«Практическое измерение воды в почве, проводимое различными способами» Тема исследовательской работы:

МОУ «Кемлянская средняя общеобразовательная школа»
Тема исследовательской работы:
«Практическое измерение воды в почве, проводимое
различными способами»
«Сколько воды имеется в почве и как это узнать»
Подготовили: ученица 9 класса А
Курганская Лена,
ученик 11 класса Б
Коляденков Андрей
Руководитель: учитель физики Терешина З.Н
Кемля 2010 год
Оглавление.
1. Введение.
2. Цели и задачи работы.
3. Ход работы.



Объекты исследования
Методика работы
Результаты
4. Заключение.
5. Приложение.
6. Использованная литература.
5.1.Цель данной работы: определение влажности воздуха в школьных помещениях
и изучение влияния её на человека и его жизнедеятельность.
5.2.Задачи работы:
 изучение соответствующей литературы;
 измерение влажности воздуха и температуры в кабинетах, столовой,
спортивном зале, библиотеке, фойе МОУ «Кемлянская СОШ» и
сравнение полученных данных с санитарно-гигиеническими нормами;
 изучение влияния количества растений на влажность воздуха;
 исследование влияния влажности воздуха на самочувствие человека
(связь между влажностью воздуха помещений и заболеваниями слизистых
оболочек (работа с сотрудником медпункта));
5.3.Ход работы.
5.3.1.Объекты исследования: кабинеты №1-23, столовая, библиотека, спортивный
зал, фойе МОУ «Кемлянская СОШ».
5.3.2.Методика работы: измерение влажности воздуха в помещениях школы
29.10.08 с помощью измерителя температуры и влажности «ТКА - ПКМ».
5.3.3.Результаты.
Измерения на 29.10.08
Введение
Громадная роль воды в жизни растений и резкие колебания запасов ее в почве
вызывают постоянную заботу о воде при возделывании растений. Очень часто
получение высокого урожая растений зависит от содержания достаточного
количества воды в почве, а отсюда возникает необходимость уметь определять,
сколько имеется воды в почве, и знать, достаточно ли этого количества для жизни
растений. Из веществ, которые нужны растению для создания урожая, в больших
количествах требуется вода. Общее количество потребляемой растением воды в
течение жизни определяется 300-500-800- кратным весом его сухого урожая, то есть
для создания 1 килограмма урожая (в сухом состоянии) требуется 300-500-800литров воды. Неудивительно, что чаще всего низкие урожаи получаются от
недостатка воды и что обеспечение водой – одна из главных задач земледелия.
Основной источник почвенной влаги — атмосферные осадки, количество и
распределение которых во времени зависят от климата данной местности и
метеорологических условий отдельных лет. В почву поступает меньше влаги, чем
выпадает её в виде осадков, так как значительная часть задерживается
растительностью, в особенности кронами деревьев. Вторым источником
поступления влаги в почву является конденсация атмосферной влаги на
поверхности почвы и в её верхних горизонтах (10—15 мм). Туман может оказывать
значительно больший вклад в сумму осадков (до 2 мм/сутки), хотя и является более
редким явлением. Практическое же значение тумана проявляется преимущественно
в прибрежных районах, где в ночное время над поверхностью почвы собираются
значительные массы влажного воздуха. Часть поступившей на поверхность почвы
влаги образует поверхностный сток, который наблюдается весной во время
снеготаяния, а также после обильных дождей. Величина поверхностного стока
зависит от количества выпавших осадков, угла наклона местности и
водопроницаемости почвы. Выделяют также боковой (внутрипочвенный) сток,
возникающий из-за различной плотности почвенных горизонтов. При этом вода,
поступившая в почву, фильтруется через верхние горизонты, а дойдя до горизонта с
более тяжёлым гранулометрическим составом, формирует водоносный горизонт,
называемый почвенной верховодкой. Часть влаги из верховодки всё же
просачивается в более глубокие слои, достигая грунтовых вод, которые в своей
совокупности образуют грунтовый сток. При наличии же уклона местности часть
влаги, сосредоточенной в водоносном горизонте, может стекать в пониженные
участки рельефа.
Помимо стока, часть почвенной влаги расходуется на испарение. Из-за
своеобразия и непостоянства свойств почвы как испаряющей поверхности, при
одинаковых метеорологических условиях скорость испарения меняется сообразно
изменению влажности почвы. Величина испарения может достигать 10—15
мм/сутки. Почвы с близким залеганием грунтовых вод испаряют гораздо больше
воды, чем с глубоким.
