может произойти не только вследавие положительной адсорбции, но и при процессах коагуляции, сопровождающихся уменьшением общей поверхноаи почвенных чааичек. т.е.

физическая поглотительная способноаь в значительной аепени зависит от со· аояния коллоидов почвы.

Фиэико-химическая, или обменная, поглотительная способноаь nочв~ это способноаь главным образом коллоидных (илиаых) чааичек удерживать.

- по~· обменивать ионы с почвенным раавором. Водный раавор, окружающии di.

венные чааицы, содержит значительное количеаво вещеав, диссоциирова".

ньtх на ионы- катионы и анионы (катионы заряжены положительно, анионьt:

-----------------------90 _ """'""'~.--------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - ""~~ицательно). Например, в почвенном рааворе могут находиться катионы Na•, ~- Mg2', Са 2 •, н+, Fe 3• и анионы Cl-, SO/-. РО/-, N0 3-. Почвенные коллоиды также и~еют положительный (или отрицательный) заряд, поэтому чааицы, заряжен­ ные отрицательно, а это почти вся основная часть минеральных и органических частиц, будут удерживать катионы, а заряженные положительно анионы.

вследствие того, что почвенные коллоиды несут в основном отрицатель­ ный заряд, в почвах происходит преимущественно поглощение катионов. Чем больше коллоидных чааичек в почве, тем больше катионов они смогут удер­ жать в поглощенном соаоянии. Катионы удерживаются почвенными чааицами довольно прочно и могут быть вытеснены только в случае их замены другими при соприкосновении с почвенным раавором. Замена происходит в результа­ те обменных химических реакций. Обмен ионов происходит очень бьюро и в эквивалентных количеавах, т.е. один катионcaz• заменяется на два катиона н• или к·, причем любой катион почвы может быть замещен любым катионом поч­ венного раствора. Почвенные коллоиды наиболее энергично поглощают Fен, д1:, н', Са 2 •, Mg 2•, К+, Na•. Этот ряд написан по мере убывания энергии погло­ щения. Чаще всего Fe 3• и А1 3 + образуют сложные комплексные, нерааворимые в воде соединения. Поэтому в природных условиях в поглощенном соаоянии находятся н•, Са 2 •, к• и реже содержание которых зависит от условий Mg2•, Na•, и факторов почвообразования.

Количество логлощенных катионов зависит от величины и содержания час­ тичек разных размеров, и особенно коллоидных, т.е. от механического соаава.

Зависимость емкоаи поглощения катионов от механического соаава почв де­ монстрируют следующие данные:

Размер частиц, мм 0,0001-0,00025 Менее 0, 0,25-0,005 0,005-0. Количество катионов, 0,3 15,0 37,5 63, 100 г почвы мr-экв на Общее количество логлощенных катионов, или оснований выражается в миллигромм-эквивалентах (мг-экв) на 100 г почвы. Миллиграмм-эквивалент- это частное от деления атомного веса данного элемента на валентность, выражен­ ное в миллиграммах. Так, для Са 2 • эквивалент по водороду равен 20,04 м г, а для ~~2 '- 12 м г. Для пересчета на 100 г почвы 100 делят на величину навески, взя ои для определения, и общее количеаво оснований или сумму поглощенных катионов, определенных в опыте, умножают на полученное число. Количеаво ~оглощенных катионов (ионов) зависит также от минералогического соаава.

6~~ каолин, гидрослюда могут удержать 20, серицит- 20-40, монтмориллонит об lOO мг-экв на 100 г почвы. Наибольшей же поглотительной способноаью гу~адает органическое вещеаво почвы. Например, гумус поглощает до 180, а ~новые кислоты -до 286 мг-экв катионов на 100 г почвы.

новнаким образом, общее количеаво катионов и анионов почвы зависит в ос­ орга ом от механического, минералогического соаава почв и содержания в них больнического вещеава. Чем больше содержится в почве илиаых чааиц, тем MUJe ионов удерживается в поглощенном соаоянии.

Гiочвааксимально возможное количеаво катионов, которое может сорбировать ' называется емкааью поглощения и обозначается буквой Е. Для различных -------------------91 _ -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - ПОЧВ емкость поглощения различна: у песчаных почв она равна 1-5 мг-экв, суnес­ чаных- суглинистых- от 7-8 до 15-18, глинистых- от 15 до 30 мг-экв 7-8, выше, у суглинистых поДзолов колеблется в пределах 12-18, у дерново-подзолис~ тых почв 16-25, серых лесных 18-30 и черноземов 30-50 мг-экв на 100 г почвы;

'• Емкость поглощения складывается из двух величин: суммы поrлощенн1ЬI'' оснований куда входят главным образом к+, Са 2 +, и поглощенног S, Na+, Mg2+, ·.

водорода Н+, содержание которого обозначается буквой Н. Как и емкость погл • ·.

....

щения, S и Н выражаются в мг-экв на 100 г почвы. Таким образом: ' E=S+H Степенью насыщенности почв основаниями называют отношение суммы обj менных оснований к емкости поглощения. Она показывает, какую часть все.

емкости поглощения занимают обменные основания. ' (-s-)x v= S+H или =~х!ОО V Е V где степень насыщенности почв основаниями, в%;

сумма обменных оснований, мг-экв на 100 г почвы;

S Н- гидролитическая кислотность, мг-экв на 100 г почвы;

- Е емкость поглощения, мг-экв на г почвы.

В почвах, не содержащих поглощенного водорода (сероземы, каштановые, бурые почвы, а также карбонатные черноземы), она равна 100%. Чем больше в почве поглощенного водорода, тем меньше насыщенность основаниями.

Степень насыщенности почв основаниями характерный показатель почвы.

Этой величиной пользуются при решении многих вопросов, особенно при обо­ сновании известкования и внесения фосфорных удобрений.

В зависимости от соотношения суммы поглощенных оснований и содер­ жания обменного водорода различают почвы насыщенные и не насыщенные основаниями. Почвы, не насыщенные основаниями, содержат в поглощающеt.l комплексе большое количество обменного водорода и алюминия и называют­ ся кислыми - это подзолы, дерново-подзолистые, серые лесные почвы. поч­ вы, у которых сумма поглощенных оснований Са 2 +, Mg2+ и Na+ равна емкоетt поглощения, называются насыщенными основаниями - черноземы, сероземы.

солонцы, каштановые почвы.

Насыщенные основаниями почвы могут быть нейтральными и щелочными в за:

висимости от содержащихся в них обменных катионов. Почвенный поглощаю~t комплекс, насыщенный достаточно большим количеством положительно заря)l(е/1' 1{0' ных гидраокисей железа, алюминия и углекислого кальция, обеспечивает физи ВО химическое поглощение анионов. Поглощение анионов происходит неодинако 1.' менее всего поглощаются ионы ct-, а также N0 3-,а затем по мере увеличения SO~ ~ РО/- и он-, т.е. чем больше валентность аниона и его величина, тем силы-1ееf поглощается. Исключение составляеттолько гидроксильная группа (он-). ~~ Таким образом, в почвах в поглощенном состоянии находятся соедине "'~ серы, фосфора и в меньших количествах - азота и хлора. Однако почвен · ------------------------92----------------------· """"""~··--------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - "'"""'"" nоглощающий комплекс преимущеавенно соаоит из отрицательно заряжен­ _ ных частиц, и поэтому поглощаются в основном катионы.

nочвы, насыщенные катионом водорода, -это кислые почвы с непрочнои комковато-пылеватой аруктурой, расплывающейся под влиянием воды.

коллоиды этих почв гидрофильны, частично обратимы. Катион н• не исполь­ зуется к~к элемент питания и нередко подавляет жизнь микроорганизмов и растении.

катион алюминия в подвижной форме ядовит для рааений, придает почвам кислые свойава, однако является хорошим коагулятором и способавует обра­ зованию прочной аруктуры.

натрий - катион, придающий среде щелочную реакцию, в больших коли­ чествах вызывает гибель рааений, разрушает почвенную аруктуру, дисперги­ рует ее;

коллоиды натрия гидрофильны, подвижны, соли натрия рааворимы в воде катионы кальция и магния преобладают в поглощающем комплексе черно земных почв и придают им реакцию, близкую к нейтральной. Они хорошие коагу­ ляторы, способавующие закреплению органических вещеав в почвах. Коллоиды их гидрофильны, необратимы. Катионы кальция и магния способавуют образо­ ванию водопрочной почвенной аруктуры.

Катион железа входит в почвенный поглощающий комплекс кислых почв. Он хороший коагулятор, придает прочноаь почвенной аруктуре, образует с анио­ нами фосфорной кислоты плохо диссоциирующие и малорааворимые соеди­ нения. Гели необратимы, гидрофобны.

Анионы задерживаются почвой лишь чааично, причем некоторые из них (РО,' и 50/- ) образуют в почве нерааворимые в воде соли, а CI- и N0 3-, если не перехватываются корнями рааений, как правило, вымываются за пределы почв.

Химическая поглотительная способность - это способноаь почв за­ держивать катионы и анионы в форме нерааворимых или труднорааворимых соединений. Образование таких соединений может происходить при увеличе­ нии концентрации вещеав и выпадении их в осадок, а также в результате хими­ ческих реакций, протекающих в почвенном рааворе. Так, труднорааворимые соединения фосфора с кальцием образуются при внесении суперфосфата в черноземные почвы.

