ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.09.2020
Просмотров: 4888
Скачиваний: 17
почвы
в
синий
цвет
.
При
временном
избыточном
увлажнении
происходит
смена
окислительных
и
восстановительных
условий
и
соединения
железа
могут
быть
то
в
окисной
,
то
в
закисной
форме
.
При
подсыхании
почвы
в
ней
улучшатся
воздушный
режим
,
а
,
следователь
-
но
,
и
окислительные
явления
,
что
ведет
к
образованию
гидрата
окиси
железа
.
Образование
гидратов
окиси
Fe
придает
почве
окраску
в
виде
ржавых
и
охристых
пятен
,
примазок
и
других
железистых
образований
–
ортштейновых
конкреций
,
прожилок
,
ржавых
трубочек
по
корневым
ходам
.
Эти
новообразования
–
неопро
-
вержимые
признаки
временного
избыточного
переувлажнения
.
При
постоянном
избыточном
увлажнении
ионы
закисного
железа
вступают
в
реакцию
с
кремнеземом
и
глиноземом
,
образуя
вторичные
алюмоферросилика
-
ты
,
Они
и
придают
сизую
,
грязно
-
зеленую
или
голубоватую
окраску
,
а
при
их
на
-
коплении
в
почве
образуется
глеевый
горизонт
.
Гидрологические
режимы
и
свойства
почв
зависят
от
общего
состояния
ув
-
лажненности
территории
.
ГТК
и
коэффициент
увлажнения
по
Иванову
изменяют
-
ся
в
северном
полушарии
с
севера
на
юг
.
ГТК
–
от
2,0
до
0,5 (
в
Беларуси
от
1,7-2,0
до
1,1-1,5).
Следствием
этого
является
широтная
зональность
и
смена
типов
вод
-
ного
режима
от
застойного
и
промывного
до
выпотного
.
Почвенная
влага
–
основной
ресурс
для
построения
тела
растений
и
важ
-
нейший
фактор
,
определяющий
условия
существования
сельскохозяйственных
культур
и
обработки
почвы
.
Вода
необходима
для
растений
в
значительно
боль
-
ших
количествах
,
чем
другие
средства
питания
растений
.
Необходимо
отметить
,
что
значительная
часть
элементов
питания
усваивается
растениями
,
а
характерной
особенностью
воды
является
ее
непрерывное
,
одностороннее
передвижение
из
почвы
через
корни
растений
вверх
по
стеблю
к
листовой
поверхности
,
где
она
ис
-
паряется
в
атмосферу
.
Растения
,
произрастающие
на
влажной
почве
,
в
условиях
влажного
клима
-
та
,
перемещают
воду
из
почвы
в
клетки
быстрее
,
чем
испаряют
ее
.
В
условиях
высокой
транспирации
,
обусловленной
сильным
солнечным
освещением
или
вы
-
сокой
температурой
воздуха
,
или
горячими
иссушающими
ветрами
,
или
ограни
-
ченными
запасами
влаги
в
почве
корни
растений
не
могут
перемещать
влагу
из
почвы
в
сосудистую
систему
с
такой
же
скоростью
,
с
какой
ее
испаряет
листовая
поверхность
.
В
таком
случае
содержание
влаги
в
листьях
заметно
снижается
,
вследствие
чего
листья
растений
многих
видов
утрачивают
тургор
и
увядают
.
Почвенная
влага
,
поступая
в
растения
,
является
основным
компонентом
,
участвующим
в
фотосинтезе
.
При
недостатке
влаги
и
недостаточном
ее
поступле
-
нии
в
растения
резко
снижается
интенсивность
фотосинтеза
.
Процесс
фотосинте
-
за
в
нашей
природной
зоне
ограничивает
обычно
не
количество
солнечной
энер
-
гии
,
а
количество
воды
.
В
этой
связи
рациональное
использование
воды
,
особенно
в
аридной
зоне
,
является
крайне
важной
задачей
.
Колебания
урожаев
год
от
года
чаще
всего
вызываются
именно
несоответ
-
ствием
запасов
влаги
в
почве
потребностям
в
ней
растений
.