Типы почвенной влаги
Формы воды в почве:
1 — частица почвы;
2 — гравитационная вода;
3 — гигроскопическая вода;
4 — почвенный воздух с парами воды;
5 — плёночная вода;
6 — зона открытой капиллярной воды;
7 — капиллярная вода;
8 — зона замкнутой капиллярной воды;
9 — уровень грунтовых вод;
10 — грунтовые воды.
Водные свойства почвы
Водопроницаемость — свойство почвы воспринимать влагу с
поверхности, проводить её между ненасыщенными водой горизонтами и
фильтровать
через
толщу
горизонтов,
насыщенных
водой.
Водопроницаемость оказывает существенное влияние на ход
почвообразовательных процессов, формирование поверхностного,
бокового и грунтового стока воды и на интенсивность водной эрозии.
Проникает вода в почву с поверхности под воздействием силы тяжести по
крупным порам, параллельно рассасываясь в стороны под влиянием
капиллярных явлений. Процесс восприятия сухой или слабоувлажнённой
почвой воды называется впитыванием воды, измеряется коэффициентом
впитывания. Есть много различных способов определения воды в
почве, требующих лабораторного оборудования, но существуют
способы, позволяющие и без лаборатории определить воду в почве
 Целью нашей исследовательской работы и явилось рассмотрение
трех способов определения воды в почве.
 Задачи:
изучение соответствующей литературы;
измерение влажности почы
Ход работы
Необходимое оборудование: 1) стеклянная баночка с притертой пробкой
на 200-250 кубических сантиметров, весы, стеклянная палочка; 2)
тросточка или планочка, два электрода, изолированная проволока,
карманный фонарик с батарейкой и лампочкой, изоляционная лента; 3)
плотномер
Первый способ основан на известном физическом законе, который говорит, что
всякое тело в воде теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им вода.
Для определения воды в почве по этому способу мы взяли широкогорлую аптечную
стеклянную баночку с притертой стеклянной пробкой и предварительно узнали: 1)
вес баночки пустой - 200 граммов и 2) вес ее, наполненной водой до отказа – без
пузырьков воздуха 450 граммов. В эту баночку поместили некоторое количество
исследуемой почвы (примерно ¼ объема баночки), плотно закрыли пробкой и
взвесили (получили вес баночки с сырой почвой) 260 грамм. Затем налили в баночку
воды до горлышка, палочкой хорошо разболтали почву с водой (с палочки надо
обязательно смыть в баночку) и дали несколько минут отстояться. Потом долили
баночку с водой до самого верха, удаляя пену и всякие всплывающие растительные
остатки, закрыли пробкой (при этом избыток воды выливается), вытерли баночку
снаружи, взвесили и узнали вес баночки с почвой и водой 480 граммов.
Вес сухой почвы во взятой пробе определили путем умножения разности между
весом баночки с почвой и водой и весом баночки с водой на постоянное число –
12/3. Содержание воды в процентах к сухой почве вычислили так: по разность
между весом баночки с водой и почвой и весом баночки с водой, то есть 480-450 =
30 граммов, умножили на постоянное число 12/3. и получили вес сухой почвы в
нашей пробе, то есть 30* 12/3.= 50 граммов.
Сырой вес почвы в нашей пробе будет равен разности между весом баночки с сырой
почвой и весом пустой баночки, то есть 260-200=60 граммов. Вес же воды в почве
нашей пробы будет равен разности между весом сырой почвы и весом сухой почвы,
то есть 60-50=10 граммов. Если отнесем вес воды к весу сухой почвы и умножим на
100, то получим содержание воды в нашей почвенной пробе в процентах. Для этого
составим пропорцию:
50 -100
Отсюда Х= 10* 100/50=20 процентов.
10 - х
Таким образом, просто, быстро и достаточно точно узнается, сколько воды
находится в почве.
(Рис.2)
(рис.3)
(рис.4)
Определение влажности почвы с помощью щупа.
Этот способ, основан на разности электропроводности сухой и сырой почвы,
хотя и не дает точного определения количества воды в почве, но позволяет сразу
узнать, находится ли в почве больше или меньше воды какого-нибудь заданного
количества, например, минимально достаточного для развития растений. Имея в
виду, что сухая и сырая почва имеет разную электропроводность, мы устроили
очень интересный щуп для определения влажности почвы. Использовали для
этого обыкновенный карманный электрический фонарик и палочку с двумя
металлическими пластинками на конце. Вставив в почву эту палочку, можно видеть,
что лампочка в фонарике загорится; это значит, что почва влажная; если фонарик не
загорится, значит, почва сухая.
