Взаимосвязь воды и воздуха в почве
Для успешного роста растений и протекания почвообразовательных процессов крайне важно поддерживать правильный баланс между водой и воздухом в почве. Этот баланс, называемый водно-воздушным режимом, определяется тем, как влага и воздух поступают в грунт, перемещаются в нём и расходуются.
Источники влаги и воздуха
Почва получает воду из нескольких источников: атмосферные осадки (дождь, снег), грунтовые воды, конденсация водяного пара из почвенного воздуха. В сельском хозяйстве с искусственным орошением основным источником становится поливная вода. Воздух же поступает в почву непосредственно из атмосферы. Ключевой момент заключается в том, что вода и воздух делят между собой одно и то же пространство — поры между твёрдыми частицами почвы. Поэтому чем больше в почве воды, тем меньше места остаётся для воздуха, и наоборот. Именно из-за этой прямой зависимости водный и воздушный режимы рассматривают как единое целое.
Влажность и виды почвенной воды
Содержание воды в почве, или её влажность, измеряется в процентах от массы абсолютно сухого грунта и сильно различается в зависимости от типа и состава почвы. Воду в почве делят на две основные категории:
- Связная вода: прочно удерживается частицами почвы или входит в состав минералов. Она недоступна для растений, так как силы, удерживающие её (например, поверхностное натяжение), слишком велики.
- Свободная вода: именно эту влагу используют растения. Она заполняет поры в почве и, в свою очередь, подразделяется на капиллярную (передвигается по тонким порам за счёт капиллярных сил) и гравитационную (передвигается по крупным порам под действием силы тяжести).
Важность капиллярных сил и водопроницаемости
Способность капиллярной влаги подниматься из нижних слоев почвы в верхние (водоподъёмная способность) крайне важна для сельского хозяйства. Это естественный механизм пополнения запасов влаги в корнеобитаемом слое. Наиболее выражена эта способность у глинистых почв. Вода в крупных порах движется вниз, и скорость этого движения определяет водопроницаемость почвы — её способность впитывать и пропускать воду. Низкая водопроницаемость (характерная для бесструктурных глинистых почв) приводит к стоку воды, эрозии и заболачиванию, что губительно для растений. Высокая водопроницаемость (у песчаных почв) позволяет воде быстро уходить вглубь.
Влагоёмкость и аэрация
Способность почвы удерживать поступившую влагу называется влагоёмкостью. Высокой влагоёмкостью обладают почвы, богатые гумусом и мелкими глинистыми частицами. Однако когда почва полностью насыщена водой, в ней не остаётся места для воздуха. Аэрация — газообмен между почвой и атмосферой — жизненно необходима для дыхания корней растений и деятельности почвенных микроорганизмов. Хорошая аэрация обеспечивается наличием в почве крупных, некапиллярных пор. Таким образом, идеальная плодородная почва сочетает в себе хорошую водопроницаемость (для доступа воздуха и отвода излишков воды) и высокую влагоёмкость (для удержания доступной влаги).
Оптимальный режим и зоны увлажнения
Наиболее благоприятным для большинства культур считается состояние, когда почва насыщена влагой на 70–80% от полной влагоёмкости. Такой режим характерен для структурных, богатых гумусом почв, например чернозёмов. Водно-воздушный режим напрямую влияет на пищевой (питательные вещества усваиваются растениями только в растворённом виде) и тепловой режимы почвы. В зависимости от климата в России выделяют три зоны увлажнения: влажную (осадков больше, чем испаряется), засушливую и сухую (где испаряемость значительно превышает количество осадков).
Регулирование режима
Для создания и поддержания оптимального водно-воздушного режима в современном земледелии применяют комплекс мер. К ним относятся агротехнические приёмы (например, правильная обработка почвы и введение севооборотов), а также мелиоративные мероприятия, такие как снегозадержание, создание защитных лесных насаждений и мелиорация земель. Эти меры имеют критическое значение для обеспечения устойчивых урожаев во всех климатических зонах.