5. Почвенная вода, ее формы. Реакция почвенного раствора и способы ее

регулирования. Всякая почва содержит определенное количество воды, которую обычно называют почвенной, или жидкой фазой. Содержание влаги в процентах к массе сухой почвы характеризует ее влажность. Почвенная вода – условие жизни растений, жизнедеятельности почвенной фауны и микрофлоры. Особенно много воды расходуют растения – для создания 1 г сухого вещества требуется от 200 до 1500 г воды. Наличие воды в почве обусловливает протекание биохимических, физико-химических и других процессов, передвижение веществ, водно-воздушный, тепловой режимы, физико-механические свойства. Вода в почве неоднородна. Разные ее порции имеют разные физические свойства. Порции почвенной воды, обладающие одинаковыми свойствами получили название форм почвенной воды.

В истории почвоведения было предложено много классификаций категрий воды, содержащейся в почве. Наиболее современной и полной является классификация, разработанная А.А. Роде, которая приводится ниже. Согласной этой классификации в почвах можно различать следующие пять форм почвенной воды.

Т в е р д а я   вода – лед . Появление воды в форме льда может иметь сезоный (сезонное промерзание  почвы) или многолетний («вечная» мерзлота) характер . Поскольку почвенная вода – это всегда раствор, температура замерзания воды в почве ниже 00С.

Х и м и ч е с к и   с в я з а н н а я   вода. Она представлена гидроксильной группой химических соединений и водными молекулами кристаллогидратов.Эта вода входит в состав твердой фазы почвы и не является самостоятельным физическим телом, не передвигается и не обладает свойствами растворителя.

П а р о о б р а з н а я  вода. Эта вода содержится в почвенном воздухе порового пространства в форме водяного пара. Она передвигается по поровому пространству от участков с высокой упругостью водяного пара к участкам с более низкой  упругостью (активное движение), а также вместе с током воздуха ( пассивное движение).

Почвенный воздух практически всегда близок к насыщению парами воды, а небольшое понижение температуры почвы приводит к его насыщению и конденсации пара, в результате чего парообразная вода переходит в жидкую, при повышении температуры имеет место обратный процесс.

Ф и з и ч е с к и   с в я з а н н а я, или сорбированная вода. К этой категории относится вода, сорбирванная на поверхности почвенных частиц за счет сил притяжения имеющих различную природу. Она образует на поверхности почвенных  частиц пленку. Молекулы воды могут сорбироваться почвой как из парообразного, так и из жидкого состояния. Благодаря тому, что молекулы воды не являются энергетически нейтральными, а представляют собой диполи, они обладают способностью притягиваться не только поверхностью  почвенных частиц, но и вступать в связь друг с другом, притягиваясь полюсами противоположного знака. Все молекулы сорбированной воды, находятся таким образом, в строго ориентированном положении. При этом прочность фиксации их наибольшая вблизи поверхности почвенных частиц, по мере удаления от них она постепенно убывает. В зависимости от прочности удержания воды сорбционными силами физически связанную воду подразделяют на прочносвязанную и рыхлосвязанную.

Прочносвязанная (гигроскопическая) вода – это вода поглощенная почвой из парообразного состояния. Свойство почвы сорбировать парообразную воду называют гигроскопичностью почв. Максимальное количество воды, которое может быть поглощено почвой из парообразного состояния при относительной влажности воздуха, близкой к 100%, называют максимальной гигроскопичностью почвы. Эта величина достаточно постоянна и является важной почвенно-гидрологической характеристикой.  При влажности почвы, равной  максимальной гигроскопичной, толщина пленки из молекул воды достигает 3-4 слоев. Гигроскопическая вода очень плотно удерживается почвенными частицами и является неподвижной, она не доступна растениям. Это «мертвый запас влаги». На гигроскопичность почв оказывает существенное  влияние свойства твердой фазы. Чем выше в почве содержание илистой и особенно коллоидной фракции, тем выше будет  гигроскопичность почв. Гумус также увеличивает гигроскопчность почв. Поэтому почвы с более высоким содержанием гумуса при одном и том же механическом составе всегда характеризуются большим значением максимальной гигроскопичности.

Рыхлосвязанная (пленочная вода). Почва не может поглощать парообразную воду сверх максимальной гигроскопичности, но жидкую воду может сорбировать и в большом количестве. Вода, удерживаемая в почве сорбционными силами сверх максимальной гигроскопичной – это вода рыхлосвязанная. Рыхлосвязанная вода образует вокруг почвенных частиц пленку толщиной  в несколько десятков или  даже сотен диаметров молекул. Она в отличие от прочносвязанной  может передвигаться от почвенных частиц с более толстыми пленками к частицам у которых она тоньше.