Чтобы понять весь смысл происходящего явления, можно провести простой опыт с
обыкновенной электрической лампой в комнате. Разрезали один из двух шнуров в
ламповом проводе, к очищенным от изоляции концам привязали две металлические
пластинки (кусочки жести) и хорошенько обмотали место прикрепления проводов и
часть пластинок изоляционной лентой (чтобы не проходил ток).
(рис.5).
Эти пластинки вставили в сухую почву, близко одна от другой (на расстоянии 0,5-1
сантиметр), и вставили вилку в штепсель (рис 2.). Так как сухая почва очень плохо
проводит ток, лампа не загорится. Но стоит нам капнуть несколько капель воды на
почву между пластинками, и лампа загорится, так как сырая почва хорошо проводит
электричество.
На этом основании устроен вышеупомянутый щуп для определения влажности
почвы (рис.3). Взяли обыкновенную палочку б и к нижнему концу ее прикрепили
ребром две маленькие металлические пластинки а. К каждой пластине
присоединили мягкий провод ж и оба эти провода вывели к верхнему палочки и
пришпилили их снаружи скобочками Провода должны идти к карманному
электрическому фонарику и присоединяться между батарейкой в и лампочкой г.
Лучше всего для этого привязать к электроду батарейки металлическую пластинку
д в размере электрода ( приложив между нею и электродом каучуковую изоляцию),
провод от щупа присоединить один к электроду, другой к привязанной к ней
пластинке, в таком виде батарейку вставили в фонарь – щуп готов. Уплотнив ногой
почву (во избежание влияния рыхлости), пластинки, находящиеся на конце палочки,
вставляем в почву нажимаем кнопку фонаря. При этом лампочка загорится, значит,
почва влажная, если нет – сухая.
Чтобы установить интересующую нас влажность почвы как предел
электропроводности, нужно лишь подобрать для изучаемой почвы подходящий
размер пластинок и расстояние между ними. Для этого взяли почву, высушили ее и
смочили водой в таком количестве, чтобы ее влажность соотвествовала нашему
заданию. Вставляя в эту почву приготовленные для щупа пластинки, соединенные
шнурами с фонариком, увидели, при каком расстоянии между ними лампочка в
фонаре начинает загораться. Если расстояние потребуется намного уменьшить, то
лучше увеличить размер пластинок, помня, что электропроводность будет
возрастать при сближении пластинок или при увеличении их площади. Если
установить пластинки так, чтобы лампочка при такой влажности только начала
загораться, то можно будет по силе света лампочки приблизительно судить не
только том, что влажность выше заданного предела, но и насколько она его
превышает.
Разумеется, правильные показания будут лишь при неизрасходованной батарейке.
Чтобы убедиться в этом полезно во время установки пластинок изготовить такую
тонкую проволочку или катушечку, которая бы соотвествовала бы
электропроводности почвы между пластинками, то есть давала бы такую же силу
света, будучи присоединенной к пластинкам, и следить за тем, загорается ли при
этом лампочка.
Чтобы определить, какую влажность почвы взять за «заданный порог» при
установке расстояний и размеров пластинки, лучше всего брать такую влажность,
при которой в почве находится минимальное количество воды, доступной для
растений, при которой они могут расти. Почвы обладают способностью удерживать
некоторое количество, не отдавая ее корням растения, и она является бесполезным,
или мертвым, запасом влаги. Следовательно, только то количество воды, которое
превышает мертвый запас влаги, доступно для растений.
Мертвый запас влаги для разных почв различен, и полезно знать его для своей
почвы. Ясно, что при определении содержания в почве доступной для растений
влаги удобнее всего исходить из влажности, соотвествующей мертвому запасу,
принимая во внимание, что если в почве воды больше, чем мертвый ее запас, то
растения могут расти.
Мертвый запас влаги составляет:
В песке
около 2 процентов
В песчаной почве
В супесчаной
В легких суглинках
В тяжелых глинистых почвах
4-5
10-12
13-15
15-18
В песчаных черноземах
15
В тяжелых
до 20
В торфянистых почвах
около 25- 30
При установке пластинок на щупе лучше взять на 1-2 процента выше этого предела,
чтобы лампочка начала зажигаться отчетливо при наличии уже некоторого запаса
доступной влаги; чем лампочка ярче горит, тем влаги больше. Можно даже
установить несколько градаций яркости горения, испробовав щуп на почвах
заведомо известной влажности.
(рис.6.)
(рис.7)
Определение запаса влаги с помощью плотномера
Для определения влаги, которую получит почва весной при таянии снега,
необходимо знать массу снега на полях. Вычислить её можно по формуле:
m  pV
т. е зная объем тела и плотность вещества.