2Са(НСО 3 ) +Са(Н РО) са''Са (РО) +4СО +4Н О ЗCaClz+2N2a з РО 4 = 2Са з 4(РО) 2 ~6Na4Cl 2 Ее леза. ли в почве присутавуют гидраты железа, могут образоваться фосфаты же Fe(OH) 3 +Н РО са'' FePO + ЗН О Тр з 4 4' Разо Уднорастворимые соединения, например СаС0 3, CaSO 4, Са/РО 4 ) 2, могут об Обмевываться при взаимодейавии ионов Са 2 +, Mg2•, Fe 3•, дlз+ с Р0 4 3 -, SO/- при Нных реакциях ~~ПК] + НzСОз = lППК] + СаС0 Часть Ким образом, катионы и анионы могут задержаться в почве. Некоюрая........._ lllx дает новообразования в форме белоглазки, псевдомицелия, охристых 93 _ ~.

----------..... -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ пятен, рудяковых зерен и др. Благодаря химической поглотительной способ ности в почвах накапливаются такие элементы питания, как фосфор и сера..

Биологическая поглотительная способность почв обусловлена изби·.

рательным поглощением элементов питания корнями растений и микроорга· низмами. Закрепленные в форме органического вещества элементы питани поступают в почвы и накапливаются в них. Биологическая поглотительная сп, собность почв обеспечивает закрепление азота и всех важнейших элемент питания в соотношениях, наиболее выгодных для растений. Она имеет особен но большое значение для эродированных, молодых, слаборазвитых и легких n механическому составу почв. При почвообразовательных процессах и выветри· вании в передвижении, закреплении, образовании и разложении различны' веществ принимают участие все формы поглотительной способности.

~ Кислотность и щелочность почв 4.4. ·~··· Кислотность почвы это свойство почвы подкислять почвенный растворов;

Кислотность обусловлена присутствием обменного водорода и обменного алю~ миния. Источником иона водорода в почвах являются органические кислоты.

Обменный алюминий находится в почвах в составе солей и алюмосиликатов.

Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвен~ ных микроорганизмов, усвоение растениями питательных веществ, течение фи~ зико-химических и биохимических процессов.

В почвах различают несколько видов кислотности: актуальную и потенциаль:

ную.

Актуальная кислотность обусловлена присутствием в почвенном рас· творе свободных ионов в форме Н+ и он-. Актуальная (активная, свободная) кислотность кислотность почвенного раствора, обусловленная повышен' ной концентрацией в нем ионов н+ по сравнению с ионами он-. Она оп­ ределяет реакцию почвенного раствора и характеризуется величиной рН, представляющей собой отрицательный логарифм активности водородного иона (табл. 2.6).

Определение рН почвенного раствора имеет огромное значение, так каJ именно актуальная кислотность почв определяет жизнедеятельность микроор· ганизмов и условия существования растений.

2.6. Классификация реакции почвенного раавора по величине Р н ~ Таблица Концентрация ионов Н+.~ Значения рН (водн.)• Реакция почвенного раствора 10- 3-10-• 3-4 Сильнокислая ~ 1o-•-1o-s 4-5 Кислая ~ 1o-s-1o-' Слабокислая 5-б ~ 10"6-10" б-7 Нейтральная ~.

-· 10" 7-10" Слабощелочная 7- 10-8 -10- 8-9 Щелочная.

10-9-10-'' Сильнощелочная 9- • - nри определении рН в водной вытяжке соотношение почвы и воды 1:2,....4..

~-~-~---------------ПОЧВОВ~ЕНИЕ-------------------- nотенциальная кислотность кислотность твердой фазы почвы. Она бусловлена наличием ионов водорода и алюминия в поглощенном состоянии.

о ~ эти катионы при некоторых условиях могут выити в раствор и принять активное частие в почвенных процессах.

у различают две формы потенциальной кислотности (в зависимости от харак­ тера вытеснения): обменную и гидролитическую.

обменная кислотность это кислотность, обусловленная обменно-по­ глощенными ионами водорода и алюминия, которые извлекаются из почвы при обработке ее раствором нейтральной соли (например, KCl). Появление в рас­ творе обменных алюминия и водорода сообщает раствору кислую реакцию:

[ППК]+ 4KCl [ППК] + HCl + AlCl далее:

AlCl 3 + ЗН 2 0 Al(OH) 3 + ЗНСl образующаяся соляная кислота характеризует обменную кислотность. Ее тит­ руют щелочью и узнают количество ионов водорода, соответствующее обменной кислотности. В величину обменной кислотности входит и актуальная, следователь­ но, обменная кислотность всегда больше, чем актуальная, а рН солевой вытяжки соответственно ниже, чем рН водной вытяжки, если почва обладает обменной кис­ лотностью (табл. 2. 7).

При обработке почвы раствором нейтральной соли вытесняются не все поглощенные почвой ионы водорода. Более полно выявляется потенциальная кислотность при обработке почвы раствором гидролитически щелочной соли, например уксуснокислого натрия (СН COONa).

Таблица 2.7. Группировка почв по величине рН(ксt) и потребность в известко­ вании ~чения рН(к Cl) Потребность почв в известковании Степень кислотности почвы 4,0 и ниже Очень сильнокислые Очень сильная 4,1-4,5 Сильнокислые Сильная Среднекислые Средняя -- Слабокислые Слабая --- Близкие к нейтраЛьным Очень слабая ~еб,О• Нейтральные Отсутствует • - почны со щел б - ных почв очнои реакциеи в данном случае не рассматриваются, так как отсутствует потре ность дан· в известковании для уменьшения кислотности че Гидролитическая кислотность показывает максимально возможное коли ство вод орода и алюминия, находящихся в обменном состоянии в почве. Она onp го 0еделяется при обработке почвы раствором соли слабой кислоты и сильно­ сре;

нования (например, ацетат натрия CH 3 COONa), который создает щелочную дор: и тем самым способствует более полному вытеснению поглощенного во да ~ППК] + 2CH 3COONa [ППК] + 2СН 3 СООН + 2HzD (Nао~~ичество уксусной кислоты, которое определяется титрованием щелочью ~11СJ1от · оnределяет величину гидролитической кислотности. Гидролитическая Насть обычно больше обменной.gs _ -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ-~-------- Величина гидролитической кислотноаи дает предаавление об общем со.

держании в почве поглощенных ионов водорода, что служит показателем не.

насыщенноаи почв основаниями. Эту величину используют при вычислении емкоаи поглощения кислых почв, при уаановлении дозы извеаи при извест.

ковании, при выборе удобрений.

Виды почвенной кислотноаи, рассмотренные выше, являются лаборатор.

ными моделями некоторых соаояний реальной почвы. Так, почвенный раствор после обильных осадков (диаиллированная вода) имеет кислотноаь, близкую к актуальной. При подсыхании почвы повышается концентрация солей в раств 0 • ре и кислотноаь приближается к обменной. Следовательно, обменная кислот­ ноаь отражает то количеаво ионов водорода и алюминия, с которым корни рааений общаются в повседневной жизни. Кислотноаь, близкая к обменной появляется в рааворе также при внесении некоторых удобрений в виде ней~ тральных солей. Гидролитическая кислотноаь является моделью извеакования почв и служит для определения дозы извеаи, необходимой для получения ней­ тральной актуальной кислотноаи.

Известкование кислых почв 4.5.

Улучшение свойав почв и снижение почвенной кислотноаи доаигаются вне­ сением в почву иона в форме извеаи, молотого извеаняка, мела и других CaZ+ удобрений. Если в кислую почву вносят извеаь, протекает реакция обмена:

+ СаС0 3 ~ [ППК] + Н 2 С0 [ППК] Н/0 3 ~ Нр + С0 В результате извеакования в почве не образуется соединений, вредных для рааений. В первую очередь извеаь вносят в почвы, имеющие рН до за· 3,5;

- 3,5 4,5 4,5 5,5.

тем от до и, наконец, от до Выше рН=5,5 извеакование не производится. Дозу извеаи определяют по рН (табл. или по величине ГК.

2.8) Таблица Ориентировочные дозы извеаи в тjга в зависимоаи от вели· 2.8.

чины рН солевой вытяжки и механического соаава дерново·подзолиаых почв (при содержании гумуса до 3%) Механический соаав почвы Доза СаС0 3 в зависимоаи от величины рН солевой вытяжки, т;

га 5,4-5,5_ Н,5 4,6 4,8 5,0 5, - 2, Супесь и легкий суглинок 4,0 3,5 3, 5,0 4, - 3, Средний суглинок 4, 6,0 5,5 5,0 4, 4, Тяжелый суглинок 7,5 6,5 5,5 5, 8, Щелочность почв 4.6.

0'1' Различают актуальную и потенциальную щелочноаь почв. Актуальная щел t. ноаь - это щелочноаь почвенного раавора, возникающая под влиянli:~.

гидролитически щелочных солей, например соды или бикарбоната кальЦо/ Потенциальная щелочноаь обнаруживается у почв, содержащих в почвенtt11.

поглощающем комплексе натрий. Она характерна для солонцеватых и засоЛ.

