Водные свойства почв
Вода в почве
Значение воды и транспирационный коэффициент
Вода является одним из важнейших компонентов почвы, без которого невозможна жизнедеятельность растений и почвенных организмов. Для оценки потребности растений во влаге используется транспирационный коэффициент. Этот показатель отражает количество воды, необходимое растению для образования единицы сухого вещества. Чем ниже транспирационный коэффициент, тем выше засухоустойчивость культуры.
Различные растения значительно отличаются по уровню водопотребления. Например, картофель расходует относительно небольшое количество воды, тогда как люцерна требует значительно большего объема влаги. Зерновые культуры, такие как пшеница и рожь, также обладают высокой потребностью в воде и хуже приспособлены к засушливым условиям.
Состояния воды в почве
Вода в почве может находиться в трех агрегатных состояниях: парообразном, твердом и жидком. Почвенный воздух практически полностью насыщен водяными парами, которые перемещаются внутри почвы и конденсируются в более холодных слоях.
Твердая вода встречается в виде льда в холодных регионах, например в тундровых почвах, и остается недоступной для растений до момента таяния.
Жидкая вода может существовать в различных формах. Часть воды химически связана в минералах или удерживается на поверхности почвенных частиц в виде гигроскопической влаги. Такая вода удерживается слишком прочно и не может быть поглощена корнями растений.
На основе максимальной гигроскопичности определяется показатель влажности завядания. Если влажность почвы опускается ниже этого уровня, растения больше не способны поглощать воду и начинают погибать. Разница между фактической влажностью почвы и влажностью завядания составляет продуктивную воду, доступную растениям. К доступной влаге относятся пленочная вода и свободная вода, которая перемещается по порам почвы.
Движение воды в почве
Способность почвы впитывать воду называется водопроницаемостью. Если водопроницаемость слишком низкая, вода не проникает вглубь почвы и стекает по поверхности, вызывая эрозию. Слишком высокая водопроницаемость, характерная для песчаных почв, приводит к быстрому уходу влаги в нижние горизонты.
Внутри почвы вода может перемещаться вниз под действием силы тяжести или подниматься вверх благодаря капиллярности. Чем меньше диаметр почвенных капилляров, тем выше может подниматься вода, хотя скорость ее движения уменьшается.
Суглинистые почвы обладают наиболее благоприятным сочетанием капилляров и обеспечивают эффективное снабжение растений влагой. В глинистых почвах вода поднимается высоко, но медленно, тогда как крупные поры песчаных почв не способны обеспечить достаточную высоту капиллярного подъема. При близком залегании соленых грунтовых вод капиллярный подъем может приводить к засолению почвы.
Влагоемкость и испарение
Способность почвы удерживать воду называется влагоемкостью. Она зависит от механического состава почвы и содержания гумуса. Гумусовые вещества и некоторые соли способны эффективно удерживать влагу, создавая благоприятные условия для роста растений.
Различают несколько уровней влагоемкости. Наименьшая влагоемкость характеризует количество воды, остающееся в почве после стекания гравитационной влаги. Полная влагоемкость наблюдается тогда, когда все поры почвы заполнены водой.
Почва постоянно теряет влагу в результате испарения, особенно под воздействием ветра и солнечного нагрева. Для уменьшения потерь влаги применяются агротехнические приемы, такие как мульчирование и ранневесеннее боронование, которое разрушает поверхностные капилляры и препятствует подъему воды к поверхности.
Водный баланс и режимы почв
Соотношение между поступлением влаги и ее расходом образует водный баланс почвы. К источникам поступления относятся атмосферные осадки и приток грунтовых вод, а к расходу — испарение, потребление воды растениями и поверхностный сток.
В различных природных зонах формируются разные типы водного режима. В таежно‑лесных регионах преобладает промывной режим, при котором количество осадков превышает испарение, и вода проходит через весь почвенный профиль. В степных и пустынных районах характерен непромывной режим, когда испарение превышает количество осадков и вода расходуется в верхних горизонтах.
Особенно неблагоприятным считается выпадной режим, при котором испарение минерализованных грунтовых вод приводит к накоплению солей и образованию солончаков.
Человек может регулировать водный режим почв. В регионах с избыточной влажностью применяются осушительные системы и дренаж, тогда как в засушливых районах используют снегозадержание и искусственное орошение, формируя ирригационный режим.