Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.7: Відносини ґрунт-вода

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    38111

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Грунтові води мають велике значення через безліч біологічних і хімічних реакцій, що відбуваються через присутність вологи в грунті. У повністю сухому грунті відбувається дуже мало фізичних або хімічних реакцій. У вологому грунті відбувається безліч реакцій, в той час як в дуже вологому грунті відбувається зовсім інший набір реакцій. Крім того, поведінка ґрунту повністю змінюється після зміни умов вологи/насичення, і ця динаміка конкретно залежить від текстури та структури ґрунту.

    Рослини використовують кілька механізмів для отримання води з грунту. Пасивне поглинання є найважливішим процесом і становить понад 90% води, поглиненої рослинами. Пасивне поглинання - це рух води в корінь рослини в результаті сили витягування (всмоктування) ґрунтової води, спричиненої безперервним водяним стовпом, що рухається вгору через рослину, коли вода втрачається на поверхні листя транспірацією. Процес транспірації є фактичною причиною втрати води через те, що повітря набагато сухіше, ніж вода в рослині. Чим більше води рослина видаляє з грунту, тим складніше коріння рослин продовжувати отримувати залишки води з грунту. Коріння рослин повинні надавати більше всмоктування води в грунтових порах, щоб коріння могли витягувати більше води для подальшого росту врожаю.

    Рослини здатні використовувати лише частину всієї води, що утримується в грунтовому пористому просторі. Зручно думати про грунтову воду як про континуум від повністю вологого (насиченого) до повністю сухого (сухий в духовці). Цей безперервний спектр ґрунтових вод зручно розділений на регіони культури та реакції ґрунту (рис. 3). Ці поділи засновані головним чином на потенціалі ґрунтової води (або всмоктування), позначеному в негативних кілопаскалі (кПа) тиску або позитивних кілопаскалей (кПа) всмоктування.

    Знімок екрана 2021-06-23 о 17.32.51.png
    Малюнок 3. Детальний опис зв'язку між регіонами реакції культур та ґрунту та доступністю вологи ґрунту. Джерело: Роудс і Йонтс, 1984.

    Вода рухається через грунт у великих порах і стікає за рахунок сили тяжіння. Ця вода називається гравітаційною водою. Гравітаційна вода являє собою різницю в вологості ґрунту між умовою насичення та місткістю поля.

    Гравітаційна вода = вміст вологи в ґрунті при насиченні - вологість ґрунту на потужності поля.

    Вода, що утримується в дрібних порах ґрунту за допомогою адгезії та зчеплення, називається капілярною водою. Лише частина загальної капілярної води в грунті доступна рослинам. Доступну для рослин воду можна отримати з грунту. Доступна вода для рослин - це різниця між вмістом води в ґрунті на потужності поля та вмістом ґрунтової води в постійній точці в'янення.

    Доступна вода для рослин = вміст води на потужності поля - вміст води в постійній точці в'янення

    Наявна водоутримуюча здатність (доступна для рослин вода) - це оцінка води, що утримується між місткістю поля та постійною точкою в'янення в зоні вкорінення або верхніми 150 см ґрунту, якщо немає шару, що обмежує корінь. Загальна кількість води розраховується шляхом підсумовування кількості води, що утримується в кожному горизонті або ділянці горизонту, якщо горизонт виходить за межі 150 см. Якщо горизонт або шар несприятливий для коренів, цей і всі горизонти нижче повинні бути виключені при розрахунку наявної вологості. 1

    Взаємозв'язок між наявною водою, що зберігається на сантиметр грунту, і текстурами наведена в таблиці 2 нижче. Якщо ґрунт містить багато великих камінчиків та/або фрагментів гірських порід, обсяг, зайнятий фрагментами гірських порід, повинен бути оцінений і відніманий із загального обсягу ґрунту.

    Наприклад, якщо мул суглинку A горизонт товщиною 25 см і містить фрагменти гірських порід, які займають 10% його об'єму, наявна вода горизонту становитиме 25 см х 0,20 см/см х [(100-10) /100] = 4,50 см води.

    Щоб розрахувати наявну воду для ґрунтового профілю, спочатку розрахуйте наявну воду для кожного горизонту до найближчих сотих, підсумуйте всі горизонти, потім округляйте грандіозну суму до найближчої десятої. Наприклад, 14.92 округляється до 14.9 у низькому класі; 15.15 округляється до 15.2 у помірному класі.

    Таблиця 2. Розрахункові коефіцієнти водоутримуючої здатності (адаптовано з: 2018 Регіон VII Офіційний довідник)
    Доступні коефіцієнти розрахунку води
    Доступна вода (см води/см грунту) Класи текстур
    0,05 піски, суглинні піски
    0,15 текстури, які не входять до складу інших класів
    0,20 мул суглинки, мул, мулистий глинистий суглинки, торф, гидота, мулистий торф
    Доступні класи води:
    Дуже низька. До 7,5 см води включно
    Низький. Більше 7,5 см води, але менше або дорівнює 15,0 см води
    Помірний. Більше 15 см води, але менше або дорівнює 22,5 см води
    Високі. Більше 22,5 см води

    Для більшості польових культур постійна точка в'янення дорівнює -1500 кПа водного потенціалу або 1500 кПа всмоктування води. Коли ґрунт сухий на повітрі, присутня вода утримується при водних потенціалах від -3000 до —10 000 кПа. Вода в сухому повітрі грунті знаходиться в рівновазі з грунтовою пористою атмосферою, яка має близько 98% відносної вологості. Гігроскопічний коефіцієнт - це умова, коли остання мікропора зливається з води і навколо частинок ґрунту існують лише плівки води. Грунт, висушений при 105° C до постійної маси, вважається сухий в печі. Піч сухої маси грунту використовується в якості еталонної ваги для кількісної оцінки кількості води в мінеральних грунтах для всіх умов вологості. Гігроскопічна вода - це вода, що утримується між гігроскопічним коефіцієнтом і духовкою сухий.

    Гігроскопічний вміст води = Вода утримується нижче гігроскопічного коефіцієнта - Суха маса печі

    1 Для доступних водних розрахунків властивості нижнього горизонту, позначеного для опису, можна припустити, що розширюються до 150 см, якщо наявність обмежувального шару не кидається в очі. Якщо між найнижчим описаним горизонтом і глибиною 150 см присутній обмежувальний шар, слід враховувати глибину до обмежувального шару для доступних оцінок води. Матеріали, які не підходять для росту коренів рослин, включають: (i) горизонти з грубими піщаними текстурами та деякі незаповнені порожнечі, розташовані безпосередньо під горизонтом тонкотекстурованих ґрунтових матеріалів (тобто текстури дуже дрібного піску, суглинного дуже дрібного піску або більш дрібного), (ii) коренева порода, (iii) fragipans, (iv) щільні матеріали, (v), горизонти, цементовані на 90% або більше ґрунтового профілю, і (vi) SiC, C або SC текстури, які є дуже твердими або твердішими і мають безструктурний сорт і масивну форму структури.