ных почв и определяется реакцией с образованием соды, например:

-------------------------96 ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - '"'"""" [ППК] + Н 2 С0 3 ~ [ППК] + Na/0 Борьба со щелочноаью проводится гипсованием почв.

[ППК]+СаS0 4 ~ [ППК] + Na 2S0 сернокислый натрий водорааворим, легко вымывается. Входящий в поч­ венный комплекс Са 2 + улучшает свойава почв.

для снижения щелочноаи солонцов применяют суперфосфат, сульфатам­ мония, навоз.

4.7. Буферность почв Буферность почв это свойаво почвы поддерживать поаоянную реакцию nочвенного раавора. Буферноаь зависит от химического соаава и емкоаи по­ глощения почвы, соаава поглощенных катионов и свойав почвенного рааво­ ра. Если в почву влить немного соляной кислоты, то можно ожидать подкисления nочвенного раавора, однако этого не произойдет, так как произойдет обменная реакция с образованием нейтральных солей. Если добавить щелочь, например соду, то и она также будет нейтрализована. Буферная способноаь почв будет тем выше, чем больше ее емкоаь поглощения. На буферные свойава почв ока­ зывает большое положительное влияние бикарбонат кальция.

Буферность - явление, которое обеспечивает более или менее поаоянную концентрацию водородных и гидроксильных ионов в почве, что дает возмож­ ность растениям приспоеобиться к условиям среды. Буферная способноаь яв­ ляется одним из элементов почвенного плодородия.

Гnава S. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ 5.1. Общие физические свойства почвы Физическиесвойава почвы связаны с ее дисперсноаью (раздробленноаью на отдельные частицы) и порозноаью (аепенью примыкания чааиц почвы друг к другу). Благодаря дисперсноаи и пориаоаи в почвах можно выделить три Фазы -твердую, жидкую и газообразную, находящиеся во взаимодейавии друг с другом.

Наименее подвижная чааь- твердая фаза почвы и особенно минеральные частицы;

более подвижные - органические вещеава и еще более динамич­ ные - жидкая и газообразная фазы.

н К числу общих физических свойав почвы относят плотноаь почвы, плот­ ость твердой фазы и порозноаь.

скеПлотность почвы (объемный вес, объемная масса почвы, удельный вес лета по еди чвы уааревшие синонимы, употребляемые в литературе) масса - твенницы сухого вещеава почвы (М) в единице ее объеманенарушенного еаес н:0~0 сложения (V), выраженная в гjсм 3 или тjм 3 : dv = MjV.

наиб меньшая плотность обычно наблюдается в верхних горизонтах почв, liьtx ~льwая - в иллювиальных и глеевых горизонтах. У хорошо оаруктурен­ бll~даыхлых дерново-подзолиаых почв наименьшая объемная плотноаь на 11овьtUJется в лесных подстилках- 0,15-0,40 гjсм 3, в гумусовых горизонтах она ~тся до 0,8-1.0. в подзолистых - до 1,40-1,45, иллювиальных - до "" 97 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ----------------------ПОЧВОВ~ЕНИЕ---------------------.

1,5-1,6 и в материнской породе- до 1.4-1,6 гjсм 3 • Величина объемной плот.

ности почв зависит от типа растительности. Так, в гумусовых, горизонтах nод сомкнутыми ельниками она равна под березняками nод 0,9-1,1;

- 1,0-1,3;

злаками- 1,2-1.4 гjсм 3 • Каждый вид растений способен поддерживать плотность почв на том или ином уровне, т.е. в определенном интервале величин. Наиболее благоприятная для растительности величина плотности верхних горизонтов почв колеблется в пределах гjсм 3. Предельной величиной характеризуются глеевые го.

0,95-1, ризанты почв с максимальной плотностью гjсм 3. Если плотность почв равна 2. гjсм 3, корни древесных пород практически не проникают в почву (при 1,6-1. плотности почвы гjсм 3 ), а сельскохозяйственные культуры снижают 2,66-2. урожай в раза.

3- Почву считают рыхлой, если плотность гумусовых горизонтов равна 0,90-0,95;

нормальной- 0,95-1,15;

уплотненной- 1.15-1,25 и сильноуплотненной- бо­ лее 1,25 гjсм 3.

Плотность твердой фаэы почвы (удельный вес почвы) масса сухого вещества (М) в единице ее истинного объема (V,), т.е. в единице объема твер­ дой фазы почвы, выраженная в гjсм 3 или тjм 3 :

d=MjV о'бычно 'плотность твердой фазы минеральных горизонтов почв колеблется в пределах а органогенных- (торф). Плотность верхних гуму­ 2.4-2.8. 1.4-1, сираванных горизонтов почв в среднем равна нижних 2,5-2,6;

2,6-2.7.

Пороэность почвы. Поскольку порозность почвы определяется соотноше· нием и взаимным расположением почвенных частиц или их агрегатов и пустот между ними, общая порозноаь почвы (в%) может быть определена путем сопос­ тавления плотности почвы и плотности ее твердой фазы согласно уравнению:

=((d- d)jd) х100%, Р получаемому из простого представления о том, что объем почвенных пор:

VP =V- V,, = ((V- V,}/ V) х а порозность (в%) Р Для оценки общей порозноаи почвы можно использовать следующую при­ мерную шкалу.

Примерная шкала оценки порозности почвы (по Н.А. Качинскому) Общая nорозноаь, % Категория Оценка условий и 65-70 70 Излишне высокая Почва всnушена Культурный nахотный слой 65-55 Отличная 55-50 (45) Удовлетворительная Для nахотного слоя (оnтимальная)* Для nахотного слоя 50 (45) Неудовлетворительная Характерна для уnлотненных иллюви· 40-25 Чрезмерно низкая•• -- альных горизонтов • - по оценке, предложенной Почвенным институтом им. В. В. Докучаева •• - название категории по Е.В. Шеину ка· Различают несколько форм порозности, главнейшими из них являются пиллярная и некапиллярная. Капиллярная порозность обычно измеряется лабораторных условиях и равна количеству воды, удерживаемому тонкиr.t, ~ ----------------------- '"'"'"'"""~~~------ПОЧВОВЕДЕНИЕ -----~-~-- :~nиллярными промежутками между чааицами твердой фазы почвы. Обычно м больше глинистых чааиц, тем больше капиллярная порозность. В оарукту­ че нных почвах вода между комочками вытекает из-за большого размера пор, а ~есамих комочках удерживается в капиллярах. Разница между общей и капил­ лярной порозноаью соаавляет некапиллярную порозноаь.

наибольшая порозноаь наблюдается в лесных подстилках, тра­ (80-90%) вяном войлоке, торфах, т.е. органогенных горизонтах. В минеральных гумуси­ ованных горизонтах она равна в верхних безгумусных - 45-55%, 55-65%, ~ нижних горизонтах почвы может быть ниже Минимальная порозноаь 45%.

наблюдается в глеевых горизонтах почв и равна около 30%.

для развития корневых сиаем древесных пород наилучшие условия созда­ ются при пориаоаи почв, равной при пориаоаи 35-40% корни про­ 55-65%;

никают в почву с трудом, а при пориаоаи глеевых горизонтов она практически становится корненепроницаемой. Большое значение имеет некапиллярная по­ разность. Для наиболее освоенных корнями горизонтов она, как правило, более 10%: при снижении ее до 3% нижние горизонты почв аановятся малодоступны­ ми для корней. Некапиллярная порозноаь обеспечивает проникновение возду­ ха в почву аэрацию. Для нормального развития рааений важно, чтобы почвы имели высокую капиллярную порозноаь и порозноаь аэрации не менее 20% объема почвы.

Порозноаь почвы, а соответавенно и ее плотноаь величины динамичные и могут сущеавенно меняться в зависимоаи от соаояния почвы. В чааноаи, силь­ ное воздействие на эти параметры оказывают машинная обработка почв (вспашка, культивация, прикатывание), орошение, проезд машин по поверхноаи. Динамич­ ны они и в процессе почвообразования. Поэтому, говоря о плотноаи какой-либо почвы, скажем гjсм 3, имеют в виду либо ее значение в данный момент, либо 1, некую равновесную плотноаь.

Почвы довольно сущеавенно отличаются между собой по плотноаи и по­ разности, различна порозноаь почв и в разных горизонтах профиля.

В общем случае можно сказать, что чем больше в почвах органического ве­ щества, чем лучше они оаруктурены, тем выше их общая порозноаь, а следо­ вательно, тем лучше их водно-физические и воздушно-физические свойава, определяющие плодородие.

S.2. Физико-механические свойства почвы ;

а~более важными физико-механическими свойавами являются плааичноаь, с:п~ость, набухание, усадка, связноаь, твердоаь и спелоаь. Большая чааь этих о~ств связана с количеавом глиниаых или илиаых чааиц и влажноаью почвы.

без nастичность - способноаь влажной почвы необратимо менять форму т~ч образования трещин после приложения определенной нагрузки. Плас­ сч~~ость характеризуется числом Апеберга. Верхним пределом плааичности np•· ают влажность, при которой почва начинает течь, а нижним - влажноаь, •• • 3 ммкоторо и почва переаает скатываться в шнур без трещин диаметром более г11 ~н · Пески имеют число пластичноаи - О, супеси - 0-7, суглинки - 7-17, bl - более 17. Плааичноаь почвы широко используется при определении 99---------- """'--~~ -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ -~-------- механического состава почв, при скатывании шнуров и шаров, при расчетах тя­ говых усилий по обработке почв.

