Увійти  \/  Зареєструватися  \/ 

Вхід на сайт

Зареєструватися

Введене Вами ім'я недійсне.
Будь-ласка, введіть допустиме ім'я користувача. Без пробілів, у всякому випадку 2 , НЕ повинно бути символів: < > " ' % ; ( ) &
Пароль недійсний.
Ваші паролі не збігаються. Будь-ласка, введіть Ваш пароль в поле пароля та повторно введіть його в полі підтвердження.
Недійсна адреса електронної пошти
Адреси електронної пошти не збігаються. Будь-ласка, введіть Вашу адресу електронної пошти в поле адреси електронної пошти та повторно введіть адресу у полі підтвердження.
* * Обов'язкове поле

Грунтова волога, її види

Вода - найважливіший фактор життя па Землі. Вона входить до складу всіх живих організмів, беручи участь практично у всіх процесах, пов'язаних з розвитком рослин. Вода відіграє величезну роль у формуванні та розвитку грунтового покриву. В грунтоутворенні, особливо у формуванні грунтової родючості, вода відноситься до найбільш істотних біофізичних реагентів, значимість яких порівняна, за визначенням Г. М. Висоцького, лише з кров'ю живого організму.

Джерелом води на поверхні суші найчастіше є атмосферні рідкі (дощі, зливи) і тверді (сніг, паморозь, іній) опади, а також грунтові води, що залягають в пронизаній коренями зоні грунту за умов близько розташованого рівня грунтових вод. Частина вологи надходить у формі сконденсованої пароподібної вологи. Кількість води, що надходить в грунт, залежить від клімату, рельєфу, типу та виду рослинності, гідрогеологічних умов. Кількість води, що надходить на поверхню суші, вимірюється в мм водного шару: 1 мм опадів на 1 га відповідає 10 т води. Для створення 1 г сухої речовини рослинам потрібно від 200 до 1000 г води. Отже, для генерації рослинами 400-500 т сухої речовини лісу потрібно 40-50 тис. т води або не менше 400-500 мм опадів. Відомо, що влітку в середній смузі випадає тільки 200-300 мм, отже, іншу частину вологи лісові насадження беруть з грунту, завдяки його водоутримуючій здатності.

Водоутримуюча здатність грунту обумовлена його пористістю, високою подрібненістю частинок та дисперсністю. Її величина якої коливається від 1-2 (в пісках) до 200-300 м2 (в глинах) для поверхні грунту масою 1 м. Така величезна поверхня грунтових частинок обумовлює велику поверхневу енергію сил тяжіння, пропорційних площі поверхні. В результаті пароподібна і рідка вода, надходячи через пори в грунт, утримується під впливом цих сил, утворюючи специфічні форми вологи. Потрапивши на поверхню грунтів і пухких гірських порід, що володіють водопроникністю і водоутримуючою здатністю, вода контактує з мінеральними і органічними частинками і, взаємодіючи з ними, утворює різні форми вологи, що відрізняються силами взаємодії та доступністю для рослин.

Вперше існування різних форм вологи в грунтах і грунтах було науково і експериментально доведено А. Ф. Лебедєвим. На даний час виділяють декілька форм вологи в залежності від її фізичного і хімічного стану і сил, якими вона утримується.

Вода, що входить у формі йонів до складу вторинних глинистих мінералів або утворює гідроокису металів, називається конституційною (хімічно пов'язаною). Вона може бути видалена при нагріванні до 150-300°С. Якщо волога входить до структури мінералу - кристалічної решітки, то вона носить назву кристалізаційної, оскільки волога захоплюється мінералами при їх кристалізації. Ця волога може бути видалена при нагріванні до 105-108°С. Хімічно пов'язана волога утримується йонними і молекулярними силами і не може бути використана рослинами.

Пароподібна волога знаходиться в грунтовому повітрі, розміщеному між грунтовими частинками. Зазвичай грунтове повітря повністю насичене водяними парами. В пароподібній формі волога пересувається з теплих шарів грунту в холодні, де відбувається її конденсація - згущення. Утворення конденсату пароподібної вологи також відбувається при охолодженні поверхні грунту, наприклад вночі в піщаних грунтах. Днем сконденсувана волога знову переходить в пароподібний стан. Той же процес конденсації і наступного замерзання води відбувається взимку. У літній період пароподібна волога може пересуватися в глибокі горизонти грунтів. Після конденсації частина її стає доступною для рослин. Проте великого значення в житті рослин ця форма вологи не має.

