Mișcarea apei în sol

În același timp, conținutul de umiditate al solului exercită o acțiune puternică în microclimatul culturii respective și în caracterizarea anuală a climatului. Noțiunea de umiditate a solului exprimă cantitatea de apă existentă într-o probă de sol raportată la greutatea solului uscat (exemplu: 10 grame de apă la 100 grame sol uscat; 10 grame %) Studiul umidității ca factor al climei solului implică o cunoaștere aprofundată a relațiilor ce există între apă și sol (în diferite forme), a relațiilor complexe cu toți factorii componenți ai climei solului. Pătrunderea, înmagazinarea și mișcarea apei în sol prezintă unele însușiri caracteristice determinate de raporturile ce se creează în apă și particulele de sol. Aceste raporturi sunt o rezultantă a trei forțe ce acționează în interiorul solului, și anume: forța de absorbție a particulelor de sol; forța de ascensiune capilară a apei; forța de gravitație a pământului. Raporturile dintre apă și sol exprimă deci energia sau forța cu care solul poate să rețină apa, în condițiile acțiunii celorlalte două forțe. În consecință, apa se găsește în sol sub mai multe forme, care, fără a fi strict diferențiate (Brigs, Bouyoucos, Rode), prezintă unele însușiri caracteristice: apa de higroscopicitate; apa peliculară; apa capilară; apa gravitațională; vaporii de apă.

Mișcarea apei în sol

Apa pătrunsă în sol saturează mai întâi higroscopic și capilar toate particulele acestuia și porii capilari dintr-un anumit strat. Apa care se află sub acțiunea forței de gravitație pătrunde treptat în adâncime, umectând continuu solul până la adâncimea la care asigură saturarea acestuia cu apă higroscopică, peliculară și capilară. Mișcarea apei în sol are loc sub trei forme: mișcarea sub formă de vapori, mișcarea capilară, mișcarea gravitațională. Dacă se ia în considerare forma predominantă de deplasare, ce poate avea loc la un moment dat și într-un anumit strat de sol, atunci mișcarea apei poate fi privită din două puncte de vedere: tipul de mișcare a apei într-un sol nesaturat, ce are loc în special sub acțiunea forței capilare, de la suprafața unei particule de sol la alta, sau în cadrul porilor mici, la nivel de contact dintre aer și apă; tipul de mișcare a apei într-un sol saturat, ce are loc în porii mai mari, în special sub acțiunea forței de gravitație. Pentru caracterizarea diferitelor forme de mișcare a apei în sol prezentăm sintetic mișcarea apei în solurile nesaturate și saturate, dar și mișcarea sub formă de vapori.

Mișcarea apei într-un sol nesaturat

Un sol este nesaturat când porii mari (necapilari) sunt umpluți cu aer. Mișcarea apei în această situație este dependentă de punctele de contact dintre aer și apă și are loc pe orizontală, pe verticală în sus, pe verticală în jos sau sub orice unghi între verticală și orizontală. Fără a intra în detaliile cercetărilor de fizica solului ce au fost efectuate în acest domeniu (Rode, Baver), este necesar să reținem că structura și textura solului determină numărul, mărimea și continuitatea porilor, care, în funcție de conținutul de umiditate al solului la un moment dat determină conductivitatea capilarelor și, prin aceasta, viteza de mișcare a apei în sol. Moore, Baver au determinat conductivitatea capilară a solurilor în condiții de textură diferită, stabilind că la o tensiune de 0,1 atmosfere, pentru condițiile mișcării apei în soluri nesaturate, aceasta se ordonează astfel: nisipos, luto-nisipos, argilo-lutos, argilos. În cazul mișcării apei în solurile saturate, ordinea este inversată (Baver). În ceea ce privește conținutul de umiditate la care conductibilitatea capilară devine zero, același autor a stabilit următoarea ordine: nisipos 5 g % (0,08 atm), luto-nisipos 20,4 g % (0,09 atm), argilo-nisipos 24,6 g % (0,12 atm) și argilos 25,9 g % (0,14 atm). Rezultă că peliculele de apă din nisipuri devin discontinui la tensiuni mult mai coborâte sau la conținuturi de umiditate mult mai mici decât în cazul argilei. Ca urmare, de la acest conținut de umiditate, mișcarea apei în sol are loc în faza de vapori. Bodman și Ciman au studiat mișcarea apei în jos, într-un strat de sol deasupra căruia s-a menținut un strat de apă constant, de 5 mm. Distribuția curbelor conținutului de umiditate pentru un sol argilo-nisipos și luto-argilos au arătat următoarele caracteristici: stratul de 1 cm de la suprafața solului are un conținut de umiditate apropiat de saturarea porilor, în momentul când apa a pătruns până la 10 cm adâncime, iar adâncimea maximă de saturare este de numai 1,5 cm, sub acest strat de saturație conținutul de umiditate al solului scade treptat cu adâncimea până ce ajunge la solul uscat. Adâncimea maximă de umectare a fost de 41 cm în 125 minute în solul argilo-nisipos și de 30 cm în 1.020 de minute în solul luto-argilos, demonstrând astfel diferențele în conductivitatea capilară a solurilor în funcție de textură. Mișcarea apei pe orizontală sau sub diferite unghiuri între verticală și orizontală are loc numai sub acțiunea forței capilare, fiind mai mică decât mișcarea în jos.