Липкость свойство влажной почвы прилипать к другим телам, в том числе к поверхности сельскохозяйственных орудий;

она измеряется нагрузкой в Па, необходимой для отрыва металлической пластинки от влажной почвы. Липкость зависит от механического состава почв, оструктуренности, количества органи­ ческого вещества, насыщенности почв различными катионами. Почвы супесча­ ные и песчаные, оструктуренные, богатые органикой имеют меньшую липкоаь.

По липкости почвы делятся на предельно липкие ( 14 7,0 Па), сильно вязкие (19,6 Па).

Па), средние Па), слабо вязкие (49,0-147,0 (19,6-49, Набухание свойство почв и глин увеличивать свой объем при увлажне­ нии. Оно зависит от величины илистой части почвы, ее минерального соаава, состава обменных катионов. Больше набухают глины, особенно состоящие из монтмориллонита и насыщенные натрием или литием. Набухание выражают в объемных процентах по отношению к исходному обьему по формуле:

Vнаб= х 100, где ((V 1·V)jV) набухание исходного объема, V- %;

_ v наб б о ьем влажнои почвы;

v2 - объем сухой почвы.

Максимальная величина набухания можетсоставлять 120-150%.

Усадка сокращение объема почвы при ее высыхании. Это явление об­ ратное набуханию, зависящее от тех же условий, что и набухание. Измеряется в объемных процентах по отношению к исходному обьему по формуле:

Vy,= ((V 1 -V 2 )/V 1) х 100, где VY, - усадка от исходного объема, %. Остальные обозначения те же, что и в предыдущей формуле.

При усадке почва может покрываться трещинами, возможны формирование структурных агрегатов, разрыв корней, усиление испарения. Усадка вызывает из­ менение процессов разложения органических веществ, увеличение аэробиозиса почвы.

Связность способность почв оказывать сопротивление разрывающему усилию. Она обусловлена силами сцепления между частицами и зависит от со­ става коллоидов и катионов. Наиболее связными являются глины, малоострукту­ ренные почвы, насыщенные одновалентными катионами. Связность измеряется в Па при испытании образцов на сдвиг, разрыв, изгиб, раздавливание. В легких почвах органическое веществоинекоторая влажность увеличивают связность. в суглинистых, наоборот, уменьшают. Связность почвы влияет на качество обра· ботки и сопротивление воздействию машин и орудий.

Твердость - способность почвы сопротивляться сжатию и расклиниваниtО· за· Измеряется с помощью твердомеров и выражается в Па. Твердость почвы a)l(· висит от механического состава, состава насыщающих почву катионов и вл t ности. По мере увлажнения почвы ее твердость уменьшается, при насыщенИ _ одновалентными металлами - увеличивается, малогумусные почвы тверже гУ мусовых, оструктуренные почвы менее тверды, чем неоструктуренные. Твердость может быть использована при определении необходимой сил тяги при обработке почвы по формуле: ~· -------------100 ---- ""'"'""''""""""~------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - р"' kхахб, где удельное сопротивление почвы, меняющееся от 29.42 до 88,25 Па при k влажности от 30 до 70% от полной влагоемкости, оно находится в прямой зависи­ мости от твердости почв, что позволяет ограничиваться определением твердости;

а глубина пахоты, см;

б ширина захвата плуга, см.

спелость такое состояние, при котором почва не прилипает, хорошо крошится, имеет наименьшее удельное сопротивление и не пылит. Различают физическую и биологическую спелости. Физическая спелость наблюдается при оптимальной влажности, которая колеблется в пределах 40-60% полной влага­ емкости. Биологическая спелость, по Д. И. Менделееву, такое состояние почвы, при котором она «подходит, как тесто»,от наличия в ней углекислого газа или максимальной биологической активности микроорганизмов (разложения и пе­ реработки органических веществ, освобождения элементов питания).

Глава б. ВОДНЫЕ СВОЙСТВА И ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ 6.1. Формы nочвенной воды Почва как многофазная полидисперсная система способна поглощать и удержи­ вать воду. В ней всегда находится определенное количество влаги. Содержание влаги в процентах к массе сухой почвы (высушенной при температуре 105°(} характеризует влажность почвы. Влажность почвы можно выражать в процентах от объема почвы, в м 3jга, в мм.

Вода поступает в почву в виде атмосферных осадков, грунтовых вод, при конденсации водяных паров из атмосферы, при орошении. Главным источни­ ком воды в неорошаемом земледелии являются атмосферные осадки. Грунто­ вые воды, в сущности, питаются из того же источника. Что касается конденсации в почве паров воды из атмосферы, то процесс этот не имеет большого значения (Дояренко А. Г.).

Жидкая и параобразная вода в почве подвергается воздействию различных ~Риродных сил: сорбционных, капиллярных, осмотических, гравитационных.

од их влиянием изменяются свойства почвенной воды, ее подвижность и до­ ступность растениям.

Почвенные частицы, обладая поверхностной энергией, способны притяги­ вать дипо к льны е молекулы воды. Поглощение твердыми частицами почвы моле ул ~арообразной и жидкой воды называется процессами сорбции воды.

и в опиллярные силы возникают на границе раздела твердая фаза почвы - вода и nоздух в капиллярных порах и обусловлены поверхностным натяжением воды ~вление Ров м смачивания. Поверхностное натяжение воды мера некомпенси ~астанности молекулярных сил в поверхностном слое. Вода, смачивая твердые к со:цы, вызывает образование вогнутых менисков в капиллярах, что приводит натя:анию отрицательного капиллярного давления за счет сил поверхностного nо'iвь~ния, действующих по касательной к поверхности раздела твердая фаза Удер и вода. При отрицательном капиллярном давлении вода поднимается и *l1вается в капиллярных порах и может оказывать стягивающее действие "--" 101 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ на стенки капилляров и вызывать объемные деформации в почве. Движен~е воды в капиллярах обуславливается разностью капиллярных давлений, возн~.

кающих в результате различной кривизны менисков.

Сорбционные и капиллярные водаудерживающие силы в почве противоа0 • ят гравитационным, под влиянием которых создается нисходящее передвижен~е влаги.

Осмотические силы в почве обуславливаются взаимодействием ионов рас.

творенных веществ (включая и обменные катионы) с молекулами воды. Кон.

кретным выражением осмотических сил является осмотическое давление поч.

венного раствора.

В истории почвоведения было предложено много классификаций категорий воды, содержащейся в почве. Наиболее современной и полной является клас­ сификация, разработанная Роде А.А. ( 1965), которая приводится ниже. Соглас­ но этой классификации в почвах можно различать следующие пять категорий (форм) почвенной воды: твердая, парообразная, химически связанная, физи­ чески связанная (или сорбционная) и свободная.

Твердая вода - лед - потенциальный источник жидкой и параобразной воды. Эту воду непосредственно не используют растения, хотя она и может служить резервом доступной влаги. Лед переходит в жидкое и параобразное состояние при температуре 0°С. Появление воды в форме льда может иметь се­ зонный (сезонное промерзание почвы) или многолетний («вечная» мерзлота) характер.

Парообраэная вода находится в почвенном воздухе парового простран· ства в форме водяного пара. Одна и та же почва может поглощать различное количество паров воды из атмосферного воздуха, что зависит от упругости пара:

чем она больше, т.е. чем ближе припочвенный воздух к состоянию насыщения водяным паром, тем больше количество параобразной воды в почве. Обычно почвенный воздух полностью насыщен водяными парами. Небольшее пони· жение температуры почвы приводит к его насыщению и конденсации пара, в результате чего параобразная вода переходит в жидкую. При повышении тем· пературы наблюдается обратный процесс. В параобразной форме влага пере· двигается из теплых слоев почвы в холодные, а также с током воздуха. Большого значения в жизни растений параобразная влага не имеет. • Химически свяэанная вода. Эта вода представлена гидроксильнои группой он- химических соединений (гидрооксиды железа, алюминия, мар· ганца, органические и органо-минеральные соединения) и целыми водныМИ молекулами кристаллогидратов, преимущественно солей (например, гиnсе;

CaS0/2H 20). Эта вода входит в состав твердой фазы почвы и не является и моетоятельным физическим телом, не передвигается и не обладает свойстваt.l 110 растворителя.

Фиэически свяэанная, или сорбционная вода. К этой категории 01011 • сится вода, сорбированная на поверхности почвенных частиц, обладающих ~ч· ределенной поверхностной энергией за счет сил притяжения, имеющих paзJI ос­ ную природу. При соприкосновении почвенных частиц с молекулами водЫ ~е ледние притягиваются этими частицами, образуя вокруг них пленку. УдерJК:.~~ молекул воды происходит в данном случае силами сорбции. Молекулы.iii ----------102 _..t',, """'"'"~---------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - могут сорбироваться почвой как из парообразного, так и из жидкого состояния, В зависимости от прочности удержания воды сорбционными силами эту влагу nодразделяют на прочносвязанную и рыхлосвязанную.

