Грунтово-гідрологічні константи, та їх показники

 

Для росту і розвитку рослин необхідні тепло, світло, вода, повітря й елементи харчування.

На утворення 1 кг сухої речовини рослина в середньому витрачає 400, а іноді і 1000—1500 л води; Основним джерелом води для рослин є ґрунт. Вода в ґрунт надходить за рахунок атмосферних опадів, пересування ґрунтових вод, конденсації водяних пар, штучного зрошення.

Однак не уся вода в ґрунті використовується рослинами. Частина її випаровується в атмосферу, деяка кількість утримується твердою фазою ґрунту з великою силою і недоступно рослинам.

Волога стікає по похилій місцевості в знижені місця чи проникає в ґрунт. У ґрунті вона пересувається під дією ваги (гравітації), меніскових (капілярних), осмотичних, сорбційних сил чи переходить у пароподібний стан і пересувається в результаті розходжень у пружності водяних парів. Отже, ґрунтова волога характеризується неоднаковою рухливістю, вона утримується з різною силою, знаходячись у різних станах: в одному— вона доступна для рослин, в іншому — недоступна. У цьому зв'язку представляє великий теоретичний і практичний інтерес знання різних категорій, форм і видів води, що знаходиться в ґрунті.

Розрізняють наступні категорії води в ґрунті, що відрізняються між собою міцністю зв'язку з твердою фазою ґрунту, ступенем рухливості і приступності поширення.1

Кристалізаційна і конституційна волога відрізняються винятково високою міцністю зв'язку і нерухомістю в ґрунті. Це хімічно зв'язана вода. Вона входить до складу деяких кристалогідратів.

Конституційна вода є складовою частиною кремнієвої кислоти, та мінералів. Повне зневоднювання кремнієвої кислоти досягається тільки при температурі 1000—1200 С. Хімічно зв'язана вода недоступна рослинам.

Пароподібна волога знаходиться в ґрунтовому повітрі у формі водяної пари. Вона пересувається від ділянок більшої пружності до ділянок меншої пружності пари, від більш теплих до менш теплих шарів, від більш широких до більш вузьких капілярів.

Гігроскопічна вода може пересуватися в ґрунті, тільки переходячи в пару. Вона недоступна для рослин. Вміст гігроскопічної води в ґрунті залежить від механічного і хімічного складу ґрунту, а також від відносної вологості повітря. Ґрунту, багаті органічною речовиною, здатні утримувати більше зв`язаної води. Чим відносна вологість повітря вище і чим ґрунт дрібнозернистий, тобто чим сильніше її дисперсність і більше в ній колоїдів, тим більше зв’язаної води міститься в ґрунті. Практично верхньою межею вмісту гігроскопічної вологи в ґрунті вважається максимальна гігроскопічність ґрунту, тобто максимальна кількість води, що поглинає сухий ґрунт із повітря, яка знаходиться в стані, близькому до насичення водяними парами (96—98%). При вологості, рівній максимальній гігроскопічності, навколо ґрунтових часток утвориться плівка товщиною 3—4 молекулярних шари чи в кілька десятків молекул. Ця волога недоступна для рослин. Звичайно, рослини починають в’янути раніш, ніж ґрунт висушується до максимальної гігроскопічності. Така кількість вологи в ґрунті, при якому в рослин з'являються ознаки стійкого в’янення, що не зникають при переміщенні їх в атмосферу, насичену водяними парами, називається вологістю стійкого в’янення (ВВ) чи коефіцієнтом в’янення.

Дослідами встановлено, що рослини починають в`янути, коли вміст вологи в ґрунті дорівнює приблизно подвійної максимальної гігроскопічної вологості. Вологість в’янення — це нижня межа приступності рослинам води в ґрунті. Вона може бути визначена прямим методом і розрахунковим шляхом. Вологість стійкого в’янення залежить від біологічних особливостей рослин, а також від механічного складу, щільності ґрунту, складу поглинених катіонів. Зі збільшенням щільності ґрунту значно підвищується вологість стійкого в’янення, особливо в ґрунтах і горизонтах, важких за механічним складом.

