ВОДНІ ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТУ

Питання теми

1. Форми води у ґрунті.

2. Водні властивості ґрунту.

3. Водний режим ґрунту.

1. Форми води у ґрунті.

Вода у ґрунті зв’язана з ґрунтовими частинками по-різному і має різну рухливість та здатність засвоюватись рослинами. У ґрунті розрізняють такі форми води: хімічно зв’язана, пароподібна, гігроскопічна, плівкова, капілярна і гравітаційна.

Хімічно зв’язана вода є компонентом хімічного складу мінералів. Розрізняють конституційну і кристалізаційну хімічно зв’язану воду.

Кристалізаційна вода входить до складу мінералів у вигляді цілих молекул, наприклад, гіпс (CaSO₄×2H₂O), мірабіліт (Na₂SO₄×10H₂O). Кристалізаційну воду можна видалити при нагріванні ґрунту при температурі від 100 ^оC до 200 ^оC.

Конституційна вода входить до складу мінералів у вигляді гідроксильних груп Fe(OH)₃, Al(OH)₃, Ca(OH)₂ і може бути вилучена з ґрунту тільки при його прожарюванні при температурі від 400 ^оC до 800 ^оC.

Хімічно зв’язана вода не бере безпосередньої участі у фізичних процесах, які протікають в ґрунті. Вона не може засвоюватись рослинами.

Пароподібна вода проникає у верхні шари ґрунту з повітря або утворюється у ґрунтових проміжках в результаті випаровування води, яка знаходиться між ґрунтовими частинками. Ця вода вільно переміщується у ґрунті з більш вологих місць в менш вологі, з ділянок з більшою температурою у ділянки з меншою температурою. Практичне значення пароподібної вологи дуже мале. Для рослин вона не доступна.

Гігроскопічна вода. Частина пароподібної води повітря поглинається поверхнею ґрунтових частинок, утворюючи гігроскопічну воду. Чим більше в ґрунті гумусових речовин, тим більше в ньому гігроскопічної води. Чим вологіше повітря, тим більше води адсорбується ґрунтом. В однакових умовах глинисті і суглинисті ґрунти містять більше гігроскопічної води, ніж піщані і супіщані.

Молекули гігроскопічної води утримуються на поверхні ґрунтових частинок з великою силою, тому видалити їх можна лише при тривалому нагріванні ґрунту при температурі 105 ^оC. Для рослин гігроскопічна вода майже не доступна.

Плівкова вода. На ґрунтових частинках, крім гіроскопічної води, можуть наростати інші шари води, які утримуються силами поверхневого натягу і молекулярної взаємодії. Ця вода називається плівковою. Вона поділяється на міцнозв’язану і легкозв’язану. Остання частково доступна для рослин.

Капілярна вода заповнює тоненькі ґрунтові проміжки і знаходиться в рідкому стані. Під впливом меніскових сил, вона може пересуватись у ґрунті в різних напрямках. Розрізняють капілярно-підперту і капілярно-підвішену воду. Капілярно-підперта вода піднімається з ґрунтових вод. Ґрунтовий шар, на який вона поширюється, називається капілярною каймою, його потужність залежить від водопіднімальної здатності ґрунту. Капілярно-підвішена вода вбирається ґрунтом з повітря і опадів. Капілярна вода повністю доступна рослинам і є основним джерелом їх водного живлення.

Гравітаційна вода заповнює некапілярні проміжки. Вона переміщується в ґрунті під дією сили тяжіння лише з верхніх шарів ґрунту в нижні. Просочуючись вниз, вона поповнює ґрунтові води. Гравітаційна волога доступна для рослин.

Кількість води у ґрунті, при якій рослини починають в’янути, називається мертвим запасом. Мертвий запас води дорівнює 1,5 максимальної гігроскопічної вологості ґрунту.

Волога, яка міститься у ґрунті понад мертвий запас, називається продуктивною, завдяки їй ростуть рослини.

2. Водні властивості ґрунту.

Водний режим ґрунту залежить не лише від кількості атмосферних опадів, але й від водних властивостей ґрунту. До водних властивостей ґрунту відносять вологоємність, водопроникливість, водопіднімальну здатність (капілярність), здатність випаровувати вологу і гігроскопічність.

Вологоємність – це здатність ґрунту вбирати й утримувати певну кількість вологи. Розрізняють повну, польову, капілярну і гігроскопічну вологоємність.

Повна вологоємність – це такий стан вологості ґрунту, коли всі його пори повністю насичені водою і відсутній відтік.

Польова вологоємність – це кількість вологи, яку ґрунт може тривалий час утримувати після повного насичення і вільного стікання води в польових умовах.