Объем снега на выбранном участке рассчитать легко, измерив ширину, длину
и высоту слоя снега. А для определения плотности снега используют специальный
прибор, называемый плотномером.
Пробу снега берут на том участке, где нужно определить запас влаги,
поскольку плотность снега зависит от того, насколько он рыхлый или слежавшийся.
Для этого открываем заслонку плотномера и вдавливаем в снег до земли. Вынимаем
плотномер из снега, определяем по шкале уровень снега в плотномере, а на весах
массу снега.
Вычислили плотность снега, если его высота в плотномере была равна 30 см, а
масса 600 г:
V  lsh , V  10см  10см  30см  3000см 3 .
m
600г
г
кг
p ,p
 0,2 3  200 3 .
3
V
3000см
см
м
Пользуясь найденным значением плотности снега, рассчитаем его массу на
некотором участке, например на 1 га, при данной глубине снега (30 см).
S  1га  10000 м 2 , h  30см  0,3м
V  Sh, V  10000 м 2  0,3м  3000 м 3 .
кг
m  pV , m  200 3  3000 м 3  600000кг  600т.
м
Для определения массы осадков, выпадающих в виде дождя, нужно иметь
другой прибор, который называется дождемером.
Выводы.
По результатам работы были сделаны основные выводы:
Рекомендации.
Заставить почву служить потребностям растения и регулировать его жизнь для
создания максимальных урожаев.
Чтобы надолго сохранить влажность почвы, следом за вспашкой поле нужно
пробороновать, то высыхание почвы быстро прекратится. Разрыхлять поверхность
почвы, то есть разрушить капилляры и этим замедлить приток воды к поверхности.
Заключение.
Данная работа имеет практическое значение и может быть использована на
уроках
физики,
биологии
или
факультативных
занятиях,
а
также
для
самообразования учащихся. Предлагаемые здесь опыты могут быть использованы
педагогами при преподавании земледелия в учебных заведениях и на разных курсах.
К сожалению, в подавляющем большинстве случаев преподавание земледелия
ведется еще в «сухую», в то время как проведение даже самых простых опытов
намного бы облегчило бы усвоение основных положений земледелия и значительно
глубже закрепило бы их в сознании учащихся.
Большинство излагаемых опытов в исследовательской работе известны в
литературе и практически проверены, но имеется и новый, требующий инициативы,
изобретательности и известного риска в получении результата. Такова, например,
конструкция электрического щупа для определения влажности почвы.
(рис.8)
(рис.9)
Список литературы.
1. Дояренко А.Г. Занимательная агрономия, издательство Москва, 1963 г
2. Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике – М.: Просвещение, 1986 г.
Обычно большая часть воды в почве силами различной природы связывается частицами
твёрдой фазы, что снижает её подвижность и доступность растениям и микроорганизмам. В
первую очередь оказываются задействованными механизмы наиболее высокоэнергетического и
прочного взаимодействия, затем, по мере насыщения почвы водой, начинают образовываться
менее тесные связи. Влажности, при которых происходит изменение характера сил, связывающих
воду с почвенными частицами, носят название энергетических констант.
Наиболее прочно связана с частицами адсорбционная влага. Она характеризуется
наибольшим отличием от свободной воды — имеет повышенную плотность и вязкость,
пониженные диэлектрическую проницаемость и способность растворять вещества. При её
образовании выделяется тепловая энергия. Почва, находящаяся в равновесии с атмосферой, всегда
содержит некоторое количество воды (гигроскопическая влажность), определённым образом
зависящее от влажности воздуха. Наибольшему количеству воды, удерживаемому почвой
адсорбционными силами, соответствует максимальная адсорбционная влагоёмкость (МАВ),
достигаемая при влажности воздуха около 95 %.
Следующая энергетическая константа — максимальная молекулярная влагоёмкость или
влажность разрыва капилляров (ММВ, ВРК). При иссушении почвы ВРК соответствует резкое
падение подвижности воды, однако её свойства не отличаются от свободной.
С находящейся в почве капиллярной влагой связаны две энергетические константы.
Максимальная капиллярно-сорбционная влагоёмкость (МКСВ) или наименьшая влагоёмкость
(НВ) или полевая (предельная полевая) влагоёмкость (ПВ, ППВ) соответствует максимальному
количеству воды, которое может удерживаться в почве капиллярными силами в случае её
поверхностного поступления. Если почва питается от грунтовых вод, то влажность,
устанавливающаяся в зоне капиллярного подъёма, носит название капиллярной влагоёмкости
(КВ). Сверх этого значения вода уже не связана с почвенными частицами, свободно стекает под
действием силы тяжести и называется гравитационной. Полная влагоёмкость (ПВ) — влажность
при полностью заполненных водой порах.
