 |
|
|
Костычев. ПОЧВОВЕДЕНИЕ |
ГЛАВА I ПРОНИЦАЕМОСТЬ ПОЧВ ДЛЯ ВОДЫ. ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВ
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
Проницаемость почв для воды выражает не что иное, как скорость прохождения воды через почвенные скважины, находящиеся между частицами почвы. Из этого видно, что, чем крупнее частицы почвы, т. е. чем шире скважины между ними, тем быстрее проходит вода сквозь слой почвы определенной толщины; простые наблюдения над почвами постоянно подтверждают это соображение.
Исследованиями Пуазеля определено, что скорость движения воды по длинным капиллярным трубкам при прочих равных условиях пропорциональна четвертой степени диаметра их, а так как движение воды сквозь слой почвы, в сущности, есть тоже движение воды по капиллярным трубкам, то можно ожидать такого же соотношения между крупностью частиц почвы и скоростью прохождения сквозь нее воды.
Наиболее точные исследования над проницаемостью некоторых главнейших составных частей почвы и их смесей принадлежат Зеелъгейму.
Исследования эти произведены над песком, глиной и углекислой известью и над смесями из этих веществ. Все эти составные части почв были предварительно очищены от всякого рода примесей, какие в них могли быть, и песок, кроме того, разделен по крупности так, что для отдельных основных опытов употреблялись зерна одинаковой крупности. Вода, процеживаемая сквозь них, точно так же предварительно очищалась многократным фильтрованием через бумагу; без этой предосторожности мелкие частицы, взмученные в воде, нарушали правильный ход опытов: при прохождении воды даже сквозь крупный песок частички эти отлагались в скважинах между зернами песка, и вода вследствие этого проходила все с меньшей и меньшей скоростью, отчего становилось невозможным определение того влияния, какое оказывает крупность частиц на прохождение воды.
При опытах вещества помещались в трубки, изогнутые в виде V, смачивались водою и нагревались, чтобы выгнать воздух, который мог остаться между частицами вещества. Трубки эти плотно соединялись с другими, вертикальными, имеющими значительную длину. В вертикальных трубках вода поддерживалась на определенной высоте, постоянной для каждого опыта, так что процеживание воды совершалось при определенном постоянном давлении. Изменяя длину и ширину трубок с веществом и помещая в трубки вещества до различной степени измельченные, можно было исследовать влияние различных условий на проницаемость. Перед опытами приборы были проверены, причем найдено, что при равных условиях сквозь них проходят одинаковые количества воды.
Исследованиями над прохождением воды сквозь песок установлено было, что количество проходящей воды: 1) пропорционально давлению, под которым просачивается вода; 2) обратно пропорционально толщине слоя песка; 3) пропорционально площади поперечного сечения того слоя песка, сквозь который проходит вода; 4) пропорционально квадрату радиусов зерен песка; 5) с возрастанием температуры скорость прохождения воды увеличивается (увеличение это выражается довольно сложною эмпирическою формулою в зависимости от возрастания температуры).
Точное согласие формулы с данными опыта подтверждает, кроме того, предположение, высказанное нами в главе о структуре почв: несмотря на то что частицы песка или почвы имеют неправильную форму, общий результат их действия, вследствие их многочисленности, сглаживающей влияние формы отдельных частиц, будет таков, как если бы все частицы были одинаковой формы.
При смешении песка различной крупности проницаемость смесей оказывается неодинаковою, в зависимости от того, насколько велика разница между величиною смешиваемых зерен. Если мелкие зерна таковы, что при смешении с крупными не могут, не раздвигая их, поместиться в промежутки между ними, то количество воды, проходящей через такую смесь, есть средняя величина между количествами воды, протекающей при равных условиях через каждый сорт песка в отдельности. В тех случаях, когда зерна мелкого песка так малы, что могут поместиться в промежутках между крупными зернами, то количество протекающей воды будет приблизительно такое же, как при прохождении через один мелкий песок. Когда песок разной крупности расположен отдельными слоями один над другим, то прохождение воды определяется слоем самого мелкого песка, как будто крупного совсем не было, и при этом все равно: лежит ли мелкий песок сверху или снизу.