Прочносвязанная вода это вода, поглощенная почвой из параобразного состояния. Свойство почвы сорбировать параобразную воду называют гигро­ скоnичностью почв, а поглощеннуютаким образом воду- гигроскопической (Г).

высокая прочность удержания обуславливает полную неподвижность гигроско­ nической воды. Она не замерзает, не растворяет электролиты, отличается повы­ шенной вязкостью и недоступна растениям. Количество водяного пара, сорби­ руемого почвой, находится в тесной зависимости от относительной влажности воздуха, с которым соприкасается почва. Предельное количество воды, которое может быть поглощено почвой из параобразного состояния при относительной влажности воздуха, близкой к 100%, называют максимальной гиграскапической водой. При влажности почвы, равной максимальной гигроскопичности (см. стр.

толщина пленки из молекул воды достигает слоев. На гигроскопич­ 123), 3- ность почвы оказывают существенное влияние гранулометрический и минера­ логический состав почвы, а также содержание гумуса.

Рыхлосвязанноя (пленочная) вода. Сорбционные силы поверхностных поч­ венных частиц не насыщаются полностью даже в том случае, если влажность почвы достигает максимальной гигроскопичности. Вода, удерживаемая в почве сорбционными силами сверх максимальной гигроскопичности, называется рых­ лосвязанной, или пленочной. Она также представлена пленкой, образовавшейся вокруг почвенной частицы. Ее толщина может достигать нескольких десятков и даже сотен диаметров молекул воды. Рыхлосвязанная вода уже способна пе­ редвигаться в жидкой форме от почвенных частиц с более толстыми водяными пленками к частицам, у которых она тоньше. Передвижение воды очень медлен­ ное. Содержание рыхлосвязанной воды в почве определяется теми же свойства­ ми почвы, что и содержание максимальной гигроскопичности. В среднем для большинства почв она достигает 7-15%, иногда в глинистых почвах достигает 30-35% и снижается в песчаных до 3-5%.

По физическому состоянию рыхлосвязанная вода очень неоднородна. Поэ­ тому можно сказать, что она занимает промежуточное положение между водой nрочносвязанной и свободной.

Свободная вода. Вода, которая содержится в почве сверх рыхлосвязанной, ;

аходится уже вне области действия сил притяжения со стороны почвенных час­ гиц (сорбционных) и является свободной. Отличительным признаком этой кате­ ч~Рии воды является отсутствие ориентировки молекул воды около почвенных фостиц. В почвах свободная вода присутствует в капиллярной и гравитационной Рмах.

nил Капиллярная вода удерживается в почве в порах малого диаметра ка­ состлярных, под действием капиллярных или менисковых сил. По физическому восnоянию капиллярная вода жидкая, высокоподвижная, способна обеспечить нам олнение запасов воды в поверхностном горизонте почвы при интенсив­ Вещеnотреблении ее растениями или при испарении;

свободно растворяет Мера ства и перемещает растворимые соли, коллоиды, тонкие суспензии. Все nриятия, направленные на сохранение воды в почве, связаны с создани ""--, 103 _ _ _ _ _ _ _ _ _ -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ---------- ем в почве запасов именно капиллярной воды, с уменьшением ее расходов на физическое испарение. В зависимости от характера увлажнения различают:

капиллярно-подвешенную, капиллярно-подпертую и капиллярно-посажен­ ную воду.

Капиллярно-подвешенная вода заполняет капиллярные поры при увлажне­ нии почв сверху (после дождя или полива). При этом под промеченным слоем всегда имеется сухой слой. Вода в промеченном слое как бы висит, не аекая, в почвенной толще над сухим слоем. Поэтому она и получила название подве­ шенной. Эта вода удерживается в почве достаточно прочно, являясь доступной для рааений. Капиллярно-подвешенная вода может передвигаться как в нис­ ходящем направлении, так и вверх, в направлении испаряющей поверхноаи.

Скороаь передвижения этой воды к поверхноаи и скороаь ее испарения оп­ ределяются главным образом аруктурноаью почв. В аруктурных почвах этот процесс идет медленнее, и вода дольше сохраняется в почве.

Одной из разновидноаей капиллярно-подвешенной воды, варечающейся в основном в песчаных почвах, является аыковая капиллярно-подвешенная.

Возникновение ее в почвах легкого гранулометрического соаава обязано тому, что в этих почвах преобладают поры, размер которых превышает размер капил­ ляров. В данном случае вода присутавует в почвах в виде разобщенных скоп­ лений в меаах соприкосновения-аыка твердых чааиц, удерживаемая капилляр­ ными силами.

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 непосредавенно над водоносным горизон­ том. Слой почвы или грунта, содержащий капиллярно-подпертую воду непосред­ авенно над водоносным горизонтом называют капиллярной каймой. В песча­ 40- ных почвах она см, в почвах тяжелого гранулометрического соаава она больше - 2-6 м.

Капиллярно-посаженная вода (подперто-подвешенная) образуется в слоистой почвенно-грунтовой толще, в мелкозерниаом слое при подаилании его слоем более крупнозерниаым, над границей этих слоев. В слоиаой толще из-за из­ менения размеров капилляров на поверхноаи раздела тонко- и грубодисперс­ ных горизонтов возникают дополнительные нижние мениски, что способствует удержаниюнекоторого количеава капиллярной воды, которая как бы посажена на эти мениски.

Гравитационная вода. Основным признаком свободной гравитационной во­ ды является передвижение ее под дейавием силы тяжеаи, т.е. она находитСЯ вне влияния сорбционных и капиллярных сил почвы. Для нее характерны жид­ кое соаояние, высокая рааворяющая способноаь и возможноаь переносить;

рааворенном соаоянии соли, коллоидные рааворы, тонкие суспензии. Ее де~д­ на просачивающуюся гравитационную воду и воду водоносных горизонтов (n пертая гравитационная вода). at. Просачивающаяся гравитационная вода передвигается по парам и трещИН 111.

почвы сверху вниз. ПоЯвление ее связано с накоплением в почве воды. npes.

шающей удерживающую силу менисков в капиллярах.

-----------104..-А( '"'"""·--------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - -._..,","''"" вода водоносных горизонтов - это грунтовые и почвенные воды (верховодка), сЫщающие почвенно-грунтовую толщу до состояния, когда все поры и проме _( ) на.

утки в почве заполнены водои за исключением пор с защемленным воздухом ;

ти воды могут быть застойными. Удерживаются они в почве и грунте вследствие алой водопроницаемости подстилающих грунтов.

м Присутствие значительных количеств свободной гравитационной воды в почве - явление неблагоприятное, свидетельствующее о временном или пос­ тоянном избыточном увлажнении.


6.2. Водные свойства почвы Выделение всех рассмотренных категорий и форм почвенной влаги основано на том. что каждой из них присущ свой, особый характер взаимоотношений с твердой частью почвы. Поэтому у твердой части почвы различают ряд водных свойств, каж­ дое из которых сопряжено с существованием и особенностями той или иной кате­ гории или формы почвенной влаги.

водными (водно-физическими, гидрофизическими) свойствами называют со­ вокупность свойств почвы, которые определяют поведение почвенной воды в ее толще.

Почвы и грунты имеют следующие основные водные свойства: водопроницае­ мость, водаудерживающая способность, влагоемкость, водоподъемная способность почвы, потенциал почвенной влаги.

Водопроницаемость способность почвы впитывать и пропускать воду, nоступающую с поверхности. Первую стадию водопроницаемости характеризу­ ет инфильтрация (впитывание), когда свободные поры почвы последовательно заполняются водой. Передвижение воды в почве под влиянием силы тяжести и градиента напора при полном насыщении почвы водой называют фильтраци­ ей. Впитывание влаги в почву- очень важное звено водного режима растений, так как с ним связано накопление в почве запаса влаги, доступной для расте­ ний, пополнение грунтовых вод, возможность возникновения поверхностного стока и т.д.

Водопроницаемость почвы количественно принято характеризовать вели­ чиной интенсивности инфильтрации (толщина слоя воды, инфилырирующейся в единицу времени в миллиметрах водного слоя, например в ммjмин или мм;

~ас). Когда говорят, что водопроницаемость почвы за тот или иной промежу­ вак времени равна скажем 10 ммjчас, то это значит, что за часовой промежуток в~емени в почву впиталея слой воды толщиной в 10 мм. Нетрудно видеть, что (р:оnроницаемость, выраженная таким образом, имеет размерность скорости тор с:rояние, деленное на время). И действительно, это и есть та скорость, с ко­ ть1в~и nо~ижается уровень воды, находящейся над поверхностью почвы и впи Вtощеися в почву.

от 06°допроницаемость почвы зависит от многих факторов, и в первую очередь nора:ема пор (от величины общей порозности) и от размера пор. Чем выше roe в Насть и чем крупнее поры, тем водопроницаемость будет выше. И то и дру­ Размесвою очередь зависит от гранулометрического состава почвы, поскольку ~юр оnределяется размером частиц и плотностью их укладки.