Также в почвенном воздухе присутствует парообразная вода. Часть воды является
кристаллизационной или химически-связанной, для её удаления необходимо прокаливание почвы
при температурах свыше 170 °C.
Почвенно-гидрологические константы, в отличие от энергетических, ориентированы на
практическое использование. К ним относятся уже упоминавшиеся гигроскопическая влажность,
максимальная гигроскопическая влажность (при 98 % влажности воздуха), а также ВРК и НВ
(ПВ, ППВ), совпадающие с ММВ и МКСВ соответственно. Кроме того, измеряют влажность
устойчивого завядания (ВЗ) — максимальную влажность почвы, при которой определённое
растение не может поддерживать тургор даже в насыщенной парами воды атмосфере. Находится в
диапазоне МАВ-ММВ (ВРК).
Водный режим почв — совокупность процессов поступления, передвижения и расхода
влаги в почве.
Основной источник почвенной влаги — атмосферные осадки, количество и распределение
которых во времени зависят от климата данной местности и метеорологических условий
отдельных лет. В почву поступает меньше влаги, чем выпадает её в виде осадков, так как
значительная часть задерживается растительностью, в особенности кронами деревьев. Вторым
источником поступления влаги в почву является конденсация атмосферной влаги на поверхности
почвы и в её верхних горизонтах (10—15 мм). Туман может оказывать значительно больший вклад
в сумму осадков (до 2 мм/сутки), хотя и является более редким явлением. Практическое же
значение тумана проявляется преимущественно в прибрежных районах, где в ночное время над
поверхностью почвы собираются значительные массы влажного воздуха.
Часть поступившей на поверхность почвы влаги образует поверхностный сток, который
наблюдается весной во время снеготаяния, а также после обильных дождей. Величина
поверхностного стока зависит от количества выпавших осадков, угла наклона местности и
водопроницаемости почвы. Выделяют также боковой (внутрипочвенный) сток, возникающий изза различной плотности почвенных горизонтов. При этом вода, поступившая в почву, фильтруется
через верхние горизонты, а дойдя до горизонта с более тяжёлым гранулометрическим составом,
формирует водоносный горизонт, называемый почвенной верховодкой. Часть влаги из верховодки
всё же просачивается в более глубокие слои, достигая грунтовых вод, которые в своей
совокупности образуют грунтовый сток. При наличии же уклона местности часть влаги,
сосредоточенной в водоносном горизонте, может стекать в пониженные участки рельефа.
Помимо стока, часть почвенной влаги расходуется на испарение. Из-за своеобразия и
непостоянства свойств почвы как испаряющей поверхности, при одинаковых метеорологических
условиях скорость испарения меняется сообразно изменению влажности почвы. Величина
испарения может достигать 10—15 мм/сутки. Почвы с близким залеганием грунтовых вод
испаряют гораздо больше воды, чем с глубоким.
Типы почвенной влаги
Формы воды в почве:
1 — частица почвы;
2 — гравитационная вода;
3 — гигроскопическая вода;
4 — почвенный воздух с парами воды;
5 — плёночная вода;
6 — зона открытой капиллярной воды;
7 — капиллярная вода;
8 — зона замкнутой капиллярной воды;
9 — уровень грунтовых вод;
10 — грунтовые воды.
Движение воды в почве зависит от степени увлажнения и проявления разнообразных сил.
Непременным условием передвижения влаги является разность сил (градиент). Все силы
действуют на почвенную влагу в совокупности, но преобладает какая-то определённая в
зависимости от влажности почвы. Соответственно
1) Свободная (гравитационная) вода заполняет крупные почвенные поры, под действием
силы тяжести образует нисходящий ток, формируя верховодку и частично просачиваясь в
грунтовые воды. За счёт гравитационной воды в почве проходят элювиальные и иллювиальные
процессы, из неё образуются все другие формы почвенной влаги. Сама может конденсироваться из
парообразной, но преимущественно пополняется за счёт атмосферных осадков.
2) Парообразная влага присутствует в почве при любом уровне её увлажнения, заполняя
поры, свободные от капельно-жидкой. Различают активное и пассивное передвижение
парообразной влаги. Первое обусловлено явлениями диффузии, второе происходит вместе
опосредованно совместно с перемещением почвенного воздуха. Парообразная влага имеет
большое значение в круговороте воды в почве, хотя на неё приходится не более 0,001 % от общей
массы почвенной влаги. С течением времени пары воды из почвы улетучиваются в атмосферу, а
запасы парообразной влаги пополняются из других форм, в том числе и физически связанных. При
одинаковой температуре массы парообразной влаги перемещаются из участков, более
насыщенных водяными парами, в менее насыщенные. При разной температуре движение
осуществляется в область с меньшей температурой, но вовсе не обязательно, что в сторону более
сухого участка. Парообразная влага циркулирует по всему профилю независимо от мощности и
глубины залегания грунтовых вод.