В
Беларуси
особенно
часты
засухи
в
южных
и
юго
-
восточных
районах
.
В
этом
аспекте
выделяют
зоны
устойчивого
(
стабильного
)
и
рискованного
земледелия
.
Роль
воды
в
почве
определяется
ее
особым
двойственным
положением
в
природе
:
с
одной
стороны
,
вода
—
это
особая
физико
-
химическая
весьма
актив
-
ная
система
,
обеспечивающая
многие
физические
и
химические
процессы
в
при
-
роде
,
с
другой
—
это
мощная
транспортная
геохимическая
система
,
обеспечиваю
-
щая
перемещение
веществ
в
пространстве
.
Воде
принадлежит
главенствующая
роль
в
почвообразовании
:
процессы
выветривания
и
новообразования
минералов
,
гумусообразование
и
химические
реакции
совершаются
только
в
водной
среде
;
формирование
генетических
горизонтов
почвенного
профиля
,
динамика
проте
-
кающих
в
почве
процессов
также
связаны
с
водой
.
Вода
в
почве
выступает
и
как
терморегулирующий
фактор
,
определяя
в
значительной
степени
тепловой
баланс
почвы
и
ее
температурный
режим
.
Исключительно
велика
ее
роль
в
плодородии
почвы
,
в
обеспечении
условий
жизни
растений
,
поскольку
почва
является
глав
-
ным
,
а
во
многих
случаях
и
единственным
источником
воды
для
произрастающих
на
ней
растений
.
9.1.
Категории
(
формы
)
и
состояния
почвенной
воды
Вода
в
почвах
неоднородна
.
Разные
ее
порции
имеют
разные
физические
свойства
(
термодинамический
потенциал
.
теплоемкость
,
плотность
,
вязкость
,
удельный
объем
,
химический
состав
,
подвижность
молекул
,
осмотическое
давле
-
ние
и
т
.
д
.),
обусловленные
характером
взаимного
расположения
и
взаимо
-
действия
молекул
воды
между
собой
и
с
другими
фазами
почвы
—
твердой
,
газо
-
вой
,
жидкой
.
Порции
почвенной
воды
,
обладающие
одинаковыми
свойствами
,
получили
название
категорий
или
форм
почвенной
воды
.
В
истории
почвоведения
было
предложено
много
классификаций
категорий
воды
,
содержащейся
в
почве
.
Наиболее
современной
и
полной
является
класси
-
фикация
,
разработанная
А
.
А
.
Роде
(1965),
которая
приводится
ниже
.
Согласно
этой
классификации
в
почвах
можно
различать
следующие
пять
категорий
(
форм
)
почвенной
воды
.
Твердая
вода
—
лед
.
Твердая
вода
в
почве
—
это
лед
,
являющийся
потен
-
циальным
источником
жидкой
и
парообразной
воды
,
в
которую
он
переходит
в
результате
таяния
и
испарения
.
Появление
воды
в
форме
льда
может
иметь
сезон
-
ный
(
сезонное
промерзание
почвы
)
или
многолетний
(«
вечная
»
мерзлота
)
харак
-
тер
.
Поскольку
почвенная
вода
—
это
всегда
раствор
,
температура
замерзания
во
-
ды
в
почве
ниже
0°
С
.
Химически
связанная
вода
(
включает
конституционную
и
кристалли
-
зационную
).
Первая
из
них
представлена
гидроксильной
группой
ОН
химических
соединений
(
гидроксиды
железа
,
алюминия
,
марганца
;
органические
и
органоми
-
неральные
соединения
;
глинистые
минералы
);
вторая
—
целыми
водными
моле
-
кулами
кристаллогидратов
,
преимущественно
солей
(
полугидрат
- CaS0
4
*
½Н
2O,
гипс
- CaS0
4
*2H
2
0,
мирабилит
— Na
2
S0
4
*10H
2
0).
Конституционную
и
кристалли
-
зационную
воду
иногда
объединяют
общим
понятием
гидратной
или
кристалло
-
гидратной
воды
.