105·------------ ·~ -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - Е.М. Сергеев приводит следующие значения водопроницаемости для нек 0 • торых фракций грунтов:

0,25-1 0,05-0, мм мм Размер частиц, 0,1-0,05 мм мм 8, Коэффициент 0,58 0. фильтрации, мjсутки Хорошо просматривается закономерность чем мельче частицы (тяжелее гранулометрический состав), тем меньше и фильтрация воды. Поэтому чем легче гранулометрический состав, тем крупнее поры и тем водопроницаемость будет выше. Эта закономерность непосредственно приложима лишь к почвам и грунтам, раздельно-частичным пескам и супесям. В суглинистых и глинистых почвах влияние гранулометрического состава на водопроницаемость отходит на второй план, уступая место влиянию структурности, характеризуемой содержанием комочков разного размера, т.е. агрегатным составом. Это связано с тем, что ме­ жагрегатные поры всегда крупнее внутриагрегатных, и водопроницаемость бу­ дет определяться главным образом числом и размером первых. Так, например, суглинистые и глинистые почвы, обладающие водопрочной комковато-зернис­ той структурой, отличаются высокой водопроницаемостью. В почвах тяжелого гранулометрического состава с глыбисто-пылеватой структурой водопроница­ емость низкая.

Интересная закономерность изменения водопроницаемости просматрива­ ется под культурами различных древесных пород (табл. 2.9).

Таблица Водопроницаемость под культурами различнЬiхдревеснЬiх nо­ 2.9.

род (по Роде д.д., 1965) Водопроницаемость с поверхности, ммjчас Порода Ель европейская Дуб черешчатый Лещина Каштан конский Бархат амурский Я вор Вяз гладкий --- Орех черный - Лесная поляна Чистый пар Автор объясняет уменьшение водопроницаемости под некоторыми поро· дами тем, что в почве под этими породами вследствие оглеения наблюдаеrdl распад структурных отдельностей. Водопроницаемость очень динамична. Ее величина сильно варьирует как профилю почв, так и в пространстве.

Н.д. Качинским предложена градация почв по водопроницаемости. EcJitl почва пропускает за l час более 1000 мм воды при напоре 5 см и темпера'!}' ------------------------- """"'"""""'"~-------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - 1000 до 500 мм 10 ое, водопроницаемость считается провальной, от излишне высокой, от до наилучшей, от 100 до 70 - хорошей, от 70 до 500 100 - 30,довлетворительной, менее мм- неудовлетворительной.

~ водаудерживающая способность - способность почвы удерживать одержащуюся в ней воду от стекания под влиянием силы тяжести. Количест­ ~енной характеристикой водаудерживающей способности почвы является ее влагоемкость.

влагаемкость-способность почвы поглощать и удерживать определенное количество воды. В зависимости от сил, удерживающих воду в почве, и условий ее удержания выделяют следующие виды влагаем кости, которые соответствуют определенным формам воды: максимальную адсорбционную, максимальную молекулярную, капиллярную, наименьшую (полевую) и полную.

максимальная адсорбционная влагаемкость наименьшее количество во­ ды, которое может быть удержано соответствующими силами на поверхности почвенных частиц. Соответствует прочносвязанной (адсорбированной) воде, содержащейся в почве. Она составляет бО-70% максимальной гигроскопич­ ности.

Мокеимольноя молекулярная влагаемкость характеризует верхний предел содержания в почвах рыхлосвязанной (пленочной) воды, т.е. воды, удержива­ емой силами молекулярного притяжения на поверхности почвенных частиц.

Максимальная молекулярная влагаемкость определяется в основном грану­ лометрическим составом почв. Величина максимальной молекулярной влага­ емкости различных почв по гранулометрическому составу приведена в табл.

2.10.

Таблица Максимальная молекулярная влагаемкость различнЬiх видов 2.10.

почв по гранулометрическому составу (по В.В. Охотину) В е личина ММВ,% Виды почв м енее 5 Песок и легкая супесь 5- 8 Тяжелая супесь 8- 12 Легкий суглинок 12 -15 Средний суглинок - 15 -24 Тяжелый суглинок Б о лее 24- - - Глина 8 глинистых почвах максимальная молекулярная влагаемкость может дости­ гать более 2 5-30%, в песчаных- не превышает 5-7%.

ft • Сопоставление фактической влажности почвы с максимальной молекуляр­ д~11 влаг~емкостью дает возможность установить присутствие в почве запаса Моетупнои для растений водь1. При влажности, соответствующей максимальной не лекулярной влагоемкости, запасы доступной растениям водь1 в почве малы и ~о гут Удовлетворить потребность растений в ней.

iой опиллярная влагаемкость - наибольшее количество капиллярно-подпер­ ка1111Воды, которое может удерживаться в слое почвы, находящемся в пределах Она ллярной каймы. Определяется она в основном порозностью почв и грунтов.

зависит и от того, на каком расстоянии слой насыщенной влаги находится "'---- 107 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ -------------ПОЧВОВЕДЕНИЕ---------- ОТ зеркала грунтовых вод. Чем больше это расстояние, тем меньше капилляр­ ная влагоемкость. При близком залегании грунтовых вод м), когда ка­ {1,5-2, пиллярная кайма смачивает толщу до поверхности, капиллярная влагаемкость наибольшая (для м слоя среднесуглинистых почв - 30-40%). Капиллярная 1, влагаемкость не постоянна, т.к. находится в зависимости от уровня грунтовых вод (чем ближе к зеркалу грунтовых вод, тем выше капиллярная влагаемкость для данной почвы). При подпирании грунтовых вод в нижних участках капил­ лярной каймы почти все поры заполнены водой.

Наименьшая влагаемкость-наибольшее количество капиллярно-подвешен­ ной влаги, которое может удерживать почва после стекания избытка воды при глубоком залегании грунтовых вод. Термину «наименьшая влагоемкость» соот­ ветствуюттермины «nолевая влагоемкость», «общая влагоемкость» и «nредель­ но-полевая влагоемкость». Последний термин особенно широко используется в агрономической практике и в мелиорации. Термин «nолевая влагоемкость»

широко распространен в иностранной литературе.

Наименьшая влагаемкость важнейшая характеристика водных свойств почвы. Она дает представление о наибольшем количестве воды, которое почва способна накопить и длительное время удерживать;

зависит от гранулометри­ ческого и минералогического состава, содержания гумуса, от оструктуренности, пористости и плотности почв. В хорошо оструктуренных, тяжелых по грануломет­ рическому составу почвах наименьшая влагаемкость почвы составляет 30-35%, в почвах песчаных она не превышает Наибольшие значения наимень­ 10-15%.

шей влагаемкости характерны для гумусираванных почв тяжелого гранулометри­ ческого состава, обладающих хорошо выраженной макро- и микроструктурой.

С понятием наименьшей влагаемкости связано понятие о дефиците влаги в почве, по наименьшей влагаемкости рассчитывают поливные нормы.

Дефицит влаги в почве представляет величину, равную разности между наименьшей влагаемкостью и фактической влажностью. Оптимальной считает­ ся влажность, составляющая наименьшей влагоемкости.

70-100% Полная влагаемкость наибольшее количество влаги, которое может удер­ живаться в почве при условии заполнения ею всех пор, за исключением пор с защемленным воздухом, которые составляют не более от общей пороз­ 5-8% ности. Следовательно, полная влагаемкость почвы численно соответствует по­ разности почвы.

Значение полной влагаемкости колеблется в пределах 40-50%, в отдельных случаях она может возрасти до или опуститься до 30%. Состояние полного 80% насыщения водой характерно для горизонтов грунтовых вод.

Водоподъемная способность почв свойство почвы вызывать вос­ ходящее передвижение содержащейся в ней водь1 за счет капиллярных сил.

Высота подъема водь1 в почвах и скорость ее передвижения определяются в основном гранулометрическим и структурным составом почв, их порозностью.


Чем тяжелее почвы и менее структурны, тем больше потенциальная высота подъема водь1, а скорость подъема меньше. Ниже приведена водоподъемная способность грунтов и почв в зависимости от гранулометрического состава (В.А. Ковда, 1973):

------------------------- ~-----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - - - - Водоподъемная способность, м Гранулометрический состав Крупный песок 0, 0,5-О,В Средний песок Супесь 1,0-1, 1,5-2, Пылеватая супесь Суглинок средний 2,5-3, Суглинок тяжелый 3,0-3, 4,0-6, Глина тяжелая 4,0-5, Лессы В опесчаненных почвах высота капиллярного подъема снижается, но ско­ рость движения воды велика. Благодаря капиллярным явлениям и водоподъем­ ной способности почв грунтовые воды участвуют в дополнительном снабжении растений водой, развитии восстановительных процессов и засоления в почвен­ ном профиле.

К восходящему подъему способна не только капиллярно-подпертая вла­ га, связанная с грунтовой водой, но и капиллярно-подвешенная. Передвиже­ ние последней к испаряющей поверхности прекращается только при потере сплошности заполнения капилляров водой. За счет восходящего подъема ка­ пиллярно-подвешенной воды бесструктурные почвы, в которых преобладают капиллярные поры, теряют много воды на испарение. В структурных почвах капиллярная вода менее подвижна благодаря разобщенности крупных межаг­ регатных пор и позтому лучше сохраняется.

Потенциал почвенной влаги характеризует энергию удержания воды.

Поскольку вода в почве находится под одновременным сложным воздействием нескольких силовых полей сорбционных, капиллярных, осмотических, грави­ тационных, для характеристики их суммарного действия и оценки энергетичес­ кого состояния воды в почве введено понятие «потенциал почвенной влаги».