Для исследований над проницаемостью глины необходимо было принять во внимание следующие ее свойства. Если взболтать глину с водою (не дестил- лированною) и дает ей осесть, то при отсутствии сотрясений она осаждается слоями, причем в нижних слоях на то же самое количество глины приходится меньше воды, чем в верхних слоях, Но если глина оседает при сотрясениях, то она образует однородный слой, представляющий повсюду одинаковую смесь глины с водою. При сотрясениях разной силы и вообще при различии условий глина может образовать при оседании слои, содержащие на одно и то же количество глины разные количества воды; при большем содержании воды частицы глины, очевидно, более удалены одна от другой.
Приготовивши из глины с водой смеси определенного состава и пропуская сквозь них воду, Зеельгейм убедился, что после прохождения воды смесь остается такою же, какова она была прежде, т. е. просачивание сквозь нее воды не увеличивает содержания последней в смеси. Так, например, Зеельгейм приготовил следующие смеси: 1) 1 объем глины и 1,17 объема воды 2) 1 » « 1,58 » » После фильтрования через них воды состав смесей при исследовании оказался таким: 1) 1 объем глины и 1,16 объема воды 2) 2 » » 1,574 » »
Убедившись в неизменяемости смесей глины с водою при фильтровании, Зеельгейм мог приступить к самым опытам над проницаемостью глины; в этом случае, очевидно, не могло быть и вопроса о влиянии величины частиц на прохождение воды, но вместо этого можно было исследовать влияние воды, смешанной с глиною, на проницаемость последней. Зная содержание в смеси воды иудель- ный вес глины, можно было определять простым вычислением, какое соотношение на поперечном разрезе трубки с глиною существует между площадью всех промежутков между частицами глины и площадью, приходящеюся на сумму поперечных разрезов частиц глины.
При опытах Зеельгейм принимал за единицу также расстояние между частицами глины, когда площадь, равная сумме всех поперечных разрезов промежутков, принятая за круг, имела радиус, равный 1. Это было при содержании в смеси на 1 объем глины 1,62 объема воды. Мы не будем входить здесь в подробности для пояснения этого; интересующиеся вопросом могут найти все необходимое в статье самого Зеельгейма.
Так как смеси глины с водою трудно проницаемы для воды, то при опытах над глиною приходилось брать весьма нетолстые слои ее. Произведя большое количество исследований, Зеельгейм нашел, что количество воды, просачивающейся сквозь глину в равные промежутки времени, так же как и при опытах с песком, пропорционально давлению, обратно пропорционально толщине слоя, пропорционально площади поперечного сечения трубки с глиною (или пропорционально квадрату радиуса этого сечения), пропорционально квадрату расстояния между частицами глины и возрастает с увеличением температуры.
Нужно заметить, однако, что количество проходящей сквозь глину воды бывает пропорционально давлению только в тех случаях, когда глина смешана с большим количеством воды, т. е. когда расстояния между частицами глины велики. Если в смесп глины с водою на 4 объема глины приходится только 1 объем воды, то смесь эта почти непроницаема для воды вследствие того, очевидно, что расстояния между частицами глины тогда очень малы. При увеличении давления количество воды, проходящей сквозь такую смесь, возрастает не пропорционально давлению, а медленнее.
Совершенно сходные во всех отношениях результаты получены и для истолченного в порошок чистого мела. Смесь из 5 объемов мела с 1 объемом воды почти непроницаема для воды, как упомянутая смесь глины с водою.