Эта
вода
входит
в
состав
твердой
фазы
почвы
и
не
является
самостоятель
-
ным
физическим
телом
,
не
передвигается
и
не
обладает
свойствами
растворителя
.
Парообразная
вода
.
Эта
вода
содержится
в
почвенном
воздухе
порового
пространства
в
форме
водяного
пара
.
Одна
и
та
же
почва
может
поглощать
раз
-
личное
количество
паров
воды
из
атмосферного
воздуха
,
что
зависит
от
упруго
-
сти
пара
:
чем
она
больше
,
т
.
е
.
чем
ближе
припочвенный
воздух
к
состоянию
на
-
сыщения
водяным
паром
,
тем
больше
количество
парообразно
поглощенной
воды
в
почве
.
Вообще
говоря
,
почвенный
воздух
практически
всегда
близок
к
насыще
-
нию
парами
воды
,
а
небольшое
понижение
температуры
почвы
приводит
к
его
насыщению
и
конденсации
пара
,
в
результате
чего
парообразная
вода
переходит
в
жидкую
;
при
повышении
температуры
имеет
место
обратный
процесс
.
Парооб
-
разная
вода
в
почве
передвигается
в
ее
поровом
пространстве
от
участков
с
высо
-
кой
упругостью
водяного
пара
к
участкам
с
более
низкой
упругостью
(
активное
движение
),
а
также
вместе
с
током
воздуха
(
пассивное
движение
).
Физически
связанная
,
или
сорбированная
,
вода
.
К
этой
категории
отно
-
сится
вода
,
сорбированная
на
поверхности
почвенных
частиц
,
обладающих
опре
-
деленной
поверхностной
энергией
за
счет
сил
притяжения
,
имеющих
различную
природу
.
При
соприкосновении
почвенных
частиц
с
молекулами
воды
последние
притягиваются
этими
частицами
,
образуя
вокруг
них
пленку
.
Удержание
молекул
воды
происходит
в
данном
случае
силами
сорбции
.
Молекулы
воды
могут
сорбироваться
почвой
как
из
парообразного
,
так
и
из
жидкого
состояния
.
Благодаря
тому
,
что
молекулы
воды
не
являются
энергетиче
-
ски
нейтральными
,
а
представляют
собой
диполи
,
они
обладают
способностью
притягиваться
полюсами
друг
с
другом
.
Прочность
их
фиксации
наибольшая
у
границ
почвенных
частиц
.
В
зависимости
от
прочности
подразделяется
на
проч
-
носвязанную
и
рыхлосвязанную
.
Прочносвязанная
вода
.
Прочносвязанная
вода
—
это
вода
,
поглощенная
почвой
из
парообразного
состояния
.
Свойство
почвы
сорбировать
парообразную
воду
называют
гигроскопичностью
почв
,
а
поглощенную
таким
образом
воду
—
гигроскопической
(
Г
).
Таким
образом
,
прочносвязанная
вода
—
это
вода
гигро
-
скопическая
.
Она
удерживается
у
поверхности
почвенных
частиц
очень
высоким
давлением
—
порядка
(1-2) • 10
9
Па
,
образуя
вокруг
почвенных
частиц
тончайшие
пленки
.
Высокая
прочность
удержания
обусловливает
полную
неподвижность
гигроскопической
воды
.
По
физическим
свойствам
прочносвязанная
(
гигроскопи
-
ческая
)
вода
приближается
к
твердым
телам
.
Плотность
ее
достигает
1,5—1,8
г
/
см
3
,
она
не
замерзает
,
не
растворяет
электролиты
,
отличается
повышенной
вяз
-
костью
и
не
доступна
растениям
.
Количество
водяного
пара
,
сорбируемого
почвой
,
находится
в
тесной
зави
-
симости
от
относительной
влажности
воздуха
,
с
которым
соприкасается
почва
(
рис
. 16).
Чем
она
больше
,
тем
большее
количество
воды
сорбируется
почвой
.
При
низкой
относительной
влажности
воздуха
(
порядка
20—40%)
имеет
место
сорбция
воды
непосредственно
почвенными
частицами
с
образованием
моно
—
бимолекулярного
слоя
.