Вместо понятия «nотенциал» в почвоведении принято использовать понятие «давление почвенной воды», которое измеряется в паскалях [Па= кгjс 2 м]. Мо­ жет выражаться в атмосферах, сантиметрах водного столба или барах. Измене­ ние давления почвенной влаги можно измерять с помощью тензиометров или капилляриметров. Его измерение широко практикуют в орошаемом земледелии для характеристики степени увлажнения почвы и водаобеспеченности расте­ ний.

В почве, насыщенной водой и не содержащей солей, потенциал почвенной влаги практически равен нулю. С уменьшением влажности потенциал падает, а отрицательное его значение возрастает. Вода всегда движется из зоны с вы­ соким потенциалом в зону с более низким. Позтому по мере иссушения у поч­ вы появляется способность при соприкосновении с водой поглощать ее. Такая способность почв получила название сосущей силы почвы. Величина, харак­ теризующая эту силу, получила название всасывающего давления почвы.

Всасывающее давление почвы (сосущая сила почвы) численно равна давлению nочвенной воды, но выражается положительной величиной.

-------------------------109 _ -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - Всасывающее давление сухой почвы приближается к 10 7 см вод. а., или Па. Оперировать с величинами такого порядка неудобно, и Р.К. Скофилд ( 1935) предложил выражать всасывающее давление почвы не числом сантиметров водного столба, а десятичным логарифмом этого числа Тогда у почвы, поч.

pF.

ти полностью насыщенной пресной водой, при давлении, равном 10 3 Па, pF==l давлению в 10 5 Па будет соответствовать рF=З, а в сухой почве, когда давлени~ приближается к 10 9 Па, pF приближается к своему верхнему пределу, равному 7.

Скофилд показал, что между значениями влажности, подвижности и доступности почвенной влаги для растений и всасывающим давлением существует довольно тесная связь (табл. 2.11).

Таблица 2.11. Зависимость между всасывающим давлением и доступностью влаги (по В.А. Ковда, 1988) Форма воды Всасывающее давление Значение для рааений pf Свободная (гравитационная) Доаупна Капиллярная З Доаупна Пленочная (рыхлосвязанная) 3-4 Доаупноаь понижена 4,1-4, Прочносвязанная Уаойчивое завядание Гигроскопическая 4,6-7,0 Недоаупна Сухая почва 7,0 Недоаупна Оценка физического состояния почвенной воды по потенциалу или всасы­ вающему давлению является более правильной, нежели по абсолютному со­ держанию воды. Обусловлено это тем, что по значениям можно произвести pF объективную сравнительную качественную оценку состояния воды в почве с различными физико-механическими и водно-физическими свойствами. Поч· вы, обладающие одинаковыми можно считать эквивалентно влажными, pF, т.е. близкими по содержанию воды той или иной категории физиологической доступности, хотя абсолютное содержание воды в почве при этом может быть различным.

Почвенио-гидрологические константы 6.3.

Несмотря на то, что разделение почвенной воды на категории (формы) условно и ни одна из них не обладает абсолютной значимостью, можно выделить опре· деленные интервалы влажности, в пределах которых какая-то часть влаги обла· дает одинаковыми свойствами и степенью доступности ее для растений.

Граничные значения влажности, при которых количественные изменения но· подвижности воды переходят в качественные отличия, называют почвен гидрологическими константами. с~· Основными почвенно-гидрологическими константами являются: макля· мальная гигроскопичность, влажность завядания, влажность разрыва капил ее· ров, наименьшая влагоемкость, полная влагоемкость. Почвенно-гидрол~гича~· кие константы широко используются в агрономической и мелиоративнои ~р тике, характеризуя запасы воды в почве и обеспеченность растений влагои. ot-· Максимальная гигроскопичность (МГ) характеризует предельно возt.4.111а, ное количество параобразной воды, которое почва может поглотить из возАr -------------110.,..,-А' " ' ' " ' " " " ". - - - - - - - - - ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - nочти насыщенного водяным паром. По максимальной гигроскопичности прибли­ )l(енно рассчитывают коэффициент завядания растений нижнюю границу фи иологически доаупной для растений воды. По данным И.С. Кауричева, значения б 3 максимальнои гигроскопичности в песчаных почвах коле лютея в пределах 0 1-1.0%, в глинистых, гумусираванных почвах достигают 10-15%, а органоген­ н~1х почвах - 20-40%. Величина максимальной гигроскопичности достаточно постоянна.

влажность устойчивого эавядания растений, или влажность эавяда­ ния (ВЗ) - влажность, при которой растения проявляют признаки устойчивого завядания, т.е. такого завядания, когда его признаки не исчезают даже после помещения растения в благоприятные условия. Эту величину называют также коэффициентом завядания.

влажность завядания определяется как свойствами почв, так и характером растений. В глинистых почвах она всегда выше, чем в песчаных. Заметно она возрастает и в почвах засоленных и содержащих большое количество органи­ ческих веществ, особенно неразложившихся растительных остатков (торфянис­ тые горизонты почв). Так, в глинах влажность завядания составляет 20-ЗО%, в суглинках- в песках- 1-З%, уторфов- до Засухоустойчи­ l-12%, 60-80%.

вые растения вянут при меньшей влажности, чем влаголюбивые.

Влажность раэрыва капилляров (ВРК). Капиллярно-подвешенная вода при испарении передвигается в жидкой форме к испаряющей поверхности в пределах всей толщи по капиллярам, сплошь заполненным водой. Но при оп­ ределенном снижении влажности, характерном для каждой почвы, восходящее передвижение этой воды прекращается или резко затормаживается. Потеря способности к такому передвижению объясняется тем, что в почве при испа­ рении исчезает сплошное заполнение капилляров водой, т.е. в ней не остается систем пор, сплошь заполненных влагой и пронизывающих промеченную часть nочвенной толщи. Эту критическую величину влажности и назвали влажностью разрыва капилляров.

Таким образом, влажность разрыва капилляров - это влажность, при ко­ торой подвижность капиллярной воды в процессе снижения влажности резко УМеньшается. Вода остается в мельчайших порах. Эта влага неподвижна, но фи­ зиологически доступна корешкам растений.

Влажность разрыва капилляров называют также критической влажностью, т.к. при влажности ниже влажности разрыва капилляров рост растений замедля­ ется и и д х продуктивность снижается. В почвах и грунтах эта величина варьирует ов~льно сильно, составляя в среднем 50-70% от наименьшей влагоемкости.

Ще а содержание воды, соответствующей влажности разрыва капилляров, су­ nо~венное влияние оказывает структурное состояние почв. В бесструктурных вах вах запасы воды расходуются на испарение значительно быстрее, чем в поч­ достс агрономически ценной структурой. Поэтому в них влажность будет быстрее сни:гать влажности разрыва капилляров, т.е. обеспеченность влагой растений nаться будет быстрее.

ся 8 nочвенно-гидрологические константы, как и влагаемкость почв, выражают­ Роцентах от массы или объема почв.

....... _ _ _ _ _ _ _ 111 _ _ _ _ _ _ _ _ _ 6.4. Доступность почвенной влаги растениям Для растений доступна та часть почвенной влаги, которая может быть усвое­ на в процессе их жизнедеятельности. Растения в процессе жизни потребляют очень большое количество воды, расходуя ее главным образом на транспира­ цию (около потребляемой воды) и лишь небольшую долю на создание 95% биомассы.

По доступности растениям почвенная вода может быть подразделена на сле­ дующие категории:

Недоступная для растений. Это вся прочносвязанная вода, составляю­ 1.

щая в почве так называемый «мертвый запас воды». Недоступность этой воды объясняется тем, что всасывающая сила корней намного меньше сил, которые удерживают эту воду на поверхности почвенных частиц. Мертвый запас воды соответствует приблизительно максимальной адсорбционной влагоемкости.

Весьма труднодоступная для растений. Эта категория представлена в 2.

основном рыхлосвязанной (пленочной) водой. Ее трудная доступность обуслов­ лена низкой подвижностью этой воды, в силу чего вода не успевает подтекать к точкам ее потребления, т.е. к корневым волоскам. Количество весьма труднодо­ ступной воды в почвах характеризуется диапазоном влажности от максималь­ ной адсорбционной влагаемкости до влажности завядания. Содержание воды в почве, соответствующее влажности завядания, является нижним пределом доступной влаги.

З. Труднодоступная вода лежит в пределах между влажностью завядания и влажностью разрыва капилляров. В этом интервале влажности растения могут существовать, но продуктивность их снижается. Уменьшение доступности воды отражается в первую очередь не на внешнем состоянии (завядании), а на сни­ жении их продуктивности.

Доступная вода отвечает диапазону от влажности разрыва капилляров 4.

до наименьшей влагоемкости. В этом интервале вода обладает значительной подвижностью, и растения поэтому могут бесперебойно снабжаться ею. Продук­ тивность растений с переходом влажности от влажности разрыва капилляров и приближении ее к наименьшей влагаемкости резко возрастает. Разность между наименьшей влагаемкостью и влажностью завядания это диапазон физиоло­ гически доступной влаги в почве.

