2. Почва как среда водоснабжения растений

Свойства почвы оказывает прямое и косвенное влияние на формирование корневой системы - глубину ее про­никновения, степень ветвления, анато­мическую структуру, особенности эпидермальной ткани корней. При поступлении воды в почву в зависимости от условии (количества воды, гранулометрического состава, химического со­става твердой фазы и структуры почвы) преобладает влияние тех или иных сил взаимодействий молекул воды с твердой фазой. В связи с этим почвенная вода находится в разном состоянии. В настоящее время выделяют следующие фракции почвенной влаги:

• химически связанная - конституционная и кристаллизаци­онная, сорбированная (прочно- и рыхлосвязанная),

• гравитационная и капиллярная (свободная),

• парообразная и твердая (лед).

Эти фракции почвенной влаги различаются прочностью связи с твердой фазой почвы, а следовательно, и доступностью для рас­тений.

Химически связанная вода входит в состав вторичных минералов и органических веществ почвы; она недоступ­на для растений.

Сорбированная вода облегает почвенные частицы и удерживаются на её поверхности силами адсорбции. Она делится на прочносвязанную (гигроскопическую, которая удержива­ется с силой 1000 МПа и более, и поэтому недоступна расте­ниям) и рыхлосвязанную (пленочную, которая удерживается менее прочными силами - частично доступна для растений.). Толщина водной пленки может дости­гать десятков молекулярных диаметров воды. Пленочная вода отличается, хотя и небольшой, растворяющей способностью. В пленке происходит постепенное нарастание концентрации растворенные веществ, начиная от нуля у поверхности частиц (гигроскопическая влага) и постепенно увеличиваясь до концентрации свободного раствора.

Свободная вода хорошо доступна растениям - делится на капиллярную и гравитационную. Примерно 50% объема почвы является свободным пространством, ко­торое в период выпадения осадков или полива заполняется водой. Капиллярная вода находится в верхней части почвы и удерживается менисковыми силами, сравнительно легко преодолеваемыми кор­нями. Явление подтягивания воды по капиллярам используют в практике земледелия. В случае иссущения почвы на глубине посева семян ее уплотняют специальными клетками для восста­новления разрушенных при посеве капилляров. Удерживаемая капиллярная вода образует в почве внутриагрегатную капиляр­ную подвешенную влагу. Гравитационная вода содержится в не­капиллярных пространствах, заполняя поры после дождя и поли­ва. Она передвигается под действием силы тяжести, легко стека­ет вниз, поэтому является недолговременной формой легко доступной для растений воды. Гравитационная вода находится в конкурентных отношениях с аэрацией почвы, что негативно вли­яет на жизнедеятельность корневой системы, особенно в бес­структурных почвах.

Парообразная вода представлена в почве в форме водяного пара, передвигающегося по градиента упругости или током воздуха. При определенных температуре и давлении может конденсироваться и дополнять содержание в почве свободной или пленочной воды.

Твердая вода присутствует в почве при снижении температуры ниже 0 С, является резервом доступной влаги, которая образуется после таяния льда.

Существуют различные ПОКАЗАТЕЛИ для определения доступной растению почвенной влаги. При поступлении в сухую почву вода вначале впитывается очень быстро. Затем скорость просачивания воды в нижние горизонты становится все медленнее. Когда скорость нисходящего движения воды оказывается резко сниженной, влажность почвы достигает уровня, называемого по­левой влагоемкостью (ПВ). Характеризует максимальные размеры запаса почвен­ном влаги, который может быть использован растением. Влажность устойчивого завядания служит показа­телем минимального размера такого запаса. Влажность почвы, при которой происходит устойчивое завядание различных растений, варьирует незначительно. Под доступной для растения почвенной влагой понимают то количество воды, которое накапливается в почве от уровня влажности устойчивого завядания до полевой влагоёмкости.

С термодинамической точки зрения факторами, определяющими водные свойства почвы и доступность для растений по­чвенной влаги, являются матричный потенциал (m), который обусловлен связыванием воды почвенными коллоидами и капил­лярными силами, а также осмотический потенциал (), величи­на которого особенно важна на засоленных почвах и при внесе­нии высоких доз удобрений:  =m + .

Для сельскохозяйственных растений легкодоступна вода при депрессии водного потенциала почвы около -500 кПа. Среднедоступ­ной считается вода при водном потенциале порядка -1000 кПа, а труднодоступная - до -2000 кПа. Так как ус­ловия водообеспечения являются лимитирующим фактором сельскохозяйственного производства определение доступной поч­венной влаги имеет большое практическое значение для установ­ления сельскохозяйственной ценности почв.