24. Почвенно – гидрологические константы и потенциалы почвенной влаги.
Полный потенциал почвенной воды - работа, которую необходимо затратить на преодоление водоудерживающих сил при извлечении из почвы единицы массы воды. Этот показатель, дж × кг-1, складывается из суммы частных потенциалов, связанных с разными силовыми полями:
Экспериментально
потенциал почвенной воды определяют
через потенциал тензиометрического
давления, который можно непосредственно
измерить с помощью тензиометров или
иным способом (сорбции-десорбции паров
воды, психрометрическим, методом
мембранного пресса).
Потенциал тензиометрического давления воды зависит от влажности почвы, определяющей характер водных пленок и кривизну менисков, давления в газовой фазе, геометрии твердой фазы почвы (или матрицы), т. е. взаимного расположения почвенных частиц.
Потенциал почвенной воды — величина отрицательная, так как затрачивается работа (положительного знака) на его преодоление. Основная единица измерения потенциала Дж/кг. Эквивалентные термины потенциала — давление почвенной влаги и гидростатическое (гидравлическое) давление, измеряемое в сантиметрах водяного столба.
В почве, насыщенной водой, потенциал почвенной влаги практически равен нулю. По мере уменьшения влажности почвы влага все сильнее удерживается твердой фазой, что ведет к снижению потенциала (увеличению его абсолютных отрицательных значений). Так, при влажности почвы, равной предельно-полевой влагоемкости, давление почвенной влаги варьирует от -104 до -3×104 Па, а влажности завядания соответствуют значения от -6×105 до -2,5×105 Па. Одновременно со снижением потенциала растет суммарная сила) обусловливающая способность почв поглощать воду при контакте с ней. Соответственно, чем выше степень иссушения почвы, тем с большей силой она впитывает воду.
Выделяют пять основных почвенно-гидрологических констант, которые широко применяются в агрономической и мелиоративной практике. Это:
максимальная гигроскопичность (МГ);
влажность завялания (ВЗ);
влажность разрыва капилляров (ВРК):
наименьшая влагоемкость (НВ):
полная влагоемкость (ПВ).
Максимальная гигроскопическая влажность
По ее величине определяют влажность завялания растений - нижний предел физиологически доступной для растений воды. Как уже отмечалось выше. для расчета влажности завялания используют коэффициенты в пределах от 1.2 до 2.5. Величина коэффициента зависит от вила растений (1.3-1.6 для пшеницы, 1.7-2.3 дтя льна. 2.0 ятя чая и т.д.) и от условий их выращивания (для растений засушливых районов этот коэффициент меньше, чем выросших в переувлажненных районах). Для некоторой стандартизации в расчетах используют коэффициент 1.5.
Влажность завядания (ВЗ)
Влажность, при которой растения начинают обнаруживать признаки завядания. не исчезающие при перемещении в атмосферу, насыщенную водными парами. Это нижний предел доступной для растений влаги. Величину влажности завядания используют в расчетах для вычисления активной (продуктивной) влаги. Влажность завядания определяется свойствами почв и видом растительности. В песчаных почвах она колеблется в пределах 1-3 %, в супесчаных - 4-6, суглинистых - 10-12. глинистых - 20-30. В торфах влажность завядания достигает 60-80 %. Что касается вида растительности, то. например, засухоустойчивые злаки завядают при меньшей влажности, чем влаголюбивые растения. Значительное влияние на величину коэффициента завядания оказывает засоление почв, увеличивая его пропорционально степени засоления. Таким образом. на почвах засоленных и тяжелого гранулометрического состава, недостаток влаги для растений будет проявляться раньше, чем у почв незасоленных и более легкого гранулометрического состава.
Влажность разрыва капилляров (ВРК)
Это нижний предел оптимальной для растений влажности, ниже которого нарушается сплошность движения воды по капиллярам и непрерывное ее поступление к корневым системам. При этом рост растений замедляется и их продуктивность снижается. По всем экспериментальным данным эта величина составляет в среднем 50-60 % от наименьшей влагоемкоети почв. но может повышаться и до 75-85 % от НВ. Помимо свойств почв величина ВРК в значительной мере зависит от вида растений и от фазы их развития и в этом случае величина ВРК даже для одного вида, но в разные фазы роста может значительно колебаться (например, у озимой пшеницы величина ВРК от фазы кущения к фазе колошения возрастает от 70 % до 80 % от НВ.
Наименьшая влагоемкостъ (НВ)
Под НВ понимается наибольшее количество капиллярно - подвешенной влаги . которое почва способна удержать после ее обильного увлажнения и свободного отекания избытка влаги.
Ее величина широко используется в агрономической и мелиоративной практике при расчете поливных и промывных норм. продуктивной влаги и ее дефиците в почве и т.д. Под дефицитом влаги понимают разность между запасами при НВ и количеством влаги в изучаемом слое почвы в момент исследования (мы под ней понимаем естественную полевую влажность - ЕПВ).
Методы определения НВ хорошо изучены и широко известны. В полевых условиях НВ определяется методом заливаемых площадок, в лабораторных ее изучение проводят в образцах почвы как ненарушенного, так и нарушенного строения.
Полная влагоемкостъ (ПВ) или полная водовместимостъ
Это наибольшее количество влаги, которое может содержаться в почве при заполнении всех пор водой. Это сумма прочное вязанной, рыхлосвязанной и свободной воды в почве. Такое состояние влаги характерно для болотных почв, для горизонтов залегания грунтовых вод, при избыточном поливе и т.д. ПВ, в зависимости от пористости, может колебаться от 30 до 80 % веса (объема) почвы, в среднем составляет 40-50 %. Определение ПВ проводят в лабораторных условиях, насыщая образец почвы водой в течение 24 часов, путем помещения его в кристаллизатор с таким расчетом, чтобы вода достигала уровня почвы.