С в о б о д н а я  вода. В почвах эта вода присутствует в форме капиллярной и гравитационной.

Капиллярная вода удерживается  в почве в порах малого диаметра – капиллярах, под действием капиллярных сил. Она может быть капиллярно-подвешенной. Эта вода заполняет капиллярные поры при увлажнении почвы сверху (после дождя или полива). При этом под промоченным слоем всегда имеется сухой слой, т.е. гидростатическая  связь увлажненного горизонта с горизонтом подпочвенных вод отсутствует. Вода, находящаяся в промоченном слое, как бы «висит», не стекая, в почвенной толще над сухим слоем. Поэтому она и получила название подвешенной.

Другая форма капиллярной воды: капиллярно-подпертая, которая образуется в почвах при подъеме воды снизу от горизонта грунтовых вод по капиллярам на некоторую высоту, т.е. эта вода, которая содержится  в почве непосредственно над водоносным горизонтом и гидравлически с ним связана.

Свободная гравитационная вода передвигается под действием силы тяжести, т.е. она находится вне влияния сорбционных и капиллярных сил почвы. К этой форме относится вода передвигающаяся по порам и трещинам сверху вниз, а также вода водоносных горизонтов (грунтовые воды, верховодка).

Присутствие значительных количеств свободной гравитационной воды в почве – явление неблагоприятное, свидетельствующее о временном или постоянном избыточном увлажнении, что способствует созданию в почве анаэробной обстановки и развитию глеевого процесса. Весьма важным свойством почвенных растворов является характер их реакции. Для каждого почвенного типа характерна своя реакция: для дерново-подзолистых почв — кислая, для черноземов — слабокислая или нейтральная, для солончаков и солонцов — в той или иной степени щелочная.

Кислая реакция почвенного раствора обусловливается диссоциацией углекислоты в почвенной влаге, наличием свободных перегнойных кислот и кислых продуктов разложения органических остатков, а также наличием поглощенного водорода и алюминия.

Щелочную реакцию почвенный раствор приобретает при наличии в почве карбонатов или бикарбонатов натрия и карбонатов кальция, широко встречающихся в засоленных почвах, а главным образом в солонцах и солончаках.

Реакция почвенного раствора может сильно колебаться в больших пределах, начиная от рН = 3—3,5 и кончая рН = 8—10.

Культурные растения весьма чувствительны к реакции почвенного раствора, и большинство из них не может развиваться при рН ниже 3,5 и выше 9. Сильнокислая и сильнощелочная реакции почвенного раствора весьма неблагоприятны для растений, а нередко и губительны.

Наиболее благоприятной реакцией почвенного раствора для большинства культурных растений является слабокислая или слабощелочная реакция в пределах рН = 6—7,5.

Регулирование состава почвенного раствора в практике земледелия осуществляется путем внесения удобрений, обработкой почв и мелиорацией. При этом нейтрализация кислотности в дерново-подзолистых почвах достигается при помощи известкования, ликвидация высокой щелочности в солонцовых почвах производится путем гипсования, удаление избытка легко растворимых солей из солончаковых почв достигается при помощи неоднократных промывок водой.

6. Почвенный гумус. Его состав, свойства, условия образования. Гумус - динамический комплекс высокомолекулярных гетерогенных азотосодержащих соединений, образующихся в результате минерализации и гумификации растительных остатков при участии ферментов микроорганизмов.

Гумус относится к органической части почвы, составляя ее неспецифическую часть. На долю неспецифической части почвы приходится 80-90 % .

Понятием «гумус» объединяют весьма разнокачественные вещества, полностью утратившие черты анатомического строения организмов. Основную массу гумуса составляют гумусовые вещества. Некоторая часть его (единицы и десятки процентов) всегда представлена гумифицированным детритом и неспецифическими веществами. Разнокачественность включаемых в гумус веществ создает затруднения в интерпретации ряда свойств гумуса.

Исходя из функциональных свойств и способности к трансформации, вполне логично в одну группу объединять две первые части - источники гумуса и детрит - под общим названием легкоразлагаемое (лабильное) органическое вещество. В эту же группу входят и практически все виды внесенных в почву органических удобрений.

Гумусовые вещества, как наиболее устойчивые к разложению, следует относить к стабильной (трудноразлагаемой) части органического вещества