Mișcarea apei în solurile saturate

În solurile saturate, mișcarea apei are loc în condițiile unui conținut mic de aer în porii solului. Conform legii lui Darcy, viteza de scurgere a apei în medii saturate este direct proporțională cu gradientul hidraulic și invers proporțională cu lungimea coloanei: V + K x h/l, în care V = este viteza în cm/s; h = gradientul hidraulic; l = lungimea coloanei; K = o constantă de proporționalitate. Folosirea ecuației pentru coloane de sol, cu secțiuni de suprafață diferite, implică introducerea factorului F, care reprezintă suprafața în centimetri cubi. În consecință, când h/l este egal cu 1 și suprafața este de 1 cm pătrat, atunci V=K, iar K va reprezenta coeficientul de permeabilitate al solului. Cercetările de fizica solului au condus la elucidarea și a altor factori care intervin în procesul de mișcare a apei în soluri. Cunoașterea teoretică a acestor forme de mișcare a apei din sol prezintă o deosebită importanță practică, deoarece explică modul de mișcare a apei accesibilă plantelor.

Mișcare apei în faza de vapori

La mișcarea apei în solurile saturate și nesaturate s-a arătat că mișcarea apei în faza de lichid aproape încetează la conținutul de umiditate corespunzătoare conductibilității capilare apropiate de zero. În aceste condiții, mișcarea apei se face în faza de vapori, care are loc ca rezultat al diferențelor de presiune a vaporilor de apă din diferite straturi de sol. Mișcarea are loc de la straturi cu presiunea vaporilor mai mare către straturi cu presiune mai mică. Lebedeff, studiind mișcarea apei în sol în faza de vapori, a stabilit că, în cursul unui an, aproximativ 72 mm de apă s-au condensat din vaporii din atmosferă într-un sol de tip cernoziom. Condensarea apei din atmosferă crește pe măsură ce diferența dintre umiditatea absolută a aerului și presiunea vaporilor de apă este mai mare. Chaptal, studiind același proces, în sudul Franței, a constatat creșterea umidității solului vara cu 1% (Botzan). În România, Botzan a constatat acest proces în cazul cercetărilor asupra bilanțului apei în solurile irigate de pe litoralul dobrogean al Mării Negre și pe tereasa Dunării, la Brăila. Studiile în acest domeniu prezintă o importanță practică, atât sub aspectul bilanțului apei din sol, cât și în studiul rezistenței culturilor agricole la condițiile nefavorabile ale intervalelor secetoase din cursul perioadei de vegetație.

Proprietățile hidrofizice ale solului

Experimentarea cantitativă a relațiilor dintre sol și apă se obține prin determinarea proprietăților hidrofizice ale solului (constante hidrofizice), care se prezintă sub formă de indici, constanți la anumite condiții fizice date. În raport cu diferitele forme ale apei în sol, proprietățile hidrofizice ale solului sunt: coeficientul de higroscopicitate (c.hig); coeficientul de ofilire (Co); capacitatea pentru apă în câmp (C) a solului; permeabilitatea solului pentru apă (K); greutatea volumetrică (G.V.).

Sursele de aprovizionare cu apă a solului

Aprovizionarea cu apă a solului în cele mai multe zone pedoclimatice are ca sursă dominantă precipitațiile atmosferice (ploaie sau zăpadă). În condițiile climei continentale, regimul pluviometric pe teritoriul României este foarte defectuos repartizat în cursul anului în multe zone pedoclimatice. Intrazonal, o sursă de aprovizionare cu apă o constituie pânza freatică, în cazul când nivelul freatic se găsește la 1,5-3 metri adâncime. O altă sursă a apei din sol destul de importantă, mai ales în zonele secetoase, o constituie roua internă, ce provine din condensarea vaporilor de apă existenți în porii solului. Irigația constituie o importantă sursă de apă în formarea rezervelor de umiditate ale solului, fiind dirijată de om în conformitate cu cerințele plantelor față de apă.

Victor VĂTĂMANU