Влага на почва

Влагата на почвата ― содржината на вода во почвата. Може да се изрази во однос на зафатнината или тежината. Мерењето на влагата во почвата може да се заснова преку сонди на лице место (на пример, диелектрични сонди, неутронски сонди) или методи за далечинско мерење.
Водата што влегува во полето се отстранува од полето со истекување, одводнување, испарување или транспирација. Истек е водата што тече на површината до работ на полето; дренажа е водата што тече низ почвата надолу или кон работ на полето под земја; испарувачка загуба на вода од поле е оној дел од водата што испарува во атмосферата директно од површината на полето; транспирацијата е губење на водата од полето со нејзиното испарување од самото растение.
Водата влијае на образувањето, структурата, стабилноста и ерозијата на почвата, но е од првична грижа во однос на растот на растенијата. Водата е неопходна за растенијата од четири причини:
# Сочинува 80%-95% од протоплазмата на растението.
# Тоа е од суштинско значење за фотосинтезата.
# Тоа е растворувач во кој хранливите материи се носат до, во и низ растението.
# Обезбедува тургидност со која растението се одржува во правилна положба.
Покрај тоа, водата го менува профилот на почвата со растворање и повторно таложење на минерални и органски растворени материи и колоиди, често на пониски нивоа, процес наречен лужење. Во кирпичната почва, цврстите материи сочинуваат половина од зафатнината, гасот една четвртина од зафатнината, а водата една четвртина од зафатнината од кои само половина ќе бидат достапни за повеќето растенија, со силна варијација според матричниот потенцијал.
Водата се движи во почвата под влијание на гравитацијата, осмозата и капиларноста. Кога водата влегува во почвата, таа го поместува воздухот од меѓусебно поврзаните макропори со пловност и ги разбива агрегатите во кои воздухот е заробен, процес наречен свлекување. Брзината со која почвата може да прима вода зависи од почвата и нејзините други услови. Како што расте растението, неговите корени прво ја отстрануваат водата од најголемите пори (макропорите). Наскоро поголемите пори држат само воздух, а преостанатата вода се наоѓа само во порите со средна и најмала големина (микропори). Водата во најмалите пори се држи толку силно за површините на честичките што корените на растенијата не можат да ја одвлечат. Следствено, не е достапна целата почвена вода за растенијата, со силна зависност од текстурата. Кога е заситена, почвата може да изгуби хранливи материи додека водата истекува. Водата се движи во полето за одводнување под влијание на притисок каде што почвата е локално заситена и со капиларност се влече кон посувите делови од почвата. Повеќето потреби за вода на растенијата се обезбедуваат од вшмукување предизвикано од испарување од лисјата на растенијата (транспирација), а помал дел се снабдува со вшмукување создадено од разликите на осмотскиот притисок помеѓу внатрешноста на растението и почвениот раствор. Корените на растенијата мора да бараат вода и пожелно да растат во мали наоѓалишта со влажна почва, но некои делови од кореновиот систем исто така можат повторно да навлажнуваат суви делови од почвата. Недоволната вода ќе го оштети приносот на културата. Поголемиот дел од достапната вода се користи при транспирација за да се извлечат хранливите материи во растението.
Водата во почвата е исто така важна за климатско моделирање и нумеричко предвидување на времето. Глобалниот систем за набљудување на климата ја специфицира водата во почвата како една од 50-те суштински климатски променливи (ECVs). Водата во почвата може да се мери на самото место со сензори за влага во почвата или може да се процени во различни размери и резолуција: од месни или безжично интернетни мерки преку сензори во почвата до сателитски снимки што комбинираат снимање податоци и хидролошки модели. Секој метод покажува добрите и лошите страни, и оттука, интеграцијата на различни техники може да ги намали недостатоците на еден даден метод.
1 Концепти за ниво на влага
; Теренски капацит
: Поплавеното поле ќе ја исцеди гравитациската вода под влијание на гравитацијата сè додека лепливите и кохезивните сили на водата не се спротивстават на понатамошното одводнување во кое моментот се вели дека достигнал теренскиот капацитет. Во тој момент, растенијата мора да применуваат вшмукување за да црпат вода од почвата. Конвенционално е дефинирано на вшмукување од 0,33 бари.