3) Лёд образуется в почвах при понижении температуры из других форм влаги
последовательно — начиная от свободных и заканчивая связанными. Так, гравитационная вода
замерзает в незасоленных почвах при температурах, близких к 0 °C, а максимально
гигроскопическая — только при −78 °С. Промерзание почвы, смоченной не сильнее её общей
влагоёмкости, сопровождается улучшением почвенной структуры за счёт прессования зёрен и
комочков водой, замёрзшей в крупных порах, и коагуляции коллоидов в незамёрзших объёмах
воды. Промерзание же переувлажнённой почвы влечёт за собой её обесструктуривание из-за
разрыва льдом структурных элементов. Замёрзшие умеренно увлажнённые почвы обладают
некоторой водопроницаемостью, тогда как переувлажнённые почвы вплоть до своего оттаивания
являются водоупорами. Замерзание всей находящейся в почве воды наблюдается для грунтов при
температурах:
Интервал
Грунт
температур
замерзания
4)Химически
связанная
Каолинит
-10-20 °C
(конституционная)
влага — входит в состав
Лёгкий
молекул веществ
(например Al(OH)3),
-20-30 °C
суглинок
образующих
минеральную часть
Пылеватый
почвы, в виде
гидроксильной группы,
-40-50 °C
суглинок
фактически участвуя
лишь при их
Аллювиальна
образовании (например,
Al2O3 + 3H2O →
-50-60 °C
я глина
2Al(OH)3). При
прокаливании почвы в
интервале 400—800 °С
удаляется, что
Морская
-60-70 °C
сопровождается
разложением
глина
соответствующего
минерала. Наибольшее
Монтморилло
-75-80 °C
количество химически
связанной воды
нит
содержится в глинистых
минералах [4], поэтому о
её содержании в почве можно судить по степени глинистости грунта.
5) Кристаллогидратная (кристаллизационная) влага — в отличие от химически связанной,
входит в состав веществ целыми молекулами, образуя кристаллогидраты — CaSO4·2H2O (гипс),
Na2SO4·10H2O (мирабилит) и др. Удаляется скачкообразно при температурах 100—200 °С, причём
каждая последующая молекула воды отщепляется при более высокой температуре, что приводит
лишь к изменению физических свойств минералов, а не к их разложению, как в случае с
химически связанной влагой. В больших количествах такая вода имеется в мирабилитовых
солончаках.
Химически связанную и кристаллогидратную влагу часто объединяют под названием
гидратной. Гидратная влага в почве не передвигается и растениям недоступна.
6) Гигроскопическая влага — адсорбированная частицами почвы из атмосферы при её
влажности менее 95 %, либо остающаяся в почве при её высушивании до воздушно-сухого
состояния (обычно при влажности воздуха 50-70 %). Соответственно, при повышении влажности
воздуха возрастает и величина гигроскопической влажности почвы. То же происходит и по мере
утяжеления гранулометрического состава почвы, что особенно хорошо проявляется при высоком
содержании в почве гумуса и ила с диаметром частиц менее 0,001 мм. По представлениям
большинства исследователей, гигроскопическая влага не сплошь покрывает частицы почвы, а
концентрируется лишь на некоторых участках.
Error!
Схема строения гигроскопической влаги по данным различных авторов
а - по Лебедеву , б - по Цункеру , в - по Кюну.
Максимально-гигроскопическая влага адсорбируется почвой из атмосферы с относительной
влажностью 95-100 %. При отрицательных температурах максимальная гигроскопическая
влажность незасоленной почвы совпадает с процентным содержанием незамёрзшей воды в целом.
Адсорбционная способность частиц почвы зависит от их величины, формы и химического состава,
причём даже на одной частице мощность слоя влаги может быть различной в зависимости от
формы поверхности. При этом часть паров конденсируется на вогнутых участках, в результате
чего суммарное количество воды имеет двойную природу, складываясь из адсорбированной и
капиллярно-конденсированной влаги.
Error!
Схема строения максимальной гигроскопической влаги по данным различных
авторов
а - по Лебедеву , б - по Цункеру, в - по Качинскому.
Гигроскопическая и максимально-гигроскопическая влага удаляются из почвы при нагреве
до 100—105 °C, растениям эти формы недоступны.
