Почвенная влага

Почвенная влага — один из важнейших факторов влияющих на урожайность растений.

Растения испаряют воду надземными органами, главным образом листьями, забирая её из почвы корневой системой. При этом растения неодинаково испаряют воду: одни для создания единицы сухого вещества расходуют свыше 900—1000 единиц (люцерна), а другие — только 250—300 единиц (просо). Способность брать воду из почвы также неодинакова: у одних растений корневая система расположена неглубоко и они используют воду поверхностных слоев почвы, другие образуют глубокую корневую систему, способную собирать воду из почвы на несколько метров глубиной.

Забота о почвенной воде — одна из основных задач земледелия. Влага в почве находится в различных формах, что связано с её передвижением в почве и с использованием растениями. Прежде всего почвенная влага может быть в виде пара, насыщающего воздух почвы. Эта вода становится доступной для растений только превращаясь из пара в жидкость. Далее частицы паров воды могут притягиваться мельчайшими частицами почвы, обладающими так называемой поверхностной энергией. Молекулы воды задерживаются мельчайшими частицами почвы и образуют особую водную невидимую для глаза пленку вокруг них. Эту воду называют гигроскопической; она удерживается почвой с такой большой силой, что корни растения не могут оторвать её от почвенных частиц, вследствие чего она не доступна для растений. Гигроскопическая вода не может также передвигаться в почве. Удалить ее из почвы можно, только высушивая почву при температуре 100—105 °С или химическим путём при помощи веществ, поглощающих воду с еще большей энергией, чем удерживает ее почва (например фосфорным ангидридом). На этом и основаны методы определения гигроскопической влаги в почве. Необходимо помнить, что вокруг слоя молекул воды, удерживаясь поверхностной энергией почвенных частиц, сгущается (конденсируется) еще несколько слоев молекул воды. Эта вода, (пленочная) может передвигаться только от частицы почвы с более толстой пленкой водных молекул к частицам с более тонким слоем. Она также в значительной мере не доступна для растений. Опыт показывает, что более чем двойное количество, по сравнению с количеством только гигроскопической влаги, оказывается недоступным для растений. Знание гигроскопичности почвы позволяет рассчитать, какая часть влага в почве недоступна для растений. Чем больше тонких (глинистых, иловатых и перегнойных) частиц содержит почва, тем выше ее гигроскопичность; наоборот, чем больше в ней грубых, песчаных частиц тем ниже гигроскопичность. Поэтому по степени гигроскопичности можно приближенно судить и о количестве тонких (дисперсных) частиц почвы. Если масса влаги в почве превышает то количество ее, которое может быть удержано в пленочном состоянии, то она превращается в другие формы; судьба ее дальше будет зависеть от сложения почвы. При наличии в почве широких некапиллярных промежутков вода просто потечёт по ним вниз под влиянием силы тяжести. Это т. н. гравитационная, капельножидкая вода, практическое значение которой сравнительно невелико, так как она может находиться в почве слишком небольшой срок, только протекая через нее. Наибольшее практическое значение имеет т. н. волосная, или капиллярная, вода, удерживаемая почвой в тонких волосных промежутках, по которым вода движется не под влиянием силы тяжести, а по законам волосности, или капиллярности, т. е. от более влажных к более сухим слоям почвы. Помимо передвижения указанных форм воды необходимо указать на передвижение В. в виде пара под влиянием изменения темп-ры почвы. Дело в том, что воздух почвы обычно насыщен парами воды до 100% его относительной влажности. При охлаждении воздуха понижается порог его насыщения водяным паром и часть паров воды обращается в жидкое состояние (роса). Поэтому при охлаждении почвы будет образовываться подземная роса. Если охлаждение пойдет с поверхности, то из более глубоких неохлажденных слоев будет постоянно поступать водяной пар, к-рый будет образовывать росу в более охлажденном слое. Т. о. при постепенном промерзании почвы в течение зимы в ней происходят непрерывные перемещения воды к границе постепенно понижающегося промерзшего слоя. Подсчитано, что количество В. в п. весной в сухих районах (Сев. Кавказ) на 30% и выше превышает количество воды, поступившей в почву за счет использования ею атмосферных осадков.

Так как вода в почву поступает исключительно из атмосферных осадков, то водный режим почвы в конечном счете определяется её отношением к воде, или т. н. водными свойствами почвы. К ним относят водопроницаемость, влагоемкость, волосность (водоподъемная способность) и водоиспаряемость почвы. Водопроницаемость (способность пропускать сквозь себя воду) зависит от механического состава и структуры почвы. Чем тоньше промежутки между почвенными частицами, тем меньше воды пропускает почва. Поэтому песчаная почва обладает высокой проницаемостью, бесструктурная глинистая — низкой. Но если глинистая почва имеет прочную комковатую структуру (глинистый чернозем из-под распаханной целины), вода быстро проникает в неё через промежутки между комочками. Водопроницаемость почвы имеет огромное практическое значение, так как от неё зависит степень использования почвой атмосферных осадков. При низкой водопроницаемости вода стекает с поверхности почвы раньше, чем почва впитает ее. Во влажных районах вода застаивается на поверхности, медленно испаряется, вытесняет из почвы воздух и способствует гибели посевов от вымочек. Поддержание прочности структуры почвы, предохранение почвы от распыления, зяблевая вспашка — главные меры для повышения водопроницаемости почвы. При залегании в почве на некоторой глубине непроницаемого для воды слоя во влажных районах происходит накопление избытка воды в пахотном слое. В этом случае для предотвращения переувлажнения почвы прибегают к работе почвоуглубителями, дренажными плугами и искусственному регулированию поверхностного стока. Для коренного улучшения таких почв закладывают дренаж. Влагоемкость почвы (способность удерживать волосную воду) находится в прямой зависимости от механического состава почвы и содержания в ней органического вещества и перегноя. Глинистые почвы обладают большой влагоемкостью, песчаные — малой. Органическое вещество и особенно перегной сильно повышают влагоемкость почвы, т. ч. торфяные почвы способны удержать воды в несколько раз больше, чем их собственный вес. Так как волосная вода целиком доступна для растений, то высокая влагоемкость при одновременной комковатой структуре почвы — положительный фактор, повышающий запас влаги в почве. В лишенной комковатой структуры почве высокая влагоемкость всегда соответствует низкой водопроницаемости и наоборот. Только почва с прочной комковатой структурой обладает одновременно и высокой влагоемкостью (за счет воды, удерживаемой внутри комков) и высокой водопроницаемостью (за счет воды, протекающей между комочками). Меры повышения влагоемкости почвы сводятся к обогащению ее перегноем (посевы многолетних трав, внесение больших количеств навоза и др. органических удобрений, зеленое удобрение в пару и пожнивно).

