Лекция 13. Почвенно-гидрологические константы. Доступность почвенной влаги растениям
План занятия
1. Основные почвенно-гидрологические константы
2. Максимальная гигроскопичность (МГ)
3. Доступность почвенной влаги растениям
1. Основные почвенно-гидрологические константы
Несмотря на то, что разделение почвенной воды на категории (формы) условно и ни одна из них не обладает абсолютной значимостью, можно выделить определенные интервалы влажности, в пределах которых какая-то часть влаги обладает одинаковыми свойствами и степенью доступности ее для растений.
Граничные значения влажности, при которых количественные изменения в подвижности воды переходят в качественные отличия, называют почвенно-гидрологические константами.
Основными почвенно-гидрологическими константами являются: максимальная гигроскопичность, влажность, влажность разрыва капилляров, наименьшая влагоёмкость, полная влагоёмкость. Почвенно-гидрологические константы широко используются в агрономической и мелиоративной практике, характеризуя запасы воды в почве и обеспеченность растений влагой.
2. Максимальная гигроскопичность (МГ)
Это характеризует предельно возможное количество парообразной воды, которое почва может поглотить из воздуха, почти насыщенного водяным паром. По максимальной гигроскопичности приближенно рассчитывают коэффициент завядания растений – нижнюю границу физиологически доступной для растений воды. По данным И.С. Кауричева, значения максимальной гигроскопичности в песчаных почвах колеблются в пределах 0,1-1,0%, в глинистых, гумусированных почвах достигают 10-15%, а органогенных почвах – 20-40%. Величина максимальной гигроскопичности достаточно постоянна.
Влажность устойчивого завядания растений, или влажность завядания (ВЗ) – влажность, при которой растения проявляют признаки устойчивого завядания, т.е. такого завядания, когда его признаки не исчезают даже после помещения растения в благоприятные условия. Эту величину называют также коэффициентом завядания.
Влажность завядания определяется как свойствами почв, так и характером растений. В глинистых почвах она всегда выше, чем в песчаных. Заметно она возрастает и в почвах засоленных и содержащих большое количество органических веществ, особенно неразложившихся растительных остатков (торфянистые горизонты почв). Так в глинах влажность завядания составляет 20-30%, в суглинках – 1 -12%, в песках – 1-3%, у торфов – до 60-80%. Засухоустойчивые растения вянут при меньшей влажности, чем влаголюбивые.
Влажность разрыва капилляров (ВРК). Капиллярно-подвешенная вода при испарении передвигается в жидкой форме к испаряющей поверхности в пределах всей толщи по капиллярам, сплошь заполненным водой. Но при определенном снижении влажности, характерном для каждой почвы, восходящее передвижение этой воды прекращается или резко затормаживается. Потеря способности к такому передвижению объясняется тем, что в почве при испарении исчезает сплошное заполнения капилляров водой, т.е. в ней не остается систем пор, сплошь заполненных влагой и пронизывающих промоченную часть почвенной толщи. Эту критическую величину влажности и назвали влажностью разрыва капилляров.
Таким образом, влажность разрыва капилляров – это влажность, при которой подвижность капиллярной воды в процессе снижения влажности резко уменьшается. Вода, остается в мельчайших порах. Эта влага неподвижна, но физиологически доступна корешкам растений.
Влажность разрыва капилляров называют также критической влажностью, т.к. при влажности ниже влажности разрыва капилляров рост растений замедляется и их продуктивность снижается. В почвах и грунтах эта величина варьирует довольно сильно, составляя в среднем 50-70% от наименьшей влагоемкости.
На содержание воды, соответствующей влажности разрыва капилляров, существенное влияние оказывает структурное состояние почв. В бесструктурных почвах запасы воды расходуются на испарение значительно быстрее, чем в почвах с агрономически ценной структурой. Поэтому в них влажность будет быстрее достигать влажности разрыва капилляров, т.е. обеспеченность влагой растений снижаться будет быстрее.
Почвенно-гидрологические константы, как и влагоёмкость почв, выражается в процентах от массы или объема почв.
3. Доступность почвенной влаги растениям
Для растений доступна та часть почвенной влаги, которая может быть усвоена в процессе их жизнедеятельности. Растения в процессе жизни потребляют очень большое количество воды, расходуя ее, главным образом, на транспирацию (около 95% потребляемой воды) и лишь небольшую долю на создание биомассы.
По доступности растениям почвенная вода может быть подразделена на следующие категории:
1. Недоступная для растений. Это вся прочносвязанная вода, составляющая в почве так называемый “мертвый запас воды”. Недоступность этой воды объясняется тем, что всасывающая сила корней намного меньше сил, которые удерживают эту воду на поверхности почвенных частиц. Мертвый запас воды соответствует приблизительно максимальной адсорбционной влагоемкости.
2. Весьма труднодоступная для растений. Эта категория представлена
в основном рыхлосвязанной (пленочной) водой. Ее трудная доступность обусловлена низкой подвижностью этой воды, в силу чего вода не успевает подтекать к точкам ее потребления, т.е. к корневым волоскам. Количество весьма труднодоступной воды в почвах характеризуется диапазоном влажности от максимальной адсорбционной влагоемкости до влажности завядания. Содержание воды в почве, соответствующее влажности завядания, является нижним пределом доступной влаги.
3. Труднодоступная вода лежит в пределах между влажностью завядания и влажностью разрыва капилляров. В этом интервале влажности растения могут существовать, но продуктивность их снижается. Уменьшение доступности воды отражается в первую очередь не на внешнем состоянии (завядании), а на снижении их продуктивности.
4. Доступная вода отвечает диапазону от влажности разрыва капилляров до наименьшей влагоемкости. В этом интервале вода обладает значительной подвижностью, и растения, поэтому, могут бесперебойно снабжаться ею. Продуктивность растений с переходом влажности от влажности разрыва капилляров и приближении ее к наименьшей влагоемкости резко возрастает. Разность между наименьшей влагоемкостью и влажностью завядания – это диапазон физиологически доступной влаги в почве.
5. Легкодоступная, переходящая в избыточную вода отвечает диапазону от наименьшей влагоемкости до полной влагоемкости. Заполнение водой большей части пор затрудняет поступление в почву воздуха и может быть причиной затрудненного дыхания и изменения окислительно-восстановительных процессов и создания в почве анаэробной обстановки. Поэтому воду, содержащуюся в почве (за исключением песчаных почв) сверх значения наименьшей влагоемкости, следует считать избыточной.