Если взять не отдельные исследованные Зеельгеймом вещества, а смеси их друг с другом, то в разных случаях получаются различные результаты. При смешении глины с известью скорость просачивания воды через смесь будет средняя между скоростями движения воды через глину и известь в отдельности. Если же к глине, или к извести, или к смеси их обеих примешать песок, то проницаемость такой смеси оказывается менее проницаемости глины, или извести, или смеси их обеих.
Плотные зерна песка в смеси занимают такие пространства, какие были бы заняты многими мелкими частицами глины или углекислой извести, с промежутками между ними, через которые могла бы проходить вода. Примесь песка уменьшает на поперечном разрезе смеси количество капиллярных скважин, и результат, как показали опыты Зеельгейма, получается такой, как если бы весь песок образовал сплошной цилиндр кварца, вставленный в трубку с глиною или известью. Площадь поперечного разреза трубки, через которую проходит вода, была бы этим уменьшена, и скорость прохождения воды уменьшилась бы пропорционально этому.
Понятно, что это справедливо только для смесей, где глина или известь заполняют все промежутки между зернами песка. При условиях, принятых каждое за 1, Зеельгейм нашел (как сказано выше), что количество воды, просачивающейся через песок в течение секунды, равно 0,4257 куб. м. Для глины, при остальных равных условиях и при содержании в смеси на 1 объем глины 1,62 объема воды, величина эта равна 0,000016 куб. м, а для углекислой извести 0,000033 куб. м, т. е. проницаемость глины вдвое меньше проницаемости углекислой извести и слишком в 26 000 раз менее проницаемости песка. Из этого можно видеть, какое громадное разнообразие существует между почвами по их проницаемости для воды.
Исследования Зеельгейма страдают одним недостатком: он определял проницаемость только влажных смесей глины с водою и с другими составными частями почвы, и им не исследована проницаемость таких сухих смесей, в которых глина связывает частицы других веществ, так что смесь образует как бы одно сплошное целое. Очевидно, что вода при прохождении через такую смесь будет отчасти задержана ею, но неизвестно, каково будет содержание воды в такой смеси, и какова будет ее проницаемость. Между тем вопрос этот имеет важное значение для всех тех случаев, когда атмосферная вода попадает на почву уже высохшую. Но все-таки благодаря Зеельгейму наши представления о проницаемости почв для воды сделались значительно яснее. Из его опытов мы знаем, что при исследовании проницаемости нескольких слоев мы можем ограничиться только наименее проницаемым слоем, как будто бы других не было; мы знаем, что наименьшею проницаемостью отличается не глина, а смеси глины и песку, при значительном содержании в них глины (25—35%); наконец, хотя и прежде было известно, что почвы, содержащие много глины, труднее проницаемы, сравнительно с песчаными, но не было никаких предста- илений относительно того, до какой степени может быть велика разница между ними в этом отношении.
Понятно, что изменения почвенной структуры могут иметь громадное влияние на проницаемость почв для воды.
Если почва, трудно проницаемая для воды, будет иметь комковатую структуру, то вода сквозь весь комковатый слой будет проходить с легкостью, потому что между комками находятся крупные щели, сквозь которые вода протекает беспрепятственно. Такое проникновение воды будет продолжаться до тех пор, пока структура не изменится. При очень быстром притоке воды сверху, как мы видели, комки почв могут размываться; тогда частицы, обра )ующие комья, расплываются и сливаются между собою, составляя один сплошной слой Как только это сделается, быстрое прохождение воды вглубь прекратится, и вода будет просачиваться вглубь со скоростью, соответствующей проницаемости почвы, в виде сплошного слоя такой толщины, какой образуется на поверхности почвы из расплывшихся комьев Размывание комков и образование на поверхности сплошного слоя у разных почв будет при данных условиях совершаться с различною легкостью, соответственно прочно- ности их структуры.
