Состояние почвенной влаги и действующие на нее силы

Источники воды в почве – атмосферные осадки, грунтовые воды, оросительные мероприятия, конденсация содержащихся в воздухе водяных паров. В почве влага может находиться в трех состояниях: твердом (лед), жидком и парообразном.

Разновидностью твердой воды по физическому состоянию является химически связанная вода.

Она представлена группой ОН─гидроксидов железа, алюминия, марганца; органических и органоминеральных соединений; глинистых минералов, а также целыми молекулами воды кристаллогидратов солей (гипс – CaSO4*2H2O, мирабилит – Na2SO4*10H2O, хлорид магния – MgCl2*6H2O и другие).

Парообразная вода содержится в почвенном воздухе порового пространства в форме водяного пара.

Пары воды поступают в почву из атмосферы и постоянно образуются в ней при испарении жидкой фазы почвы. Поэтому относительная влажность почвенного воздуха всегда близка к 100 %, и даже небольшое понижение температуры почвы приводит к конденсации пара и переходу парообразной влаги в жидкую. При повышении температуры происходит обратный процесс.

Она является эффективным растворителем многих химических соединений и мощной транспортной системой, обеспечивающей перемещение веществ в ландшафтах.

Силы, определяющие состояние воды в почве. Воды, поступающие в почву, подвергаются воздействию различных сил: сорбционных, капиллярных, осмотических и гравитационных.

Сорбционные силы. Почва, как дисперсная система, обладающая развитой удельной поверхностью, от которой зависит проявление свободной поверхностной энергии. Чем выше степень дисперсности почвы, тем больше величина ее свободной поверхностной энергии.

Уменьшение величины поверхностной энергии вследствие поглощения твердыми частицами газов, паров, а также молекул и ионов из растворов называется адсорбцией.

Явление смачивания наблюдается при соприкосновении с поверхностью твердых частиц почвы жидкой фазы. Это обусловлено тем, что взаимодействие молекул воды слабее, чем притяжение их к поверхности почвенных частиц. При взаимодействии парообразной и жидкой влаги с твердой фазой почвы имеет место физическая адсорбция.

Капиллярные силы. Существенный вклад в удержание и передвижение жидкой влаги в почве вносят капиллярные, или менисковые силы. Они возникают в капиллярных порах на границе раздела твердая фаза почвы – вода – воздух и обусловлены поверхностным натяжением воды и смачиванием.

Гравитационные силы. Под действием гравитационных сил или силы тяжести обнаруживается жидкая вода.

В результате проявления этих сил происходит вертикальное или в соответствии с уклоном местности  внутрипочвенное боковое перемещение той влаги, которая не удерживается почвой за счет сорбционных и капиллярных сил.

Осмотические силы обусловлены взаимодействием ионов растворенных веществ с молекулами воды и характеризуются осмотическим давлением почвенного раствора. Если оно равно или выше осмотического давления клеточного сока растений, то поступление в них воды, независимо от уровня влажности почвы, прекращается.