; Достапна вода и недостапна вода
: Водата што растенијата можат да ја црпат од почвата се нарекува достапна вода. Откако ќе се потроши достапната вода, преостанатата влага се нарекува недостапна вода бидејќи растението не може да произведе доволно вшмукување за да ја повлече таа вода.
; Точка на венење
: Точката на венење е минималната количина на вода што треба да не венеат растенијата и ја приближува границата помеѓу достапна и недостапна вода. Со конвенција тоа е дефинирано како вшмукување од 15 бари. Во овој момент, семињата нема да 'ртат, растенијата почнуваат да венеат, а потоа умираат освен ако не можат да се опорават по надополнувањето на водата благодарение на адаптациите специфични за видовите.
2 Задржување на вода
Водата се задржува во почвата кога леплива сила на привлекување што ја имаат атомите на водород на водата за кислородот на честичките од почвата е посилна од кохезивните сили што водородот на водата ги чувствува за другите атоми на кислород на водата. Кога полето е поплавено, просторот на порите на почвата е целосно исполнет со вода. Полето ќе се исцеди под силата на гравитацијата додека не го достигне она што се нарекува теренски капацитет, во тој момент најмалите пори се полнат со вода, а најголемите со вода и гасови. Вкупната количина на вода што се задржува кога ќе се достигне капацитетот на полето е во функција на специфичната површина на честичките на почвата. Како резултат на тоа, почвите со висока глина и висока органска содржина имаат повисоки теренски капацитети. Потенцијалната енергија на водата по единица волумен во однос на чистата вода во референтни услови се нарекува воден потенцијал. Вкупниот воден потенцијал е збир од матричниот потенцијал што произлегува од капиларното дејство, осмотскиот потенцијал за солена почва и гравитацискиот потенцијал кога се работи за вертикална насока на движење на водата. Водениот потенцијал во почвата обично има негативни вредности, па затоа се изразува и во вшмукување, што се дефинира како минус на воден потенцијал. Вшмукувањето има позитивна вредност и може да се смета како вкупна сила потребна за извлекување или истиснување на водата од почвата. Воден потенцијал или вшмукување се изразува во единици kPa (10<sup>3</sup> паскали), бари (100 kPa) или см H<sub>2</sub>O (приближно 0,098 kPa). Вообичаениот логаритам на вшмукување во см H<sub>2</sub>O се нарекува pF. Затоа, pF 3 = 1000 см = 98 kPa = 0,98 бари.
Силите со кои водата се задржува во почвите ја одредуваат нејзината достапност до растенијата. Силите на адхезија силно ја задржуваат водата на минералните и хумусните површини и помалку силно за себе со кохезивните сили. Коренот на растението може да навлезе во многу мал волумен на вода што се прилепува до почвата и првично да може да повлече вода што само лесно ја задржуваат кохезивните сили. Но, како што капката се влече надолу, силите на адхезија на водата за честичките на почвата создаваат сè поголемо вшмукување, конечно до 1500 kPa (pF = 4,2). При вшмукување од 1500 kPa, количината на вода во почвата се нарекува точка на венење. При тоа вшмукување растението не може да ги издржи своите потреби за вода бидејќи водата сè уште се губи од растението со транспирација, се губи тургидноста на растението и таа овенува, иако стомното затворање на може да ја намали транспирацијата и на тој начин може да го забави венењето под точката на венење, особено под адаптација или аклиматизација на суша. Следното ниво, наречено воздушно суво, се јавува при вшмукување од 100.000 kPa (pF = 6). Конечно, сувата состојба во рерната се постигнува при вшмукување од 1.000.000 kPa (pF = 7). Целата вода под точката на венење се нарекува недостапна вода.
Кога содржината на влага во почвата е оптимална за раст на растенијата, водата во порите со големи и средна големина може да се движи во почвата и лесно да се користи од растенијата. Количината на вода што останува во почва исцедена до капацитет на терен и количината што е достапна се функции од типот на почвата. Песочната почва ќе задржува многу малку вода, додека глината ќе ја задржи максималната количина. Достапната вода за тиња може да биде 20%, додека за песок може да биде само 6% по волумен, како што е прикажано во оваа табела.
+Точка на венење, теренски капацитет и достапна вода од различни текстури на почва (единица: % по волумен), Текстура на почва, Точка на овенување, Теренски капацитет, Достапна вода
Песок, 3.3, 9.1, 5.8
Песочна кирпич, 9.5, 20.7, 11.2
Кирпич, 11.7, 27.0, 15.3
Тиња кирпич, 13.3, 33.0, 19.7
Глина кирпич, 19.7, 31.8, 12.1
Глина, 27.2, 39.6, 12.4
Горенаведеното се просечни вредности за текстурите на почвата.