Искусственное изменение структуры почв, содержащих цементирующие вещества, в количествах, достаточных для образования комков, представляет средство, при помощи которого проницаемость таких почв для воды (обыкновенно весьма малая) увеличивается, и почвы эти делаются на некоторое время столь же проницаемыми, как и почвы песчаные.
Все эти обстоятельства не были приняты во внимание Зеельгеймом; кроме того, Вольни в своем реферате об исследованиях Зеелыейма сделал замечание, что опыты последнего над некоторыми смесями дали неверный результат, и именно все опыты, при которых вода проходила слой глины, содержащий мало воды. По Зеельгейму, такие смеси для воды непроницаемы; Вольни считает возможным утверждать, что они только трудно проницаемы и что Зеель- гейм получил отрицательные результаты потому только, что производил опыт короткое время, когла просачивающаяся вода задерживалась глиною.
Я не могу безусловно согласиться с этим возражением. Поглощение воды глиною соединено с разбуханием последней; если же разбухание невозможно, когда глина находится п замкнутом сосуде, то и похлощение воды едва ли возможно. Это подтверждается и поверочными опытами Зеельгейма, при которых содержание воды в глине не изменялось после просачивания. Вообще соотношения между глиною и водою требуют дальнейшего изучения.
Во время дождей и при весенним таянии снеюв вода с поверхности почвы протекает сперва в верхний слой почвы, затем опускается глубже со скоростью, соответсгвующей ее проницаемости; если вода вследствие малой проницаемости не успевает поглощаться почвою, то, как мы знаем, часть ее стекает по поверхности почвы. Вода, поглощенная почвою, по мере поглощения новых количеств ее с поверхности почвы, опускается все глубже и глубже. Но если дождь или таяние снега прекратились, то прекращается и приток воды сверху; в разных почвах и при разных обстоятельствах судьба воды, проникшей в почву, может быть различна.
Взявши определенное количество почвы в сосуд с проницаемым для воды дном и наливая на почву сверху воду, мы увидим, что сперва вся вода будет оставаться между частицами почвы и только потом, когда, как говорят, почва будет насыщена водою, последняя будет вытекать из нижней части сосуда; при полном насыщении почвы водою количество воды, стекающей снизу, будет равно количеству ее, наливаемому сверху. Если прекратить прибавку воды раньше насыщения почвы, то вся прибавленная вода останется в ней.
Процессы, подобные этим, происходят в почвах и при естественных условиях. Пока проникающая в почву вода не насытит известного слоя почвы, вся проникающая вода остается в этом слое и только после насыщения его проходит глубже. При обильных дождях и при таянии больших количеств снега почва насыщается водою до такой глубины, на которой почва не высыхает в течение лета, и тогда избыток воды сверх этого идет на питание ключей, ручьен и т. п.
Прямое отношение к жизни растений имеет только та вода, которая остается в почве, и для нас очень важно иметь точные понятия о том, какое количество воды может задерживаться в различных почвах при разных условиях. Для сравнения между собою различных почв Шюблер установил понятие о влагокм- косгпа почв и дал способы для ее измеревия. Влагоемкость, согласно предложе- нию Шюблера, определяется количеством воды, которое может задерживаться 100 частями сухой почвы. Если, например, влагоемкость известной почвы равна 37, то это значит, что 100 частей етой почвы могут задерживать не более 37 частей воды. Говоря о влагоемкости, необходимо, однако, указывать, идет ли речь о влагоемкости по весу или о влагоемкости по объему: можно определять число весовых единиц воды, задерживаемой 100 весовыми единицами почны, или число объемов воды, задерживаемой 100 объемами почвы. Почны, содержащие такие количества воды, какие соответствуют их влагоемкости, называются насыщенными водою, потому что больше находящегося в них количества воды они поглощать не могут.
