Формы воды в почве. Доступная и недоступная вода. Влажность завядания.

Вода, поступившая в почву с атмосферными осадками, взаимодействует с твердой фазой почвы. В зависимости от условий (количества воды, гранулометрического состава, химического состава твердой фазы и структуры почвы) преобладает влияние тех или иных сил взаимодействий молекул воды с твердой фазой. В связи с этим почвенная вода находится в разном состоянии.

Химически связанная вода входит в состав вторичных минералов и органических веществ почвы; она недоступна для растений.

Сорбированная вода делится на прочносвязанную (гигроскопическую) и рыхлосвязанную (пленочную). Обе эти формы воды облегают почвенные частицы и удерживаются на их поверхности силами адсорбции. Гигроскопическая вода удерживается с силой 1000 МПа и более, поэтому она недоступна растениям. На поверхности тонких гигроскопических слоев образуется пленка из адсорбированных менее прочными силами молекул воды. Это дополнительно связанная сорбционными силами вода носит название пленочной. Примерно половина объема почвы является свободным пространством, которое в период выпадения осадков или полива заполняется водой. Эта свободная вода делится на капиллярную и гравитационную. Капиллярная вода составляет ту часть доступной для растения влаги, которая находится в верхней части почвы и удерживается силами, сравнительно легко преодолеваемыми корнями. Удерживаемая капиллярная вода образует в почве внутриагрегатную капиллярную подвешенную влагу. Гравитационная вода содержится в некапиллярных пространствах, заполняя поры после дождя и полива. Она передвигается под действием силы тяжести, легко стекает вниз, поэтому является недолговременной формой легко доступной для растений воды. Гравитационная вода находится в конкурентных отношениях с аэрацией почвы, что негативно влияет на жизнедеятельность корневой системы, особенно в бесструктурных почвах.

Парообразная вода представлена в почве в форме. водяного пара, передвигающегося по градиенту упругости или с током воздуха. При определенных температуре и давлении может конденсироваться и дополнять содержание в почве свободной или пленочной воды.

Твердая вода присутствует в почве при снижении температуры ниже 0 °С, является резервом доступной влаги, которая образуется после таяния льда. Существуют различные показатели для определения доступной растению почвенной влаги. При поступлении в сухую почву вода вначале впитывается очень быстро. Затем скорость просачивания воды в нижние горизонты становится все медленнее. Когда скорость нисходящего движения воды оказывается резко сниженной, влажность почвы достигает уровня, называемого полевой влагоемкостью. Понятие «полевая влагоемкость» применяют для характеристики максимальных размеров запаса почвенной влаги, который может быть использован растением. Показателем минимального размера такого запаса служит влажность устойчивого завядания. Влажность почвы, при которой происходит устойчивое завядание различных растений, варьирует незначительно. Под доступной для растения почвенной влагой понимают то количество воды, которое накапливается в почве от уровня влажности устойчивого завядания до полевой влагоемкости.

деятельности нижнего концевого двигателя на концах и зубчиках листьев выделяется капельно-жидкая влага — растение гуттирует. Гутационное выделение влаги листьями особенно характерно для тропических растений, приспособленных к жизни в условиях повышенной влажности, при которых транспирация затруднена. В этих условиях подьем воды практически осуществляется только вследствие корневого давления. Под такими деревьями в тропическом лесу-кик будто постоянно идет дождь Функцию выделения жидкости из тканей листьев выполняют специальные образования гидатоды. локализованные в зубчиках листьев.

Теория сцепления. Движущей силой восходящею тока воды в проводящих элементах ксилемы являемся градиент водного потенциала через растение от почвы до атмосферы. Он поддерживается двумя основными компонентами: 1) градиентом осмотического потенциала в клетках корня (от почвы до сосудов ксилемы), создаваемым активным транспортом ионов в живых клетках корня, включая молодые живые элементы ксилемы и 2) транспирацией. Поддержание первого градиента требует затрат метаболической энергии; на транспирацию используется энергия солнечной радиации. Градиент осмотическою потенциала обеспечивает поглощение воды корнем. Транспирация служит главной движущей силой восходящего тока воды, так как создает большой отрицательный градиент гидростатического давления в ксилеме, который реализуется в возникающем натяжении воды в сосудах ксилемы.

Согласно теории сцепления (когезионнои теории), вода в капиллярных трубках сосудов ксилемы поднимается вверх в ответ на присасывающее действие транспирации вследствие действия сил сцепления (когезии) молекул воды друг с другом и действия сил прилипания (адгезии) столба воды к гидрофильным стенкам сосудов. Обе силы препятствуют также образованию полостей у стенок сосудов, заполненных воздухом (или парами воды) и способных закупорить сосуд. При закупорке (эмболии) сосудов пузырьками воздуха всегда остается достаточное количество интактных нитей воды в других сосудах, чтобы обеспечить ток вверх. Кроме того. по-видимому, существуют механизмы восстановления непрерывности нарушенных эмболией водных нитей. Было показано, что сопротивление воды разрыву при 20 С" составляет 30 МПа. Этого давления достаточно (с учетом потерь на трение), чтобы обеспечить польем воды на высоту 120-130 м, Факт существования когезионного натяжения полы в транспирируюших растениях подтверждается многими наблюдениями. Опыты показали, что облиственный побег, срезанный под водой и герметически присоединенный к верхней части ртутного манометра, вызывает подьем ртути на высоту, превышающую барометрическую, Другим доказательством существования натяжения может служить сокращение диаметра древесного ствола, наблюдаемое в условиях интенсивной транспирации. так как натяжение нитей воды в сосудах приводит к уменьшению их диаметров.