Почвоведение Том 1 - Белицина Г.Д.
ISBN 5-06-001159-3
Скачать (прямая ссылка):
130
131
Таблица 22. Максимальная гигроскопичность различных почв, % (по А. В. Процерову, 1953)
Почва Глубина, см
0-10 10-20 20-30 30—40 40—50 50—60 60—70 70—80 80—90 90—100
Дерново-подзолистая супесчаная Архангельской области 1,1 1,2 1,2 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
Дерново-подзолистая суглинистая Архангельской области 4,0 3,3 2,7 2,6 2,1 1,6 4,7 4,7 4,7 4,7
Дерново-подзолистая суглинистая Коми АССР 3,9 3,9 4,0 4,0 5,1 6,2 6,2 6,2 6,2 6,2
Торфяная низинная Мурманской области 39,0 39,0 32,0 32,0 36,0
Торфяная верховая Мурманской области 53,0 53,0 38,0 38,0 37,0
Чернозем тяжелосуглинистый Татарской АССР 16,0 16,0 15,4 15,4 10,7 3,1 4,2 4,2 4,2 6,3
Чернозем глинистый Пензенской области 11,3 12,9 13,3 12,3 11,7 11,4 11,7 12,1 11,8 12,6
Чернозем суглинистый Саратовской области 12,8 12,7 11,9 11,7 11,6 11,3 10,8 10,4 9,8 9,8
пической. В среднем для большинства почв оно составляет 7—15%, иногда в глинистых почвах достигает 30—35 и падает в песчаных до
3-5%.
Свободная вода. Вода, которая содержится в почве сверх рыхлосвязанной, находится уже вне области действия сил притяжения со стороны почвенных частиц (сорбционных)
и является свободной. Отличительным признаком этой категории воды является отсутствие ориентировки молекул воды около почвенных частиц. В почвах свободная вода присутствует в капиллярной и гравитационной формах.
Капиллярная вода. Она удерживается в почве в порах малого
диаметра — капиллярах, под действием капиллярных или, как их
еще называют, менисковых сил. Возникновение этих сил обусловлено следующими явлениями. Поверхностный слой жидкости по своим свойствам отличается от ее внутренних слоев. Если на каждую молекулу воды внутри жидкости равномерно действуют силы притяжения и отталкивания со стороны окружающих молекул, то молекулы, находящиеся в поверхностном слое жидкости, испытывают одностороннее, направленное вниз притяжение только со стороны молекул, лежащих ниже поверхности раздела вода — воздух. Силы, действующие вне жидкости, относительно малы и ими можно пренебречь. Таким образом, поверхностные молекулы жидкости находятся под действием сил, стремящихся втянуть их внутрь жидкости. По этой причине поверхность любой жидкости стремится к сокращению. Наличие у поверхностных молекул жидкости, ненасыщенных, неиспользованных сил сцепления является источником избыточной поверхностной энергии, которая также стремится к уменьшению. Это влечет за собой образование на поверхности жидкости как бы пленки, которая обладает поверхностным натяжением, или поверхностным давлением (давлением Лапласа), которое представляет собой разницу между атмосферным давлением и давлением жидкости.
Значение поверхностного натяжения зависит от формы поверхности жидкости и радиуса капилляра. Поверхностное давление, развивающееся иод плоской поверхностью жидкости, называется нормальным. Для воды оно равно 1,07 • 109 Па. Давление уменьшается, если поверхность жидкости вогнутая, и увеличивается, в случае поверхности выпуклой.
Согласно уравнению Лапласа, когда давление жидкости меньше атмосферного и поверхность имеет вид вогнутого мениска, поверхностное давление (Р) будет меньше нормального (Р0) и равно:
Р^0 -a(1/R+1/R/), (15)
где а— поверхностное натяжение, равное для воды 75,6 • 10-3Н/ /м при 0°С; Rj и R2 — радиусы кривизны поверхности жидкости.
П2
Рис. 17. Передвижение пленочной (рыхлосвязанной) воды (по А Ф Лебедеву)
В противоположном случае, т. е. при давлении жидкости больше атмосферного и выпуклой поверхности жидкости,
(16)
Как видно из приведенных формул, поверхностное давление жидкости зависит от радиуса искривленной поверхности жидкости. Чем он меньше, т. е. чем уже почвенные капилляры, тем давление больше. В капиллярах с вогнутым мениском как бы возникает вакуум, который и поднимает за пленкой столбик воды в капилляре.
Вода обладает свойством хорошо смачивать твердые тела. Поэтому при соприкосновении воды с почвенными частицами в порах-капиллярах образуются мениски тем большей кривизны, чем меньше диаметр пор. Явление смачивания обусловливает образование в почвах только вогнутых менисков.
В почвах менисковые (капиллярные) силы начинают проявляться в порах с диаметром менее 8 мм, но особенно велика их сила в порах с диаметром от 100 до 3 мкм. В порах крупнее 8 мм капиллярные свойства не выражены, так как сплошной вогнутый мениск здесь не образуется; большая часть поверхности остается плоской, искривление ее наблюдается только у стенок. Поры же мельче 3 мкм заполнены в основном связанной водой, и мениски здесь также не образуются.
Система пор, имеющихся в почвах, представляет собой сложную мозаику капилляров самого разного сочетания и размеров, в которых образуются мениски различной кривизны. В результате этого в почвах существует разность давлений не только под мениском и плоской поверхностью пленки натяжения, но и между поверхностью менисков разной кривизны. Разность поверхностных давлений называют отрицательным капиллярным давлением.
м
Грунтода» Вода
\ А 0 Щь
-\ 2
- \ j