Гігроскопічна волога утворюється внаслідок здатності дрібних частинок грунту поглинати молекули вологи з повітря. Завдяки цьому тверда частинка вкривається тонкою плівкою вологи. Ця форма вологи утримується значними молекулярними силами. Гігроскопічна волога володіє особливими властивостями. Її щільність близько 1,7, вона не замерзає і не розчиняє солей. Кількість поглиненої вологи залежить від природи речовини, температури і кількості водяної пари, що знаходиться в грунтовому повітрі. Максимальна кількість вологи, яка може поглинути з повітря подрібненою речовиною, визначається в ексикаторі над 10%-ним розчином сірчаної кислоти, який підтримує вологість повітря у 94%. Визначена таким чином величина вологи називається максимальною гігроскопічністю. Гігроскопічна волога рослинам недоступна.

Плівкова волога є однією з найпоширеніших у природі форм води. При надходженні вологи в грунт перші її порції йдуть на збільшення товщини плівки води навколо частинок і утримуються великими молекулярними силами, тому вони недоступні для рослин. Загальна кількість недоступної вологи дорівнює приблизно 150% від максимальної гігроскопічності грунтів. При цій вологості рослини виявляють ознаки зав'ядання. Нові порції вологи, що надходять в грунт, йдуть на подальше потовщення водної плівки і утримуються меншими молекулярними силами. Ця частина вологи здатна пересуватися від більш товстих до більш тонких плівок. Пересування відбувається повільно, і хоча волога доступна рослинам, її запас в грунті невеликий. Після насичення грунтів або грунту плівковою вологою нові порції води вже не можуть утримуватися молекулярними силами і утворюють капілярну форму вологи, яка надходить в капілярні проміжки.

Між частинками, що складають рихлі гірські породи і грунти, є дуже велика кількість проміжків. Пори грунту, величиною від 0,1 до 0,003 мм, утворюють густу розгалужену систему капілярів. Чим менший розмір часток, тим тонші капіляри в грунті. Капіляри здатні піднімати і утримувати вологу. Чим тонші капіляри, тим повільніше і вище піднімається в них волога. Якщо капіляри заповнити вологою зверху, то надлишок її стече, а решта буде утримуватися в них. За формою розрізняють капілярно-підперту вологу, якщо вода піднімається вгору від рівня грунтових вод, і капілярно-підвішену, якщо волога висить у верхньому шарі грунту, що спостерігається після випадання і просочування опадів. В піщаних відкладах капіляри дуже великі і вода повністю не заповнює проміжки між частинками, утворюється лише так звана стикова вода, що заповнює вузькі проміжки стиків між піщаними частками. У структурних суглинних грунтах капілярна вода знаходиться всередині грудочок і на їх стиках. У глинистих, мулових грунтах капіляри дуже тонкі (менше 0,003), вода через них не проходить, тому що стінки капілярів зайняті гігроскопічної вологою. Капілярна волога рухається і є основною формою, доступної для рослин.

Вологоємність - це кількість води, що характеризує водоутримуючу здатність. Вона виражається у відсотках маси грунту, а при обліку об'ємної щільності - в мм для певного шару грунту. Вологоємність, як правило, збільшується при збільшенні кількості глинистих частинок в грунті. Найбільшою вологоємністю володіють органогенні горизонти - лісові підстилки та торф, які утримують вологи в 5-20 разів більше від своєї власної маси. Розрізняють максимальну молекулярну, найменшу, капілярну і повну вологоємність грунту.

Максимальна молекулярна, або максимальна адсорбційна, вологоємність дорівнює максимальній гігроскопічності грунту. Вона залежить від механічного складу грунтів. Чим більше мулистих частинок містить грунт, тим вища максимальна гігроскопічність. У пісках вона коливається в межах 0,5-1,5%, у важких суглинках досягає 8-10%. З цією формою вологоємності пов'язана величина вологості стійкого зав'ядання рослин. Зазвичай нижче цієї вологості вода в грунті стає недоступною і рослини гинуть. У піщаних грунтах вона коливається в межах 1-3%, у важкосуглинистих грунтів вона близько 20%.

Найменша, або польова, вологоємність відповідає капілярно-підвішеній формі вологи, що утворюється після стікання надлишку вологи в глиб грунту при досить глибокому заляганні грунтових вод. Величина найменшої вологоємності залежить від механічного, мінералогічного, хімічного складу грунту та його об'ємної щільності. У піщаних грунтах найменша вологоємність дорівнює 3-5%, в суглинистих і глинистих 18-23%, а в добре оструктуренних суглинистих грунтах - навіть 35-38%.

Випаровування капілярно-підвішеної вологи може відбуватись до певної межі, поки грунт не досягне вологості розриву капілярних зв'язків (ВРК). Зазвичай ВРК в добре оструктуренних грунтах дорівнює 90%, в погано оструктуренних або мікроагрегатних - 60-70% найменшої вологоємності. У піщаних грунтах волога в рідкому вигляді не пересувається до поверхні грунту. При вологості грунту між ВРК і найменшою вологоємністю рослини не відчувають нестачі у волозі.