3 Воден тек
Водата се движи низ почвата поради силата на гравитацијата, осмозата и капиларноста. При вшмукување од нула до 33 kPa (теренски капацитет), водата е истуркана низ почвата од точката на нејзината примена под силата на гравитацијата и градиентот на притисокот создаден од притисокот на водата; ова се нарекува заситен проток. При поголемо вшмукување, движењето на водата се влече со капиларност од повлажната кон посувата почва. Ова е предизвикано од адхезијата на водата на цврстите материи на почвата и се нарекува незаситен проток.
Инфилтрацијата и движењето на водата во почвата се контролирани од шест фактори:
# Текстура на почвата
# Структура на почвата. Почвите со фина текстура со зрнеста структура се најповолни за инфилтрација на вода.
# Количината на органска материја. Грубата материја е најдобра и ако е на површината помага да се спречи уништување на структурата на почвата и создавање на кори.
# Длабочина на почва до непропустливи слоеви како што се тврди површини или карпи
# Количината на вода веќе во почвата
# Температура на почвата. Топлите почви побрзо внесуваат вода додека замрзнатите почви може да не можат да впиваат во зависност од видот на замрзнување.
Стапките на инфилтрација на вода се движат од 0,25 см на час за високи глинени почви до 2,5 см на час за песок и добро стабилизирани и агрегирани почвени структури. Водата тече низ земјата нерамномерно, во облик на таканаречени „гравитациски прсти“, поради површинскиот напон помеѓу честичките на водата.
Корените на дрвјата, без разлика дали се живи или мртви, создаваат канали за проток на дождовница низ почвата, зголемувајќи ја стапката на инфилтрација на вода до 27 пати.
Поплавите привремено ја зголемуваат пропустливоста на почвата во речните корита, помагајќи да се надополнат водоносните слоеви.
Водата нанесена на почва се турка со градиенти на притисок од точката на нејзината примена каде што е заситена мештански, до помалку заситени области, како што е вадозната зона. Штом почвата е целосно навлажнета, повеќе вода ќе се движи надолу или ќе се пробие надвор од опсегот на корените на растенијата, носејќи со себе глина, хумус, хранливи материи, првенствено катјони и разни загадувачи, вклучувајќи пестициди, загадувачи, вируси и бактерии, кои потенцијално предизвикуваат контаминација на подземните води. Со цел да се намали растворливоста, исцедените хранливи материи се:
* Калциум
* Магнезиум, сулфур, калиум; во зависност од составот на почвата
* Азот; обично малку, освен ако неодамна не се примени нитратно ѓубриво
* Фосфор; многу малку бидејќи неговите облици во почвата се со мала растворливост.
Во Соединетите Држави, водата поради врнежите се движи од речиси нула сантиметри источно од Карпестите Планини до педесет или повеќе центиметри дневно во Апалачките Планини и северниот брег на Мексиканскиот Залив.
Водата е влечена со капиларно дејство поради силата на адхезија на водата до цврстите материи на почвата, создавајќи вшмукувачки градиент од влажна кон посува почва и од макропори до микропори.  Таканаречената Ричардсова равенка овозможува пресметување на временската стапка на промена на содржината на влага во почвите поради движењето на водата во незаситените почви. Интересно е што оваа равенка која му се припишува на Ричардс, првично била објавена од Ричардсон во 1922 година. Равенката за брзина на влага во почвата, која може да се реши со користење на методот на проток на конечна вадозна зона со содржина на вода, ја опишува брзината на протекување вода низ незаситена почва во вертикална насока. Нумеричкото решение на Ричардсоновата/Ричардсовата равенка овозможува пресметување на протокот на незаситена вода и превоз на растворени материи користејќи софтвер како што е Hydrus, со давање хидраулични параметри на почвата за хидраулични функции (функција на задржување вода и незаситена хидраулична спроводливост) и почетни и гранични услови . Преференцијалниот проток се јавува долж меѓусебно поврзаните макропори, пукнатините, каналите на корења и црви, кои ја одводнуваат водата под гравитација. Многу модели засновани на физиката на почвата сега дозволуваат одредено претставување на преференцијалниот проток како опции за двоен континуум, двојна порозност или двојна пропустливост, но тие обично се „завртени“ на Ричардсовото решение без никаква ригорозна физичка основа.