Влагоемкость различных почв и их составных частей впервые была определена Шюблером, причем он получил между прочим следующие величины: 100 г веще 100 объемов вещества ства погло поглощают щают воды воды Кварцевый песок 25 г 37,9 объема Известковый песок 29 » 44,1 » Глина 70 » 66,2 » Углекислая известь в по рошке 85 » 66,1 » Перегной 190 » 69,2 »
Иэ этих цифр мы видим, что влагоемкость по весу представляет горазда бблыпие колебания, чем влагоемкость по объему.
После Шюблера многие производили исследования над влагоемкостыо почв, и для ее определения предложены были разные способы, причем имелось в виду только удобство и легкость определения влагоемкости; в сущности же все эти способы были почти одинаковы, и потому разными исследователями получались цифры, очень близке к цифрам Шюблера. Но при всех этих работах не было обращено внимания на одно обстоятельство, весьма важное для определения влагоемкости; вследствие этого как исследования Шюблера, так и все другие, как мы сейчас увидим, не имеют никакого— ни практического, ни научного значения. Исследованием Майера, опубликованным в 1874 году, даны правильные понятии о влагоемкости.
Майер указал на то, что в почвах может быть такое количество воды, какое необходимо для наполнения всех промежутков между ее частицами; больше этого, очевидно, не может содержаться. Количество воды, соответствующее этому, выражает полную или наибольшую влагоемкость.
Наибольшую влагоемкость можно определять вычислением, если известен удельный вес почвы и вес определенного объема ее. Пусть, например, удельный вес почвы будет 2,5, а вес 100 куб. см ее—150 г. Очевидно, что если бы 100 куб см заняты были только плотной массою почвы, без всяких промежутков, то вес их был бы в данвом случае 250 г, и, если 100 куб. см почвы весят не более 150г, то только потому, что часть пространства занята промежутками между зернами почвы. На долю промежутеов приходится, следовательно, такое пространство, которое потребовало бы для своего пополнения 100 г (250—150 г) плотной массы с удельным несом =2,5. Отношение этого пространства к 100 куб. см, или к объему почвы, очевидно, =100/250 =0,4. Следовательно, 0,4 объема всей почвы или 40% его, занято промежутками. Вообще, обозначая удельный вес почвы через G, а вес единицы ее объема через мы можем определить ту часть объема почвы, которая занята промежутками между ее частицами, с помощью следующей формулы: —Для получения процентного отношения полученный результат следует увеличить в 100 раз.
В главе о структуре почвы мы указали, что если частицы почвы приблизительно равны между собою, то объем промежутков мезкду ними будет одинаков, какова ни была величина частиц, а из этого следует, что наибольшая влаго- емкость почв, как мелкозернистых, так и крупнозернистых, будет одинакова, если только частицы каждой почвы приблизительно равны между собою. По отношению к почвам справедливость этого доказана была впервые опытами Майера.
Взявши кварцевый песок, толченый известковый шпат, гипс и глинистый камень и определивши удельный вес их, Майер разделил их посредством просевания на частицы сходной крупности; полученные зерна были следующей величины: 1) от 2,7 до 4,2 мм в поперечнике 2) » 0,9 » 2,7 » 3) » 0,3 » 0,9 » 4) самые мелкие 0,3 » Из таблицы видно, что между частицами каждого сорта [вида] были значительные разницы по величине, и потому совершенно сходных результатов при опытах над ними ожидать было невозможно; тем не менее Майер получил следующие результаты (мы приведем их только для кварца и известкового шпата). Известковый шпат 100 куб. см зерен при возможно плотном размещении их весили: Зерна Кварц 1 158,52 г 163,49 г 2 152,74» 161,45» 3 150,07 » 156,63 » 4 153,27 » 152,60 » Удельный вес кварца был 2,69, а известкового шпата—2,642. Определяя на основании этих данных пространство, занятое промежутками между зернами, или—что то же самое—наибольшую влагоемкость по объему, находим (в процентах): Кварца Наибольшая влагоемкость Известкового шпата 1 41,1 38,1 2 43,1 38,9 3 44,2 40,7 4 43,0 42,2
Величина влагоемкости во всех случаях оказывается приблизительно одинаковою; при большей равномерности зерен в каждом отдельном случае величины для влагоемкости получились бы еще более близкие. Зеельгейм при своих исследованиях, взвешивая трубки с разными сортами песка, промежутки между зернами которого заняты были водою, находил вес одной и той же трубки почти совершенно одинаковым, несмотря на значительные разницы в крупности песка в разных случаях. У Зеельгейма каждый сорт песка содержал частицы равномерные, и плотность расположения зерен в трубках была во всех случаях одинакова, насколько возможно было этого достигнуть.
