Вода в почве

 

Вода в почве

Вода играет огромную роль в жизни Земли – без нее нет жизни. Вода обладает большой подвижностью, передвигается  даже в твердом состоянии. В жидком состоянии вода двигается под действием силы тяжести, в парообразном – за счет диффузии и пассивно с воздухом. Благодаря большой подвижности и способности переносить различные вещества вода играет большую роль в обмене веществ.

Главный источник передвижения воды – энергия Солнца. Вода на своем пути неизбежно попадает в почву. Почвенная влага – основной источник воды для растений и заслуживает большого внимания и изучения наравне с влагой атмосферы, поверхностных и подземных вод.

С поверхности океана испаряется ежегодно 1240 мм осадков, выпадает в среднем 670 мм (таблица «Круговорот воды в природе»).

Именно почва играет огромную роль  в круговороте воды, преобразуя ее в парообразную воду, поверхностный сток, подземный сток, испарение (транспирацию), т.е. водный режим почв территории – одно из важнейших звеньев водного режима всей суши.

Основатель гидрологии почв Г.Н. Высоцкий сравнивал почвенную влагу с кровью организма, так как она обеспечивает передвижение веществ и снабжение растений влагой.

Водный режим – совокупность явлений поступления, передвижения, удаления влаги из почвы и изменения состояния почвенной влаги.

Режим влажности почвы – явления увеличения и уменьшения влаги в почве.

Водный баланс – совокупность количественных характеристик поступления и расхода влаги из почвы.

Воды как поверхностные так и грунтовые, играют огромную роль в процессах почвообразования. Эта роль заключается в первую очередь в формировании окислительно-восстановительного режима почвы. При глубоком залегании грунтовых вод и отсутствии застоя поверхностных вод в почвенном профиле создаются аэробные условия и протекают окислительные явления, которые сопровождаются интенсивной минерализацией органического вещества. В таких условиях формируются автоморфные почвы, не имеющие признаков заболачивания. Автоморфные почвы всегда содержат значительно меньше гумуса, различия их с полугидроморфными могут достигать 2 раз. Например, в автоморфных дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах на лессовидных суглинках обычное содержание гумуса составляет 1,5-2,0%, а в глееватых и глеевых – 3,0-4,0%. В дерново-подзолистых песчаных эти показатели составляют соответственно 1,0-1,5 и 2,0-2,5 %.

При избыточном увлажнении, обусловленном близким залеганием грунтовых вод и застоем поверхностных вод в пониженных элементах рельефа, развивается болотный процесс почвообразования. Особенностью болотного процесса почвообразования являются анаэробные условия и восстановительные процессы. В анаэробных условиях уменьшается активность окислительных процессов, что приводит к ослаблению минерализации органического вещества. На поверхности почвы накапливаются полуразложившиемся органические останки в виде торфа, которому свойственна высокая гидрофильность и влагоемкость, а также низкая аэрация при избыточном увлажнении, ведет к дальнейшему развитию процессов заболачивания.

В условиях Беларуси процессы заболачивания протекают временно и постоянно. Временные процессы заболачивания обычно обусловлены понижением рельефа, что способствует избыточному увлажнению  и сквозному промачиванию почвы только весной в период снеготаяния, летом после обильных длительных дождей, реже после осенних дождей.

При избыточном увлажнении в почвах развивается процесс оглеения минеральной породы, характерной особенностью которого является превращение окисного железа в закисное, более подвижное соединение, которое окрашивает почвы в синий цвет. При временном избыточном увлажнении происходит смена окислительных и восстановительных условий и соединения железа могут быть то в окисной, то в закисной форме.

При подсыхании почвы в ней улучшатся воздушный режим, а, следовательно,  и окислительные явления, что ведет к образованию гидрата окиси железа. Образование гидратов окиси Fe придает почве окраску в виде ржавых и охристых пятен, примазок и других железистых образований – ортштейновых конкреций, прожилок, ржавых трубочек по корневым ходам. Эти новообразования – неопровержимые признаки временного избыточного переувлажнения.

При постоянном избыточном увлажнении ионы закисного железа вступают в реакцию с кремнеземом и глиноземом, образуя вторичные алюмоферросиликаты, Они и придают сизую, грязно-зеленую или голубоватую окраску, а при их накоплении в почве образуется глеевый горизонт. 

Гидрологические режимы и свойства почв зависят от общего состояния увлажненности территории. ГТК и коэффициент увлажнения по Иванову изменяются в северном полушарии с севера на юг. ГТК – от 2,0 до 0,5 (в Беларуси от 1,7-2,0 до 1,1-1,5). Следствием этого является широтная зональность и смена типов водного режима от застойного и промывного до выпотного.

Почвенная влага – основной ресурс для построения тела растений и важнейший фактор, определяющий условия существования сельскохозяйственных культур и обработки почвы. Вода необходима для растений в значительно больших количествах, чем другие средства питания растений. Необходимо отметить, что значительная часть элементов питания усваивается растениями, а характерной особенностью воды является ее непрерывное, одностороннее передвижение из почвы через корни растений вверх по стеблю к листовой поверхности, где она испаряется в атмосферу.

Растения, произрастающие на влажной почве, в условиях влажного климата, перемещают воду из почвы в клетки быстрее, чем испаряют ее. В условиях высокой транспирации, обусловленной сильным солнечным освещением или высокой температурой воздуха, или горячими иссушающими ветрами, или ограниченными запасами влаги в почве корни растений не могут  перемещать влагу из почвы в сосудистую систему с такой же скоростью, с какой ее испаряет листовая поверхность. В таком случае содержание влаги в листьях заметно снижается, вследствие чего листья растений многих видов утрачивают тургор и увядают.

Почвенная влага, поступая в растения, является основным компонентом, участвующим в фотосинтезе. При недостатке влаги и недостаточном ее поступлении в растения резко снижается интенсивность фотосинтеза. Процесс фотосинтеза в нашей природной зоне ограничивает обычно не количество солнечной энергии, а количество воды. В этой связи рациональное использование воды, особенно в аридной зоне, является крайне важной задачей.

Колебания урожаев год от года чаще всего вызываются именно несоответствием запасов влаги в почве потребностям в ней растений. В Беларуси особенно часты засухи в южных и юго-восточных районах. В этом аспекте выделяют зоны устойчивого (стабильного) и рискованного земледелия.

Роль воды в почве определяется ее особым двойственным положением в природе: с одной стороны, вода – это особая физико-химическая весьма активная система, обеспечивающая многие физические и химические процессы в природе, с другой – это мощная транспортная геохимическая система, обеспечивающая перемещение веществ в пространстве. Воде принадлежит главенствующая роль в почвообразовании: процессы выветривания и новообразования минералов, гумусообразование и химические реакции совершаются только в водной среде; формирование генетических горизонтов почвенного профиля, динамика протекающих в почве процессов также связаны с водой. Вода в почве выступает и как терморегулирующий фактор, определяя в значительной степени тепловой баланс почвы и ее температурный режим. Исключительно велика ее роль в плодородии почвы, в обеспечении условий жизни растений, поскольку почва является главным, а во многих случаях и единственным источником воды для произрастающих на ней растений.