1.8. Водні властивості і водний режим ґрунту

Роль води в ґрунті визначається її особливим станом у природі.По-перше, вода — це фізико-хімічна активна система, що за-безпечує розвиток фізичних, хімічних і біохімічних процесів у при-роді, по-друге, вода — це потужна транспортна геохімічна систе-ма, що забезпечує міграцію (пересування) речовин у просторі.

Воду називають кров'ю ландшафту. Тільки за участю водивідбуваються процеси вивітрювання та новоутворення мінералів,життєдіяльність живих організмів та гуміфікація. З водою пов'я-зане формування генетичних горизонтів ґрунтового профілю.Вода значною мірою визначає температурний режим ґрунту тайого тепловий баланс, впливає на родючість, забезпечує опти-мальні умови розвитку рослин.

У ґрунтах вода перебуває в різних формах зв'язку з середо-вищем. Різні її форми мають неоднакові фізичні властивості.Форми ґрунтової води, що мають однакові властивості, назива-ються категорією, або формою ґрунтової вологи.

Згідно з існуючою класифікацією, виділяють п'ять категорій(форм) ґрунтової води.

Тверда вода — лід. Наявність у ґрунті води у формі льодупов'язана з сезонним або багаторічним («вічна» мерзлота) про-мерзанням ґрунту.

Хімічно зв'язана вода — це вода у вигляді гідроксильноїгрупи ОН- або молекул, що входять до складу твердої фази ґрун-ту. Така вода називається конституційною тоді, коли входить доскладу вторинних мінералів у вигляді групи ОН-, або кристаліза-ційною, коли знаходиться у вигляді молекул у складі солей. Цявода в ґрунті не пересувається і недоступна для рослин.

Фізично зв'язана вода утримується у вигляді молекул наповерхні тонкодисперсних часточок ґрунту завдяки силам сорбції.Поглинається вона з навколишнього повітря і називається гігрос-копічною. Найбільша кількість води, яку може поглинути ґрунт привідносній вологості повітря близькій до 100%, називають макси-мальною гігроскопічністю. Вона недоступна для рослин і вва-жається «мертвим» запасом води в ґрунті.

Вода, яка утримується в ґрунті сорбційними силами понадмаксимальну гігроскопічність, називається пухкозв'язаною, абоплівковою. Вона частково доступна для рослин.

Пароподібна вода знаходиться в ґрунтовому повітрі у виг-ляді водяної пари. Ґрунтове повітря майже завжди насичене во-дяною парою. Пароподібна вода пересувається в порах ґрунтувід ділянок з високим до ділянок з низьким тиском пару.

Вода, яка знаходиться у ґрунті поза дією сил гравітації збоку ґрунтових часточок, називається вільною. У ґрунтах вільнавода перебуває в капілярній і гравітаційній формах.

Капілярна вода в ґрунті утримується в тонких капілярах піддією капілярних, або меніскових, сил. У ґрунті меніскові сили ви-являються в порах з діаметром менш як 8 мм, а найбільша дія їхсил у порах з діаметром від 100 до 3 мкм. Ця вода дуже рухома,тому всі заходи, спрямовані на збереження такої форми води,пов'язані із збільшенням запасів капілярної води в ґрунті.

Основною ознакою вільної гравітаційної води є пересуванняїї під дією сил гравітації. Для неї характерна висока розчинназдатність та здатність переносити в рідкому стані солі, колоїди ісуспензії. Наявність у ґрунті значної кількості гравітаційної води —явище негативне, тому що в такому стані ґрунт тимчасово абопостійно перезволожений і необхідно проводити його осушен-ня (за виключенням ґрунтів рисових полів).

Слід зазначити, що вказаний вище поділ ґрунтової води накатегорії є дещо умовним, оскільки вода в ґрунті практично зна-ходиться під дією кількох сил. Поведінка окремих форм води по-в'язана з перевагою дії сили певного виду.

Водно-фізичні властивості ґрунту — це сукупність його влас-тивостей, що визначають поведінку води в ґрунті. До них нале-жать вологоємкість ґрунту, водопідіймальна здатність та водопро-никність.

Вологоємкість — це здатність ґрунту утримувати певну кіль-кість води. Розрізняють кілька видів вологоємкості: максималь-но-гігроскопічну, капілярну, повну і польову.

Максимально-гігроскопічною вологоємкістю називають най-більшу кількість вологи, яку може поглинути сухий ґрунт при по-вному насиченні повітря парами води. Величина її залежить відгранулометричного складу ґрунту та вмісту гумусу.

Капілярна вологоємкість — найбільша кількість капілярно-підпертої води, що заповнює капіляри при неглибокому заляганнідзеркала підґрунтових вод.

Повна, або найбільша, вологоємкість — найбільша кількістьвологи, яку може утримувати ґрунт за умови, що нею будуть за-повнені всі капілярні і некапілярні порожнини.

Польова вологоємкість — кількість води, яку може утриматиґрунт після стікання гравітаційної води при надходженні її звер-ху. Це так звана капілярно підвішена вода. На вологоємкість ґрун-ту впливає його гранулометричний склад, структурність та вмісторганічної речовини.

Водопідіймальна здатність — властивість ґрунту забезпечувативисхідне пересування води за допомогою капілярних сил. Висотапідняття води в ґрунтах та швидкість її пересування визначаєтьсяпереважно гранулометричним і структурним складом ґрунтів, їхпористістю. За певних умов вода по капілярах може піднятись віддзеркала підґрунтових вод на висоту 4-5 м. У піщаних ґрунтах во-допідіймальна здатність не перевищує кількох десятків сантиметрів.