4 Внесување на вода од растенијата
Од еднаква важност за складирањето и движењето на водата во почвата е средството со кое растенијата ја стекнуваат неа и нивните хранливи материи. Поголемиот дел од почвената вода се зема од растенијата како пасивна апсорпција предизвикана од силата на влечење на водата што испарува (транспирација) од долгата колона вода (протек на ксилемски сок) што води од корените на растението до неговите лисја, според теоријата на кохезија-тензија. Нагорно движењето на водата и растворените материи ( хидраулично подигање) е регулирано во корените со ендодермисот и во зеленилото со стомска спроводливост, и може да биде прекинато во коренските и ластарите ксилемски садови со кавитација, исто така наречена ксилемски емболизам. Покрај тоа, високата концентрација на соли во корените на растенијата создава градиент на осмотски притисок што ја турка водата во почвата во корените. Осмотското впивање станува поважна за време на ниска транспирација на вода предизвикана од пониски температури (на пример ноќе) или висока влажност, а обратното се случува при висока температура или ниска влажност. Токму овие процеси предизвикуваат гутација и венење, соодветно.
Продолжувањето на коренот е од витално значење за опстанокот на растенијата. Студијата на едно зимско 'ржно растение одгледувано четири месеци на 0,0283 кубни метри кирпич, покажала дека растението развило 13.800.000 корени, вкупно 620 км во должина со 237 квадратни метри површина; и 14 милијарди корени на коса од 10.620 км вкупна должина и 400 квадратни метри вкупна површина; за вкупна површина од 638 метри квадратни. Вкупната површина на кирпата почва била проценета на 52.000 квадратни метри. Со други зборови, корените биле во допир само со 1,2% од почвата. Сепак, проширувањето на коренот треба да се гледа како динамичен процес, дозволувајќи им на новите корени да истражуваат нов волумен на почва секој ден, зголемувајќи го драматично вкупниот волумен на почва истражуван во даден период на раст, а со тоа и зафатнината на вода земена од коренот. систем во овој период. Коренската архитектура, односно просторната конфигурација на кореновиот систем, игра значајна улога во адаптацијата на растенијата кон водата во почвата и достапноста на хранливи материи, а со тоа и во продуктивноста на растенијата.
Корените мора да бараат вода бидејќи незаситениот проток на вода во почвата може да се движи само со брзина до 2,5 см дневно; како резултат на тоа тие постојано умираат и растат бидејќи бараат високи концентрации на влага во почвата. Недоволната влажност на почвата, до степен да предизвика венење, ќе предизвика трајно оштетување и ќе страдаат приносите. Кога зрнестиот сирак бил изложен на вшмукување на почвата до 1300 kPa за време на никнувањето на главата на семето низ фазите на расцутување и поставување на семето, неговото производство било намалено за 34%.
5 Потрошувачка употреба и ефикасност во користењето на водата
Само мал дел (0,1% до 1%) од водата што ја користи растението се задржува во растението. Мнозинството на крајот се губи преку транспирација, додека испарувањето од површината на почвата е исто така значително, соодносот транспирација:испарување варира во зависност од видот на вегетацијата и климата, достигнувајќи врв во тропските дождовни шуми и потопување во степите и пустините. Транспирација плус испарувачка загуба на влага во почвата се нарекува евапотранспирација. Евапотранспирацијата плус водата што се чува во растението е во вкупна употреба, што е речиси идентично со испарувањето.
Вкупната вода што се користи во земјоделското поле вклучува површинско истекување, одводнување и потрошувачка. Употребата на лабави прекривки ќе ги намали загубите на испарување одреден период по наводнувањето на полето, но на крајот вкупната загуба на испарување (растение плус почва) ќе се приближи до онаа на непокриената почва, додека повеќе вода е веднаш достапна за раст на растенијата. Ефикасноста на користењето на водата се мери со односот на транспирација, што е односот на вкупната вода што се прелева од растението до сувата тежина на собраното растение. Стапките на транспирација за културите се движат од 300 до 700. На пример, луцерката може да има сооднос на транспирација од 500 и како резултат 500 килограми вода ќе произведе еден килограм сува луцерка.
6 Библиографија
*******