(Определения Майера дают около 41—42% на долю пространств между частицами и 58—59% на пространство, занимаемое плотной массою зерен. Эти числа близки к тому случаю, когда равнее шары расположены в виде прямоугольного параллелепипеда; тогда пространства между частицами занимают 47,64%. При опытах с кварцевым песком менее 0,01 мм в поперечнике и песком от 0,08 до 0,10 мм в поперечнике, когда частицы песка лежали возможно плотно и скважины между ними заняты были водою, я нашел пространство промежутков но время насыщения почвы водою равным 47,63 и 47,60%, т. е. в точности таким, как и при указанном расположении шаров.)
При определении влагоемкости посредством опытов (причем зерна песка и пр. помещались в сосуд кубической формы, ребра которого были равны 5 см) Майер нашел следующие величины: Крупность зерен Влагоемкость кварца Влагоемкость известкового шпата Вычислено Найдено опытом Вычислено Найдено опытом 4,2- 2,7 мм 41,1 19,10 38,1 20,50 2,7 — 0,9 » 43,1 38,40 38,9 34,90 0,9 — 0,3 » 44,2 48,97 40,7 39,23 0,3 — сам. мелк 43,0 49,95 42,2 39,30
Из этих чисел видно, что влагоемкость крупнозернистого песка, определенная опытом, оказалась вдвое менее вычисленной влагоемкости; у песка мелкозернистого, напротив, найденная опытом влагоемкость или равняется вычисленной или даже превосходит ее.
Для объяснения причин такого различия достаточно обратить внимание на тот факт, что вода после просачивания через почву не может задерживаться равномерно во всех скважинах почвы, но непременно будет в одних оставаться на более высоком уровне, в других же опустится ниже. В самом деле, скважины почвы представляют сеть переплетающихся между собою капиллярных трубок, неправильно изогнутых и местами расширенных; в почвах крупнозернистых скважины будут шире, чем в мелкозернистых. Если мы будет пропускать воду через две такие почвы, то вода, во-первых, останется на поверхности всех частиц и, во-вторых, будет задержана в узких промежутках между ними; широкие же скважины не могут поддержать слой воды значительной высоты, потому что в капиллярных трубках разной ширины вода удерживается на высотах, обратно пропорциональных квадрату диаметра трубок.
Вследствие этого в почвах с очень узкими скважинами, даже при значительной толщине слоя, вода будет наполнять скважины до поверхности, тогда как в крупнозернистой почве скважины будут заняты водою только в нижней части слоя; в верхних частях почвы вода будет только смачивать поверхность частиц и будет задержана только близ точек соприкосновения частиц почвы между собою. При опытах Майера зерна первой крупности были так велики, что даже при высоте слоя в 5 см только половина скважин была наполнена водою, между тем как мелкие зерна могли задерживать воду во всех скважинах. Из этого видно, что влагоемкость почвы при опытах для определения ее может оказываться различною, в зависимости от того, какой высоты будет слой почвы при таких опытах. Взявши почвы в виде очень мелкого слоя, мы даже и в почвах крупнозернистых найдем при опытах влагоемкость, близкую к наибольшей или полной.