Дальнейшее
увеличение
относительной
влажности
возду
-
ха
обусловливает
возрастание
толщины
водной
пленки
.
Предельное
количество
воды
,
которое
может
быть
поглощено
почвой
из
парообразного
состояния
при
от
-
носительной
влажности
воздуха
,
близкой
к
100% (94—98%),
называют
макси
-
мальной
гигроскопической
водой
(
МГ
).
При
влажности
почвы
,
равной
МГ
,
тол
-
щина
пленки
из
молекул
воды
достигает
3—4
слоев
.
На
гигроскопичность
почв
и
МГ
оказывают
существенное
влияние
свойства
твердой
фазы
почв
,
и
в
первую
очередь
те
из
них
,
с
которыми
связана
удельная
поверхность
почвенных
частиц
(
гранулометрический
и
минералогический
состав
почв
,
степень
их
гумусирован
-
ности
).
Чем
выше
в
почве
содержание
илистой
и
особенно
коллоидной
фракции
,
тем
выше
будет
гигроскопичность
почв
и
МГ
.
Ниже
приведена
максимальная
гигроскопичность
различных
фракций
покровных
глин
(
по
П
.
Ф
.
Мельникову
,
1949):
Размер
частиц
,
мм
МГ
°/
о
0,01—0,005 0,4
0,005—0,004 1,1
0,004—0.003 1,5
0,003—0,002 1,9
0,002—0.001 5,1
0,001—0,0005 25,4
Гумус
также
увеличивает
гигроскопичность
почвы
.
Поэтому
почвы
с
более
высоким
содержанием
гумуса
при
одном
и
том
же
гранулометрическом
составе
всегда
характеризуются
большим
значением
МГ
.
В
почвах
минеральных
макси
-
мальная
гигроскопичность
колеблется
от
0,5—1%
в
слабогумусированных
песках
и
супесях
до
15—16%
в
сильногумусированных
суглинках
и
глинах
,
а
в
торфах
может
достигать
30—50%.
Рыхлосвязанная
(
пленочная
)
вода
.
Сорбционные
силы
поверхности
поч
-
венных
частиц
не
насыщаются
полностью
даже
в
том
случае
,
если
влажность
почвы
достигнет
МГ
.
Почва
не
может
поглощать
парообразную
воду
сверх
МГ
,
но
жидкую
воду
может
сорбировать
и
в
большем
количестве
.
Вода
,
удерживае
-
мая
в
почве
сорбционными
силами
сверх
МГ
,
—
это
вода
рыхлосвязанная
,
или
пленочная
.
Сила
,
с
которой
она
удерживается
в
почве
,
измеряется
значительно
меньшим
давлением
(
по
сравнению
с
водой
прочносвязанной
) --
порядка
(1—10)*
10
5
Па
.
Рыхлосвязанная
вода
также
представлена
пленкой
,
образовавшейся
вокруг
почвенной
частицы
,
но
пленкой
полимолекулярной
.
Толщина
ее
может
достигать
нескольких
десятков
и
даже
сотен
диаметров
молекул
воды
.
По
физическому
со
-
стоянию
рыхлосвязанная
вода
очень
неоднородна
,
что
обусловлено
различной
прочностью
связи
молекул
различных
слоев
.
Поэтому
можно
сказать
,
что
она
на
-
ходится
в
вязкожидкой
форме
,
т
.
е
.
занимает
промежуточное
положение
между
водой
прочносвязанной
и
свободной
.
Рыхлосвязанная
(
пленочная
)
вода
в
отличие
от
прочно
-
связанной
может
передвигаться
в
жидкой
форме
от
почвенных
частиц
с
более
толстыми
водяными
пленками
к
частицам
,
у
которых
она
тоньше
(
рис
. 17),
т
.
е
.
передвижение
этой
воды
возможно
при
наличии
некоторого
градиента
влаж
-
ности
и
происходит
оно
очень
медленно
,
со
скоростью
несколько
десятков
санти
-
метров
в
год
.
Содержание
пленочной
воды
в
почве
определяется
теми
же
свойст
-
вами
почв
,
что
и
содержание
максимальной
гигроско
пической
.
