Ґрунтознавство з основами меліорації

Пароподібна вода. У ґрунтовому повітрі завжди міститься водяна пара. Повітря нормально зволоженого ґрунту насичено водяною парою до 100%. Пароподібна вода є динамічною формою. Вона безперервно утворюється в ґрунті, переміщується з одного горизонту в інший, перетворюється на інші форми: вільну або сорбційну. Всі ці процеси зумовлені змінами температури ґрунту та атмосферного тиску. Разом з переміщенням водяної пари, особливо в процесі випаровування, відбувається переміщення по профілю ґрунту розчинених у ньому речовин.

Хімічно-зв’язана вода. Багато мінералів ґрунту містять у своєму складі молекули води (Na2SO4*10H2O; Ca SO4*2H2O; MgCl2*6H2O та ін.). Цю форму води називають кристалізаційною. Крім того, виділяють конституційну воду, яка представлена в мінеральних, органічних і органо- мінеральних сполуках гідроксильною групою ОН. Ці форми води входять до складу твердої фази ґрунту, вони є нерухомі і недоступні для рослин.

Сорбційно-зв’язана (або фізично зв’язана) вода. Молекули (диполі) води вбираються поверхнею негативно заряджених колоїдів ґрунту і орієнтуються позитивним полюсом до ядра міцели. Залежно від міцності утримання води міцелою її поділяють на міцнозвязану (гігроскопічну) і слабозвязану (плівчасту).

Гігроскопічна вода утворюється за рахунок сорбції молекул водяної пари на поверхні колоїдних часток, міцно утримується сорбційними силами (10000-20000 атм) і тому є нерухомою. Густина її досягає 1, 5 – 1, 8 г/см3, не розчиняє хімічні сполуки, не замерзає і не доступна для рослин. Кількість гігроскопічної води в ґрунті залежить від температури, насиченості ґрунтового повітря водяною парою, механічного і мінералогічного складу ґрунту та вмісту в ньому гумусу. Найбільшу кількість води, яку може увібрати ґрунт з пароподібного стану (при вологості повітря 94-98%), називають максимальною гігроскопічністю ґрунту.

Сорбційні сили колоїдів ґрунту повністю не врівноважуються молекулами гігроскопічної води навіть при досягненні максимальної гігроскопічності. Залишкові сили здатні вбирати і утримувати (з силою 1- 10 атм) певну кількість рідкої води, яку називають плівчастою. За фізичним станом вона перебуває у в’язко-рідкій формі і здатна переміщуватися в різних напрямках від більш товстих до тонших. Ця форма води частково доступна для рослин.

За фізичними властивостями гігроскопічна вода наближається до твердих тіл.

Вільна вода – вода ґрунту, яка не піддається дії сорбційних сил. Ця форма немає молекул, які орієнтовані до колоїдних часток ґрунту. В ґрунтах вона міститься в двох формах: капілярній і гравітаційній.

Капілярна вода утримується в ґрунті в порах малого діаметра (< 8 мм) – капілярах. Утримується під дією капілярних або меніскових сил.

При позитивних температурах капілярна вода перебуває в рідкому стані і вільно випаровується з поверхні менісків, при мінусових – замерзає. Це основна форма води, яку засвоюють рослини. Вона дуже рухлива, розчиняє органічні і мінеральні сполуки, перерозподіляє по профілю солі, колоїди, суспензії. Висхідний рух води по капілярах поповнює запаси вологи у верхньому горизонті ґрунту.

Висота підняття капілярної води в реальних ґрунтах залежить від їх механічного і структурного складу. В глинистих ґрунтах, які мають тонкі капіляри, вона піднімається на висоту 2-6 м, в піщаних – 40-60 см.

Залежно від джерела зволоження ґрунту капілярна вода поділяється на капілярно-підвішену, капілярно-підперту і капілярно-посаджену.

Капілярно – підвішена вода заповнює капілярні пори при зволоженні зверху (після дощу, танення снігу, під час зрошення). Вона тривалий час зберігається в ґрунті і доступна для рослин. Утримується в ґрунтах завдяки різниці тиску на поверхні верхнього і нижнього менісків. Інтенсивне випаровування цієї води призводить до засолення поверхневого шару ґрунту.

Капілярно-підперта вода формується за рахунок підняття ґрунтових вод. Вона підперта водоносним горизонтом. Висота і швидкість капілярного підняття води залежать від діаметра пор, а також від гранулометричного складу, структурності, будови профілю. Висота підняття для різних ґрунтів коливається в межах:

• піщані – 18-22 см;
• торф – 50-80 см;
• супіщані – 100 – 150 см;
• суглинкові – 150 – 300 см;
• лес – 250 – 350 см;
• глинисті – 600 – 1000 см.

Капілярно-посаджена вода акумулюється в шаруватих ґрунтах, у дрібнозернистих шарах, під якими залягають крупнозернисті. На межі тонкодисперсного і грубодисперсного горизонтів, внаслідок різкої зміни розмірів капілярів, виникають додаткові нижні меніски, які і утримують деяку кількість капілярної води. Ця вода начебто «посаджена» на дані меніски.

Гравітаційна вода – вода атмосферних опадів та паливна, яка заповнює широкі пори ґрунту і переміщується по профілю ґрунту під дією сил земного тяжіння. За нормальних умов вона перебуває в рідкому стані, розчиняє хімічні сполуки і переміщує їх вниз по профілю. Гравітаційна вода доступна для рослин, але використання її дуже обмежене внаслідок великої рухомості. Зменшення кількості гравітаційної води в ґрунті здійснюють осушенням.

Вода у твердому стані представлена льодом, який утворюється під час замерзання рідкої води.

7. 2 Водні властивості ґрунту

Основними водними властивостями ґрунту є вологоємність (водо- утримувача здатність), водопідіймальна здатність і водопроникність.

Вологоємність – це здатність ґрунту вміщувати й утримувати у собі певну кількість води. Виділяють такі види вологоємності: максимально-гігроскопічна, капілярна, повна і польова (найменша).

Максимально-гігроскопічною вологоємністю називають найбільшу кількість вологи, яку може утримати ґрунт за умови повного насичення повітря парою (за відносної вологості 94%). Величина