Физические свойства почвы

Количество поступающей в почву воды зависит от климата, рельефа, типа и вида растительности, гидрогеологических условий. Количество воды, поступающей на поверхность суши, измеряется в мм водного слоя: 1 мм осадков на 1 га соответствует 10 т воды. Для создания 1 г сухого вещества растениям требуется от 200 до 1000 г воды. Следовательно, для создания 400—500 т сухого вещества леса нужно 40—50 тыс. т воды или не менее 400—500 мм осадков. Известно, что летом в средней полосе выпадает только 200—300 мм, следовательно, остальную часть влаги лесные насаждения берут из почвы, благодаря ее водоудерживающей способности.
Водоудерживающая способность почвы обусловлена ее пористостью, раздельночастичностью и дисперсностью, величина которой колеблется от 1—2 (в песках) до 200—300 м2 (в глинах)
для поверхности почвы массой 1 г. Такая огромная поверхность почвенных частиц обусловливает большую поверхностную энергию сил притяжения, пропорциональных площади поверхности. В результате парообразная и жидкая вода, поступая через поры в почву, удерживается под влиянием этих сил, образуя специфические формы влаги.
Формы влаги в почве. Попав на поверхность почв и рыхлых горных пород, обладающих водопроницаемостью и водоудерживающей способностью, вода соприкасается с минеральными и органическими частицами и, взаимодействуя с ними, образует различные формы влаги, отличающиеся силами взаимодействия и доступностью для растений.
Впервые существование различных форм влаги в почвах и грунтах было научно и экспериментально доказано А. Ф. Лебедевым. Впоследствии учение о формах влаги в почве было развито в работах и др.
В настоящее время выделяют несколько форм влаги в зависимости от ее физического и химического состояния и сил, которыми она удерживается.
Химически связанная влага. Вода, входящая в форме ионов в состав вторичных глинистых минералов или образующая гидроокиси металлов, называется конституционной. Она может быть удалена при нагревании до 150—300° С. Если влага входит в структуру минерала — кристаллическую решетку, то она носит название кристаллизационной, так как влага захватывается минералами при их кристаллизации. Эта влага может быть удалена при нагревании до 105—108° С. Химически связанная влага удерживается ионными и молекулярными силами и не может быть использована растениями.
Парообразная форма влаги. Парообразная влага находится в почвенном воздухе, заключенном между почвенными частицами. Обычно почвенный воздух полностью насыщен водяными парами. В парообразной форме влага передвигается из теплых слоев почвы в холодные, где происходит ее конденсация — сгущение. Образование конденсата парообразной влаги также происходит при остывании поверхности почвы, например ночью в песчаных почвах. Днем сконденсировавшаяся влага снова переходит в парообразное состояние. Тот же процесс конденсации и последующего замерзания воды происходит зимой. В летний период парообразная влага может передвигаться в глубокие горизонты почв. После конденсации часть ее становится доступной для растений. Однако большого значения в жизни растений эта форма влаги не имеет.
Гигроскопическая влага. Гигроскопичность — способность мелкораздробленных частиц поглощать молекулы влаги из воздуха. Благодаря этому твердая частица покрывается тонкой пленочкой влаги. Эта форма влаги удерживается молекулярными силами в 20 * 103—50- 103 МПа. Гигроскопическая влага обладает особыми свойствами. Ее плотность около 1,7, она не замерзает и не растворяет солей. Количество поглощенной влаги зависит от природы вещества, температуры и количества водяного пара, находящегося в почвенном воздухе. Максимальное количество влаги, которое может поглотить из воздуха мелкораздробленное вещество, определяется в эксикаторе над 10%-ным раствором серной кислоты, который поддерживает 94%-ную влажность воздуха. Определенная таким образом величина влаги называется максимальной гигроскопичностью. Гигроскопическая влага растениям недоступна.
Пленочная влага. Эта форма влаги является одной из самых распространенных в природе форм воды. При поступлении влаги в почву или грунт первые ее порции идут на увеличение толщины пленки воды вокруг частицы и удерживаются большими молекулярными силами, поэтому они недоступны для растений. Общее количество недоступной влаги равно примерно 1,5 максимальной гигроскопичности почв. При этой влажности растения обнаруживают признаки завядания. Новые порции влаги, поступающей в почву, идут на дальнейшее построение водной пленки и удерживаются меньшими молекулярными силами. Эта часть влаги способна передвигаться от более толстых к более тонким пленкам. Передвижение происходит медленно, и хотя влага доступна растениям, ее запас в почве невелик. После насыщения почв или грунта пленочной влагой новые порции воды уже не могут удерживаться молекулярными силами и образуют капиллярную форму влаги, которая поступает в капиллярные промежутки.