В
среднем
для
большинства
почв
оно
составляет
7—15%,
иногда
в
глинистых
почвах
достигает
30–35
и
падает
в
песчаных
до
3–5%.
Свободная
вода
.
Вода
,
которая
содержится
в
поч
-
ве
сверх
рыхлосвязанной
,
находится
уже
вне
области
действия
сил
притяжения
со
стороны
почвенных
частиц
(
сорбционных
)
и
является
свободной
.
Отличительным
признаком
этой
категории
воды
является
отсутствие
ориентировки
молекул
воды
около
почвенных
частиц
.
В
почвах
свободная
вода
присутствует
в
капиллярной
и
гравитационной
формах
.
Капиллярная
вода
.
Она
удерживается
в
почве
в
порах
малого
диаметра
–
капиллярах
,
под
действием
капиллярных
или
,
как
их
еще
называют
,
менисковых
сил
.
Возникновение
этих
сил
обусловлено
следующими
явлениями
.
Поверхностный
слой
жидкости
по
своим
свойствам
отличается
от
ее
внутренних
слоев
.
Если
на
каждую
молекулу
воды
внутри
жидкости
равномерно
действуют
силы
притяжения
и
отталкивания
со
стороны
окружающих
молекул
,
то
молекулы
,
находящиеся
в
поверхностном
слое
жидкости
,
и
испытывают
односто
-
роннее
,
направленное
вниз
притяжение
только
со
стороны
молекул
,
лежащих
ни
-
же
поверхности
раздела
вода
–
воздух
.
Силы
,
действующие
вне
жидкости
,
отно
-
сительно
малы
и
ими
можно
пренебречь
.
Таким
образом
,
поверхностные
молеку
-
лы
жидкости
находятся
под
действием
сил
,
стремящихся
втянуть
их
внутрь
жид
-
кости
.
По
этой
причине
поверхность
любой
жидкости
стремится
к
сокращению
,
так
как
любая
система
стремится
к
компенсации
свободной
энергии
(
к
форме
сферы
).
Наличие
у
поверхностных
молекул
жидкости
,
ненасыщенных
,
неисполь
-
зованных
сил
сцепления
является
источником
избыточной
поверхностной
энер
-
гии
,
которая
также
стремится
к
уменьшению
.
Это
влечет
за
собой
образование
на
поверхности
жидкости
как
бы
пленки
,
которая
обладает
поверхностным
натяже
-
нием
,
или
поверхностным
давлением
(
давлением
Лапласа
),
которое
представляет
собой
разницу
между
атмосферным
давлением
и
давлением
жидкости
.
Значение
поверхностного
натяжения
зависит
от
формы
поверхности
жидко
-
сти
и
радиуса
капилляра
.
Поверхностное
давление
,
развивающееся
под
плоской
поверхностью
жидкости
,
называется
нормальным
.
Для
воды
оно
равно
1,07*10
9
Па
.
Давление
уменьшается
,
если
поверхность
жидкости
вогнутая
,
и
уве
-
личивается
,
в
случае
поверхности
выпуклой
.
Согласно
уравнению
Лапласа
,
когда
давление
жидкости
меньше
атмосфер
-
ного
и
поверхность
имеет
вид
вогнутого
мениска
,
поверхностное
давление
(P
1
)
будет
меньше
нормального
(
Ро
)
и
равно
:
Р
1
=
Ро
-
α
(1/R
1
+1/R
2
),
или
приближенно
Р
1
=
Ро
- 2
α
/R
где
α
—
поверхностное
натяжение
,
равное
для
воды
75,6-10
-3
Н
/
м
при
0°
С
;
R
1
+R
2
-
радиусы
кривизны
поверхности
жидкости
.
В
противоположном
случае
,
т
.
е
.
при
давлении
жидкости
больше
атмосфер
-
ного
и
выпуклой
поверхности
жидкости
,
Р
1
=
Ро
+
α
(1/R
1
+1/R
2
),
Рис
. 17.
Передвижение
пленочной
(
рыхлосвязанной
)
воды