Капілярна вологоємність - кількість вологи, що утримується грунтом в межах капілярної кайми. Кількість утримуваної вологи залежить від потужності грунтового профілю і висоти над рівнем "вільного дзеркала води". У граничних випадках вона дорівнює повній пористості грунту, тобто коливається від 26 до 40-45%. Капілярна вологоємність менше в крупнозернистих пісках і оструктуренних грунтах.

Повна вологоємність спостерігається при заповненні вологою всіх пір грунту і дорівнює загальній пористості грунту.

Продуктивна волога - це кількість води, яка доступна для рослин.

Водопідіймальна здатність - властивість грунту викликати капілярний підйом вологи від грунтових вод, утворюючи капілярну отороку. Якщо капілярна кайма виходить на поверхню грунтів, то спостерігаються або процеси заболочування (на півночі), або засолення грунтів (на півдні). Водопідіймальна здатність залежить від механічного складу грунту. В пісках капілярна кайма має висоту до 0,7-0,8 м, в супісках до 1,0-1,5 м, в середніх і важких суглинках до 3-5 м.

Водопроникність - здатність грунту пропускати воду; вимірюється кількістю мм водного шару за 1 хвилину. Залежить від механічного складу, об'ємної щільності, водоміцності структури і вологості, тому змінюється в часі. Розрізняють дві стадії процесу - вбирання та фільтрацію (просочування). Вбирання відбувається до тих пір, поки пори грунту не заповняться водою, а фільтрація - після заповнення їх і утворення суцільного потоку рідини. За Н. А. Качинським, якщо при стовпі води 50 мм та температурі +10°С грунт пропускає за 1 год понад 1000 мм, водопроникність вважається провальною, від 1000 до 500 - занадто високою, від 500 до 100 - найкращою, від 100 до 70 хорошою, від 70 до 30 - задовільною і менш 30 мм - незадовільною. Провальна фільтрація характерна для лісових підстилок і пухких пісків; найкраща - для середніх і легких, добре оструктуренних суглинків; задовільна - для іллювіальних горизонтів, дерново-підзолистих грунтів, незадовільна - для щільних грунтових горизонтів. Водопроникність відіграє велику роль як у житті грунтів, так і в збереженні грунтової родючості. Висока водопроникність лісових підстилок забезпечує вбирання вологи в грунт після злив, танення снігу. Навпаки, низька фільтрація ущільнених горизонтів сприяє утворенню поверхневого стоку води, ерозійних процесів, формуванню внутрігрунтової верховодки, заболочування і непродуктивного випаровування вологи в атмосферу.

Здатність грунту до ипаровування вологи залежить від її механічного складу, ступеня оструктуренності, покриття поверхні грунту мертвим і живим покривом, а також від рельєфу, клімату і ступеня зволоження ділянки. Максимальні показники випаровування спостерігаються на оголених безструктурних, насичених до капілярної вологоємності ділянках грунтів, мінімальні - на поверхні крупнозернистих пісків і ділянок, вкритих лісовою підстилкою або мульчею. Лісові підстилки знижують випаровування в 3-7 разів в порівнянні з відкритим місцем або луговою рослинністю і можуть утримати води в 5-7 разів більше, ніж їх маса. Вони, маючи високу фільтрацією, перешкоджають утворенню поверхневого стоку, сприяючи формуванню спадного струму води і поповненню запасів грунтової вологи. Лісові підстилки не викликають водної ерозії, захищають грунт від ударів дощових крапель, сприяючи збереженню пухкої будови верхніх горизонтів грунтів і захищаючи структурні грудочки від руйнування. Вони сприяють також збереженню в грунтах капілярної вологи.

Останні матеріали розділу "Грунтознавство"

Родючість грунтів та її види

Під родючістю розуміють здатність грунтів задовольняти потребу рослин у воді і поживних речовинах. В...

Механічний склад грунтів та їх структура

Механічним складом називають співвідношення часток різного розміру, виражене у відсотках від маси гр...

Включення та новоутворення в грунтах

Включення - це тіла, що механічно втягнуті в товщу грунту, які не беруть участь в активних грунтоутв...

Колір грунту як морфологічна ознака

Колір грунту - найважливіша морфологічна ознака. Нерідко назва грунту дається за кольором верхніх го...

Позначення та опис грунтових горизонтів

Кожному з грунтових горизонтів дається буквенне позначення. Найбільш широко застосовується система б...

Морфологія грунтів. Грунтові горизонти

Морфологія грунтів - це вчення про зовнішні ознаки грунтів, що визначаються найчастіше за допомогою ...

Водний баланс грунту. Типи водного режиму грунтів

Водний баланс - це сукупність всіх видів надходження вологи в грунт і її витрачання з певного шару з...

Теплові властивості грунтів

Джерелом тепла в грунті є тепло променистої енергії Сонця. Середня кількість тепла, що надходить на ...

Географічна наука