При определениях влагоемкости важно знать, какое количество воды может быть задержано почвою при естественных условиях, а так как почва с подпочвою образуют всегда слои значительной толщины, то и определение количества воды, которое может быть задержано почвою, необходимо производить над слоями почвы значительной толщины. В этих случаях, как показали исследования Майера и что оправдывается соображениями a priori, оказывается, что между разными почвами существуют значительные различия: в почвах крупнозернистых, которые в крупных скважинах не могут задерживать воду и где вода только смачивает поверхность частиц и остается в местах взаимного соприкосновения частиц, влагоемкость очень мала; в почвах мелкозернистых с очень узкими скважинами, вода, даже при очень высоком слое почвы, может удерживаться в скважинах и наполнять их: у таких почв влагоемк< сть будет равна полной влагоемкости во всех случаях.
Влагоемкость почвы, определяемую в слое почвы значительной толщины, мы будем называть наименьшею; она показывает, какое наименьшее количество воды может быть задержано почвою в тех случаях, когда почва получает большое количество воды, так что не может задержать ее всю.
У одной и той же почвы влагоемкость может изменяться в зависимости от плотности расположения почвенных частиц, или, что все равно, от размеров скважин между ними и от структуры почвы. Мы уже говорили, что частицы почвы только в тех случаях оказываются наиболее сближенными между собою, когда почва долго не обрабатывается; в почве обрабатываемой, разбитой на отдельные зерна, скважины обыкновенно велики, потому что частицы почвы, взаимно поддерживая одна другую, располагаются рыхло; кроме того, если почва разбита на отдельные комочки, то -между соприкасающимися комками тоже остаются сравнительно значительные промежутки, во всяком случае, более крупные, чем скважины той же почвы при наиболее плотном расположении частиц.
Все эти условия приводят к тому, что рыхлая скважистая почва при полном пропитывании ее водою может задержать гораздо больше воды, чем та же почва в уплотненном состоянии, когда скважины между ее частицами очень малы. Чтобы убедиться в этом, стоит только кусок скважистой, рыхлой почвы сжать в руке: обыкновенно при этом из земли вытекает некоторое количество воды. При точных опытах легко убедиться в том, что сжатая таким образом почна, потерявши часть воды, не может поглотить ее вновь, если только не будет опять сделана рыхлее, т. е. скважистее. Изменения влагоемкости почв в зависимости от более или менее тесного расположения их частиц до сих пор почти не исследованы; но можно думать, что уменьшение влагоемкости при сжатии почвы должно замечаться только у почв мелкозернистых. Если же взять крупный песок, у которого даже при плотном расположении зерен скважины между ними так велики, что не могут задерживать воду, то разрыхление его, т. е. увеличение промежутков между его частицами, может повести не к увеличению влагоемкости, а к уменьшению ее.
Из сказанного можно видеть, что разрыхление мелкозернистых почв по отношению к количеству задерживаемой ими воды вдвойне полезно: во-первых, проницаемость таких почв от разрыхления их увеличивается, и, следовательно, даже при сильных дождях с таких почв стекает поверхностно меньше воды; во-вторых, из той воды, которая пройдет в почву, большее количество остается в рыхлом слое. Последнее правило представляет, однако, некоторые исключения, которые будут рассмотрены нами ниже, когда мы будем говорить о передвижении воды в разных почвах.