Капілярна вологоємність – це кількість води, яка утримується у ґрунті в стані капілярного насичення при заповненні водою капілярів.

Гіроскопічна вологоємність – кількість вологи, яку сухий ґрунт може поглинути з повітря.

Величина вологоємності залежить від механічного складу ґрунту і кількості гумусових речовин. Чим важчий за механічним складом ґрунт, чим більше органічних речовин він містить, тим більша його вологоємність. Польова вологоємність піщаних ґрунтів від 4 % до 9 %, супіщаних від 10 % до 17 %, легкосуглинистих і середньосуглинистих від 18 % до 30 %, важкосуглинистих і глинистих від 23 % до 40 % від ваги абсолютно сухого ґрунту.

Оптимальна вологоємність для більшості культурних рослин приблизно дорівнює 50 % повної вологоємності ґрунту.

Водопроникність – це здатність ґрунту вбирати воду і пропускати її з верхніх горизонтів в нижні.

Водопроникність залежить від механічного складу, вмісту гумусових речовин і структури ґрунту. Найкраще просочується вода у піщаних ґрунтах, найгірше – у глинистих. Водопроникність структурних ґрунтів більша, ніж безструктурних.

Водопіднімальна здатність (капілярність) – це здатність ґрунту повільно вбирати в себе воду по капілярних проміжках під дією сили взаємодії води з ґрунтовими частинками.

Висота і швидкість капілярного підняття води залежить від діаметра капілярів, чим вони тонші, тим вище підняття і навпаки. Наприклад, у піщаних ґрунтах висота підняття води по капілярах від 30 см до 60 см, у суглинках і глинистих ґрунтах від 6 см до 7 см. Розпилений ґрунт має кращу капілярність, ніж структурний.

Здатність випаровувати вологу. Частина води, яка потрапляє у ґрунт, випаровується. Швидкість випаровування залежить від механічного і структурного складу ґрунту. Глинисті і суглинисті ґрунти з великою капілярністю випаровують більше води, ніж легкі ґрунти, наприклад піщані. Структурні ґрунти втрачають менше вологи, порівняно з безструктурними.

Випаровування вологи з ґрунту підсилює вітер. Крім того, чим сухіше повітря і вища його температура, тим більша втрата води при випаровуванні.

Величина випаровування також залежить від експозиції схилу. Ґрунти на південних схилах втрачають більше води, ніж на північних. Рослинний покрив зменшує випаровування вологи.

Гіроскопічність – це здатність ґрунту поглинати з повітря водяну пару. Гіроскопічність залежить від механічного складу ґрунту і вмісту гумусу. Чим більше в ґрунті глинистих частинок і гумусу, тим більша гіроскопічність.

Величина гіроскопічності ґрунту не постійна. На неї впливає температура і вологість повітря, чим більша вологість повітря, тим більша гіроскопічність. При повному насиченні повітря водяною парою гіроскопічність досягає верхньої межі, це максимальна гіроскопічність. Для ґрунтів з середнім вмістом гумусу максимальна гіроскопічність така: для піщаних ґрунтів – від 0,5 % до 1,5 %, супіщаних – від 1,5 % до 3 %, легкосуглинистих – від 3 % до 5 %, середньосуглинистих – від 5 % до 6 %, важкосуглинистих – від 6 % до 8 %, глинистих – від 8 % до 12 %.

3. Водний режим ґрунту.

В залежності від ґрунтових і кліматичних умов у ґрунтах може формуватись різний водний режим. В залежності від коефіцієнту зволоження виділяють такі типи водного режиму:

1) промивний – характерний для ґрунтів тайгової зони, де опадів випадає більше, ніж випаровується вологи з ґрунту і щорічно весь ґрунт змочується до ґрунтових вод;

2) періодично промивний, характерний лісостеповим ґрунтам, де промивання до ґрунтових вод відбувається лише в роки, коли сума опадів перевищує випаровування;

3) непромивний, характерний для чорноземів і каштанових ґрунтів, де відсутнє повне промочування ґрунтового шару;

4) випітний, виникає в областях, де випаровування значно перевищує річну норму опадів. Він пов’язаний з капілярним підняттям води і випаровуванням. В результаті випаровування відбувається накопиченням солей;

5) водозастійний, властивий ділянкам, де рівень ґрунтових вод наближається до поверхні.

Створення сприятливого водного режиму здійснюється різноманітними агротехнічними засобами. Надлишкову вологу виділяють осушенням, у посушливих районах накопичення води достягають снігозатриманням, створенням лісосмуг, водойм, зрошенням.