Волога, що міститься в ґрунті і не зв'язана силами притягання з ґрунтовими частками, називається вільної. Вона пересувається в ґрунті переважно під дією капілярних гравітаційних сил.

Якщо близько до поверхні розташовуються ґрунтові води, то в ґрунті над ними з'являється підперта волога. Від джерела ґрунтових вод вона по дрібних капілярах піднімається на деяку висоту, утворити капілярну облямівку. Кількість капілярно-підпертої води, що може міститися в ґрунті при насиченні. її по капілярах знизу, називають капілярною вологоємкістю. Верхньою межею капілярної вологоємкості є повна вологоємкість, а нижнім — найменша вологоємкість. Вміст капілярно-підпертої вологи в капілярній облямівці змінюється від майже повної вологоємкості (знизу, поблизу рівня ґрунтових вод) до найменшої вологоємкості (угорі капілярної облямівки) і коливається від 15 до 60% від маси ґрунту. У насиченій до капілярної вологоємності ґрунту вода знаходиться в капілярно-підпертому стані над дзеркалом (рівнем) ґрунтових вод і утримується капілярними силами. Висота капілярного підняття вологи залежить від будови ґрунтового профілю, механічного складу ґрунту: вона зростає при переході від пісків через супісі до суглинків, а далі вона знову зменшується через велику силу тертя в тонких капілярах, суцільно заповнених зв'язаною водою. Максимальна висота капілярного підняття в природних умовах дорівнює 6 м.1

У природних умовах ґрунт може досягти такого ступеня зволоженості, коли вона знаходиться нижче рівня ґрунтових вод, тобто у водоносному горизонті. При повній вологоємності ґрунту вода, у ній знаходиться в сорбованій, капілярній і гравітаційній формі. Ця волога цілком доступна для рослин, але, заповнюючи ґрунтові пори, вона витісняє повітря, що обумовлює активізацію відновлювальних процесів з утворенням токсичних для рослин сполук.

Таким чином, забезпеченість рослин водою залежить не тільки від кількості води, що надходить у ґрунт, але і від категорій форм і видів води в ґрунті, а також від водяних властивостей самого ґрунту, найголовнішими з який є вологоємність, водопроникність і водопідйомна здатність. Вологоємність— це здатність ґрунту поглинати й утримувати визначену кількість води. Розрізняють повну (ПВ), капілярну (КВ), найменшу (НВ), загальну (ЗВ), граничну польову (ГПВ) і максимальну адсорбційну (МАВ) вологоємкості.

Величини максимальної гігроскопічності (МГ) і вологості в`янення (ВЗ), досить низькі в орному горизонті, істотно збільшуються в ілювіальному горизонті і породі, що пов'язано насамперед з різним вмістом у цих горизонтах мулистої фракції. Найменша вологоємкість (НВ) варіює в профілі в межах 30— 37%. Доступна волога в орному шарі при вологості, рівної НВ, складає 23 - 25% обсягу, а в ілювіальному горизонті і породі 15-17%.

Дуже різко змінюється по профілю величина пористості аерації при НВ. В орному шарі вона дорівнює 24%, а в ілювіальному горизонті і породі падає до 3 – 10%. При такій, пористості аерації в. орному горизонті буде забезпечений нормальний газообмін, а в нижніх горизонтах він буде утруднений, що може привести до зменшення вмісту О₂ і збільшенню СО₂ у ґрунтовому повітрі.

Дерново - підзолисті ґрунти характеризуються неміцною структурою. В орному горизонті звичайно міститься 20—46% водомірних агрегатів крупніше 0,25 мм.

 

Таблиця 9. Водні властивості грунтів “Павлівка”

Генетичний гори-зонт	Глибина, см	ПВ	НВ	ВВ	МГ	ПВ	НВ	МГ	ДАВ
		% від маси ґрунту					мм
АП	0-21	78	30	7,3	5,0	78	32	38	35
А2	28-38	82	33	16,2	10,7	82	23	41	37
В	68-78	88	35	20,1	13,1	49	15	44	40
С	140-150	92	37	21,3	14,8	52	10	47	45