Водоподъемной способностью почвы называют ее способность поднимать кверху воду по капиллярам или проводить её в других направлениях по волосным промежуткам. От этой способности непосредственно зависит испаряемость поверхностью почвы содержащейся в ней воды. Водоподъемная способность зависит от толщины капилляров: чем тоньше последние (глинистая почва), тем с большей глубины и с тем меньшей скоростью способна вода поднимать почву. Подача воды непосредственно к поверхности почвы может быть прервана созданием на поверхности почвы рыхлого слоя с прерванными капиллярами под этим слоем. Вода сохраняется в почве, будучи защищена этим слоем от испарения. Для создания такого рыхлого, т. н. изолирующего слоя производят рыхление или боронование пара, поля после вспашки или после его заплывания коркой.

Характеристика водных свойств почв, количество осадков и время их выпадения определяют собой водный баланс почвы. Для полной характеристики его необходимо знание динамики почвенной влажности, определяемой обычно в весовых процентах по отношению к абсолютно сухой почве. Определение влажности обычно производится высушиванием небольшого количества почвы при температуре 100—105 °C в течение 6 часов. Существуют и другие методы определения влажности, но они не имеют массового применения. Изучение динамики влажности почвы показывает, что регулирование последней находится в руках человека. Рациональной обработкой можно значительно повысить использование воды. Такими приемами обработки являются чистые пары в засушливых районах, зяблевая вспашка, лущение жнивья. Огромное значение имеет также борьба с сорными травами, испаряющими много воды. В целях использования весенней воды необходимы возможно ранние сроки посева яровых хлебов. Благоприятная структура почвы создается введением в севооборот многолетних трав. В особенно интенсивных отраслях сельского хозяйства производства (овощеводство и другие) прибегают к регулированию водного режима и структуры почвы при помощи прикрытия почвы особой бумагой, картоном, плёнкой. Помимо этих мероприятий, улучшающих водный баланс почвы, большое значение имеют также мероприятия по снегозадержанию и снегонакоплению. Далее, большую роль играет введение засухоустойчивых сортов растений. Наконец радикальной мерой является дополнительное снабжение полей водой при помощи искусственного орошения.

Влияние почвенной влаги на фиксацию азота

Влажность почвы важный фактор определяющий величину и активность симбиотического аппарата. Усвоение азота воздуха при низкой влажности почвы прекращается не вследствие недостатка воды в клубеньках (клубеньки сами не поглощают воду, они получают ее через корни), а из-за нехватки энергетических материалов — углеводов, которые расходуются на рост новых корешков «ищущих» воду. Этот про­цесс усиливается по мере снижения влажности почвы. Нередко в районах с дефицитом увлажнения многие бобовые растения развиваются, не образуя клубеньков, несмотря на производи­мую инокуляцию. Наибольший симбиотический аппарат бобовых культур фор­мируется при влажности почвы от 100 % ППВ до ВРК (около 60 % ППВ). В практике важно учитывать неодинаковый порог критической влажности для растений разных видов. Например, эспарцет довольно хорошо образует клубеньки при сравнительно низкой влажности почвы, а люцерна более чувствительна к дефицит­у влаги. При недостатке влаги величина и активность симбиотического аппарата резко снижаются у гороха, вики, клевера луго­вого, гибридного, ползучего. Для образования клубеньков и активной азотфиксации наиболее важна оптимальная влажность почвы весной и в первой половине лета. Таким образом, учитывая особенности биологии культур, определяющие их устойчивость к недостатку влаги, можно путем под­бора наиболее подходящей культуры или регулирования водного режима обеспечить лучшее развитие и активность симбиотического аппарата и повысить белковую продуктивность растений. В Центральном районе Нечерноземной зоны (Московская обл.) засушливые годы и годы с недостаточным увлажнением состав­ляют 45 %, в такие годы клубеньков на корнях бобовых культур образуется мало и сравнительно на короткое время или не образуется совсем, урожай резко снижается. Следовательно, даже в этом регионе для активной азотфиксации необходимо с помощью орошения поддерживать оптимальную влажность почвы для зер­новых бобовых культур в период от начала бутонизации до полно­го налива семян, а для многолетних бобовых трав — в течение всей вегетации. Также неблагоприятен для симбиоза избыток влаги при котором снижается аэрация почвы.

Литература

• Соколов Н. Вода в почве // Сельскохозяйственная энциклопедия / Главные редактор В. П. Милютин. — Советская энциклопедия, 1932. — Т. 1. — С. 671—674. — 864 с. — 41 000 экз.