7) Плёночная (молекулярная) влага — дополнительная влага, адсорбируемая почвой из
жидкой фазы поверх слоя максимально-гигроскопической. С частицами почвы связана слабее, чем
последняя, причём рыхлость возрастает от внутренних слоёв ко внешним. По этой причине
плёночная влага, хотя слабо, но усваивается растениями. Передвигается она под влиянием
градиентов напора воды, температуры и влажности почвы, а также осмоса, её скорость же
ограничивается десятками сантиметров в год [5].
8) Капиллярная влага — удерживается и передвигается по мелким порам в почве под
действием капиллярных сил. В порах более 8 мм в диаметре сплошной вогнутый мениск не
образуется, так как капиллярные силы не выражены. В порах же менее 3 мкм вода находится
преимущественно в адсорбированном состоянии, а капиллярное движение сильно затруднено или
вообще отсутствует. Соответственно, наибольшая интенсивность капиллярного движения влаги
наблюдается в почвах со средним гранулометрическим составом (лёссовидные суглинки и т.п.);
осуществляется же оно сообразно градиентам влажности, температуры и химического потенциала
(осмоса): в зоны с меньшим увлажнением и менее нагретые. Выделяется три вида капиллярной
влаги: подпёртая (когда капилляры нижней своей частью сообщаются с водоносным
горизонтом — почвенной верховодкой или грунтовыми водами), подвешенная (когда капиллярная
влага оторвана от водоносных горизонтов и удерживается равнодействующей силой менисков) и
посаженная (образующаяся при движении воды при резкой смене гранулометрического состава и
на границах с внутрипочвенными пустотами). Капиллярная влага бывает открытая и закрытая
(замкнутая) для проникновения воздуха. Закрытая находится непосредственно под водоносными
горизонтами, и капилляры оказываются полностью заполнены водой, хотя и содержащей
некоторое количество растворённого воздуха; вода же открытого типа чередуется в капиллярах с
участками, заполненными воздухом и появляется в почве обычно через некоторое время после
осадков или полива. Капиллярная влага легко доступна растениям и является одним из основных
источников их водного питания; посредством её передвигается основная масса растворимых солей
из нижних горизонтов.
9) Внутриклеточная вода содержится в отмерших неразложившихся частях растений. До
полного разложения растительной массы такая вода растениям не доступна. Большой процент её
имеется в слабо- и неразложившихся торфах, дернине и лесной подстилке.
Водные свойства почвы
Водопроницаемость — свойство почвы воспринимать влагу с поверхности, проводить её
между ненасыщенными водой горизонтами и фильтровать через толщу горизонтов, насыщенных
водой. Водопроницаемость оказывает существенное влияние на ход почвообразовательных
процессов, формирование поверхностного, бокового и грунтового стока воды и на интенсивность
водной эрозии.
Проникает вода в почву с поверхности под воздействием силы тяжести по крупным порам,
параллельно рассасываясь в стороны под влиянием капиллярных явлений. Процесс восприятия
сухой или слабоувлажнённой почвой воды называется впитыванием воды, измеряется
коэффициентом впитывания.
Почва
Водоудерживающая способность
Влагоёмкость
Некотрые водные константы почв, в % веса сухой почвы
Пункт
Горизонт Общая
Максималь Влага
Диапазон
ы,
влагоёмко ная
завядания
активной
глубины сть
гигроскопи растений
влаги
в см
чность
Дерновоподзолистая
тяжелосуглинис
тая.
Стерня
пшеницы.
СобакиноАп
опытное
0-20
Московско
А2
й области 20-25
B1
32-55
B2
55-85
B3
85-100
Серая лесная
Старожило
Ап
тяжелосуглинис во-опытное 0-20
тая.
Рязанской
А2
Стерня ржи.
области
20-40
B1
40-60
B1
60-88
B2
88-100
Чернозём
Центральн
Ад
тяжелосуглинис о0-4
тый.
Чернозёмн
А1
Целина.
ый
4-14
заповедник
A1
, Курская
14-34
область,
B1
Стрелецкая
34-64
степь.