Мы говорили уже, что влагоемкость можно определять по весу и по объему. В прежнее время различные исследователи, определяя влагоемкость и тем и другим способом, довольствовались обыкновенно замечанием, что при определении влагоемкости по объему, между разными почвами различия оказываются не столь резкими, как при определении влагоемкости по весу. Это, как мы видели, ясно из цифр, полученных еще Шюблером. Со времени исследований Майера большинство ученых, согласно с его рассуждениями, признали, что гораздо правильнее измерять влагоемкость по объему, потому что определение ее по весу может вводить нас в заблуждения, если мы будем сравнивать запасы полезной для растений воды в разных почвах. Для растений важен собственно объем почвы, а не вес ее. Чтобы выяснить, каковы могут быть в этом отношении разницы между почвами, возьмем следующие три примера: 1) почву из мелкозернистого кварца, с удельньщ весом 2,7; 2) обыкновенную почву сложного состава, с удельным весом 2,4; 3) почву торфяную, с удельным весом 1,3. В 100 объемах первой почвы будет занято плотною массою частиц 58 объемов, так же как во второй и третьей почвах, поэтому влагоемкость по объему всех трех будет 42. Масса плотных частиц в 100 объемах этих почв, при указанных удельных весах их будет различна, а потому и влагоемкость по весу будет не одинакова. Сравнение этих почв сделано в следующей таблице: В 100 куб. см задерживается воды Удельный вес В 100 куб.см ппчвы вес твердых частиц (вес 58 нуб. см твердых веществ) На 10П весовых частен твердого вещества задерживается воды На 100 весовых частей сырой почвы содержится воды 1. Песок 2. Сложная почва .... 3. Торфяная почва .... 42 42 42 2,7 2,4 1,3 156,6 139,2 75,4 26,8 30,2 55,7 21,4 23,2 35,7
В 100 объемах каждой из 3 почв содержится равное количество воды, и мы могли бы думать, что во всех этих случаях растения были бы одинаково обеспечены водою. Вследствие некоторых особенных свойств торфа растения из него могли бы извлечь даже меньше воды, чем из двух первых почв; между тем, если мы примем в расчет только влагоемкость по весу, показанную в 4-м столбце таблицы, то можем подумать что в торфяной почве растения найдут вдвое или почти вдвое больше воды, чем в двух других почвах, и такое заключение наше будет совершенно ошибочно.
В последнем столбце таблицы приведено процентное содержание воды в трех взятых нами почвах, как оно обыкновенно определяется при анализах, т. е. показано количество воды в 100 частях сырой почвы, или, иначе, к1ли- чество воды по отношению к весу и твердых частиц и воды, которая между ними содержится. Между этими числами разницы не столь велики, как между теми, которые выражают влагоемкость по весу.
Процентное содержание воды различается здесь очень мало, так что разница находится в пределах погрешностей при определении воды в одной и той же почве; между влагоемкостью по весу разница хотя не велика, но все же доходит до 2,2%.
Взятые нами примеры показывают, что при почвах, содержащих малые количества перегноя или же содержащих приблизительно равные количества перегноя, можно, не рискуя впасть в грубые ошибки, основывать свои заключения на влагоемкости по весу; ошибки будут совсем незначительны, если мы будем принимать в расчет процентное содержание воды в сырых почвах.
Только при сравнении почв, богатых органическими веществами, с почвами почти чисто минеральными правильнее основывать свои заключения на влагоемкости по объему. [Удельный вес торфа 1,2—1,3, показанный в разных местах, судя по удельному весу древесины (1,4—1,5), вероятно, менее истинного.] Это, впрочем, справедливо вообще тояьно для 1ех случаев, когда сравниваются различные почвы; некоторые исследователи при суждении о различных состояниях одной и той же почвы пользуются объемною влагоемкостью; но это во многих случаях может приводить к ошибочным заключениям.
Насытивши плотную почву водзю и потом разрыхливши ее, мы увеличим ее объем иногда вдвое и больше, нисколько не изменивши содержания в ней воды. Объемное содержание воды в таком случае сделается вдвое меньше, а между тем запас воды, полезной для растений, не изменится и вместе с тем не изменится и весовое содержание воды как по отношению к весу одних твердых веществ, так и по отношению к весу влажной почвы. Поэтому только весовая влагоемкость или процентное весовое содержание воды могут дать правильное понятие о различных состояниях одной и той же почвы.
|
|
|
|
К содержанию книги: П. А. Костычев - Курс лекций по почвоведению
|
Последние добавления:
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков