1.8. Водні властивості і водний режим ґрунту


Повернутися на початок книги
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 
30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 
45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 
60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 
75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 
105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 
120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 
135 136 137 138 139 140 141 

Загрузка...

Роль води в ґрунті визначається її особливим станом у природі. По-перше, вода — це фізико-хімічна активна система, що за-безпечує розвиток фізичних, хімічних і біохімічних процесів у при-роді, по-друге, вода — це потужна транспортна геохімічна систе-ма, що забезпечує міграцію (пересування) речовин у просторі.

Воду називають кров’ю ландшафту. Тільки за участю води відбуваються процеси вивітрювання та новоутворення мінералів, життєдіяльність живих організмів та гуміфікація. З водою пов’я-зане формування генетичних горизонтів ґрунтового профілю. Вода значною мірою визначає температурний режим ґрунту та його тепловий баланс, впливає на родючість, забезпечує опти-мальні умови розвитку рослин.

У ґрунтах вода перебуває в різних формах зв’язку з середо-вищем. Різні її форми мають неоднакові фізичні властивості. Форми ґрунтової води, що мають однакові властивості, назива-ються категорією, або формою ґрунтової вологи.

Згідно з існуючою класифікацією, виділяють п’ять категорій (форм) ґрунтової води.

1.         Тверда вода — лід. Наявність у ґрунті води у формі льоду пов’язана з сезонним або багаторічним («вічна» мерзлота) про-мерзанням ґрунту.

2.         Хімічно зв’язана вода — це вода у вигляді гідроксильної групи ОН– або молекул, що входять до складу твердої фази ґрун-ту. Така вода називається конституційною тоді, коли входить до складу вторинних мінералів у вигляді групи ОН–, або кристаліза-ційною, коли знаходиться у вигляді молекул у складі солей. Ця вода в ґрунті не пересувається і недоступна для рослин.

3.         Фізично зв’язана вода утримується у вигляді молекул на поверхні тонкодисперсних часточок ґрунту завдяки силам сорбції. Поглинається вона з навколишнього повітря і називається гігрос-копічною. Найбільша кількість води, яку може поглинути ґрунт при відносній вологості повітря близькій до 100%, називають макси-мальною гігроскопічністю. Вона недоступна для рослин і вва-жається «мертвим» запасом води в ґрунті.

Вода, яка утримується в ґрунті сорбційними силами понад максимальну гігроскопічність, називається пухкозв’язаною, або плівковою. Вона частково доступна для рослин.

1. Походження, склад і властивості ґрунтів

4.         Пароподібна вода знаходиться в ґрунтовому повітрі у виг-ляді водяної пари. Ґрунтове повітря майже завжди насичене во-дяною парою. Пароподібна вода пересувається в порах ґрунту від ділянок з високим до ділянок з низьким тиском пару.

5.         Вода, яка знаходиться у ґрунті поза дією сил гравітації з боку ґрунтових часточок, називається вільною. У ґрунтах вільна вода перебуває в капілярній і гравітаційній формах.

Капілярна вода в ґрунті утримується в тонких капілярах під дією капілярних, або меніскових, сил. У ґрунті меніскові сили ви-являються в порах з діаметром менш як 8 мм, а найбільша дія їх сил у порах з діаметром від 100 до 3 мкм. Ця вода дуже рухома, тому всі заходи, спрямовані на збереження такої форми води, пов’язані із збільшенням запасів капілярної води в ґрунті.

Основною ознакою вільної гравітаційної води є пересування її під дією сил гравітації. Для неї характерна висока розчинна здатність та здатність переносити в рідкому стані солі, колоїди і суспензії. Наявність у ґрунті значної кількості гравітаційної води — явище негативне, тому що в такому стані ґрунт тимчасово або постійно перезволожений і необхідно проводити його осушен-ня (за виключенням ґрунтів рисових полів).