Водопроникність ґрунту — здатність ґрунту пропускати водуу нижчі горизонти. Процес проникнення води в товщу ґрунтузумовлюється вбиранням її ґрунтом. Рух води знаходиться втісній залежності від гранулометричного складу і хімічних влас-тивостей ґрунтів, їх структурного стану, щільності складення, по-ристості і вологості. Водопроникність ґрунту вимірюється об-'ємом води, що проходить через одиницю площі за одиницючасу і визначається в міліметрах.

Величина ця дуже динамічна і дуже змінюється як по профі-лю ґрунту, так і в горизонтальному напрямку. Оцінити водопро-никність ґрунту можна за шкалою, запропонованою Н. А. Качинсь-ким (1970).

Водопроникність (в Па) в першугодину всмоктування при напорі          Оцінка

5 см і температурі води 10 °С

Більше 1000

1000-500500-100100-7070-30

Менше 30

ПровальнаДуже високаДуже добраДобра

ЗадовільнаНезадовільна

Швидкість проникнення води в профілі ґрунту частозмінюється навіть в орному шарі залежно від його обробітку істану зволоження. Крізь сухий ґрунт за одиницю часу вода про-ходить значно швидше, ніж крізь зволожений.

Доступність для рослин різних форм ґрунтової води значноюмірою визначає родючість ґрунту. Для рослин доступна та час-тина ґрунтової вологи, яка може бути засвоєна ними під час їхньоїжиттєдіяльності. Така вода називається продуктивною, або ко-рисним запасом.

Волога, яка є в ґрунті і міцно зв'язана з його часточками, не-доступна для рослин, її називають мертвим запасом. Вологістьґрунту, за якої починається стійке в'янення рослин, називаєтьсявологістю в'янення.

В агрономічній практиці визначають загальний і корисний за-паси вологи в ґрунті. Загальний запас вологи (ЗЗВ) — це загаль-на її кількість у певній товщі ґрунту, що виражена в міліметрах во-дяного стовпа або в метрах кубічних на один гектар або упроцентах. Запас води в 1 мм водяного стовпа дорівнює запасу10 м3 води на 1 га. Корисний запас вологи (КЗВ) — це сумарнакількість продуктивної, або доступної, для рослин води у товщіґрунту. Щоб розрахувати корисний запас вологи у ґрунті, потрібновизначити ЗЗВ і запас важкодоступної вологи (ЗВВ). Останнійрозраховують множенням максимальної гігроскопічності ґрунтуна коефіцієнт (1,34) та щільність складення. Різниця між ЗЗВ і ЗВВстановить корисний запас вологи в ґрунті: КЗВ = ЗЗВ — ЗВВ.

Розрахувати корисний запас вологи в певному ґрунті на да-ний момент часу можна за формулою:

КЗВ (мм. га-1) = 0,1 х dv х h (ЗЗВ — ЗВВ),

де 0,1 — коефіцієнт перерахунку в мм водяного стовпа;

dv — щільність складення ґрунту, г/см3;

h — грубизна шару ґрунту, см (не більше 10 см);

ЗЗВ — загальний запас вологи на даний момент часу, %;

ЗВВ — запас важкодоступної вологи, %.

Розраховану величину КЗВ в мм. га-1 можна перевести вм3. Га-1, або т. га-1, помноживши на 10.

Оптимальний корисний запас вологи в метровому шарі ґрун-ту в період вегетації становить від 100 до 200 мм, а в орномушарі — від 20 до 50 мм. Великими корисними запасами вологи,як зазначає М. Г. Йовенко, характеризуються ґрунти ЛісостепуУкраїни (180-200 мм). Корисний запас вологи ґрунтів Степу припотенціальній високій вологоємкості (300-350 мм) відноснонизький (125-130 мм).

Динаміка водного режиму ґрунту за рік визначається йоговодним балансом. Водний баланс — це співвідношення основ-них статей надходження води в ґрунт та статей витрат її ґрун-том. Залежно від співвідношення цих основних статей річноговодного балансу виділяють кілька типів водного режиму ґрунтів.

Згідно з О. А. Роде (1956), можна виділити шість типів водно-го режиму ґрунтів:

мерзлотний — наявність шару багаторічної мерзлоти, щоне дає змоги просочуватись униз (інфільтрація) гравітаційній воді;

промивний — перевищення інфільтрації води над випаро-вуванням її в атмосферу;

періодично промивний — випаровування води в атмосфе-ру в окремі роки і за багаторічний період в цілому дорівнює ве-личині інфільтрації;

непромивний — випаровування та інфільтрація вологи зтовщі ґрунту однакові;

випітний — випаровування переважає над інфільтрацією.Характерний для ґрунтів, у профілі яких є капілярна торочка ґрун-тових вод;

десуктивно-випітний — подібний до випітного, однак від-різняється від нього тим, що волога капілярної торочки ґрунто-вих вод використовується кореневою системою рослин і витра-чається на десукцію — випаровування поверхнею листків рослин.

Водний режим ґрунтів регулюють за допомогою комплексу за-ходів, спрямованих на створення оптимального забезпечення рос-лин вологою. При цьому враховують кліматичні та ґрунтові умови,потребу сільськогосподарських культур у воді. Надмірно зволо-жені ґрунти осушують, а недостатньо зволожені — зрошують.

Підвищити загальний запас ґрунтової вологи можна затри-манням снігу, зменшенням поверхневого стоку талих та дощо-вих вод. У нагромадженні ґрунтової вологи велике значення ма-ють полезахисні лісосмуги. Весняне боронування ґрунту, абозакриття вологи, дає змогу значно зменшити втрати води внас-лідок фізичного випаровування.