Водный обмен растений - Жолкепич В.Н.
ISBN 5-02-003977-2
Скачать (прямая ссылка):
Наземные растения за вегетационный период перекачивают из почвы в атмосферу огромную массу воды—до 650 триллио-
нов i за год. Одно растение кукурузы за вегетационный период поглощает из почвы до 200 кг воды. Взрослое растение липы за один день перекачивает из почвы 38 л воды, березы — 70 л. Особенно много влаги расходуют эвкалипты — 144 тыс. л в год. Это свойство эвкалиптов — извлекать из почвы своими мощными, широко разветвленными корнями огромное количество воды — уже нашло практическое применение при осушении болот [16].
Взаимодействие растения и почвы весьма существенно отражается на водных свойствах почвы и состоянии воды в ней. Почвенная вода играет особую роль в формировании свойств почвы, прежде всего физико-химических. Она определяет также тепловые свойства почвы и в целом существенно влияет на ее плодородие. Поэтому водные свойства почвы должны находиться в центре внимания при выборе системы земледелия в конкретных почвенно-климатических зонах.
ВОДНЫЕ СВОЙСТВА И ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ
Водные свойства почвы характеризуются, прежде всего, водоудерживающей способностью, влагоемкостью, водопроницаемостью и водоподъемной способностью. Водный режим почв определяется совокупностью всех явлений поступления влаги в почву, ее передвижением по почвенному профилю, удержанием в почвенных горизонтах и потерями (испарением) воды.
Изучению водных свойств и водного режима почв посвящены исследования ряда известных отечественных ученых — А. А. Измаильского, Г. Н. Высоцкого, П. С. Коссовича, А. Ф. Лебедева, А. А. Роде, Н. А. Качинского, С. И. Долгова, Ф. Цун-кера и др. [207].
Вода, поступившая в почву в результате осадков, взаимодействует с твердой фазой почвы. В зависимости от условий (количества воды, механического и химического состава твердой фазы и структуры почвы) преобладает влияние тех или иных сил взаимодействий молекул воды с твердой фазой. В связи с этим почвенная вода находится в разном состоянии. Она делится на фракции (формы, категории). В настоящее время выделяют следующие формы (фракции) почвенной влаги: химически связанную, сорбированную (прочно- и рыхлосвязанную), свободную, парообразную и твердую (неподвижную). Эти фракции почвенной влаги различаются между собой прочностью связи, а следовательно, и доступностью для растений [207, 213. 214, 231—233].
ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ ПОЧВЕННОЙ ВЛАГИ
Химически связанная вода. Эту категорию воды можно разделить на конституционную и кристаллизационную. Первая входит в состав вторичных минералов. Она настолько прочно
связана, что для ее удаления требуется применение температуры до 200° и выше. Естественно, что эта форма воды недоступна для растений. К конституционной воде следует также отмести воду, входящую в состав органических веществ почвы.
Кристаллизационная вода менее прочно связана, нежели конституционная. Она входит в состав гипса и других минералов. Ее можно удалить путем продолжительного прогревания при температуре около 100°. Эта вода также недоступна для растений.
Сорбированная вода (рис. 18, 19). Сорбированную воду делят на прочносвязанную (гигроскопическую) и рыхлосвязанную (пленочную). Обе эти формы непосредственно облекают почвенные частицы и удерживаются на их поверхности силами, адсорбции.
Гигроскопическая вода удерживается с силой до
1 ООО МПа и более и передвигается только после перехода в парообразное состояние. Удаляется из почвы при нагревании до 105° в течение б ч. Наличие такой воды обусловлено гигроскопичностью почвы, т. е. способностью твердой фазы своей поверхностью поглощать из воздуха водяные пары. Гигроскопичность зависит от механического состава почвы и содержания в ней органического вещества. Максимальное содержание гигроскопической влаги наблюдается при полном насыщении воздуха водяными парами, т. е. при 99—100%-ной относительной влажности. Это содержание гигроскопической влаги называют наибольшей или максимальной гигроскопичностью почвы.
Адсорбированный на поверхности почвенных частиц слой гигроскопической влаги теряет свою подвижность и сильно уплотняется. Плотность достигает 1,2—1,7 г-см~3. В результате высокой плотности гигроскопическая вода изменяет свою естественную структуру и ряд физико-химических свойств. Такая вода обладает повышенной по сравнению с чистой водой вязкостью, не замерзает даже при —70—78°, не обладает электропроводностью. Она представляет собой «нерастворяющий объем». Это последнее свойство имеет важное значение при изучении почвенного раствора [207]. Энергия поглощения почвой водяных паров, достигающая 700—1400 эрг-см-2, определяет прочность связывания почвой гигроскопической влаги. Поэтому данная форма почвенной воды недоступна растениям, так как силы связывания воды превышают сосущую силу корней.
Количество гигроскопической воды зависит не только от поверхностной энергии почвенных частиц, но и от температуры (обратная зависимость). Однако максимальная гигроскопическая влажность почвы является величиной, относительно стабильной для данной почвы. Это объясняется тем, что данный показатель определяется при постоянных внешних условиях — при постоянной температуре и относительной влажности воздуха (около 100%). При определении максимальной гигроскопической влажности в термостатированных условиях четко выявля-