5. Легкодоступная, переходящая в иэбыточную вода отвечает диапа­ зону от наименьшей влагаемкости до полной влагаем кости. Заполнение водой большей части пор затрудняет поступление в почву воздуха и может быть при­ чиной затрудненного дыхания и изменения окислительно-восстановительных процессов и создания в почве анаэробной обстановки. Позтому воду, содержа­ щуюся в почве (за исключением песчаных почв) сверх значения наименьшей влагаем кости, следует считать избыточной.

Водный режим почв 6.5.

Водным режимом называют всю совокупность явлений поступления влаги в поч­ ву, ее передвижения, удержания в почвенных горизонтах и расхода из почвы.

Количественно его выражают через водный баланс.

----------------------~-----112 ~~~ ~~~~-~~~--ПОЧВОВЕДЕНИЕ---------- Водный баланс характеризует приход влаги в почву и расход из нее воды.

Общее уравнение водного баланса выражают формулой:

= В 0 + Вое+ В,+ В к + Bnp + В 6 Еисn + Е,+ В и+ Bn + В,+ В 1, где В 0 - запас влаги в почве в начале наблюдения;

вое- сумма осадков за период наблюдений;

Вг количество влаги, поступившей из грунтовых вод;

В, количество влаги, конденсирующейся из паров воды;

количество влаги, поступившей от бокового притока воды почвенных и Bnp грунтовых вод;

В6 - количество влаги, поступившей в результате поверхностного притока воды;

Еисn количество влаги, испарившейся с поверхности почвы за весь период наблюдения, физическое испарение;

Е 1 - количество влаги, расходуемой на транспирацию;

Ви влага, инфильтрирующая в почвенно-грунтовую толщу;

В" количество воды, теряющейся в результате поверхностного стока;

В, влага, теряющаяся при боковом внутрипочвенном стоке;

В 1 -запас влаги в почве в конце периода наблюдения.

Левая часть уравнения включает приходные статьи баланса, правая рас­ ходные. В большинстве случаев прогрессирующего увлажнения или иссушения территории не происходит. В таких случаях уравнение водного баланса равно нулю приход и расход в почве равны между собой. Водный баланс характери­ зуется годовыми циклами, когда через годичный период процессы поступления и расхода влаги повторяются.

Если в климате нет существенных изменений, запасы воды в начальный и конечный периоды цикла можно принять равными: В 0 =В 1. Для склоновых эле­ ментов рельефа количество влаги, поступившей от бокового притока почвен­ ных и грунтовых вод, равно количеству влаги, теряющейся при боковом стоке:

В =В,. Содержание конденсирующейся в почве влаги по сравнению с другими статьями баланса очень мало, и в практических расчетах его не принимают во внимание.

С учетом сделанных допущений уравнение водного баланса приобретает следующий вид:

В 0( +В г +В пр =Е исn +Е т +В и +В n Когда грунтовая вода залегает глубоко, она практически не оказывает влия ния на потребление влаги растением. В таком случае единственным источником воды для растений являются атмосферные осадки. И уравнение водного балан­ lа будет иметь другой вид:

В ос +В пр =Е исп +Е+В и +В n т Водный баланс почвы может быть составлен применительно к разным поч венным слоям, всей толще почвы или до определенной глубины. Чаще всего 3 оnасы влаги, статьи прихода и расхода ее в почве вычисляют в миллиметрах водного слоя или в м 3jга.

Содержание влаги вычисляют отдельно для каждого генетического гори­ зонта, так как влажность и плотность сильно изменяются по различным слоям ~-~~~------113-~--------- -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - почвенного профиля. Запасы в отдельном генетическом горизонте определяют по формуле:

В= axd,xH, где В - запас воды (м 3jга) для слоя Н;

а - полевая влажность, %;

d,- плотность, гjсм 3 ;

Н- мощность горизонта, см.

Для расчета запасов воды, вычисленных в м 3jга, в миллиметры водного слоя необходимо ввести коэффициент так как запас воды в 1 мм водного слоя 0,1, равен запасу в 10 м 3 воды на 1 га.

Запасы воды в почве, которые учитывают в течение вегетационного пери­ ода, позволяет судить об обеспеченности влагой растений. В агрономической практике важно учитывать общий и полезный запасы воды в почве.

Общий запас суммарное ее количество на заданную мощность поч­ (038) вы, выраженное в м 3jга (или миллиметрах водяного столба), можно рассчи­ тать по формуле:

ОЗВ = (a 1xd, 1xH 1 ) + (a 2 xd, 2 xH 2 ) + (a 3xd, 3 xH 3 ) + (anxd,nxH), где a1xd, 1xH 1 - соответственно полевая влажность, плотность и мощность первого слоя;

то же, второго слоя и т.д.

a2 xd, 2 xH 2 Полезный запас воды в почве (ПЗВ) суммарное количество продуктивной, или доступной растениям влаги в толще почв. Чтобы рассчитать полезный запас влаги в почве, нужно вычислить общий запас влаги (ОЗВ) и запас труднодоступ­ ной влаги (ЗТВ). Последний в почве вычисляют аналогично общему запасу, но вместо полевой влажности по тем же горизонтам берут влажность устойчивого завядания (м 3jга):

+ (ВЗ 2 хd, 2 хН) + (ВЗ 3 хd, 3 хН) + (BЗnxd,nxHn) ЗТВ = (ВЗ 1 хd, 1 хН 1 ) Разность между ОЗВ и ЗТВ дает количество полезной воды в почве:

пзв = озв- зтв Оценка запасов продуктивной влаги представлена в табл. 2.12.

Таблица 2.12. Оценка запасов продуктивной влаги (А.Ф. Вадю н и на, З.А. Кор· чагина) Мощность почвы, см Запас воды, мм Качественная оценка запасов воды Более Хорошее 0-20 40-20 Удовлетворительное --- Менее Неудовлетворительное Более Очень хорошее --- -- 160-130 Хорошее 0- -- 130-90 Удовлетворительное -- Плохое 90-бО Очень плохое Менее БО 6.6. Типы водного режима rl'f· Водный баланс складывается неодинаково для различных почвенно-климао~· ческих зон и отдельных участков местности. В зависимости от соотношения Е -----------114 _...,,,,,,,,,,,,,,.-~-------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - новных частей годового водного баланса может быть несколько типов водного режима почв.

Практически, характер водного режима определяют по соотношению между количеством осадков и испаряемостью за год по средним многолетним данным.

испаряемость - это наибольшее количество влаги, которое может испариться с открытой поверхности постоянно переувлажненной почвы в данных климати­ ческих условиях за определенный промежуток времени;

выражается в мм. Отно­ шение годовой суммы осадков к годовой испаряемости называют коэффициен­ том увлажнения (КУ). В различных природных зонах КУ колеблется от 3 до 0,1.

г.Н. Высоцким было установлено три основных типа водного режима: про­ мывной, непромывной и выпотной. А.А. Роде, развивая учение Г.Н. Высоцкого, выделил б типов водного режима: мерзлотный, промывной, периодически про­ мывной, непромывной, выпотной, ирригационный.

Мерзлотный тип. Имеет место в районах распространения многолетней мерзлоты. Мерзлый слой почвы и грунта, являясь водоупором, обуславливает наличие надмерзлотной верховодки. Поэтому верхняя часть опаявшей почвы в течение вегетационного периода насыщена водой.

Промывной тип. Характерен для местностей, где сумма годовых осадков больше величины испаряемости. В годовом цикле влагаоборота нисходящие токи преобладают над восходящими. Почвенная толща ежегодно, весной и осе­ нью, подвергается сквозному промачиванию до грунтовых вод. Это приводит к интенсивному выщелачиванию продуктов почвообразования. В таких условиях формируются почвы подзолистого типа, красноземы и желтоземы. Болотный тип водного режима развивается при близком залегании грунтовых вод, слабой во­ допроницаемости почв и почваобразующих пород. Характерен для подзолисто­ болотных и болотных почв.

Периодически промывной тип характеризуется средней многолетней сбалансированностью осадков и испаряемости. Для водного режима характер­ но чередование ограниченного промачивания почвенно-грунтовой толщи (не­ nрсмывные условия) в сухие годы и сквозное промачивание (промывной тип водного режима) во влажные.

Промывание почв избытком осадков происходит 1-2 раза в несколько лет.

Такой водный режим присущ серым лесным почвам, оподзоленным и выщело­ ченным черноземам. Водаобеспеченность почв неустойчивая.

Непромывной тип свойствен местностям, где влага осадков распределя­ ~тся только в верхних горизонтах и не достигает грунтовых вод. Такой водный nежим характерен для степных почв - черноземов и каштановых, бурых полу­ к~стынных и серо-бурых пустынных почв. В указанном ряду почв уменьшается сн личество осадков, увеличивается испаряемость. Коэффициент увлажнения ~ ~Жается от 0,6 до О, 1. Годовым влагаоборотом захватывается толща почв nочРУнта от 4 м (степные черноземы) до 1 м (пустынно-степные', пустынные Вы).

Заnас оса.ц ы влаги, накопленные в степных почвах к весне за счет позднеосенних ~cna ков и талой воды, интенсивно расходуются на транспирацию и физическое н 0 ~ Рение и, к осени, становятся ничтожно малыми. В полупустынной и пустын зонах без орошения земледелие невозможно.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 10 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.