Слід зазначити, що вказаний вище поділ ґрунтової води на категорії є дещо умовним, оскільки вода в ґрунті практично зна-ходиться під дією кількох сил. Поведінка окремих форм води по-в’язана з перевагою дії сили певного виду.

Водно-фізичні властивості ґрунту — це сукупність його влас-тивостей, що визначають поведінку води в ґрунті. До них нале-жать вологоємкість ґрунту, водопідіймальна здатність та водопро-никність.

Вологоємкість — це здатність ґрунту утримувати певну кіль-кість води. Розрізняють кілька видів вологоємкості: максималь-но-гігроскопічну, капілярну, повну і польову.

Максимально-гігроскопічною вологоємкістю називають най-більшу кількість вологи, яку може поглинути сухий ґрунт при по-вному насиченні повітря парами води. Величина її залежить від гранулометричного складу ґрунту та вмісту гумусу.

Капілярна вологоємкість — найбільша кількість капілярно-підпертої води, що заповнює капіляри при неглибокому заляганні дзеркала підґрунтових вод.

Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії

Повна, або найбільша, вологоємкість — найбільша кількість вологи, яку може утримувати ґрунт за умови, що нею будуть за-повнені всі капілярні і некапілярні порожнини.

Польова вологоємкість — кількість води, яку може утримати ґрунт після стікання гравітаційної води при надходженні її звер-ху. Це так звана капілярно підвішена вода. На вологоємкість ґрун-ту впливає його гранулометричний склад, структурність та вміст органічної речовини.

Водопідіймальна здатність — властивість ґрунту забезпечувати висхідне пересування води за допомогою капілярних сил. Висота підняття води в ґрунтах та швидкість її пересування визначається переважно гранулометричним і структурним складом ґрунтів, їх пористістю. За певних умов вода по капілярах може піднятись від дзеркала підґрунтових вод на висоту 4–5 м. У піщаних ґрунтах во-допідіймальна здатність не перевищує кількох десятків сантиметрів.

Водопроникність ґрунту — здатність ґрунту пропускати воду у нижчі горизонти. Процес проникнення води в товщу ґрунту зумовлюється вбиранням її ґрунтом. Рух води знаходиться в тісній залежності від гранулометричного складу і хімічних влас-тивостей ґрунтів, їх структурного стану, щільності складення, по-ристості і вологості. Водопроникність ґрунту вимірюється об-’ємом води, що проходить через одиницю площі за одиницю часу і визначається в міліметрах.

Величина ця дуже динамічна і дуже змінюється як по профі-лю ґрунту, так і в горизонтальному напрямку. Оцінити водопро-никність ґрунту можна за шкалою, запропонованою Н. А. Качинсь-ким (1970).

Водопроникність (в Па) в першу

годину всмоктування при напорі   Оцінка

5 см і температурі води 10°С

Більше 1000   Провальна

1000–500        Дуже висока

500–100          Дуже добра

100–70            Добра

70–30  Задовільна

Менше  30      Незадовільна

1. Походження, склад і властивості ґрунтів

Швидкість проникнення води в профілі ґрунту часто змінюється навіть в орному шарі залежно від його обробітку і стану зволоження. Крізь сухий ґрунт за одиницю часу вода про-ходить значно швидше, ніж крізь зволожений.

Доступність для рослин різних форм ґрунтової води значною мірою визначає родючість ґрунту. Для рослин доступна та час-тина ґрунтової вологи, яка може бути засвоєна ними під час їхньої життєдіяльності. Така вода називається продуктивною, або ко-рисним запасом.

Волога, яка є в ґрунті і міцно зв’язана з його часточками, не-доступна для рослин, її називають мертвим запасом. Вологість ґрунту, за якої починається стійке в’янення рослин, називається вологістю в’янення.

В агрономічній практиці визначають загальний і корисний за-паси вологи в ґрунті. Загальний запас вологи (ЗЗВ) — це загаль-на її кількість у певній товщі ґрунту, що виражена в міліметрах во-дяного стовпа або в метрах кубічних на один гектар або у процентах. Запас води в 1 мм водяного стовпа дорівнює запасу 10 м3 води на 1 га. Корисний запас вологи (КЗВ) — це сумарна кількість продуктивної, або доступної, для рослин води у товщі ґрунту. Щоб розрахувати корисний запас вологи у ґрунті, потрібно визначити ЗЗВ і запас важкодоступної вологи (ЗВВ). Останній розраховують множенням максимальної гігроскопічності ґрунту на коефіцієнт (1,34) та щільність складення. Різниця між ЗЗВ і ЗВВ становить корисний запас вологи в ґрунті: КЗВ = ЗЗВ — ЗВВ.

Розрахувати корисний запас вологи в певному ґрунті на да-ний момент часу можна за формулою:

КЗВ (мм. га–1) = 0,1 × dv × h (ЗЗВ — ЗВВ), де 0,1 — коефіцієнт перерахунку в мм водяного стовпа; dv — щільність складення ґрунту, г/см3; h — грубизна шару ґрунту, см (не більше 10 см); ЗЗВ — загальний запас вологи на даний момент часу, %; ЗВВ — запас важкодоступної вологи, %.

Розраховану величину КЗВ в мм. га–1 можна перевести в м3. Га–1, або т. га–1, помноживши на 10.

Оптимальний корисний запас вологи в метровому шарі ґрун-ту в період вегетації становить від 100 до 200 мм, а в орному шарі — від 20 до 50 мм. Великими корисними запасами вологи,

Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії

як зазначає М. Г. Йовенко, характеризуються ґрунти Лісостепу України (180–200 мм). Корисний запас вологи ґрунтів Степу при потенціальній високій вологоємкості (300–350 мм) відносно низький (125–130 мм).

Динаміка водного режиму ґрунту за рік визначається його водним балансом. Водний баланс — це співвідношення основ-них статей надходження води в ґрунт та статей витрат її ґрун-том. Залежно від співвідношення цих основних статей річного водного балансу виділяють кілька типів водного режиму ґрунтів.

Згідно з О. А. Роде (1956), можна виділити шість типів водно-го режиму ґрунтів:

1)         мерзлотний — наявність шару багаторічної мерзлоти, що не дає змоги просочуватись униз (інфільтрація) гравітаційній воді;

2)         промивний — перевищення інфільтрації води над випаро-вуванням її в атмосферу;

3)         періодично промивний — випаровування води в атмосфе-ру в окремі роки і за багаторічний період в цілому дорівнює ве-личині інфільтрації;

4)         непромивний — випаровування та інфільтрація вологи з товщі ґрунту однакові;

5)         випітний — випаровування переважає над інфільтрацією. Характерний для ґрунтів, у профілі яких є капілярна торочка ґрун-тових вод;

6)         десуктивно-випітний — подібний до випітного, однак від-різняється від нього тим, що волога капілярної торочки ґрунто-вих вод використовується кореневою системою рослин і витра-чається на десукцію — випаровування поверхнею листків рослин.

Водний режим ґрунтів регулюють за допомогою комплексу за-ходів, спрямованих на створення оптимального забезпечення рос-лин вологою. При цьому враховують кліматичні та ґрунтові умови, потребу сільськогосподарських культур у воді. Надмірно зволо-жені ґрунти осушують, а недостатньо зволожені — зрошують.

Підвищити загальний запас ґрунтової вологи можна затри-манням снігу, зменшенням поверхневого стоку талих та дощо-вих вод. У нагромадженні ґрунтової вологи велике значення ма-ють полезахисні лісосмуги. Весняне боронування ґрунту, або закриття вологи, дає змогу значно зменшити втрати води внас-лідок фізичного випаровування.

1. Походження, склад і властивості ґрунтів