B2
64-90
30,8
3,2
4,8
26,0
25,4
2,7
4,0
21,4
20,3
5,7
8,6
11,7
19,9
8,3
12,5
7,4
19,4
8,0
12,0
7,4
34,1
4,6
6,9
27,2
28,4
4,4
6,6
21,8
26,8
7,3
11,0
15,8
24,0
7,8
11,7
12,3
22,1
7,5
11,3
10,8
61,9
10,1
15,2
46,7
38,3
8,6
12,9
25,4
32,5
8,4
12,6
19,9
29,8
8,2
12,3
17,5
27,2
7,9
11,8
15,4
Водный баланс почвы
Типы водного режима
Основы учения о типах водного режима были разработаны Г. Н. Высоцким. Для выделения
типов учитываются следующие факторы: наличие или отсутствие в почве вечной мерзлоты,
глубина промачивания почвогрунта до уровня грунтовых вод или только в пределах профиля,
преобладание в толще почвогрунта восходящих или нисходящих токов воды. Сообразно с этим,
выделяются следующие типы:
Из-за промывного типа водного режима, оксиды железа в подзолистой почве лёгкого
гранулометрического состава откладываются на значительной глубине (~170 см)

Мерзлотный — в почве имеется вечная мерзлота, в тёплый период оттаивающая на
небольшую глубину в пределах мерзлотного слоя, но с сохранением его значительной части. За
счёт этого и атмосферных осадков над остаточным мерзлотным слоем формируется верховодка.
Характерные почвы: арктические, тундровые, мерзлотные лугово-лесные.

Сезонно-мерзлотный — распространён в регионах, где максимум осадков
приходится на летний период и они промачивают почву до уровня грунтовых вод (Амурская
область, юг Хабаровского края и др.). Зимой при этом почва промерзает на глубину более трёх
метров, полностью оттаивая лишь в июле-августе. До этого времени водный режим местности
носит все черты мерзлотного типа.

Промывной — отмечается в почвах районов, где осадков выпадает больше, чем
испаряется. Нисходящие токи воды преобладают над восходящими и почва промывается до
уровня грунтовых вод. Грунтовые воды в данных условиях как правило залегают не глубже 2 м от
поверхности.
Характерные почвы: подзолистые.

Периодически промывной — в почвах территорий, где количество выпадающих
осадков примерно равно испарению, причём во влажные годы будет наблюдаться больше
количество осадков и, соответственно, промывной режим, а в сухие преобладание испарения и
непромывной водный режим.
Характерные почвы: серые лесные.

Эрозионно-промывной — на участках, подверженных водной эрозии.

Непромывной — отмечается в почвенно-климатических зонах, где расходная статья
водного баланса преобладает над приходной, влагооборотом охвачен лишь почвенный профиль,
грунтовые воды залегают глубоко, нисходящие токи преобладают над восходящими (так как
главный расход воды приходится не на физическое, а на транспирационное испарение).
Характерные почвы: чернозёмы.

Выпотной — при сумме осадков значительно меньше испарения. При этом
испаряется не только влага, выпавшая в виде осадков, но часть высокостоящих грунтовых вод, в
результате чего грунтовые воды поднимаются по капиллярам, достигая верхних горизонтов
почвенного профиля. Так как в данных условиях грунтовые воды чаще всего минерализованы, то
вместе с влагой по капиллярам переносятся растворённые соли.
Характерные почвы: солончаки, солонцы.
Застойный — распространён на заболоченных участках. Все поры почвы
оказываются заполненными водой, испарению препятствует специфическая растительность
(сфагновые мхи и др.).
Характерные почвы: болотные.

Намывной — при ежегодном продолжительном затоплении территории во время
разлива рек.
Характерные почвы: аллювиальные (пойменные)

Определение запаса влаги
Для определения влаги, которую получит почва весной при таянии снега, необходимо знать
массу снега на полях. Вычислить её можно по формуле:
m  pV
т. е зная объем тела и плотность вещества.
Объем снега на выбранном участке рассчитать легко, измерив ширину, длину и высоту слоя
снега. А для определения плотности снега используют специальный прибор, называемый
плотномером.
Пробу снега берут на том участке, где нужно определить запас влаги, поскольку плотность
снега зависит от того, насколько он рыхлый или слежавшийся.Для этого открываем заслонку
плотномера и вдавливаем в снег до земли. Вынимаем плотномер из снега, определяем по шкале
уровень снега в плотномере, а на весах массу снега.
Для примера вычислим плотность снега, если его высота в плотномере равна 30 см, а масса
600 г:
V  lsh , V  10см  10см  30см  3000см 3 .
m
600г
г
кг
p ,p
 0,2 3  200 3 .
3
V
3000см
см
м
Пользуясь найденным значением плотности снега, рассчитаем его массу на некотором
участке, например на 1 га, при данной глубине снега (30 см).
S  1га  10000 м 2 , h  30см  0,3м
V  Sh, V  10000 м 2  0,3м  3000 м 3 .
кг
m  pV , m  200 3  3000 м 3  600000кг  600т.
м
Для определения массы осадков, выпадающих в виде дождя, нужно иметь другой прибор,
который называется дождемером.